BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Unit Utilitas merupakan unit penunjang bagi unit-unit yang lain dalam suatu pabrik atau sarana penunjang untuk menjalankan suatu pabrik dari tahap awal sampai produk akhir. Unit utilitas adalah salah satu unit operasi yang ada di dalam sebuah pabrik kimia. Unit utilitas dapat didefinisikan sebagai unit yang menyediakan media pendingin, media pemanas, energi penggerak dan lain sebagainya untuk mendukung proses produksi pabrik Plant industri menggunakan udara tekan untuk seluruh operasi produksinya, yang dihasilkan oleh unit udara tekan yang berkisar dari 5 horsepower (hp) sampai lebih 50.000 hp. Departemen Energi 364 Amerika Serikat (2003) melaporkan bahwa 70 sampai 90 persen udara tekan hilang dalam bentuk panas yang tidak dapat digunakan,gesekan, salah penggunaan dan kebisingan. Sehingga, kompresor dan sistim udara tekan menjadi area penting untuk meningkatkan efisiensi energi pada plant industri. Sebuah pabrik mempunyai dua sistem proses utama, yaitu sistem pereaksian dan sistem proses pemisahan & pemurnian. Kedua sistem tersebut membutuhkan kondisi operasi pada suhu dan tekanan tertentu. Dalam pabrik, panas biasanya disimpan dalam fluida yang dijaga pada suhu dan tekanan tertentu. Air 1
31
Embed
Makalah Udara Pabrik, Udara Instrument Dan Listrik Kelas 5KC.doc
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Unit Utilitas merupakan unit penunjang bagi unit-unit yang lain dalam suatu pabrik
atau sarana penunjang untuk menjalankan suatu pabrik dari tahap awal sampai produk akhir.
Unit utilitas adalah salah satu unit operasi yang ada di dalam sebuah pabrik kimia. Unit
utilitas dapat didefinisikan sebagai unit yang menyediakan media pendingin, media pemanas,
energi penggerak dan lain sebagainya untuk mendukung proses produksi pabrik
Plant industri menggunakan udara tekan untuk seluruh operasi produksinya, yang
dihasilkan oleh unit udara tekan yang berkisar dari 5 horsepower (hp) sampai lebih 50.000
hp. Departemen Energi 364 Amerika Serikat (2003) melaporkan bahwa 70 sampai 90 persen
udara tekan hilang dalam bentuk panas yang tidak dapat digunakan,gesekan, salah
penggunaan dan kebisingan. Sehingga, kompresor dan sistim udara tekan menjadi area
penting untuk meningkatkan efisiensi energi pada plant industri.
Sebuah pabrik mempunyai dua sistem proses utama, yaitu sistem pereaksian dan
sistem proses pemisahan & pemurnian. Kedua sistem tersebut membutuhkan kondisi operasi
pada suhu dan tekanan tertentu. Dalam pabrik, panas biasanya disimpan dalam fluida yang
dijaga pada suhu dan tekanan tertentu. Air atau uap air bertekanan (dinamakan kukus atau
steam) mendapatkan panas dari ketel uap (boiler). Sistem pemindahan panas bertugas
memberikan panas dan menyerap panas. Misalnya, menyerap panas dari sistem proses yang
menghasilkan energi seperti sistem proses yang melibatkan reaksi eksotermik atau menyerap
panas agar kondisi sistem di bawah suhu ruang atau suhu sekitar. Sistem pemroses yang
melakukan ini adalah cooling tower. Cooling tower, boiler dan tungku pembakaran
merupakan sistem pemroses untuk sistem penyedia panas dan sistem pembuang panas. Kedua
sistem proses ini bersama-sama dengan sistem penyedia udara pabrik, sistem penyedia listrik
air bersih dan instrument lainnya untuk kebutuhan produksi merupakan sistem penunjang
berlangsungnya sistem proses utama yang dinamakan sistem utilitas. Kebutuhan sistem
utilitas dan kinerjanya tergantung pada seberapa baik sistem utilitas tersebut mampu
melayani kebutuhan sistem proses utama dan tergantung pada efisiensi penggunaan bahan
baku dan bahan bakar.
1
1.2. Rumusan Masalah
Adapun masalah yang akan dibahas pada pembuatan makalah ini adalah sebagai
berikut.
1. Apa yang dimaksud dengan udara pabrik dan udara instrument ?
2. Bagaimana penggunaan dari udara tekan dalam sebuah industri ?
1.1. Manfaat
Adapun manfaat yang didapatkan dari pembuatan makalah ini adalah sebagai
berikut.
1. Dapat memahami pengertian dari udara pabrik dan udara instrument.
2. Dapat mengetahui aplikasi dari penggunaan listrik, udara pabrik dan udara
instrument.
3. Dapat mengetahui penggunaan dari udara tekan dalam sebuah industri.
BAB II
PEMBAHASAN
2
2.1. Pengertian Udara Pabrik dan Udara Instrument
Plant air ( udara pabrik ) diperoleh dari kompresor udara 101-J Ammonia Plant pada
kondisi normal dengan tekanan system dikontrol oleh PCV yang kemudian dibagi menjadi 2
(dua ) cabang untuk Plant Air dan Instrument Air. Plant air ( udara pabrik ) pemakainya
langsung di distribusikan ke seluruh pabrik sesuai tekanan yang tersedia. Udara Instrument
diperoleh dari sumber yang sama dengan udara pabrik namun dilakukan proses penghilangan
kandungan uap airnya dengan cara pengeringan ( drying ) menggunakan silica gel dan
actived alumina dalam Air Dryer sehingga dew pointnya menjadi -40 F. Tekanan untuk
Instument air ini harus terjaga minimum 7.0 kg/cm2 karena dipakai untuk alat control
pneumatic, jika gangguan pada instrument air ini akan dapat menyebabkan shut-down pabrik.
2.1.1 Udara Pabrik
Udara pabrik adalah udara bertekanan yang digunakan untuk berbagai keperluan di
pabrik. Dalam keadaan normal, sumber udara pabrik dan udara instrument berasal dari
kompressor udara proses di Ammonia Plant. Sebagai sumber tambahan diperlengkapi dengan
kompressor udara pabrik dan kompressor udara instrument. Kebutuhan udara pabrik saat
awal pabrik dioperasikan serta pada saat emergency, yaitu dengan Kompresor Udara (63-GB-
5001), setelah pabrik beroperasi udara diambil dari Kompresor Udara Ammonia (51-101-J)
dengan tekanan 35 kg/cm2G. Udara ini masih belum kering atau murni maka dikeringkan
padadryer untuk menghilangkan kandungan air dengan menggunakan Silika Alumina Gel
(silica gel).
Plant udara pabrik ini digunakan untuk :
a. Udara purging
b. Mesin pengantongan pupuk
c. Udara pembersih area
d. Pengadukan
e. Peralatan lain seperti snapper,dll
3
Fungsi dari udara pabrik antara lain :
- Flushing jaringan pipa.
- Mixing tangki kimia pengantongan urea.
- Pembakaran di Burning pit.
2.1.2 Udara Instrument
Udara instrument adalah udara bertekanan yang dikeringkan atau dihilangkan
kandungan airnya. Instrument air digunakan untuk menggerakkan peralatan instrumentasi
(pneumatic) seperti control valve, transmitter, dan lain-lain. Udara disuplai ke receiver udara
instrument 1020 m3/jam untuk dipisahkan kandungan airnya dan sebagai penampung udara
sementara dengan tekanan 8,0 kg/cm2. Dari receiver masuk ke filter inlet untuk mengurangi
kotoran-kotoran dan minyak yang terbawa. Udara lembab ini masuk melalui 4 way valve ke
salah satu dryer (A atau B) yang berisi silica gel atau activated alummina . Fungsi Air Dryer
ini adalah untuk menyerap semua bintik-bintik air yang terkandung di dalam udara dan Dew
Point dari dryer dioperasikan pada -400C pada tekanan operasi. Penyerap air dari udara yang
dipakai adalah silika gel atau Activated Alumina.
Udara proses atau utilitis biasanya digunakan untuk mendayai suatu sistem atau alat
dimana perlu udara tekan dengan volume yang besar dan tidak perlu syarat – syarat yang
ketat seperti halnya instrumen pneumatik. Udara utilitis biasanya tidak perlu membersihkan
partikel-partikel atau air seperti standar kwalitas yang diperlukan oleh udara instrumen.
Tipe udara instrumen untuk industri biasanya terdiri dari beberapa hal berikut:
• Instrumen kompresor udara (bebas minyak)
• Pengering dan penyaring udara
• Pipa distribusi dengan pressure sefety valve
• Stasiun penurun tekanan
• Koneksi-koneksi instrumen lapangan
4
Gambar dibawah ini menunjukkan sistem pneumatik instrumen sederhana
Gambar. Sistem dan Ekuipmen Udara Instrumen
Kompresor Udara
Kompresor udara dipilih atas dasar pemakaian jumlah udara dan biasanya dalam
satuan standard cubic feet per minute (scfm) atau cubic meter per minute (m3/min).
Pada plan yang besar mungkin perlu dua tau tiga unit;
Unit kompresor tersebut bisa berupa tipe reciprocal atau rotari, tunggal atau
multistage, dan biasanya digerakkan oleh motor listrik, turbin gas atau mesin disel.
Kapasitas kompresor ditentukan oleh keperluan aliran udara plan. Pemakaian udara
pada plan ditentukan oleh jumlah maksium pemakaian udara (kira-kira 0,02 m3/menit) untuk
setiap devais dan adanya kebocoran.
Tangki Penampung
Tangki penampung udara dirancang berdasar jumlah kapasitas penyimpanan pada
sistem dan juga adanya tambahan untuk menghindari fluktuasi tekanan.
Bagaimana prinsip kerja kompresor positive displacement dan dinamik ?
Jawab :
- Pada jenis positive-displacement, sejumlah udara atau gas di- trap dalam ruang
kompresi dan volumnya secara mekanik menurun, menyebabkan peningkatan tekanan
tertentu kemudian dialirkan keluar. Pada kecepatan konstan, aliran udara tetap
konstan dengan variasi pada tekanan pengeluaran. Kompresor ini terbagi menjadi 2,
yaitu : reciprocating dan rotari. Prinsip kerja kompresor reciprocating seperti pompa
sepeda dengan karakteristik dimana aliran keluar tetap hampir konstan pada kisaran
tekanan pengeluaran tertentu. Juga, kapasitas kompresor proporsional langsung
terhadap kecepatan. Keluarannya, seperti denyutan. Sedangkan Kompresor rotary
mempunyai rotor dalam satu tempat dengan piston dan memberikan pengeluaran
kontinyu bebas denyutan. Kompresor beroperasi pada kecepatan tinggi dan umumnya
menghasilkan hasil keluaran yang lebih tinggi dibandingkan kompresor reciprocating.
- Sedangkan kompresor dinamik dinamik memberikan enegi kecepatan untuk aliran
udara atau gas yang kontinyu menggunakan impeller yang berputar pada kecepatan
yang sangat tinggi. Energi kecepatan berubah menjadi energi tekanan karena
pengaruh impeller dan volute pengeluaran atau diffusers. Pada kompresor jenis d
inamik sentrifugal, bentuk dari sudu-sudu impeller menentukan hubungan antara
aliran udara dan tekanan (atau head) yang dibangkitkan. Kompresor udara sentrifugal
(lihat Gambar 8) merupakan kompresor dinamis, yang tergantung pada transfer energi
dari impeller berputar ke udara. Rotor melakukan pekerjaan ini dengan mengubah
momen dan tekanan udara. Momen ini dirubah menjadi tekanan tertentu dengan
penurunan udara secara perlahan dalam difuser statis. Sentrifugal merupakan
kompresor yang bekerja kontinyu, dengan sedikit bagian yang bergerak; lebih sesuai
digunakan pada volum yang besar dimana dibutuhkan bebas minyak pada udaranya.
2. Pertanyaan Lia Windiyati
Sumber udara pabrik dan instrument di PT Pusri berasal dari kompresor udara proses di Ammonia Plant. Bagaimana dengan industri lain darimanakah sumber udara tersebut ?
Jawab :
18
Udara pabrik dan instrument merupakan udara bertekanan yang digunakan untuk berbagai keperluan di industri. Dalam keadaan normal, sumber udara pabrik dan udara instrument berasal dari plant atau unit kompressor udara. Jadi di industri manapun sumber utama udara adalah dari kompresor. Begitu juga dengan PT Pusri, walaupun udara pabrik dan instrument berasal dari amonia plant, akan tetapi sumber utama udara tetap diperoleh dari kompresor.
3. Pertanyaan Ika Utami
Jelaskan perbedaan antara udara pabrik dan udara instrument ?
Serta jelaskan tipe udara instrument yang digunakan di industri ?
Jawab :
Udara pabrik adalah udara bertekanan yang digunakan untuk berbagai keperluan di pabrik. Sedangkan udara intrument adalah udara bertekanan yang dikeringkan atau dihilangkan kandungan airnya.
Tipe udara instrument :
- Instrument Kompresor Udara
Kompresor udara dipilih atas dasar pemakaian jumlah udara dan biasanya dalam
satuan standard cubic feet per minute (scfm) atau cubic meter per minute (m3/min).
Unit kompresor tersebut bisa berupa tipe reciprocal atau rotari, tunggal atau
multistage, dan biasanya digerakkan oleh motor listrik, turbin gas atau mesin disel.
- Penyaring dan Pengering Udara
Udara tekan yang baru saja keluar dari kompresor biasanya relatip basah, dan
mengandung kotoran-kotoran dan minyak-minyak sisa dari kompresornya sendiri.
Karena udara tersebut harus bersih dan kering, maka perlu menghilangkan kandungan
air dan kotoran-kotoran tersebut dengan menggunakan alat penyaring dan pengering
udara.
- Pipa Distribusi dan Pressure Safety Valve
Pipa utama yang digunakan untuk mengirim udara instrumen keseluruh plan biasanya
mempunyai diameter 50,8 mm (2 inch) skedul 40 dengan bahan dari carbon steel.
Pipa cabang catu udara yang menghubungkan header isntrumen individu biasanya
berdiameter 25,4 mm ( 1 inch) dengan bahan dari pipa galvanis. Pressure safety valve
berfungsi untuk membuang tekanan lebih.
- Tekanan Catu Udara
Stasiun penurun tekanan dalam aplikasinya adalah sebuah pengatur tekanan dengan
19
berbagai ukuran dan tipe. Stasiun penurun tekanan berfungsi menurunkan tekanan
udara dari 700 kPa (102 psi) menjadi level yang dapat digunakan yaitu 140 kPa (20
psi).
- Koneksi Instrumen
Tubing catu udara dari pipa valve menuju ke regulator ukuran minimum harus 9,5
mm (3/8 inch) dengan bahan tubing berasal dari pvc jacketed cooper, plated carbon
steel atau stainless steel untuk menghindari tekanan drop yang berarti, terutama untuk
control valve.
4. Pertanyaan OktarianaKompresor apa yang digunakan pada udara pabrik, udara instrument dan udara bertekanan? Mengapa ? serta berikan spesifikasi kompresor tersebut ?
Jawab :
Di dalam industri, kompresor reciprocating paling banyak digunakan untuk mengkompresi baik udara maupun refrigerant. Kompresor reciprocating tersedia dalam berbagai konfigurasi; terdapat empat jenis yang paling banyak digunakan yaitu horizontal, vertical, horizontal balance-opposed, dan tandem. Jenis kompresor reciprocating vertical digunakan untuk kapasitas antara 50 – 150 cfm. Kompresor horisontal balance opposed digunakan pada kapasitas antara 200 – 5000 cfm untuk desain multitahap dan sampai 10,000 cfm untuk desain satu tahap. Untuk keperluan praktis sebagian besar plant kompresor udara reciprocating diatas 100 horsepower/ Hp merupakan unit multi tahap dimana dua atau lebih tahap kompresor dikelompokkan secara seri. Udara biasanya didinginkan diantara masing-masing tahap untuk menurunkan suhu dan volum sebelum memasuki tahap berikutnya.
5. Pertanyaan Fitri Kortina
Sebutkan dan jelaskan penggunaan udara pabrik dan instrument ?
Jawab :
Penggunaan udara pabrik :
f. Udara purging
g. Mesin pengantongan pupuk
h. Udara pembersih area
i. Pengadukan
j. Peralatan lain seperti snapper,dll
Penggunaan udara instrument :
20
Menggerakkan peralatan instrumentasi (pneumatic) seperti control valve, transmitter,
dan lain-lain.
6. Pertanyaan Marliana Atmi Rahayu
Adakah perbedaan kompresor yang digunakan untuk udara kering dan basah ?
Jawab :
Udara kering dan udara basah ini berkaitan erat dengan udara pabrik dan udara instrument. Dimana udara pabrik merupakan udara bertekanan yang diambil dari udara terbuka yang bertekanan digunakan untuk berbagai kegiatan industri, sehingga dengan kata lain udara pabrik juga merupakan udara basah. Sedangkan udara instrument merupakan udara bertekanan yang dikeringkan untuk menghilangkan kadar airnya, sehingga dapat dikatakan bahwa udara instrument merupakan udara kering. Jadi menurut kami penggunaan yang paling banyak digunakan adalah jenis reciprocating.
7. Pertanyaan Yulia Eka Windra Sari
Apakah udara pabrik, instrument dan udara tekan memerlukan penyaring dan pengering udara ? Apa maksud dari air dan minyak tersaring pada filter ini? Serta jelaskan asal minyak ?
Jawab :
Ya, karena udara yang digunakan masih dalam keadaan tercemar oleh kotoran-kotoran dan partikel air. Hal ini akan sangat mengganggu kerja kompresor. Bahkan akan dapat merusak kompresor. Pengotor atau pencemar udara dalam bentuk butiran-butiran dari karat besi karena minyak pelumas yang berlebihan serta kelembaban udara, sehingga diperlukan proses penyaringan dan pengeringan terlebih dahulu sebelum udara digunakan.
8. Pertanyaan Rendi Ramadhana
Jelaskan apa yang mempengaruhi nilai FAD ?
Jawab :
Debit aliran yang sebenarnya, bukan merupakan nilai volum aliran yang tercantum pada alat, yang disebut juga pengiriman udara bebas (free air delivery/fad) yaitu udara pada kondisi atmosfir tertentu. Fad dipengaruhi oleh ketinggian, barometer, suhu dan waktu. Pengaruh ketinggian akan mengurangi nilai FAD nya.
Tugas
9. Sebutkan syarat-syarat udara instrument yang akan digunakan di industri ?
21
Jawab :
• Mengandung kandungan air maksimum yang diijinkan agar instrumen tersebut berfungsi secara memuaskan.
• Ukuran partikel yang terperangkap maksimum sehingga terhindar adanya penyumbatan, terhindar dari goresan dan erosi pada jalur jalannya udara dan orifice-orifice yang ada disebelah dalam instrumen-intrumen yang digunakan tersebut.
• Mengandung kandungan minyak maksimum yang diijinkan untuk menghindari malfungsi yang disebabkan adanya penyumbatan dan goresan-goresan pada komponen-komponen tersebut.
10. Filter jenis apa yang digunakan pada penyaringan udara? Jelaskan alasannya !
Pengering udara ada beberapa tipe, umumnya pengering regenerasi. Dua menara perlu diisi dengan partikel pengadsorbsi (seperti alumina aktif). Pengering yang satu dalam kondisi on-line, sedang pengering yang lain dalam kondisi off-line diregenerasi dengan udara panas. Siklus regenerasi biasanya dikontrol dengan sistem sekuensi waktu otomatis. Secara normal pengering biasanya dihubungkan dengan pre-filter (untuk menghilangkan partikel-partikel kotoran, butiran-butiran kecil air dan minyak sebelum ia masuk ke pengering) dan after-filter (untuk mencegah zat-zat pengering yang pecah masuk ke header udara). Penyaring udara biasanya juga dipasang pada header pencatu udara instrumen, dan untuk mengatur catu udara ke instrumen-instrumen yang ada dilapangan.Filter atau penyaring berfungsi untuk menghilangkan partikel-partikel kotoran dan kerak-kerak, dan juga untuk memperangkap air dan minyak. Dalam beberapa hal ada gabungan antara filter dan regulator yang dapat digunakan sebagai catu udara langsung pada transmiter atau valve tunggal.