min) = = 15,87 ft 5 m

123

.

,

=

.

,

.

,

= 51,2 hp Digunakan motor dengan daya 55 hp = 40,45 kW. Dibagi menjadi dua motor sehingga masing-masing motor dengan daya 20 kW.



Perhitungan diameter kipas Kecepatan udara yang melalui kipas mempunyai range dari 1200-2500

ft/min. Sedangkan untuk desain yang ekonomis, kecepatannya sekitar 1800 ft/min (Ludwig, 1997), sehingga didapat hubungan sebagai berikut Qud = Af.V Dimana : Af = luas penampang kipas (ft2) V = kecepatan udara untuk desain ekonomis (1800 ft/min) maka : .

Af =

,

=

= 197,7 ft2 Sehingga diameter kipas didapat : Df =

.

=

.

, ,

= 15,87 ft ≈ 5 m

Dibagi menjadi dua kipas sehingga diameter masing-masing kipas = 2,5 m. 

Resirkulasi Resirkulasi adalah bercampurnya udara yang masuk menara pendingin

(fresh air) dengan sebagian udara yang meninggalkan menara (warm moist air) sehingga ada kandungan air yang masuk menara pendingin.

124

Gambar 4.29 Ilustrasi resirkulasi Untuk mengetahui resirkulasi yang terjadi dilakukan perhitungan sebagai berikut : Rc =

,

(Ludwig, 1997)

( ,

)

Dengan penentuan panjang sisi menara = 36,08 ft = 11 m. Rc =

,

,

( ,

,

)

= 2,3 % Hal ini berarti nahwa udara keluar dari menara pendingin yang ikut masuk bersama udara segar adalah 2,3 % dari seluruh udara yang masuk ke menara pendingin. h. Analisa Make Up Water Make up water adalah penambahan kebutuhan yang digunakan untuk menggantikan air yang hilang karena adanya proses evaporasi pada menara pendingin (E), terbawanya air karena hembusan udara atau drift (W) dan air yang sengaja dibuang untuk mengurangi endapan yang terjadi atau blow down (B). Sehinga jumlah air yang ditambahkan adalah M = E + W + B (%) (Ludwig, 1997)

125



Kehilangan Air Karena Evaporasi Karena adanya perpindahan massa uap air dari muka basah ke udara akan

menyebabkan jumlah air yang disirkulasikan berkurang akibat penguapan. Hal ini karena dalam menara pendingin udara mengalami proses penjenuhan dan keluar dalam kondisi udara jenuh. Air yang hilang ini dapat diperhitungkan dengan menggunakna persamaan berikut E = G (W2 – W1) (Ludwig, 1997) Dari tabel psikometri, untuk udara jenuh yang keluar menara pada T= 950F mempunyai rasio kelembaban W2 = 0,0367 lb/lb dry air. Sedangkan untuk kondisi udara masuk dengan T= 67,46 0F mempunyai rasio kelembaban W1 = 0,0145 lb/lb dry air. Untuk aliran yang melalui menara pendingin G = 4.157,54 gpm. E

= 4.157,54 gpm (0,0367 – 0,0145) lb/lb dry air. = 92,51 gpm

Sedangkan total air yang disirkulasikan L = 4.313,7 gpm, maka: E



=

, .

,

100 % = 2,14 %

Kehilangan Air Karena Drift Drift adalah terbuangnya air bersama hembusan udara keluar. Drift

eliminator tidak mungkin dapat mencegah seluruh air untuk tidak ikut keluar bersama hembusan udara. Tetapi, untuk desainyang baik, sistem akan kehilangan air diperkirakan kurang dari 0,2 % dari total air yang disirkulasikan (Ludwig, 1997). Kehilangan air akibat hembusan udara bervariasi untuk berbagai tipe menara pendingin dan kondisi lokal. Operasi menara pendingin yang normal kehilangan air berkisar 0,3 – 1 % dari sirkulasi air yang masuk menara pendingin (untuk tipe menara pendingin natural draft) dan 0,1 – 0,3 % untuk tipe mechanical draft cooling tower. (Ludwig, 1997) Dalam perancangan ini diperkirakan kehilangan air karena drift pada eliminator adalah 0,2 % dari total sirkulasi air. Karena air yang disirkulasikan sebesar 4.313,7 gpm, maka kehilangan air karena drift (W) adalah W = 0,2 % . 4.313,7 gpm = 8,6 gpm

126



Kehilangan Air Karena Blow Down Blow down adalah sejumlah air yang sengaja dikeluarkan dari menara

pendingin untuk mengontrol kadar konsentrasi garam atau kotoran lain pada air yang disirkulasikan. Dengan adanya blow down ini maka diperlukan adanya air untuk menggantikan air yang keluar dengan persamaan sebagai berikut B

=

− W (Ludwig, 1997)

.

Dimana : π.c = cycle of concentration (harganya bervariasi antara 3-7) B,E dan W dalam %. Dalam perencanaain ini diambil nilai π.c = 3, maka kehilangan air akibat blow down sebesar : B

=

,

%

− 0,2 %

= 0,87 %



Total Make Up Water yang Diperlukan Dari perhitungan di atas, jumlah air yang harus ditambahkan dalam

sirkulasi air pada menara pendingin adalah sejumlah air yang hilang akibat evaporasi, drift dan blow down tersebut di atas adalah M =E+W+B = 2,14 % + 0,2 % + 0,87 % = 3,21 % Jadi total make up water yang diperlukan adalah 3,21 % dari seluruh air yang disirkulasikan pada menara pendingin, yaitu : = 3,21 % x 4.313,7 gpm = 138 gpm

i. Perhitungan Beban Kalor Sensibel dan Laten Pada Menara Pendingin 

Perhitungan Beban Kalor Sensibel Pada Menara Pendingin Perpindahan kalor sensibel terjadi jika terdapat perbedaan suhu antara

udara yang mengalir (masuk ke menara pendingin) dengan muka basah air ( air yang keluar dari sprinkle). Proses ini disebut juga dengan perpindahan panas

127

secara konveksi dimana kalor sensibel mengalir dari dalam zat cair ke muka basah (interface). Laju kalor sensibel dapat dihitung dengan rumus : qs = hc x (Ti – Ta) x A Dari data awal diketahui : -

Kondisi udara masuk louver, tdb = 71,46 0F twb = 67,46 0F

-

Kondisi udara keluar menara, tdb = twb = 95 0F

-

Luas perpindahan panas pada cooling tower :

Jarak antara sprinkle dan louver = 4,92 ft = 1,5 m Diameter menara = 36,08 ft = 11 m maka, A

=π.D.t = 3,14 . 36,08 ft . 4,92 ft = 557,39 ft2

Koefisien perpindahan panas Tin, udara

= 71,46 0F

Gin, udara

= 1475 lb/ jam.ft2

Dengan temperatur di atas dari tabel properties udara didapat : ρud

= 0,073 lb/ft3

v

= 13,74 (ft3/lb)

Vud

= G. v = 1475

. 13,74

= 20.268,7 ft/jam = 5,6 ft/s Tout, udara = 95 0F Trata-rata

=

(

,

)

= 83,23 0F

Dari tabel properties udara didapat v

= 0,172 x 103 ft2/s

Pr

= 0,729

k

= 0,0149 BTU/h.Ft.0F

128

Re

.

=

=

,

.

,

= 1,2 Nu

= 0,664 . Re1/2 . Pr1/3 = 0,664 . 1,21/2 . 0,7291/3 = 0,7

h

= ,

=

,

.

,

= 0,0020 BTU/h.ft20F Sehingga laju kalor sensibel adalah qs

= 0,0020 BTU/h.ft20F x (95 – 71,46) 0F x 557,39 ft2 = 25,85 BTU/h



Perpindahan Beban Kalor Laten Pada Menara Pendingin Perpindahan kalor laten terjadi apabila terdapat perpindahan massa air

dalam proses pengembunan ataupun penguapan karena pada saat uap air mengembun, kalor laten harus dilepaskan oleh air. Sebaliknya jika air menguap maka harus diberikan kalor laten untuk penguapan. Proses ini disebut juga dengan perpindahan air difusi. laju perpindahan kalor laten dapat dihitung dengan menggunakan rumus : q1 = K (W1 – W2) hfg x A Dari data-data awal diketahui : -

Kondisi udara masuk (Tin) = tdb = 71,46 0F twb = 67,46 0F

-

Kondisi udara keluar (Tout) = tdb = twb = 95 0F

Dari tabel psikometri diperoleh : -

Wl (T=95 F)

= 0,0367 lb/lb dry air

-

Wa (T=71,46 F) = 0,0167 lb/lb dry air

129

Pada kondisi Trata-rata = 83,23 0F diperoleh harga hfg = 47,31 BTU/lb dari tabel psikometri serta harga cpm = 0,2404 BTU/ lbm 0 F dari tabel properties udara. -

K=

= ,

=

,

= 0,0082 lbm/jam ft2 maka, q1

= 0,0082

(0,0367 – 0,0167)

= 4,34 BTU/jam

Sehingga diperoleh dimensi cooling tower : Panjang

= 9,84 m.

Lebar

= 8 m.

Tinggi packed

= 4,27 m.

Diameter kipas

= 2,5 m.

Daya motor

= 20 kW.

Dibutuhkan dua buah kipas dan dua buah motor.

47,31

557,39 ft2

130

Gambar 4.30 Dimensi cooling tower hasil perhitungan

131

4.4.5 Desain Steam Jet Ejector Untuk menghitung dimensi dari steam ejector dengan cara : Steam ejector tingkat I 1. Menentukan entrainment ratio untuk gas NCG dan sumber uap dari gambar kurva entrainment ratio. 2. Menentukan total udara ekuivalen untuk NCG dan sumber uap. 3. Menghitung rasio kompresi. 4. Menghitung rasio ekspansi uap (tekanan uap/tekanan hisap). 5. Menentukan rasio udara/steam dengan melihat gambar kurva entrainment ratio molecular weight, dari harga rasio kompresi dan rasio ekspansi. 6. Dengan cara yang sama, dapat digunakan untuk menghitung kebutuhan uap untuk steam ejector tingkat kedua.

Gambar 4.31 Kurva entrainment ratio (Ludwig, 1999)

132

Gambar 4.32 Kurva entrainment ratio molecular weight (Ludwig, 1999)

/

P03 dihitung dari rumus : P03 = Pint

=

Patm

= 1 bar

P2

= 0,16 bar

P0b = P2 x 0,16

P03

=

P03

= 2,5 x 0,16

P03

= 0,4 bar

Maksimum rasio kompresi

= P03/P0b

,

= 0,4/0,16 = 2,5 Rasio ekspansi

= P0b/P0a

P0a

= 6,5 bar

P0b / P0a

= 0,16 / 6,5 = 0,025

Dengan menggunakan grafik pada gambar 2.19 (Perry, 1999), diperoleh rasio area

= A2/At = 50

Rasio Entrainment

= Wb/Wa = 0,95

Rasio Entrainment dikoreksi dengan persamaan W/Wa

= Wb/Wa x

(

= 0,95 x 2,24 = 2,12

/

)

133

Kebutuhan motive steam

= Wa

Laju alir massa fluida hisap

= W = Wb=0,13554 kg/s

Kebutuhan motive steam, Wa

= W/2,12 = 0,13554/2,12 = 0,064 kg/s.

Dengan menggunakan nilai W/Wa=2,12 dan menggunakan grafik pada gambar 2.19, diperoleh rasio area koreksi, A2/At= 35. Perhitungan luas penampang leher nozzle, At Kecepatan motive steam dihitung dengan menggunakan asumsi Mach Number, M = V/c = 1, aliran kritikal atau sonic, V = c = (

/

), dimana : k = 1,4, R =

8,314 J/kgmol.K, Mw = 18. c

= 530,3681 m/s.

Volume spesifik motive steam pada kondisi jenuh, tekanan 6,5 bara = 0,292 m3/kg Laju alir massa motive steam

= Wa = 0,064 Kg/s.

Laju alir volume motive steam

= Wa x volume spesifik motive steam. = 0,064 x 0,292 = 0,019 m3/s

Kecepatan motive steam

= 530 m/s

Luas penampang leher nozzle (At) = laju alir volume motive steam / kecepatan motive steam (V). = 0,019/530 = 3,6 x 10-5 m2 = 0,36 cm2 Dari grafik telah diperoleh A2/At = 35 =0,36 cm2

At

=

Dt

= 0,65 cm

A2

= 35 x 0,36 cm2 = 12,6 cm2

D2

= 3,84 cm

Dari grafik telah diperoleh A2/At, sehingga dapat diperoleh A2 dan D2. Dimana : At = Luas penampang leher nozzle Dt = Diameter leher nozzle A2 = Luas penampang constant area mixing suction (diffuser throat) D2 = Diameter constant area mixing suction (diffuser throat)

134

Gambar 4.33 Notasi steam ejector dalam perhitungan.

Gambar 4.34 Kurva desain optimum untuk single stage ejector.

135

4.4.6 Pompa Langkah kedelapan dalam merancang pembangkit listrik yaitu menghitung dan menentukan kebutuhan pompa yang digunakan. Fungsi dari pompa yaitu memberikan tekanan pada fluida agar dapat sampai di tempat yang diinginkan. Gambar 4.35 menunjukkan diagram dari proses pompa. Dalam perencanaan pembangkit metode direct-steam diperlukan empat jenis pompa yaitu: a. Hot well pump berfungsi untuk mengalirkan air kondensat yang berasal dari kondensator menuju cooling tower. Membutuhkan head yang cukup tinggi dikarenakan posisi cooling tower cukup jauh jaraknya dan tinggi saluran masuknya. b. Auxiliary cooling water pump berfungsi untuk mengalirkan air pendingin dari cooling tower menuju peralatan tambahan seperti ejector condenser dan liquid ring vacuum pump. c. Liquid ring vacuum pump berfungsi untuk menjaga kondisi kondensator agar tetap dalam keadaan vakum. Dengan bantuan peralatan steam jet ejector, ejector condenser membentuk sebuah sistem ekstrasi noncondensable gas. d. Pompa reinjeksi berfungsi untuk mengalirkan air kondensat dari kolam kondensat menuju dalam tanah. Reinjeksi air kondensat dimaksudkan untuk menjaga keberadaan air dalam aliran air tanah sehingga diharapkan produksi panas bumi akan berlangsung seterusnya.

136

Gambar 4.35 Diagram proses pompa

Gambar 4.36 merupakan diagram penggambaran proses yang terjadi pada pompa dengan menggunakan diagram temperatur-entropi. Diagram temperaturentropi yang digunakan yaitu diagram R-718 water (water diagram, 2012). Pada pompa hot well, titik 7 merupakan kondisi air kondensat yang berasal dari kondensator sebagai sisi hisap pompa. Pada titik 8 merupakan kondisi air kondensat hasil proses pemompaan yang dialirkan menuju cooling tower. Pada pompa auxiliary cooling water, titik 16 merupakan kondisi air kondensat yang telah diturunkan temperaturnya dari cooling tower sebagai sisi hisap pompa. Pada titik 17 dan 18 merupakan air kondensat hasil proses pemompaan yang dialirkan menuju liquid ring vacuum pump serta ejector condenser. Pada liquid ring vacuum pump, titik 17 dan 13B merupakan kondisi panas bumi berupa air kondensat serta non-condensable gas sebagai sisi hisap pompa. Kemudian hasil dari proses pemompaan diteruskan dalam separator untuk dipisahkan antara non-condensable gas dengan air kondensat yang masih dikandung dalam fluida.

137

Pada pompa reinjeksi, sebagai sisi hisap pompa berasal dari kolam kondensat. Pada titik 21 merupakan air kondensat yang diinjeksikan kembali ke dalam tanah. Kondisi tiap titik ditampilkan dalam tabel 4.19. Dengan mempertimbangkan laju aliran massa air pendingin yang akan melewati peralatan pembangkit, maka dipilih konstruksi pompa sentrifugal untuk pompa hot well, auxiliary cooling water dan pompa reinjeksi. Pemilihan pompa sentrifugal dikarenakan fluida hasil pemompaan dalam keadaan stabil, tidak pulsating.

1A 1B

16, 17, 18 30

7

6,s 8

21

437

Gambar 4.36 Diagram temperatur-entropi fluida pada pompa

2 3

6

9

138

Tabel 4.19 Tabel sifat fluida pada proses cooling tower 7

8

16

17

18

21

46

46

30

30

30

30

0,16

1,16

1

1

1

1

192,6

192,7

125,9

125,9

125,9

125,9

0,6517

0,6516

0,4368

0,4368

0,4368

0,4368

X

0

0

0

0

0

0

ṁsteam

0

0

0

0

0

0

ṁNCG

0

0

0

0

0

0

ṁwater

272,71

272,71

9,16

3

6,16

8,58

ṁtotal

272,71

272,71

9,16

3

6,16

8,58

T, 0C P, bar h, kj/kg s, kj/kg0C

4.4.6.1 Perancangan kebutuhan pompa Perancangan kebutuhan pompa yang digunakan : Tabel 4.20 Tabel kebutuhan pompa No.

Nama

Desain kebutuhan ̇ (kg/s)

(kg/m3)

Q (m3/min)

Head (m)

1

Pompa hot well

272,21

989,71

16,5

20

2

Liquid ring

3,14

995,6

0,19

5

9,16

995,6

0,55

10

8,58

995,6

0,52

75

vacuum pump 3

Auxiliary cooling water pump

4

Pompa reinjeksi

139

Gambar 4.37 Grafik pemilihan pompa Torisima (Torishima, 2014) Tabel 4.21 Spesifikasi dan merk pompa yang dipakai No

Nama

Pompa

Q (m3/min)

Head (m)

1

Pompa hot well

Torishima CA 32-160

16,5

20

2

Liquid ring vacuum pump

Nash P2620

0,19

5

3

Auxiliary cooling water pump

Torishima CA 32-125

0,55

10

4

Pompa reinjeksi

Torishima CA 80-160

0,52

75

140

4.5 Pipe and Instrument Diagam (P&ID) Perencanaan selanjutnya menggunakan Pipe and Instrument Diagram (P&ID) yang berfungsi untuk mengetahui dimensi pipa dan aksesoris pipa yang dipakai. P&ID pada sumur produksi adalah sumur tempat keluarnya uap panas sebagai hasil pengeboran. Pada pipa di dekat sumur dilengkapi dengan katup yang digunakan sebagai pembuka dan penutup aliran uap panas. Katup yang digunakan yaitu katup gerbang yang berfungsi untuk membuka atau menutup aliran sepenuhnya. Serta katup bola yang berfungsi untuk pemakaian throttling. Terdapat pula beberapa instrumen yang digunakan untuk mengetahui kondisi uap panas tersebut. Instrumentasi yang digunakan yaitu : a. Pressure Transmitter adalah perangkat untuk mengukur tekanan mekanik dan mengkonversi ke sinyal listrik antara 4 ~ 20mA atau 0 ~ 10V. b. Flow Element c. Flow Transmitter adalah perangkat yang digunakan untuk mengubah hasil pengukuran menjadi sinyal listrik yang proporsional yang dapat diteruskan ke penerima jauh atau pengendali. d. Flow Indicator adalah alat yang digunakan untuk mengindikasi besar laju aliran fluida. e. Temperature Transmitter f. Pressure Indicator adalah alat yang digunakan untuk mengindikasi besar tekanan fluida. g. Temperature

Well

atau

thermowell

merupakan

salah

satu

alat

instrumentasi yang sederhana dan juga untuk melindungi peralatan lainnya. Alat ini sebaiknya dipasang pada sumbu pipa di mana temperatur alirannya akan diukur. Alat penunjuk temperatur akan bekerja menurut panas yang diditeksi melalui alat yang dimasukkan ke dalam pipa. Instrumen yang disambung dalam thermowell, hanya akan menunjukkan temperatur setempat. Perencanaan thermowell ini ditunjukan pula pada diagram pipa dan instrumen. (Raswari, 1986, UI Press) h. Pressure Safety Valve merupakan katup untuk mengeluarkan tekanan berlebih sehingga menjaga tekanan tidak melebihi batas.

Gb. 4.38 P&ID sumur produksi

141

142

Penentuan ukuran diameter pipa diperoleh dari perhitungan sebagai berikut : Perhitungan diameter pipa (SS-001-A1-14”-PP50) pada daerah sumur produksi 

Desain kriteria: Vmin = 20 m/s Vmax = 30 m/s



Desain basis (dari perhitungan heat and mass balance) : Laju aliran fluida ( Q ) = 8,58 kg/s = 30.888 kg/h X 0,162 m3/kg = 5.022 m3/h Pressure

= 12 Bar a

Temperatur

= 188oC

Massa Jenis

= 6,15 kg/m3

Viskositas

= 0,305 (cP) = 0,000305 (kg/ms)



Specific gravity = sg

= 0,162

Material pipa = e

= 50,8 mikron

Perhitungan : Inside diameter min.

= 39,37

(

)/

= 39,37

(0,000305 5.022)/30

= 8,9 in. Inside diameter max.

= 39,37

(

= 39,37

(0,000305 5022)/20

= 10,89 in. Inside diameter yang dipakai = 10 in.

)/

143

Tabel 4.22 Kecepatan yang diperbolehkan pada pipa berdasarkan ASME B31.1. Velocity m/sec Oil : HSD oil and lubrication oil

0.5-3

Steam : Saturated

20-30 (tentative)

Superheated

30-45 (tentative)

Superheated (300mm and larger in size)

50-70 (tentative)

Exhaust to atmosphere

25-50 (tentative)

Water: Pump suction

2-2.5

Pump discharge less than 10kg/cm2g

2.5-3

Pump discharge 10 kg/ cm2g more

3-3.5

Drain

1-2

Water

1-3

Air : Low pressure air (less than cm2g)

20-30

High pressure air (10 kg/ cm2g more)

10-15

Compressor suction

10-20

Bilangan reynold = (

)/

= (6,15 x 30 x 10 x 0,0254) / 0,000305 = 153.649 Moody friction factor = Karena 3 x 104 < Re < 106, maka = 4 x 0,046 x Re-0,2 = 4 x 0,046 x (153.649)-0,2 = 0,017

144

atau menggunakan diagram Moody

Gambar 4.39 Diagram Moody Pressure drop = (

,

)^

=

( .

, (

) ,

, )^

= 0,69 (kg/cm2) / 100 m

Kecepatan aktual pada proses kerja: (

)/(

3600)= (5.022 x 1,2) / ((10 x 0,0254) x 3600) = 25,9 m/s (ok)

Tabel 4.23 Diameter pipa pada P&ID sumur produksi Pipe Dim.

No

Line Number

P&ID No.

Service

1

SS-001-A1-14”-PP50

PID-001

steam

10

2

SS-002-A1-14”-PP50

PID-001

steam

10

(inch)

Remark

Gambar 4.40 P&ID Separator

145

146

Desain P&ID separator dimaksudkan untuk mendesain uap panas yang masuk ke separator pada tekanan optimal. Dari jurnal penelitian yang ada, tekanan masuk yang optimal yaitu 6,5 Bar. Oleh karena itu, digunakan sistem yang dapat mengurangi tekanan uap panas, salah satunya memakai PRV (Pressure Reducing Valve). Pada P&ID dilengkapi dengan katup yang digunakan sebagai pembuka dan penutup aliran uap panas. Katup yang digunakan yaitu katup gerbang yang berfungsi untuk membuka atau menutup aliran sepenuhnya, katup bola yang berfungsi untuk pemakaian throttling, katup cek (check valve) yang berfungsi untuk menjaga arah aliran agar tidak berbalik. Terdapat pula beberapa instrumen yang digunakan untuk mengetahui kondisi uap panas tersebut. Instrumentasi yang digunakan yaitu : a. Set Point b. Pressure Differential Transmitter adalah perangkat yang digunakan untuk mengubah hasil pengukuran menjadi sinyal listrik yang proporsional yang dapat diteruskan ke penerima jauh atau pengendali. c. Pressure Differential Indicator adalah alat yang digunakan untuk mengindikasi perbedaan tekanan fluida. d. Temperature Element e. Temperature Transmitter f. Temperature Indicator adalah alat yang digunakan untuk mengindikasi temperatur fluida. g. Pressure Indicator adalah alat yang digunakan untuk mengindikasi tekanan fluida. h. Level

Switch

Indicator

adalah

alat

yang

digunakan

untuk

mengindikasi saklar ketinggian. i.

Level Switch High.

j.

Level Indicator adalah alat yang digunakan untuk mengindikasi ketinggian fluida.

k. Level Transmitter l.

Level Glass adalah alat yang digunakan untuk mengetahui ketinggian fluida dalam tangki.

147

m. Hand Switch adalah alat yang digunakan untuk mengubah saklar dengan cara manual. n. Position Switch Indicator adalah alat yang digunakan untuk mengindikasi saklar posisi. o. Pressure Safety Valve merupakan katup untuk mengeluarkan tekanan berlebih sehingga menjaga tekanan tidak melebihi batas.

Penentuan ukuran diameter pipa diperoleh dari perhitungan sebagai berikut : Perhitungan diameter pipa (SS-003-A1-14”-PP50) pada daerah demister 




Desain basis (dari perhitungan heat and mass balance) : Laju aliran fluida ( Q ) = 8,58 kg/s = 30.888 kg/h X 0,29 m3/kg = 9.005 m3/h Pressure

=

6,5 Bar a

Temperatur

= 162,0 oC

Massa Jenis

=

Viskositas

= 0,305 (cP)

3,43 kg/m3

= 0,000305 (kg/ms)




= 0,291

Material pipa = e

= 50,8 mikron


= 39,37

(

)/

= 39,37

(0,000305 9.005)/30

= 11,9 in. Inside diameter max.

= 39,37 x (µ x Q)/V = 39,37 x (0,000305 x 9.005)/20 = 14,59 in.

148

Inside diameter yang dipakai = 14 in. Bilangan reynold = (

)/

= (3,43 x 30 x 14 x 0,0254) / 0,000305 = 119.971,3 Moody friction factor = Karena 3 x 104 < Re < 106, maka = 4 x 0,046 x Re-0,2 = 4 x 0,046 x (119.971,3)-0,2 = 0,018

Pressure drop = (

)^

,

=

( .

, (

) ,

, )^

= 0,78 (kg/cm2) / 100 m


)/(

3600) = (9.005 x 1,2) / ((14 x 0,0254) x 3600) = 23,7 m/s (ok)

Tabel 4.24 Diameter pipa pada P&ID separator Pipe Dim.

No

Line Number

P&ID No.

Service

1

SS-003-A1-14”-PP50

PID-002

steam

14

2

SS-004-A1-14”-PP50

PID-002

steam

14

3

SS-005-A1-10”-PP50

PID-002

steam

10

4

SS-006-A1-10”-PP50

PID-002

steam

10

5

SS-007-A1-3”

PID-002

water

3

6

SS-008-A1-1”

PID-002

water

1

7

SS-009-A1-1”

PID-002

water

1

(inch)

Remark

Drain

Gambar 4.41 P&ID Steam Turbine

149

150

Desain P&ID steam turbine dimaksudkan untuk memanfaatkan tekanan dari uap panas agar dapat menggerakkan steam turbine dan generator sehingga dapat menghasilkan energi listrik. Pada P&ID dilengkapi dengan katup yang digunakan sebagai pembuka dan penutup aliran uap panas. Katup yang digunakan yaitu katup gerbang yang berfungsi untuk membuka atau menutup aliran sepenuhnya, katup bola yang berfungsi untuk pemakaian throttling. Steam turbine didesain dan diletakkan pada lantai 2 gedung turbin. Oleh karena itu, pipa perlu didesain untuk naik ke atas agar dapat menuju ke steam turbine. Terdapat pula beberapa instrumen yang digunakan untuk mengetahui kondisi uap panas tersebut. Instrumentasi yang digunakan yaitu : a. Flow Element b. Flow Transmitter Sebuah perangkat yang digunakan untuk mengukur aliran fluida dalam pipa dan mengubah hasil pengukuran menjadi sinyal listrik yang proporsional yang dapat diteruskan ke penerima jauh atau pengendali. c. Flow Indicator adalah alat yang digunakan untuk mengindikasi aliran fluida. d. Pressure Transmitter pemancar tekanan adalah perangkat untuk mengukur tekanan mekanik dan mengkonversi ke sinyal listrik antara 4 ~ 20mA atau 0 ~ 10V. e. Pressure Indicator adalah alat yang digunakan untuk mengindikasi besar tekanan fluida. f. Temperature Element g. Temperature Transmitter h. Temperature Indicator adalah alat yang digunakan untuk mengindikasi temperatur fluida. i.

Pressure Differential Switch.

j.

Pressure Indicator Controller

k. Position Switch Indicator l.

Pressure Safety Valve

151

Penentuan ukuran diameter pipa diperoleh dari perhitungan sebagai berikut : Perhitungan diameter pipa (SS-010-A1-14”-PP50) pada daerah steam turbine. 




Desain basis (dari perhitungan heat and mass balance) : Aliran fluida beroperasi ( Q ) = 8,32 kg/s = 29.952 kg/h X 0,29 m3/kg = 8.686 m3/h Pressure

=

6,5 Bar a

Temperatur

= 162,0 oC

Massa Jenis

=

Viskositas

= 0,305 (cP)

3,43 kg/m3

= 0,000305 (kg/ms)




= 0,291

Material pipa = e

= 50,8 mikron


= 39,37 x (µ x Q)/V = 39,37 x (0,000305 x 8.686)/30 = 11,7 in.

Inside diameter max.

= 39,37 x (µ x Q)/V = 39,37 x (0,000305 x 8.686)/20 = 14,33 in.

Inside diameter yang dipakai = 14 in. Bilangan reynold = (ρ x V

x d)/µ

= (3,43 x 30 x 14 x 0,0254) / 0,000305 = 119.971 Moody friction factor = Karena 3 x 104 < Re < 106, maka = 4 x 0,046 x Re-0,2 = 4 x 0,046 x (129.415)-0,2

152

= 0,018

Pressure drop = (

)^

,

=

( .

, (

) ,

, )^

= 0,73 (kg/cm2) / 100 m


)/(

3600) = (8.686 x 1,2) / ((14 x 0,0254) x 3600) = 22,9 m/s (ok)

Tabel 4.25 Diameter pipa pada P&ID steam turbine No

Line Number

P&ID No.

Service

Pipe Dim. (inch)

Remark

1

SS-010-A1-14”-PP50

PID-003

steam

14

2

SS-011-A1-14”-PP50

PID-003

steam

14

3

SS-012-A1-3”-PP15

PID-003

steam

3

4

SS-013-A1-2”-PP15

PID-003

steam

2

5

SS-014-A1-1”

PID-003

water

1

Drain

6

SS-015-A1-1”

PID-003

water

1

Drain

Pipa yang digunakan yaitu pipa A106 grade B yang memiliki diameter 1, 2, 3 dan 14 inchi. Pipa 1 inchi digunakan sebagai pipa drain. Pipa 2 inchi digunakan sebagai pipa yang menghubungkan menuju gland steam system. Sistem yang bertugas untuk memisahkan non-condensable gas dengan uap panas condensable. Pipa 3 inchi digunakan untuk meng-hubungkan menuju steam jet ejector yang bertugas untuk proses pertama pemisahan non-condensable gas dengan condensable gas. Pipa 14 inchi digunakan untuk sebagai jalur utama pendistribusian uap panas.

Gambar 4.42 P&ID kondensator 153

154

Desain P&ID kondensator dimaksudkan untuk mengubah fase uap panas bumi menjadi fase cair dalam proses kondensasi. Proses kondensasi ini dengan menggunakan bantuan air pendingin. Pada P&ID dilengkapi dengan katup yang digunakan sebagai pembuka dan penutup aliran uap panas. Katup yang digunakan yaitu katup gerbang yang berfungsi untuk membuka atau menutup aliran sepenuhnya, katup bola yang berfungsi untuk pemakaian throttling. Terdapat pula beberapa instrumen yang digunakan untuk mengetahui kondisi uap panas tersebut. Instrumentasi yang digunakan yaitu : a. Temperature Element b. Temperature Transmitter c. Temperature Indicator adalah alat yang digunakan untuk mengindikasi temperatur fluida. d. Pressure Indicator adalah alat yang digunakan untuk mengindikasi tekanan fluida. e. Level Switch Low. f. Level Switch High. g. Level Indicator adalah alat yang digunakan untuk mengindikasi ketinggian fluida. h. Level Glass adalah alat yang digunakan untuk mengetahui ketinggian fluida dalam tangki.

Penentuan ukuran diameter pipa diperoleh dari perhitungan sebagai berikut : Perhitungan diameter pipa (CD-013-A1-18"-PP50) pada daerah kondensator. 




Desain basis (dari perhitungan heat and mass balance) : Aliran fluida beroperasi ( Q ) = 272,71 kg/s = 981.756 kg/h X 0,001 m3/kg = 992 m3/h Pressure

=

0,16 Bar a

155

Temperatur

= 46,0 oC

Massa Jenis

= 989,75 kg/m3

Viskositas

= 0,586 (cP) = 0,000586 (kg/ms)




= 0,001

Material pipa = e

= 50,8 mikron


= 39,37 x (µ x Q)/V = 39,37 x (0,000586 x 992)/3 = 17 in.


= 39,37 x (µ x Q)/V = 39,37 x (0,000586 x 992)/2 = 21 in.


x d)/µ

= (989,75 x 3 x 18 x 0,0254) / 0,000305 = 2.316.623 Moody friction factor = 0,012 Pressure drop = (

,

)^

=

(

,

)

(

,

,

= 0,06 (kg/cm2) / 100 m

)^


)/(

3600) = (992 x 1,2) / ((18 x 0,0254) x 3600) = 1,58 m/s (ok)

Tabel 4.26 Diameter pipa pada P&ID kondensator No

Line Number

P&ID No.

Service

Pipe Dim. (inch)

1

CD-001-A1-10"-PP50

PID-004

steam

10

2

CD-002-A1-2"-PP15

PID-004

steam

2

Remark

156

3

CD-003-A1-10"-

PID-004

steam

10

4

CD-004-A1-3"

PID-004

gas

3

NCG

5

CD-005-A1-1"-PP15

PID-004

air

1

vent

6

CD-006-A1-1"

PID-004

water

1

make up

7

CD-007-A1-18"

PID-004

water

18

8

CD-008-A1-3"-

PID-004

water

3

9

CD-009-A1-8"-

PID-004

water

8

overflow

10

CD-010-A1-10"-

PID-004

water

10

N/A

11

CD-011-A1-2"-

PID-004

water

2

pendingin HW Pump

12

CD-012-A1-2"-

PID-004

water

2

pendingin HW Pump

13

CD-013-A1-18"-

PID-004

water

18

14

CD-014-A1-18"-

PID-004

water

18

Gambar 4.43 P&ID cooling tower 157

158

Desain P&ID cooling tower dimaksudkan untuk menurunkan temperatur air kondensat hasil dari proses kondensasi. Proses penurunan temperatur ini dengan meng-gunakan bantuan air. Pada P&ID dilengkapi dengan katup yang digunakan sebagai pembuka dan penutup aliran air kondensat. Katup yang digunakan yaitu katup gerbang yang berfungsi untuk membuka atau menutup aliran sepenuhnya. Terdapat pula beberapa instrumen yang digunakan untuk mengetahui kondisi uap panas tersebut. Instrumentasi yang digunakan yaitu : a. Temperature Element b. Temperature Transmitter c. Temperature Indicator adalah alat yang digunakan untuk mengindikasi temperatur fluida. d. Pressure Indicator adalah alat yang digunakan untuk mengindikasi tekanan fluida. e. Level Indicator adalah alat yang digunakan untuk mengindikasi ketinggian fluida. f. Level Glass adalah alat yang digunakan untuk mengetahui ketinggian fluida dalam tangki.

Penentuan ukuran diameter pipa diperoleh dari perhitungan sebagai berikut : Perhitungan

diameter

pipa

(CW-01A-A1-18"-PP50)

kondensator. 




Desain basis (dari perhitungan heat and mass balance) : Aliran fluida beroperasi ( Q ) = 0,16 kg/s = 576 kg/h X 0,27 m3/kg = 992 m3/h Pressure

=

0,16 Bar a

Temperatur

= 46,0 oC

Massa Jenis

= 989,75 kg/m3

pada

daerah

159

Viskositas

= 0,585 (cP) = 0,000585 (kg/ms)




= 0,001

Material pipa = e

= 50,8 mikron


= 39,37 x (µ x Q)/V = 39,37 x (0,000585 x 992)/3 = 17 in.


= 39,37 x (µ x Q)/V = 39,37 x (0,000585 x 992)/2 = 21 in.


x d)/µ

= (989,75 x 30 x 18 x 0,0254) / 0,000585 = 2.316.623 Moody friction factor = 0,012 Pressure drop = (

,

)^

=

(

,

)

(

,

,

= 0,06 (kg/cm2) / 100 m

)^


)/(

3600) = (992 x 1,2) / ((18 x 0,0254) x 3600) = 1,58 m/s (ok)

Tabel 4.27 Diameter pipa pada P&ID cooling tower Pipe Dim.

No

Line Number

P&ID No.

Service

1

CW-01A-A1-18"

PID-007

water

18

pendingin HW Pump

2

CW-01B-A1-18"

PID-007

water

18

pendingin HW Pump

(inch)

Remark

160

Pipe Dim.

No

Line Number

P&ID No.

Service

3

CW-001-A1-18"

PID-007

water

18

4

CW-002-A1-18"

PID-007

water

18

5

CW-003-A1-10"

PID-007

sodm.hyp.

6

CW-004-A1-6"

PID-007

water

6

overflow

7

CW-005-A1-3"

PID-007

water

3

Fr.Wtr.Sys.( pipe Ø3")

8

CW-006-A1-18"

PID-007

water

18

9

CW-007-A1-3"

PID-007

water

3

ACW

10

CW-008-A1-3"

PID-007

water

3

make up fr.raw.wtr.

(inch)

Remark

chemical dosing

Gambar 4.44 P&ID Steam Jet Ejector

161

162

Desain P&ID steam jet ejector adalah salah satu alat untuk mengekstrak non-condensable gas dengan uap air dari steam pada sistem ncg removal. Pada P&ID dilengkapi dengan katup yang digunakan sebagai pembuka dan penutup aliran uap panas. Katup yang digunakan yaitu katup gerbang yang berfungsi untuk membuka atau menutup aliran sepenuhnya, katup bola yang berfungsi untuk pemakaian throttling, katup cek (check valve) yang berfungsi untuk menjaga arah aliran agar tidak berbalik. Terdapat pula beberapa instrumen yang digunakan untuk mengetahui kondisi uap panas tersebut. Instrumentasi yang digunakan yaitu : a. Pressure Transmitter adalah perangkat untuk mengukur tekanan mekanik dan mengkonversi ke sinyal listrik antara 4 ~ 20mA atau 0 ~ 10V. b. Flow Element c. Flow Transmitter adalah perangkat yang digunakan untuk mengubah hasil pengukuran menjadi sinyal listrik yang proporsional yang dapat diteruskan ke penerima jauh atau pengendali. d. Flow Indicator adalah alat yang digunakan untuk mengindikasi besar laju aliran fluida. e. Temperature Transmitter f. Pressure Indicator adalah alat yang digunakan untuk mengindikasi besar tekanan fluida. g. Pressure Safety Valve merupakan katup untuk mengeluarkan tekanan berlebih sehingga menjaga tekanan tidak melebihi batas.

Penentuan ukuran diameter pipa diperoleh dari perhitungan sebagai berikut : Perhitungan diameter pipa (GE-002-A1-3"-PP15) pada daerah steam jet ejector. 




Desain basis (dari perhitungan heat and mass balance) : Aliran fluida beroperasi ( Q ) = 0,16 kg/s = 576 kg/h X 0,29 m3/kg

163

= 167 m3/h Pressure

=

6,5 Bar a

Temperatur

= 162,0 oC

Massa Jenis

=

Viskositas

= 0,305 (cP)

3,43 kg/m3

= 0,000305 (kg/ms)




= 0,001

Material pipa = e

= 50,8 mikron


= 39,37 x (µ x Q)/V = 39,37 x (0,000305 x 167)/30 = 1,6 in.


= 39,37 x (µ x Q)/V = 39,37 x (0,000305 x 167)/20 = 2 in.


x d)/µ

= (3,43 x 30 x 2 x 0,0254) / 0,000305 = 17.139 Moody friction factor = 0,025 Pressure drop = (

,

)^

=

(

, (

) ,

, )^

= 7 (kg/cm2) / 100 m


)/(

3600) = (167 x 1,2) / ((2 x 0,0254) x 3600) = 21,6 m/s (ok)

164

Tabel 4.28 Diameter pipa pada P&ID steam jet ejector No

Line Number

P&ID No.

Service

Pipe Dim. (inch)

Remark

1

GE-001-A1-2"-PP15

PID-005

steam

2

2

GE-002-A1-2"-PP15

PID-005

steam

2

3

GE-003-A1-2"-PP15

PID-005

steam

2

Drain

4

GE-004-A1-3"

PID-005

gas

3

NCG

5

GE-005-A1-3"-PP15

PID-005

steam

3

6

GE-006-A1-3"

PID-005

gas

3

7

GE-007-A1-3"-

PID-005

water

3

8

GE-008-A1-1"-PP15

PID-005

air

1

vent

9

GE-009-A1-1/2"-

PID-005

water

0,5

tube pipe

10

GE-010-A1-3"

PID-005

gas

3

Gambar 4.45 P&ID liquid ring vacuum pump

165

166

Desain P&ID liquid ring vacuum pump adalah salah satu alat untuk mengekstrak non-condensable gas dengan uap air dari steam pada sistem ncg removal serta untuk menjaga kondisi vakum pada kondensator. Pada P&ID dilengkapi dengan katup gerbang yang berfungsi untuk membuka atau menutup aliran sepenuhnya, dan katup cek (check valve) yang berfungsi untuk menjaga arah aliran non-condensable gas agar tidak berbalik. Terdapat pula beberapa instrumen yang digunakan untuk mengetahui kondisi uap panas tersebut. Instrumentasi yang digunakan yaitu : a. Pressure Transmitter b. Temperature Transmitter c. Pressure Indicator d. Pressure Safety Valve e. Level Glass.

Penentuan ukuran diameter pipa diperoleh dari perhitungan sebagai berikut : Perhitungan diameter pipa (GE-016-A1-10") pada daerah steam jet ejector. 




Desain basis (dari perhitungan heat and mass balance) : Aliran fluida beroperasi ( Q ) = 0,14 kg/s = 55 m3/h Pressure

=

0,16 Bar a

Temperatur

= 55,3 oC

Massa Jenis

=

Viskositas

= 0,305 (cP)

9,44 kg/m3

= 0,000305 (kg/ms)




= 0,001

Material pipa = e

= 50,8 mikron


= 39,37 x (0,000305 x 55)/30 = 1 in.

167


= 39,37 x (0,000305 x 55)/20 = 2 in.


x d)/µ

= (9,44 x 30 x 3 x 0,0254) / 0,000305 = 70.753 Moody friction factor = 0,02 Pressure drop = (

,

)^

=

(

, (

) ,

, )^

= 0,03 (kg/cm2) / 100 m


)/(

3600) = (55 x 1,2) / ((3 x 0,0254) x 3600) = 2,9 m/s (ok)

Tabel 4.29 Diameter pipa pada P&ID liquid ring vacuum pump No

Line Number

P&ID No.

Service

Pipe Dim. (inch)

Remark

1

GE-012-A1-3"

PID-006

gas

3

NCG

2

GE-013-A1-1"-

PID-006

water

1

cooling water for pumps

3

GE-014-A1-10"-

PID-006

3

cooling water for pumps

4

GE-015-A1-10"-

PID-006

ncg

3

by pass pipe

5

GE-016-A1-10"-

PID-006

ncg

3

6

GE-017-A1-10"-

PID-006

ncg

3

7

GE-018-A1-1"-

PID-006

water

1

8

GE-019-A1-1"-PP15

PID-006

air

1

Pemasangan pipa pada pompa dan turbin harus diatur sedemikian rupa sehingga mudah untuk perawatan dan perbaikan. Hal ini penting untuk mencegah

vent

168

pembongkaran besar yang tak perlu pada pemeliharaan dan perbaikan pipa. Saringan permanen dan sementara harus pada inlet pompa dan turbin. Sedangkan

untuk

aliran

panas

dan

dingin

harus

diperhatikan

fleksibilitasnya, begitu pula kedudukan-kedudukan penyangga haruslah baik dan dapat mengatasi getaran-getaran yang diakibatkan motor pipa serta aliran. (Raswari,1986, UI Press) Dasar pemilihan material pipa yaitu mengacu pada: ASME B31.3 Process Piping Guide Berisi tentang standar yang dipakai oleh The American Society of Mechanical Engineers pada saat mendesain suatu sistem perpipaan yang digunakan dalam pendistribusian fluida pada suatu sistem proses. Terdapat jenis-jenis material pipa yang direkomendasikan, corrosion allowance, jenis-jenis valve dan aksesoris pipa lainnya. (ASME B31.3 Process Piping Guide rev.2)

Dari dasar ASME B31.3 Process Piping Guide dipilih pipa A106 grade B. Hal ini berdasarkan pertimbangan sebagai berikut : 

Berdasar pada ASME B31.3 Process piping guide, pipa A 106 grade B masuk dalam daftar rekomendasi penggunaan pipa.



Material pembentuk pipa A106 grade B terdiri dari besi yang dicampur dengan karbon max. 0,3%, mangan 0,29-1,06 %, Fosfor max. 0,025%, Sulfur 0,022%, Silikon 0,20%, kromium 0,02%, Nikel 0,03%, Molibdenum 0,02%. (Pipe specifications A106, Independent Pipe & Supply Corp.)



Fluida yang digunakan yaitu uap panas yang masih mengandung konsentrasi non-condensable gas. Sehingga diperkirakan memiliki sifat korosif terhadap pipa. Dari material pembentuknya didapatkan unsur nikel dan kromium yang memiliki sifat meningkatkan resistansi pipa terhadap korosi.



Corrosion allowable yang dipakai dalam desain adalah 0,1250 mm/tahun.

Dari dasar ASME B13.3 Process Piping Guide pula dipilih tipe dan jenis fittings serta mechanical fastener yang dipakai sesuai dengan standar.

169

Tabel 4.30 Spesifikasi perpipaan berdasar ASME B31.3 Process Piping Guide rev.2

170

Pemilihan isolasi pipa dimaksudkan untuk menahan agar panas tidak keluar dari pipa ke lingkungan sekitarnya. Juga berfungsi sebagai pengaman agar tidak panas saat tidak sengaja tersentuh oleh tubuh manusia. Oleh karena itu, bahan isolasi pipa harus dapat bekerja menahan panas dalam kisaran temperatur kerja dari uap panas yang dimanfaatkan dalam PLTP ini. Selain itu, bahan isolasi diharapkan juga mudah didapat.

Tabel

4.31

Cakupan

temperatur

kerja

bahan

isolasi

pipa

(www.engineeringtoolbox.com)

Dari tabel di atas, dipilih material fiberglass sebagai bahan isolasi pipa. Selain mampu menahan panas pada kisaran temperatur kerja, juga mudah didapat.

Gambar 4.46 Bahan fiberglass sebagai isolasi pipa

171

4.6 Pemodelan simulasi dan animasi aliran uap Software CAESAR II 4.20 yang digunakan untuk memodelkan dan menyimulasikan tegangan pada pipa. Software Pipeflow expert digunakan untuk menentukan

penurunan

tekanan.

Software

CADWorx

digunakan

untuk

memodelkan pembangkit dengan tampilan 3D. Isometric pipe adalah gambar pipa dengan arah, ketinggian dan panjang yang disesuaikan dengan keadaan di lapangan. Isometric pipe dapat digambar tentu saja setelah proses perancangan peletakan equipment dan pipa , kemudian juga desain pipa berdasarkan pehitungan telah dilakukan, serta pemilihan bahan isolasi pipa telah ditentukan. Isometric pipe merupakan gambar pedoman yang digunakan selama proses pembangunan di lapangan oleh kontraktor. Karena isometric pipe memuat informasi-informasi detail tentang pipa. Isometric pipe juga digunakan sebagai sumber acuan dari proses input data pada software CAESAR II 4.2 sehingga pipa yang diinput sesuai dengan desain.

A

I

Gambar 4.47 Pemodelan pipa pada CAESAR bagian I

10

RM

172

B

II

9

2

1

Gambar 4.48 Pemodelan pipa pada CAESAR bagian II

4

3

A

SP

173

III

SJE

= Steam Jet Ejector = Rock Muffler = Arah aliran = Maximum Forces in Y,

SJE RM FX FY

8

= Steam Turbine

ST

Gambar 4.49 Pemodelan pipa pada CAESAR bagian III

ST

= Separator dengan Demister

SD

7

= Sumur Produksi

SP

Keterangan :

SD

6

5

B

174

175

4.6.1 Pemodelan CAESAR II 4.20 Output CAESAR berupa gambar

Gambar 4.50 Tampilan isometrik hasil input data pada CAESAR II 4.2

176

Rekomendasi penempatan support pipa Dari perhitungan dan simulasi dengan software CAESAR direkomendasikan penggunaan support pipa sebagai berikut : Tabel 4.32 Rekomendasi penggunaan support pipa pada software CAESAR No.

From Node

To Node

Restraint Node

Type

1

10

20

10

ANC

2

120

130

130

+Y

3

240

250

250

+Y

4

330

335

335

+Y

5

340

350

350

ANC

6

420

425

425

+Y

7

420

425

425

Guide

8

440

445

445

+Y

9

440

445

445

Guide

10

510

515

515

+Y

11

510

515

515

Guide

12

570

575

575

+Y

13

580

585

585

+Y

14

590

595

595

+Y

15

590

595

595

Guide

16

600

605

605

+Y

17

600

605

605

Guide

18

630

635

635

+Y

19

630

635

635

Guide

20

700

705

705

+Y

21

700

705

705

Guide

22

780

785

785

+Y

23

780

785

785

Guide

24

1010

1015

1015

+Y

25

1010

1015

1015

Guide

26

1020

1025

1025

+Y

GAP or Length (mm)

3.0

3.0

3.0

3.0

3.0

3.0

3.0

3.0

3.0

177

27

1020

1025

1025

Guide

28

1130

1135

1135

+Y

29

1130

1135

1135

Guide

30

560

2600

2600

+Y

31

2600

2700

2700

ANC

32

2700

2800

2800

+Y

33

2800

2900

2900

+Y

34

3040

3045

3045

+Y

35

3040

3045

3045

Guide

36

560

565

565

+Y

37

10000

10005

10005

+Y

38

10010

10015

10015

+Y

39

10010

10015

10015

Guide

40

10020

10025

10025

+Y

41

10020

10025

10025

Guide

42

10030

10035

10035

+Y

43

10030

10035

10035

Guide

3.0

3.0

3.0

3.0

3.0

3.0

Gambar 4.51 Tampilan node pipa pada CAESAR II 4.2 178

Gambar 4.52 Pemodelan support pipa pada CAESAR II 4.2 179

Gambar 4.53 Tampilan support pipa pada gb.3D CAESAR II 4.2

180

= Steam Jet Ejector

= Rock Muffler

= Arah aliran

= Maximum Forces in Y, 6838

SJE

RM

FX

FY

MY SD

= Steam Turbine

ST

SJE

= Separator dengan Demister

SD

ST

= Sumur Produksi

SP

Keterangan :

FY

= Maximum Stresses, 32427

SP

= Maximum Moments in Z, 51443

= Maximum Moments in Y, 40329

= Maximum Moments in X, (-59257)

= Maximum Forces in Z, 9466

= Maximum Forces in Y, 6838

= Maximum Forces in X, (-9466)

MZ

MX

M

Gambar 4.54 Posisi Maximum Forces dan Moments pada CAESAR II

M

MZ

MY

MX

FZ

FY

FX

FX

FZ

RM

181

182

4.6.2 Hasil Analisa Tegangan Pipa software CAESAR II 4.2 Hasil proses perhitungan CAESAR II 4.20 Static Load : 1. STRESS SUMMARY CASE 1 (OPE) W+T1+P1 **** NO CODE STRESS CHECK PROCESSED PIPING CODE: B31.3 -1999, April 15, 1999

HIGHEST STRESSES: (lb./sq.in.) OPE STRESS:

32426.8 @NODE

10

BENDING STRESS:

31489.4 @NODE

10

TORSIONAL STRESS:

4485.1 @NODE 1060

AXIAL STRESS:

1669.5 @NODE 500

3D MAX INTENSITY:

32827.3 @NODE

10

2. STRESS SUMMARY CASE 2 (SUS) W+P1 **** CODE STRESS CHECK PASSED PIPING CODE: B31.3 -1999, April 15, 1999

HIGHEST STRESSES: (lb./sq.in.) CODE STRESS %:

51.67

@NODE 1200

STRESS:

10333.2

ALLOWABLE: 20000.0

BENDING STRESS:

10287.3

@NODE 1200

TORSIONAL STRESS: AXIAL STRESS: 3D MAX INTENSITY:

439.3

@NODE

539

1734.3

@NODE

425

10558.1

@NODE 1200

183

3. STRESS SUMMARY CASE 3 (EXP) DS3=DS1-DS2 **** CODE STRESS CHECK PASSED PIPING CODE: B31.3 -1999, April 15, 1999

HIGHEST STRESSES: (lb./sq.in.) CODE STRESS %:

67.75 @NODE

10

STRESS:

32437.6

ALLOWABLE: 47387.0

BENDING STRESS:

32387.4

@NODE

TORSIONAL STRESS:

4499.4

AXIAL STRESS: 3D MAX INTENSITY:

10

@NODE 1060

897.6

@NODE

110

33140.3

@NODE

10

Dari hasil perhitungan di atas, diketahui bahwa tegangan (stress dibandingkan dengan allowable stress) yang disimulasikan pada desain pipa hasil perhitungan

tersebut

diperbolehkan).

masih

dalam

batas

aman

(batas

tegangan

yang

184

4.6.3 Pemodelan dengan Pipeflow Expert Penurunan tekanan perlu diketahui pada desain pembangkit ini dikarenakan untuk mengetahui uap panas yang mengalir dapat melewati pipa yang telah direncanakan sampai posisi terakhir atau tidak. Apabila terjadi penurunan tekanan yang berlebihan, juga berpengaruh pada berkurangnya daya listrik yang akan dibangkitkan. Perhitungan penurunan tekanan dapat dilakukan dengan beberapa metode yaitu perhitungan manual maupun perhitungan dengan bantuan software. Pada saat ini, Penulis akan menggunakan metode dengan bantuan software yaitu software Pipe Flow Experts. Diharapkan dengan menggunakan metode bantuan software, dapat mempercepat proses perhitungan tanpa mengurangi nilai kebenaran perhitungan tersebut. Pada Software Pipe Flow Experts ini yang harus dilakukan pertama kali adalah input data pipa, menyesuaikan data fluida yang dipakai, memberikan kebutuhan aliran fluida masuk maupun keluar. Kemudian setelah semua input telah dimasukkan, maka data-data tersebut diproses oleh software pipe flow experts. Hasil keluarannya berupa informasi tentang tekanan, kecepatan pada tiap titik dan penurunan tekanan yang terjadi.

Input data pada fluida : Fluid zone 1 : Tipe fluida

= steam

Temperatur

= 188 0C = 3560F

Pressure

= 12 bar.a = 172 psi.g

Fluid zone 2 : Tipe fluida

= steam

Temperatur

= 1620C = 323,60F

Pressure

= 6,5 bar.a = 94,27 psi.g

185

Gambar 4.55 Proses input data fluida pada pipeflow expert

Steam Jet Ejector

Sumur Produksi KMJ-68

Separator dengan Demister

Gambar 4.56 Data fluida dan pipa pada pemodelan pipeflow expert

Steam Turbine

= Arah Aliran

Rock Muffler

186

187

Hasil pemodelan dan simulasi dengan software Pipeflow expert tertampil pada result log.

Gambar 4.57 Gambar result log pada pipeflow expert

Berikut ditampilkan laporan analisa hasil dari software pipeflow expert :

Gambar 4.58 Cover hasil analisa pipeflow expert

188

Tabel 4.33 Data fluida pemodelan pipeflow expert Zone Fluid Name Chemical Formula

Temperature o

( C) 1

Water vapour

2

Steam vapour

H2O

Pressure (bar)

Density

Centistokes

Centipoise

State

3

(kg/m )

180

12,8733

3,7

270,791

1,002

Gas

162

7,5132

3,7

270,791

1,002

Gas

Tabel 4.34 Data pipa hasil analisa pipeflow expert Pipe Fluid Zone Material Inner dia. Roughness Length Total K Mass Flow Flow Velocity 3 Id (Inch) (mm) (m) (kg/s) (m /s) (m/s) 1 Water Steel 10 0,046 3,727 0,11 8,3729 2,2628 44,479 vapour sch.40 2 Water Steel 10 0,046 1,016 0,95 0,0001 0 0 vapour sch.40 3 Water Steel 10 0,046 0,546 0,09 8,3728 2,2628 44,478 vapour sch.40 4 Water Steel 14 0,046 2,144 0,21 8,3728 2,2628 25,927 vapour sch.40 5 Water Steel 14 0,046 12,284 0,21 8,3728 2,2628 25,927 vapour sch.40 6 Water Steel 14 0,046 2,767 1,27 0,0001 0 0 vapour sch.40 7 Water Steel 14 0,046 5,098 0 0,0001 0 0 vapour sch.40 8 Water Steel 14 0,046 1,800 0,6500 8,3727 2,2627 25,926 vapour sch.40

Inlet Press (bar)

Exit Pres (bar)

7,6460

7,6288

7,6288

7,6284

7,6288

7,6237

7,6200

7,6161

7,6161

7,6028

7,6028

7,6028

7,6161

7,6028

7,6028

7,5932

189

Pipe Fluid Zone Id 9 Water vapour 10 Water vapour 11 Water vapour 12 Water vapour 13 Water vapour 14 Water vapour 15 Water vapour 16 Water vapour 17 Water vapour 18 Water vapour 19 Water vapour 20 Water vapour 21 Water vapour

Material Steel sch.40 Steel sch.40 Steel sch.40 Steel sch.40 Steel sch.40 Steel sch.40 Steel sch.40 Steel sch.40 Steel sch.40 Steel sch.40 Steel sch.40 Steel sch.40 Steel sch.40

Inner dia. (Inch)

Roughness Length Total K (mm) (m)

Mass Flow (kg/s)

Flow (m3/s)

Velocity (m/s)

Inlet Press (bar)

Exit Pres (bar)

14

0,046

2,391

0,4900

8,3727

2,2627

25,926

7,5932

7,5841

14

0,046

2,716

0,3900

8,3727

2,2627

25,926

7,5841

7,5769

14

0,046

2,391

0,1000

8,3727

2,2627

25,926

7,5769

7,5744

14

0,046

2,176

0,3900

3,0114

0,8138

9,325

7,5744

7,5734

14

0,046

1,067

0,3900

3,0114

0,8138

9,325

7,5734

7,5723

14

0,046

2,437

0,4900

3,0114

0,8138

9,325

7,5723

7,5711

14

0,046

1,628

0,3900

3,0114

0,8138

9,325

7,5711

7,5703

14

0,046

1,066

0

3,0114

0,8138

9,325

7,5703

7,5705

14

0,046 42,258

0,4900

0,0010

0,0003

0,003

7,5705

7,5705

14

0,046

1,067

0,3900

0,0010

0,0003

0,003

7,5705

7,5701

14

0,046

1,567

0,3900

0,0010

0,0003

0,003

7,5701

7,5701

14

0,046

1,668

0,3900

0,0010

0,0003

0,003

7,5701

7,5707

14

0,046

1,739

0,0000

0,0010

0,0003

0,003

7,5707

7,5707

190

Pipe Fluid Zone Id 22 Water vapour 23 Water vapour 24 Water vapour 25 Water vapour 26 Water vapour 27 Water vapour 28 Steam vapour 29 Steam vapour 30 Steam vapour 31 Steam vapour 32 Steam vapour 33 Steam vapour 34 Steam vapour


Inner dia. (Inch)


Mass Flow (kg/s)

Flow (m3/s)

Velocity (m/s)

Inlet Press (bar)

Exit Pres (bar)

14

0,046 11,360

0,6500

5,3613

1,4489

16,601

7,5744

7,5665

14

0,046 10,895

0,3900

5,3613

1,4489

16,601

7,5665

7,5602

14

0,046

7,649

0,3900

5,3613

1,4489

16,601

7,5602

7,5524

14

0,046 13,002

0,2100

5,3613

1,4489

16,601

7,5524

7,5461

14

0,046

2,669

0,3900

5,3613

1,4489

16,601

7,5461

7,5431

14

0,046

0,813

0

5,3613

1,4489

16,601

7,5431

7,5431

14

0,046

4,851

0,6500

8,3729

2,2628

25,927

7,5431

7,5325

14

0,046

2,109

4,7900

3,0116

0,8139

9,326

7,5511

7,5431

14

0,046

2,477

4,7900

3,0116

0,8139

9,326

7,5591

7,5411

14

0,046

0,831

0

3,0116

0,8139

9,326

7,5590

7,5591

14

0,046

2,118

1,1700

8,3729

2,2628

25,927

7,5754

7,5590

14

0,046

2,343

0

8,3729

2,2628

25,927

7,5783

7,5754

14

0,046

0,638

0,2600

5,3613

1,4489

16,601

7,5590

7,5574

191

Pipe Fluid Zone Id 35 Steam vapour 36 Steam vapour 37 Steam vapour 38 Steam vapour 39 Steam vapour 40 Steam vapour 41 Steam vapour 42 Steam vapour 43 Steam vapour 44 Steam vapour 45 Water vapour 46 Water vapour 47 Water vapour


Inner dia. (Inch)


Mass Flow (kg/s)

Flow (m3/s)

Velocity (m/s)

Inlet Press (bar)

Exit Pres (bar)

14

0,046

1,896

0,3900

8,3717

2,2625

25,923

7,5475

7,5417

14

0,046

3,457

0

8,3717

2,2625

25,923

7,5417

7,5387

14

0,046

0,661

0,2300

0,2223

0,0601

0,688

7,5387

7,5387

14

0,046 12,976

0,3900

8,1494

2,2024

25,235

7,5387

7,5232

14

0,046

3,037

0,4900

8,1494

2,2024

25,235

7,5232

7,5138

14

0,046

0,660

0

8,1494

2,2024

25,235

7,5138

7,5133

10

0,046 13,074

0,4200

0,2223

0,0601

1,181

7,5386

7,5386

10

0,046

5,351

0,5300

0,2223

0,0601

1,181

7,5386

7,5366

10

0,046

2,882

0,4200

0,2223

0,0601

1,181

7,5366

7,5365

10

0,046

0,483

0

0,2223

0,0601

1,181

7,5365

7,5367

14

0,046

2,006

0,6500

8,3717

2,2625

25,923

7,5574

7,5475

14

0,046

3,519

0,1000

3,0104

0,8136

9,322

7,5581

7,5574

14

0,046 15,124

0,2100

3,0104

0,8136

9,322

7,5606

7,5581

192

Pipe Fluid Zone Id 48 Water vapour 49 Water vapour 50 Water vapour 51 Water vapour 52 Steam vapour 53 Steam vapour

Material

Inner dia. (Inch)

Steel sch.40 Steel sch.40 Steel sch.40 Steel sch.40 Steel sch.40 Steel sch.40


Mass Flow (kg/s)

Flow (m3/s)

Velocity (m/s)

Inlet Press (bar)

Exit Pres (bar)

14

0,046

7,649

0,3900

3,0104

0,8136

9,322

7,5651

7,5606

14

0,046 11,724

0,3900

3,0104

0,8136

9,322

7,5674

7,5651

14

0,046 16,960

0,3900

3,0104

0,8136

9,322

7,5705

7,5674

14

0,046

1,225

0,2100

8,3728

2,2628

25,927

7,6237

7,6200

14

0,046

1,635

0

8,3729

2,2628

25,927

7,5325

7,5311

10

0,046

2,598

0,4200

0,2223

0,0601

1,181

7,5387

7,5386

Tabel 4.35 Data titik perpotongan hasil analisa pipeflow expert Node Node Type Id 1 Join Point

Node N1

Elevation (m) -1,368

Press. at node (bar) 7,6461

HGL at node (m.hd Fluid) 18277,48

Total Flow In (m3/s) 2,2628

Total Flow Out (m3/s) 2,2628

2 Join Point

N2

2,359

7,6288

18233,39

2,2628

2,2628

3 Join Point

N3

3,375

7,6284

18233,39

0

0

4 Join Point

N4

2,359

7,6200

18209,32

2,2628

2,2628

5 Join Point

N5

0,852

7,6161

18196,93

2,2628

2,2628

193

Node Node Type Id 6 Join Point

Node N6

Elevation (m) 0,852





7 Join Point

N7

0,852

7,6028

18160,35

0

0

8 Join Point

N8

0,852

7,6028

18160,35

0

0

9 Join Point

N9

0,852

7,5932

18133,71

2,2627

2,2627

10 Join Point

N10

3,243

7,5841

18111,13

2,2627

2,2627

11 Join Point

N11

3,243

7,5769

18091,19

2,2627

2,2627

12 Join Point

N12

0,852

7,5744

18081,98

2,2627

2,2627

13 Join Point

N13

0,852

7,5734

18079,38

0,8138

0,8138

14 Join Point

N14

1,919

7,5723

18077,23

0,8138

0,8138

15 Join Point

N15

1,919

7,5711

18074,08

0,8138

0,8138

16 Join Point

N16

1,919

7,5703

18071,70

0,8138

0,8138

17 Join Point

N17

0,852

7,5705

18071,27

0,8138

0,8138

18 Join Point

N18

0,852

7,5705

18071,27

0,0003

0,0003

19 Join Point

N19

1,919

7,5701

18071,27

0,0003

0,0003

20 Join Point

N20

1,919

7,5701

18071,27

0,0003

0,0003

21 Join Point

N21

0,251

7,5707

18071,27

0,0003

0,0003

22 Join Point

N22

0,251

7,5707

18071,27

0,0003

0,0003

194

Node Node Type Id 23 Join Point

Node N23

Elevation (m) 0,852





24 Join Point

N24

0,852

7,5602

18042,91

1,4489

1,4489

25 Join Point

N25

8,501

7,5524

18029,03

1,4489

1,4489

26 Join Point

N26

8,501

7,5431

18011,79

1,4489

1,4489

27 Join Point

N27

8,501

7,5431

18003,38

1,4489

1,4489

28 Join Point

N28

2,637

7,5325

17968,47

2,2628

2,2628

29 Join Point

N29

7,688

7,5431

18002,49

2,2628

2,2628

30 Join Point

N30

7,688

7,5511

18024,57

0,8139

0,8139

31 Join Point

N31

7,688

7,5591

18046,80

0,8139

0,8139

32 Join Point

N32

8,501

7,5590

18047,13

2,2628

2,2628

33 Join Point

N33

8,501

7,5754

18092,35

2,2628

2,2628

34 Join Point

N34

6,154

7,5783

18098,02

2,2628

2,2628

35 Join Point

N35

8,501

7,5475

18015,65

2,2625

2,2625

36 Join Point

N36

6,605

7,5417

17997,70

2,2625

2,2625

37 Join Point

N37

6,605

7,5386

17989,25

0,0601

0,0601

38 Join Point

N38

6,605

7,5387

17989,33

2,2625

2,2625

39 Join Point

N39

6,605

7,5232

17946,74

2,2024

2,2024

195

Node

Node Type

Node

Id

Elevation (m)

Press. at node (bar)

HGL at node

Total Flow In

Total Flow Out

(m.hd Fluid)

3

(m3/s)

(m /s)

40 Join Point

N40

9,652

7,5138

17923,83

2,2024

2,2024

41 Demand Pressure

N41

9,652

7,5133

17922,30

2,2024

0

42 Join Point

N42

6,605

7,5386

17989,01

0,0601

0,0601

43 Join Point

N43

11,965

7,5366

17988,89

0,0601

0,0601

44 Join Point

N44

11,965

7,5365

17988,81

0,0601

0,0601

45 Join Point

N45

11,478

7,5367

17988,80

0,0601

0,0601

46 Join Point

N46

8,501

7,5574

18042,77

2,2625

2,2625

47 Join Point

N47

8,501

7,5581

18044,62

0,8136

0,8136

48 Join Point

N48

8,501

7,5606

18051,59

0,8136

0,8136

49 Join Point

N49

0,852

7,5651

18056,37

0,8136

0,8136

50 Join Point

N50

0,852

7,5674

18062,78

0,8136

0,8136

51 Join Point

N51

2,359

7,6237

18219,49

2,2628

2,2628

52 Join Point

N52

2,637

7,5311

17964,51

2,2628

2,2628

53 Join Point

N53

6,605

7,5387

17989,32

0,0601

0,0601

196

197

Ringkasan hasil analisis pipe flow software Dari analisa software Pipeflow diperoleh hasil bahwa desain pipa dapat menghantarkan fluida secara aman dengan kriteria : 

Pipa yang digunakan sebanyak 53 buah.



Tangki yang digunakan sebanyak 0 buah.



Pompa yang digunakan sebanyak 0 buah.



Tekanan terendah yaitu 6,4 bar pada titik N41.



Tekanan teretinggi yaitu 12 bar pada titik N1.



Terjadi perbedaan yang tinggi dalam tekanan dikarenakan pada titik sebelum menuju separator tekanan fluida dikurangi menjadi 6,5 bar untuk memperoleh energi pembangkitan yang maksimal.



Penurunan tekanan yang terdeteksi pipeflow software sebesar 0,1 bar dikarenakan head loss mayor.



Letak ketinggian pipa terendah yaitu 1,35 m di bawah permukaan tanah pada titik N1.



Letak ketinggian pipa tertinggi yaitu 11,965 m pada titik N43

4.6.4 Pemodelan dengan CADWorx Plants Pemodelan pembangkit dengan CADWorx Plants digunakan untuk menggambarkan secara 3D sehingga dapat dimengerti posisi setiap equipment dan pipa yang akan dibangun. Penggunaan software CADWorx Plants tidak banyak berbeda dengan software gambar AutoCAD. Namun pada CADWorx Plants memiliki kelebihan dalam penggambaran 3D pipa dan fittings (elbow, tee, valve, dll). Setiap ukuran pipa juga sudah sesuai standar ISO.

Bagian 1 Bagian 3 Bagian 4

Bagian 2

Gambar 4.59 Pemodelan CADWorx Plants

198

Dari bagian 1 Menuju ke bagian 3

Menuju ke bagian 2 Rock Muffler

Sumur Produksi Kamojang 68 Gambar 4.61 Pemodelan CADWorx Plants Bagian 2

Gambar 4.60 Pemodelan CADWorx Plants Bagian 1

199

Dari bagian 2


200


201

min) = = 15,87 ft 5 m

Recommend Documents