1
PENGARUH GETARAN TERHADAP PENGUKURAN KECEPATAN ALIRAN GAS DENGAN MENGGUNAKAN ORIFICE PLATE Rizky Primachristi Ryantira Pongdatu, Totok Soehartanto Jurusan Teknik Fisika, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia e-mail:
[email protected];
[email protected]
Abstrak— Pengukuran laju aliran fluida menggunakan orifice berpotensi menyebabkan terjadinya kavitasi aliran. Fenomena kavitasi ini menimbulkan munculnya bising, vortex, getaran maupun korosi. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui hubungan antara pengukuran laju aliran fluida yang melalui orifice dan potensi getaran yang akan dihasilkan. Metode yang digunakan adalah perhitungan indeks kavitasi. Nilai indeks kavitasi nantinya dibandingkan dengan nilai vibrasi yang dihasilkan pada pengukuran langsung. Hasil pengukuran vibrasi di lapangan menggunakan accelerometer menunjukkan bahwa rerata nilai vibrasi terbesar berturut-turut mulai dari sumur PGN 39 U sebesar 2.818 gE, PGN 39 L sebesar 2.168 gE, MTA 79 sebesar 1.031 gE dan MTA 96 sebesar 0.418 gE. Kemudian hasil perhitungan matematis nilai indeks kavitasi menunjukkan bahwa rerata nilai indeks kavitasi terbesar berturut-turut mulai dari MTA 96 sebesar 1.43, MTA 79 sebesar 0.56, PGN 39 L sebesar 0.112 dan PGN 39 U sebesar 0.105. Setelah dilakukan perbandingan antara nilai vibrasi dan nilai indeks kavitasi maka dapat disimpulkan bahwa nilai vibrasi dan nilai indeks kavitasi keempat sumur saling berbanding terbalik. Selain itu, telah dianalisa pengaruh hubungan getaran terhadap deviasi pengukuran laju aliran. Getaran menyebabkan terjadinya deviasi pengukuran laju aliran. Berdasarkan hasil perhitungan pada masing-masing sumur, semakin besar nilai getaran, maka deviasi pengukuran laju aliran akan semakin besar. Jika grafik keempat sumur digabungkan menjadi satu, maka akan menunjukkan tren yang sama dengan nilai deviasi pengukuran terbesar berturut-turut mulai dari sumur PGN 39 U, PGN 39 L, MTA 79 dan MTA 96. Selain itu, persentase kandungan cairan pada fluida yang mengalir juga memilik pengaruh terhadap getaran. Berdasarkan hasil perhitungan pada semua sumur, semakin besar nilai persentase cairan, maka getaran yang dihasilkan semakin besar. Kata Kunci— Aliran fluida, Orifice, getaran
I. PENDAHULUAN alam industri migas, pengukuran aliran (flow measurement) digunakan untuk berbagai macam tujuan. Data hasil pengukuran tersebut digunakan untuk mengevaluasi proses, tingkat konsumsi dan prediksi produksi di masa depan (Evans, 2004). Perusahaan migas perlu memperhatikan sistem pengukuran fluida dan dampak potensi kerugian yang akan dihasilkan. Salah satu potensi kerugian adalah ketidakakuratan dalam hal pengkuruan fluida yang akan dikirim ke konsumen.
D
Keakurasian dalam industri migas membawa dampak yang sangat signifikan. Deviasi pengukuran sebesar +- 2% pada penyaluran +- 500 MMscfd dengan asumsi harga natural gas US$ 4.9/MMBtu, akan menghasilkan potensi kerugian sebesar US$ 18.25 Juta per tahun (182 Milyar pertahun dengan asumsi @ US$ 1 = Rp 10.000,-) (Putra, 2012). Kerugian yang cukup siginifikan ini menjadikan ketepatan dalam mengukur sangat penting diperlukan dalam setiap transaksi gas. Perusahaan KKKS penghasil gas sangat bergantung pada alat ukur atau flow meter yang terpercaya, handal dan sesuai dengan standar nasional maupun internasional. Semakin tepat dan semakin akurat hasil pengukuran, maka kepercayaan klien akan meningkat. Salah satu flow meter penting dalam pengukuran adalah orifice meter. Orifice adalah sebuah perangkat yang digunakan untuk mengukur laju aliran fluida. Menggunakan prinsip yang sama sebagai Venturi nozzle, yaitu prinsip Bernoulli yang menyatakan bahwa ada hubungan antara tekanan fluida dan kecepatan fluida. Ketika meningkatkan kecepatan, tekanan berkurang dan sebaliknya (Dash, 2012). Dampak dari pengukuran fluida menggunakan orifice berpotensi menyebabkan terjadinya vortex, getaran, kavitasi dan kebisingan aliran fluida (Qing, 2003). Seperti yang telah disebutkan diatas, pengukuran menggunakan orifice menyebabkan terjadinya beberapa fenomena pada aliran downstream. Fenomena-fenomena tersebut berpotensi menimbulkan kerusakan pada pipa. Salah satu dampak yang perlu diperhatikan adalah kavitasi penyebab getaran pada pipa. Maka dari itu, perlu adanya penelitan untuk mengetahui hubungan antara pengukuran laju aliran fluida yang melalui orifice dan potensi dampak getaran yang akan dihasilkan. Dengan adanya data potensi getaran ini, perusahaan dapat mengambil kebijakan terkait penyesuaian terhadap orifice atau material pada pipa. Penelitian ini berbasis pada simulasi numerik dan membandingkannya dengan hasil pengukuran langsung untuk kemudian melihat hubungan antara pengukuran flowrate dan potensi getaran yang akan terjadi. II.METODOLOGI PENELITIAN Pada bab ini akan dijelaskan mengenai langkah-langkah dalam menganalisa hubungan antara flow rate yang ada dengan potensi getaran yang dapat terjadi. Penelitian ini membandingkan tren pola grafik derajat vibrasi dan tren pola
2 grafik derajat kavitasi untuk keempat sumur yang menjadi subjek penelitian. A. Alur Penelitian Alur runtut penelitian ini dimulai dari studi literatur yang dilakukan untuk mendapatkan pemahaman ilmu yang berhubungan dengan topik penelitian. Topik yang dipelajari adalah aliran fluida gas, pengukuran menggunakan orifice dan fenomena kavitasi. Tahap berikutnya adalah melakukan pengambilan data property fluida dan dimenis orifice di keempat sumur di PT Vico Indonesia, yaitu sumur PGN 39 L, PGN 39 U, MTA 79 dan MTA 96. Selain itu juga melakukan pengambilan data pengukuran vibrasi secara langsung pada keempat sumur tersebut. Setelah mengambil data, tahap selanjutnya adalah mencari nilai indeks kavitasi pada keempat sumur. Setelah didapatkan nilai indeks kavitasi dan nilai vibrasi, kedua nilai tersebut dibandingkan dan dilihat trennya, apakah berbading terbalik atau tidak. Tahap selajutnya dilakukan simulasi terkait dengan kontur pressure yang terjadi pada keempat orifice untuk dianalisa daerah yang berpotensi terjadi kavitasi. Dan tahap yang terakhir adalah penyusunan laporan. B. Pengambilan Data di PT. Vico Indoesia dan perhitungan indeks kavitasi Data yang diambil di PT Vico Indonesia meliputi data pengukuran vibrasi, property fluida dan dimensi orifice pada keempat sumur yaitu sumur PGN 39 L, PGN 39 U, MTA 79 dan MTA 96. Data tersebut akan dijadikan acuan sebagai data untuk melakukan perhitungan indeks kavitasi, indeks kavitasi kritis dan data untuk melakukan simulasi pada CFD. Berdasarkan data proses yang telah didapatkan, maka nilai indeks kavitasi dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan: Persamaan (1) Dengan menggunakan Persamaan (1), maka nilai indeks kavitasi pada masing-masing sumur dapat ditentukan. Berikut ini nilai indeks kavitasi pada masing-masing sumur. pada masing-masing sumur:
Tabel 1 Indeks kavitasi pada masing-masing sumur PGN 39 L Q CI 1.113 1.123 1.129 1.133 1.113 1.113 1.113 1.113 1.113 1.113 1.113 1.113 1.114 1.115 1.113
0.1 0.08 0.01 0.06 0.13 0.08 0.1 0.12 0.11 0.1 0.14 0.18 0.09 0.12 0.13
PGN 39 U Q CI 1.462 1.478 1.444 1.442 1.443 1.447 1.461 1.462 1.466 1.463 1.461 1.463 1.459 1.463 1.465
0.08 0.10 0.12 0.11 0.13 0.13 0.08 0.08 0.10 0.11 0.09 0.10 0.11 0.10 0.09
MTA 79 Q CI 0.52 0.51 0.523 0.53 0.54 0.52 0.511 0.521 0.512 0.513 0.542 0.532 0.52 0.51 0.54
0. 5 0.63 0.53 0.53 0.44 0.56 0.62 0.56 0.64 0.61 0.44 0.50 0.58 0.62 0.46
MTA 96 Q CI 0.416 0.415 0.432 0.415 0.412 0.424 0.425 0.424 0.421 0.433 0.414 0.412 0.424 0.421 0.433
1.47 1.59 1.31 1.55 1.57 1.41 1.44 1.41 1.46 1.31 1.57 1.65 1.38 1.39 1.28
1.115 1.117 1.112 1.118 1.112 1.115 1.113
0.15 0.13 0.12 0.1 0.12 0.06 0.16
1.462 1.466 1.462 1.459 1.476 1.457 1.465
0.09 0.08 0.09 0.08 0.09 0.13 0.12
0.521 0.52 0.53 0.51 0.511 0.533 0.512
0.55 0.56 0.50 0.62 0.61 0.49 0.62
0.421 0.431 0.421 0.424 0.433 0.442 0.43
1.48 1.33 1.46 1.39 1.36 1.24 1.38
Setelah mendapatkan nilai indeks kavitasi, tahap selanjutnya adalah menentukan indeks kavitasi kritis (CIc). Nilai CIc dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan: Persamaan (2)
Persamaan (3) Dengan menggunakan persamaan (3), berikut ini nilai indeks kavitasi kritis pada masing-masing sumur: Tabel 2 Indeks kavitasi kritis pada masing-masing sumur MTA 79 MTA 96 PGN 39 L PGN 39 U CI CIc CI CIc CI CIc CI CIc 0.1 1.02 0.08 1.01 0.01 1.00 0.06 1.01 0.13 1.03 0.08 1.02 0.1 1.02 0.12 1.03 0.11 1.02 0.1 1.02 0.14 1.03 0.18 1.04 0.09 1.02 0.12 1.03 0.13 1.03 0.15 1.03 0.13 1.03 0.12 1.02 0.1 1.02 0.12 1.02 0.06 1.01 0.16 1.03 Mean 0.112 1.03
0.08 1.02 0.10 1.02 0.12 1.02 0.11 1.02 0.13 1.03 0.13 1.03 0.08 1.02 0.08 1.02 0.10 1.02 0.11 1.02 0.09 1.02 0.10 1.02 0.11 1.02 0.10 1.02 0.09 1.02 0.09 1.02 0.08 1.01 0.09 1.02 0.08 1.02 0.09 1.02 0.13 1.03 0.12 1.02 Mean 0.102 1.02
0. 5 1.11 0.63 1.13 0.53 1.11 0.53 1.11 0.44 1.09 0.56 1.11 0.62 1.12 0.56 1.11 0.64 1.13 0.61 1.12 0.44 1.09 0.50 1.10 0.58 1.12 0.62 1.12 0.46 1.09 0.55 1.11 0.56 1.11 0.50 1.10 0.62 1.12 0.61 1.12 0.49 1.10 0.62 1.12 Mean 0.56 1.11
1.47 1.25 1.59 1.26 1.31 1.23 1.55 1.26 1.57 1.26 1.41 1.24 1.44 1.24 1.41 1.24 1.46 1.25 1.31 1.23 1.57 1.26 1.65 1.27 1.38 1.24 1.39 1.24 1.28 1.22 1.48 1.25 1.33 1.23 1.46 1.25 1.39 1.24 1.36 1.24 1.24 1.22 1.38 1.24 Mean 1.43 1.24
Setelah mendapatkan data property fluida, dimensi orifice dan indeks kavitasi pada masing-masing sumur, berikut ini adalah data hasil pengukuran vibrasi secara langsung di keempat sumur menggunakan alat Accelerometer SKF Vibration Measurement Tools. Tabel 3 Tabel pengukuran getaran No
PGN 39 L
PGN 39 U
MTA 79
MTA 96
1 2 3 4 5
2 2.3 2.9 2.3 2
2.5 2.1 2.6 2.8 2.5
1 0.9 1 0.9 1.1
0.4 0.3 0.4 0.5 0.3
3 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
1.9 2.1 2.3 2.2 1.9 1.8 2.4 2.1 2 2.8 2.4 2.1 2 1.8 2.4 2.1 1.9
3.1 2 2.7 2.9 2.8 3.4 2.6 3 2.9 3 2.8 2.9 3.3 3.4 3 2.9 2.8
1 0.9 1.1 0.9 1 1.4 1 1.1 1 0.9 1.1 0.9 1.3 1 1.1 0.9 1.2
0.4 0.5 0.4 0.5 0.5 0.4 0.3 0.4 0.4 0.5 0.5 0.5 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4
Pembuatan Geometri Orifice di Gambit Pada Gambit, spesifikasi orifice yang digunakan adalah diameter orifice, ketebalan orifice dan juga diameter pipa. Pada penelitian ini, geometri yang dibuat adalah orifice dengan desain 2D. Tabel 4 Diameter pipa dan orifice
PGN 39 L PGN 39 U MTA 79 MTA 96
(d) Gambar 2 (a) Meshing orifice PGN 39 U, (b) Meshing orifice PGN 39 L, (c) Meshing orifice MTA 79, (d) Meshing orifice MTA 96 Software CFD memberikan range nilai worst elemen mulai dari 0-0.97. Jika nilai nilai worst elemen melebihi nilai tersebut, iterasi pada Fluent akan menjadi tidak konvergen. Berikut ini nilai worst element seperti tabel berikut ini: Tabel 5 Nilai ukuran mesh dan worst element orifice
C. Simulasi CFD
Nama sumur
(c)
Diameter Pipa (inc) 6 6 4 4
Ketebalan orifice (inc) 0.125 0.125 0.125 0.125
Diameter orifice (inc) 2.37 3.25 1.83 2.32
Dengan dimensi seperti pada Tabel 4, langkah pertama adalah membuat pipa. Berikut ini salah satu contoh pipa yang dibuat.
Gambar 1 Geometri pipa dan orifice Meshing orifice Meshing berfungsi untuk menjadikan geometri yang telah dibuat dalam bentuk yang lebih kecil, namun dalam jumlah yang banyak. Dalam meshing, nilai error atau yang biasa disebut sebagai worst element bisa diketahui. Berikut ini hasil meshing untuk keempat jenis orifice:
Jenis Orifice
Ukuran Mesh
PGN 39 U PGN 39 L MTA 79 MTA 96
0.1 0.1 0.1 0.1
Total Element 14729 14787 14253 14455
Nilai Worst Element 0.586755 0.579338 0.574335 0.555022
Pendefinisian bidang batas Pendefinisian bidang batas geometri mutlak dilakukan agar batas-batas dinding dapat dibedakan software Fluent dalam simulasi numerik. Bidang batas yang didefinisikan adalah Masukan, Keluaran, Orifice dan Pipa. Simulasi numeric pada Fluent Pada tahap ini, dilakukan simulasi numerik menggunakan software Fluent 6.2.16. Tahap pertama adalah pembacaan mesh yang sudah dibuat di software Gambit, kemudian memasukan parameter-parameter fluida pada fungsi persamaan, solver, material, phase, boundary condition, operating condition, controls solution, initialize, monitors dan terakhir adalah iterasi. Setelah melakukan iterasi, tahap terakhir adalah post processing yaitu tahap untuk melihat hasil simulasi. III.ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN A. Analisa pengaruh flowrate dan indeks kavitasi Perhitungan indeks kavitasi pada masing-masing sumur telah dilakukan. Berdasarkan hasil perhitungan grafik dan tren indeks kavitasi dapat diamati dan dianalisa. Berikut ini hubungan indeks kavitasi (CI) dan flowrate. Sumur PGN 39 L
(a)
(b)
Gambar 3 Pengaruh flow rate terhadap CI PGN 39 L
4 Sumur PGN 39 U
Gambar 4 Pengaruh flow rate terhadap CI PGN 39 U Sumur MTA 79
7 menunjukkan bahwa semakin besar nilai flowrate, semakin kecil indeks kavitasi. Namun pada sumur PGN 39 U, dengan flow rate yang lebih besar, memiliki indeks kavitasi yang menyerupai PGN 39. Hal ini dapat terjadi tekanan upstream PGN 39 U jauh lebih kecil daripada sumur PGN 39 L. C. Perbadingan derajat vibrasi dan indeks kavitasi . Untuk memvalidasi dan membuktikan hasil pengukuran vibrasi, perbandingan dengan derajat kavitasi sangat diperlukan. Seperti yang telah disebutkan pada dasar teori, nilai derajat vibrasi berbanding terbalik dengan nilai indeks kavitasinya. Semakin besar indeks kavitasinya, maka nilai vibrasinya akan semakin kecil. Begitu juga sebaliknya, jika indeks kavitasinya semakin kecil, maka nilai vibrasinya akan semakin besar.
Gambar 5 Pengaruh flow rate terhadap CI MTA 79 Sumur MTA 96
Gambar 8 Perbandingan nilai vibrasi dan indeks kavitasi Gambar 6 Pengaruh flow rate terhadap CI MTA 96 Secara umum, Gambar 3, 4, 5, dan 6 sama-sama menunjukkan bahwa semakin besar nilai flow rate, indeks kavitasinya akan semakin kecil. Tren seperti ini sudah sesuai dengan teori yang berlaku. Namun pada beberapa titik, flow rate yang sama menghasilkan indeks kavitasi yang berbeda. Hal ini dapat terjadi karena adanya pengaruh tekanan, dimana tekanan upstream berbeda-beda dan memiliki interval yang berjauhan. B. Indeks kavitasi gabungan keempat sumur Jika keempat grafik indeks kavitasi diatas digabungkan dalam satu plot grafis, maka akan terlihat dengan jelas orifice mana yang menyebabkan kavitasi terbesar. Berikut ini grafik gabungan kavitasi keempat sumur.
Dengan begitu, dapat disimpulkan bahwa untuk membandingkan kedua fungsi tersebut, cukup dengan membandingkan tren dari plot grafik keduanya. Gambar 9 diatas menggambarkan dengan jelas bahwa indeks kavitasi menurun secara berurutan mulai dari sumur MTA 96, MTA 79, PGN 39 L dan PGN 39 U. Selain itu, tren vibrasi paling besar secara berurutan terjadi pada sumur PGN 39 U, PGN 39 L, MTA 79 dan MTA 96. Gambar 9 menunjukkan bahwa nilai vibrasi dan indeks kavitasi saling berbanding terbalik. D. Pengaruh vibrasi terhadap deviasi pengukuran dan kandungan laju aliran liquid Selain memiliki pengaruh terhadap laju aliran dan indeks kavitasi, getaran dapat berpengaruh terhadap deviasi pengukuran laju aliran. Analisa ini dapat menunjukkan perspektif besar atau kecil nilai getaran yang telah diambil pada studi lapangan. Deviasi dapat ditentukan dengan membandingkan nilai laju aliran terukur pada orifice plate dengan laju aliran sesungguhnya pada metering. Selain deviasi pengukuran, kandungan liquid dalam fluida juga memiliki pengaruh terhadap getaran. Kandugan yang dimaksud bukanlah persentase mole kimia liquid tersebut namun merupakan persentase jumlah laju aliran liquid.
Gambar 7 Pengaruh flow rate terhadap CI semua sumur ` Berdasarkan gambar diatas, dapat dilihat bahwa sumur MTA 96 memiliki indeks kavitasi terbesar. Setelah itu diikuti oleh orifice di sumur MTA 79. Untuk sumur PGN 39 L dan 39 U, besar indeks kavitasinya saling berimpitan. Namun secara rata-rata, nilai indeks kavitasi PGN 39 U lebih kecil daripada PGN 39 L , Gambar diatas juga menjelaskan tren pola hubungan flow rate dan indeks kavitasi pada masing-masing sumur. Gambar
Gambar 9 Pengaruh vibrasi terhadap persentase deviasi pengukuran
5
Gambar 10 Pengaruh persentase laju aliran liquid terhadap vibrasi Gambar 9 diatas menunjukkan bahwa semakin besar nilai vibrasi yang dihasilkan, deviasi pengukuran gas akan semakin besar. Hal ini disebabkan karena adanya turbulensi aliran sesaat setelah melewati orifice. Getaran yang dihasilkan oleh turbulensi aliran sesaat setelah orifice menyebabkan laju aliran yang dibaca oleh orifice memiliki nilai yang berbeda dengan nilai laju aliran sesungguhnya pada metering. Dalam dunia industri, ambang batas maksimum deviasi pengukuran yang diperbolehkan adalah 1%. Jika deviasi berada diatas 1%, alat ukur tersebut perlu dikalibrasi atau penyebab munculnya deviasi perlu dikurangi. Dalam penelitian ini, vibrasi pada akibat turbulensi aliran yang melewati orifice menyebabkan deviasi pengukuran muncul. Dalam Tabel 3, nilai 3.4 gE atau 33.32 m/s2 pada sumur PGN 39 U merupakan nilai vibrasi tertinggi yang menyebabkan deviasi pengukuran mencapai 0.965 %. Sehingga bisa disimpulkan bahwa getaran yang diperbolehkan adalah maksimal mencapai 3.4 gE. Gambar 9 juga telah memberikan perspektif besar atau kecil nilai vibrasi yang didapatkan pada studi lapangan. Pada Gambar 10, dapat terlihat dengan jelas bahwa persentase laju aliran liquid pada fluida juga memiliki pengaruh terhadap munculnya vibrasi. Gambar 10 menjelaskan bahwa semakin besar nilai laju aliran liquid yang terkandung pada suatu fluida, vibrasi yang dihasilkan semakin besar. Hal ini dapat terjadi karena liquid sebagai fluida inkompresible tentu menyebabkan getaran lebih besar daripada gas yang merupakan fluida kompresible. Cairan yang melewati orifice menyebabkan profil alirannya menjadi aliran turbulen. Jika dibandingkan dengan gas yang bersifat inkompresible, aliran cairan yang bersifat kompresible tentu saja menghasilkan turbulensi yang lebih besar jika melewati orifice. Hal inilah yang menyebabkan getaran dapat terjadi. E. Hasil simulasi numerik menggunakan CFD Pada bagian ini, akan dijelaskan hasil simulasi untuk memprediksi daerah yang berpotensi terjadinya kavitasi. Dareah kavitasi digambarkan seebagai kontur pressure pada gambar. Berikut ini hasil analisa daerah kavitasi pada masingmasing sumur: Sumur PGN 39 L
Gambar 10 Kontur distribusi tekanan orifice PGN 39 L
Kavitasi terjadi ketika fluida mencapai tekanan uapnya pada temperature tetap. Berdasarkan gambar kontur distribusi tekanan di atas, tekanan uap dinyatakan sebagai warna biru muda yang artinya merupakan daerah yang berpotensi terjadi kavitasi. Selain itu pada Tabel 2, rata-rata CI adalah 0.112 dan rata-rata CIc adalah 1.03. Berdasarkan data ini, CI masih jauh lebih kecil dari CIc dengan selisih 0.918. Hal menunjukkan bahwa pada sumur PGN 39 L kavitasi dapat terjadi. Sumur PGN 39 U
Gambar 11 Kontur distribusi tekanan orifice PGN 39 U Berdasarkan gambar kontur distribusi tekanan di atas, tekanan uap dinyatakan sebagai warna biru muda yang artinya merupakan daerah yang berpotensi terjadi kavitasi. Selain itu pada Tabel 2, rata-rata CI adalah 0.102 dan rata-rata CIc adalah 1.02. Berdasarkan data ini, CI masih jauh lebih kecil dari CIc dengan selisih 0.918. Hal menunjukkan bahwa pada sumur PGN 39 U kavitasi dapat terjadi. Secara umum luas daerah dan lokasi area kavitasi pada sumur PGN 39 U tidak jauh berbeda dengan sumur PGN 39 L. Hal ini disebabkan karena indeks kavitasi kedua sumur tidaklah jauh berbeda. Sumur MTA 79
Gambar 12 Kontur distribusi tekanan orifice MTA 79 Berdasarkan gambar kontur diatas, area daerah kavitasi yang ditunjukkan dengan warna biru tua pada sumur MTA 79 ini lebih kecil daripada sumur PGN 39 L dan 39 U. Daerah kavitasinya tidak merata dan tidak memiliki bentuk simetri seperti kedua sumur sebelumnya. Selain itu pada Tabel 2, ratarata CI adalah 0.56 dan rata-rata CIc adalah 1.11. Berdasarkan data ini, CI masih jauh lebih kecil dari CIc dengan selisih 0.55. Hal menunjukkan bahwa pada sumur MTA 79 kavitasi dapat terjadi. Sumur MTA 96
Gambar 13 Kontur distribusi tekanan orifice MTA 96
6
Berbeda dengan ketiga sumur sebelumnya, pada sumur MTA 96 tidak terdapat area berwarna biru tua yang artinya tidak ada area yang berpotensi terjadinya kavitasi. Selain itu pada Tabel 2, rata-rata CI adalah 1.43 dan rata-rata CIc adalah 1.24. Berdasarkan data ini, CI lebih besar dari CIc dengan selisih 0.19. Hal menunjukkan bahwa pada sumur MTA 96 kavitasi tidak terjadi. IV. KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan 1. Karateristik potensi getaran yang terjadi akibat pengukuran menggunakan orifice meter dapat dilakukan dengan metode penghitungan indeks kavitasi dan berdasarkan perhitungan matematis nilai indeks kavitasi, maka rerata nilai indeks kavitasi terbesar berturut-turut mulai dari MTA 96 sebesar 1.432, MTA 79 sebesar 0.56, PGN 39 L sebesar 0.105 dan PGN 39 U sebesar 0.112 2. Pengukuran langsung nilai vibrasi di keempat sumur di PT Vico Indonesia menggunakan accelerometer dan satuan gE (Acceleration Enveloping) menghasilkan nilai rerata terbesar berturut-turut mulai dari PGN 39 U sebesar 2.818 gE, PGN 39 L sebesar 2.168 gE, MTA 79 sebesar 1.031 gE dan MTA 96 sebesar 0.418 gE. 3. Setelah melakukan perbandingan antara nilai vibrasi dan nilai indeks kavitasi, dapat dibuktikan bahwa nilai vibrasi dan indeks kavitasi keempat sumur saling berbanding terbalik. 4. Berdarasarkan hasil perhitungan, semakin besar nilai getaran, maka deviasi pengukuran laju aliran dan persentase laju aliran cairan pada fluida akan semakin besar. Nilai 3.4 gE atau 33.32 m/s2 pada sumur PGN 39 U merupakan nilai vibrasi tertinggi sekaligus ambang batas getaran yang diperbolehkan karena menyebabkan deviasi pengukuran mencapai 0.965 %. 5. Visualisasi kontur area kavitasi akibat orifice telah dilakukan dengan simulasi 2D dengan menganalisa distribusi tekanan yang terjadi. Saran 1. Melakukan simulasi numerik untuk mencari potensi kavitasi dengan model orifice slotted dan membandingkannya dengan model orifice concentric 2. Melakukan pengukuran noise/kebisingan atau pengukuran tingkat korosi material akibat pengukuran fluida menggunakan orifice dan membandingkannya dengan indeks kavitasi orifice. UCAPAN TERIMA KASIH Puji Syukur kepada Tuhan Yesus Kristus, penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik. Penulis mengucapkan banyak terima kasih sebesar-besarnya kepada keluarga penulis atas doa dan dukungannya serta kepada dosen pembimbing, Dr. Ir. Totok Soehartanto, DEA atas bimbingannya kepada penulis selama proses pengerjaan Tugas Akhir ini. Tidak lupa penulis juga berterimakasih kepada seluruh teman-teman Teknik Fisika ITS angkatan 2010 terutama teman-teman Larins atas segala fasilitas dan kebersamaannya dalam berjuang menyelesaikan Tugas Akhir
ini. Akhir kata, penelitian ini jauh dari kata sempurna. Penulis terbuka atas segala masukan dan kritik. DAFTAR PUSTAKA Evans, Robert P. dkk. 2004. Flow Rate Measurement Using Flow-Induced Pipe Vibration. Journal of Fluids Engineering, Vol 126 hal 280-285: ASME Putra, Yanuar Yudha Adi. 2012. Analisis Ketidakpastian Pengukuran Meter Gas Menggunakan Meter Orifice dan Meter Ultrasonik. Skripsi, Fakultas Teknik, Program Ekstensi Teknik Kimia. Depok : Universitas Indonesia. Dash, Sukanta K. 2012. Numerical Modeling of Pressure drop due to Singlephase Flow of Water and Twophase Flow of Airwater Mixtures through Thick Orifices. Bhadrak: Bhadrak Institute of Engineering & Technology. Qing, Mao. dkk. 2003. High Level Vibration and Noise Analysis of Nuclear Pipes with Orifices. Transactions of the 17th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT 17): Prague, Czech Republic. Takahashi, Kei and Hiroyuki Matsuda. 2006. Cavitation characteristic of restriction orifices (experiment for shock pressure distribution by cavitation on restriction orifices and occurrence of cavitation at multiperforated orifices due to interference of butterfly valve). Cav2001:session A9.006: Japan M. Castillo. 1993. An Analysis of Cavitation Activity at Orifices of the FFG-7 Seawater Piping System. Material Research Laboratory.
