ANALISA PERHITUNGAN PRESSURE DROP PADA STEAM PIPE DARI SEPARATOR MENUJU TURBIN PT. SUPREME ENERGY MUARA LABOH

(1)

Muhammad Hafid Hidayatullah,et.al. SNTEM, Volume 3, 21 Juli 2023, hal.

1

ANALISA PERHITUNGAN PRESSURE DROP PADA STEAM PIPE DARI SEPARATOR MENUJU TURBIN PT. SUPREME ENERGY

MUARA LABOH

Muhammad Hafid Hidayatullah¹, Arya Dwi Candra²

Teknik Produksi Migas, PEM Akamigas, Jl Gajah Mada No 38, Cepu, Blora 58315

*E-mail: [email protected]

ABSTRAK

Penurunan Tekanan merupakan salah satu permasalahan yang sering terjadi di industri panas bumi. Hal ini disebabkan oleh gesekan yang terjadi pada fluida dengan permukaan pipa dan juga ketika melewati beberapa sambungan pipa, belokan, katup dan komponen lainnya yang terpasang pada sistem pemipaan. Parameter yang mempengaruhi terjadinya penurunan tekanan adalah kecepatan rata-rata uap, diameter dalam pipa, dan jenis kekasaran pipa. Pada perhitungan penurunan tekanan didapatkan hasil penurunan tekanan terbesar terjadi pada pipa uap LP sebesar 0.32 bar A pada hasil perhitungan sedangkan pada kondisi aktual yaitu 0.3 bar A. Sementara, kondisi pipa uap LP dan HP sama-sama mengalami perubahan diameter dalam pipa dan jenis kekasaran, namun untuk nilai penurunan tekanan hasilnya pipa uap LP lebih besar nilainya. Hasil analisa pengaruh variasi diameter dalam pipa dan variasi jenis kekasaran pipa didapatkan hasil yang paling bagus untuk menurunkan nilai penurunan tekanan adalah menyamakan ukuran diameter dalam pipa dan jenis kekasaran pipa di semua jalur dengan menggunakan jenis kekasaran pipa 0.00005m dan diameter dalam pipa 1.1906m pada pipa uap HP, sedangkan pada pipa uap LP menggunakan jenis kekasaran pipa 0.00005m dan diameter dalam pipa 0.8886m.

Kata Kunci : Penurunan Tekanan, Diameter Pipa, Jenis Kekasaran Pipa ABSTRACT

Pressure Drop is one of the problems that often occur in the geothermal industry. This is due to friction that occurs in the fluid with the pipe surface and also when passing through some pipe connections, turns, valves and other components attached to the piping system. The parameters affecting the occur- rence of pressure drops are the average speed of steam, the inner diameter of the pipe, and the type of pipe roughness. In the calculation of pressure drop, the largest pressure drop result occurs in the LP steam pipe by 0.32 bar A in the calculation results while in actual conditions it is 0.3 bar A. Meanwhile, the condition of the LP and HP steam pipes both experience changes in diameter in the pipe and the type of roughness, but for the pressure drop value, the LP steam pipe is greater in value. The results of the analysis of the influence of diameter variations in pipes and variations in pipe roughness types obtained the best results to reduce the pressure drop value are to equate the size of the diameter in the pipe and the type of pipe roughness in all lines using the type of pipe roughness 0.00005m and the inner diameter of the pipe 1.1906m in the HP steam pipe, while in the LP steam pipe using the pipe roughness type of 0.00005m and the inner diameter of the pipe 0.8886m.

Keywords : Pressure Drop, Inner Diameter, Roughness

(2)

2

1. PENDAHULUAN

PT. Supreme Energy adalah salah satu perusahan yang bergerak dalam pengembangan industri panas bumi di Indonesia. PT. Supreme Energy Muara Laboh mempunyai 3 lokasi pengembangan yaitu dilapangan Muara Laboh, Rantau Dedap dan Rajabasa. Dalam industri panas bumi, fluida yang diproduksikan adalah steam. Steam dialirkan dari wellhead menuju ke turbin untuk dikonversikan menjadi energi listrik. Sebelum dialirkan menuju ke turbin, steam terlebih dulu dialirkan menuju ke Separator dan Scrubber untuk dipisahkan dari brine melalui pipa alir atau pipa yang mengalirkan uap biasa disebut steam pipe atau Steam line. Steam line atau steam pipe dalam lapangan panas bumi merupakan komponen utama dalam sistem perpipaan yang berfungsi sebagai tempat mengalirnya fluida. Dalam proses perpipaan, terdapat beberapa aspek yang perlu dipertimbangkan salah satunya adalah Pressure drop.

Pressure drop merupakan hasil dari gaya-gaya friksi terhadap fluida yang mengalir didalam pipa, yang disebabkan oleh tahanan fluida untuk mengalir. Secara istilah Pressure drop juga dapat digunakan untuk menggambarkan penurunan tekanan dari satu titik didalam pipa atau tabung ke jalur hilir. (Geankoplis, 1997). Terdapat beberapa faktor utama yang mempengaruhi nilai daripada Pressure drop antara-lain : faktor friksi ( f ), panjang pipa ( AL), Diameter Pipa (D) (Geankoplis 1997). Dalam lapangan panas bumi, pipa yang mengalirkan steam dari wellhead menuju ke turbin sangat panjang dan berbelok-belok. Selain itu, ukuran pipa juga sangat beragam ukurannya. Oleh karena itu menimbulkan pertanyaan bagi penulis, bagaimana kondisi tekanan dari Separator menuju ke turbin tidak mengalami penurunan yang drastis, dan seberapa pengaruhnya ukuran- ukuran pipa terhadap terjadinya penurunan tekanan.

Untuk mengitung nilai Pressure drop didalam pipa ada beberapa persamaan yang bisa digunakan sesuai dengan jenis aliran. Untuk aliran 1 fasa bisa menggunakan persamaan Homogeneus Model. Kemudian untuk perhitungan aliran 2 fasa bisa menggunakan persamaan Lockhart Martinelli dan Harisson-Freeston (Nenny Saptadji,2012). Selain itu, ada juga persamaan Darcy-weisbach yang menghitung total kerugian aliran di sepanjang pipa. Dalam dinamika fluida, persamaan Darcy–Weisbach adalah persamaan empiris yang menghubungkan head loss, atau kehilangan tekanan, karena gesekan yang terjadi di sepanjang pipa tertentu dengan kecepatan rata-rata aliran fluida untuk fluida yang incompressible.

Hal inilah yang membuat penulis tertarik untuk membuat penelitian tentang “Analisa Perhitungan Pressure drop pada Steam line dari Separator menuju Turbin.” Pada penelitian yang diambil dari referensi penelitian yang dilakukan oleh Cukup Mulyana dan Naufal Riyandi (2021) terkait pemodelan pengaruh diameter pipa terhadap Pressure drop pada Pipa PLTP dominasi uap. Model penelitian dari Cukup Mulyana dilakukan untuk mengetahui pengaruh dari diameter pipa terhadap nilai penurunan tekanan dengan anggapan tidak ada kehilangan panas dan condensate traps, serta variasi kekasaran pipa. Sehingga penelitian yang diambil ini merupakan modifikasi dengan menambahkan 1 parameter yaitu pengaruh Roughness pipa terhadap Pressure drop. Kemudian juga memodifikasi persamaan yang digunakan sebelumnya yaitu persamaan Lockhart Martinelli dengan mengganti persamaan Darcy-weisbach.

(3)

3

2. METODE

Penelitian ini dimulai dengan dua tahapan utama penelitian yakni studi literatur dan observasi lapangan. Studi literatur yang dilakukan digunakan untuk pencarian referensi terkait parameter dan persamaan pressure drop pada pipa. Sementara observasi lapangan dilakukan untuk mengamati dan mengumpulkan data parameter pressure drop pada pipa di lapangan.

Data yang digunakan dalam penelitian ini berupa data sekunder lapangan. Data-data yang digunakan meliputi : data produksi ( Pressure & mass flow rate ) , data spesifikasi pipa (panjang pipa, diameter pipa, kekasaran / Roughness ) Pada perhitungan penurunan tekanan ini, dilakukan perhitungan per section demi menemukan perhitungan penurunan tekanan yang akurat dan sesuai dengan keadaan aktual.

Metode Penelitian dalam melakukan perhitungan Pressure drop yang terjadi di steam pipe menggunakan metode persamaan Darcy-weisbach untuk menentukan nilai head loss major dan head loss minor. Kemudian dari perhitungan nilai head loss major dan head loss minor nanti akan didapatkan hasil dari Pressure drop di dalam steam pipe dengan menggunakan persamaan Bernoulli yang berdasarkan elevasi.

- Perhitungan Luas Penampang (A) A = ^{3.14 𝑥 𝐷}

2

4 . ... (3.1) Keterangan:

A = Luas Penampang (𝑚²)

D = Diameter dalam pipa (m)

- Kecepatan Rata-rata Uap (V) V = ^{𝑚 𝑥 𝑣}^𝑠

𝐴 . ... ...(3.2) Keterangan :

V = Kecepatan Aliran Fluida dalam Pipa (𝑚/𝑠²)

m = Mass Flow Rate (kg/s)

𝑣_𝑠 = Spesific volume (𝑚³/𝑘𝑔) - Reynold Number (Re)

Re = ^{𝜌 𝑥 𝐼𝐷 𝑥 𝑉}

𝜇

. ...

(3.3) Apabila hasil perhitungan bilangan Reynold didapat hasil ;

Pada Re < 2300, maka aliran fluida akan bersifat laminer Pada Re > 4000, maka aliran fluida akan bersifat turbulen Pada Re 2300<x>4000, maka aliran fluida akan bersifat transisi

(4)

4 Keterangan :

Re = Reynold Numbers

ρ = Density (𝑚/𝑠²)

μ = Viscosity (^𝑘𝑔

𝑚. 𝑠)

Setelah mendapatkan nilai Reynold Number, menentukan faktor gesekan menggunakan persamaan Colebrook

- Faktor Gesekan (f) (f) = ¹

√𝑓= −2,0 log (^𝜀_3.7^⁄^𝐷+ ^2.51

𝑅𝑒.√𝑓). ... (3.4) Keterangan :

f = Faktor Gesekan (m)

ε = Roughness (𝑚)

- Head loss major (ℎ𝑙_{𝑚𝑎𝑗𝑜𝑟}) ℎ𝑙_{𝑚𝑎𝑗𝑜𝑟}= 𝑓 𝑥 ^{𝐿 𝑥 𝑉}²

𝐷 𝑥 2 𝑥 𝑔. ... (3.5) Keterangan :

ℎ𝑙_{𝑚𝑎𝑗𝑜𝑟} = Head loss major (m)

F = Faktor Gesekan (m)

L = Panjang Pipa (m)

g = Percepatan gravitasi (m/𝑠²) - Head loss minor (ℎ𝑙_{𝑚𝑖𝑛𝑜𝑟})

ℎ𝑙_{𝑚𝑖𝑛𝑜𝑟}= ( 𝐾 𝑥 _{2 𝑥 𝑔}^𝑉² ) 𝑥 𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝐹𝑖𝑡𝑡𝑖𝑛𝑔𝑠. ... (3.6) Keterangan :

ℎ𝑙_{𝑚𝑖𝑛𝑜𝑟} = Head loss minor (m) K = Nilai Koefisiensi Fittings

Setelah mendapatkan nilai total Head loss, menghitung tekanan di akhir menggunakan persamaan Bernoulli

- Pressure Akhir (𝑃₂)

ℎ𝑒𝑎𝑑 𝑙𝑜𝑠𝑠_{𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙} =^𝑃_{𝜌 𝑥 𝑔}¹^−𝑃²+ (𝑍₁− 𝑍₂) . ... (3.7) Keterangan :

ℎ𝑙_{𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙} = Penjumlahan head loss major dan minor (m) 𝑍₁ = Ketinggian permukaan pada titik 1 (m)

(5)

5

𝑍₂ = Ketinggian permukaan pada titik 2 (m) 𝑃₁ = Pressure pada titik 1 (bar A)

𝑃₂ = Pressure pada titik 2 (bar A) - Pressure Drop (△P)

△P = Pressure Awal – Pressure Akhir. ... (3.8)

Gambar 2.1 Flow Chart diagram

(6)

6

3. PEMBAHASAN

3.1 Hasil dan Analisa Perhitungan Pressure Drop pada Steam Pipe

Pada lapangan panas bumi Muara Laboh mempunyai dua jenis pipa alir uap yaitu HP steam pipe dan LP steam pipe. Untuk jalur HP steam pine dimulai dari Outlet HP Separator sampai ke Inlet Scrubber dan Inlet Turbine, pada HP Separator sendiri mempunyai 2 buah HP Separator sehingga untuk jalur HP steam pipe juga mempunyai 2 buah HP Steam pipe, kemudian dari 2 HP Steam pipe ini nantinya akan dialirkan terlebih dahulu ke Steam receiver Header untuk penyamaan aliran. Sehingga ketika aliran HP steam masuk ke Inlet HP Scrubber menjadi 1 aliran. Berbeda dengan HP steam pipee, untuk LP Steam pipe sendiri hanya mempunyai 1 LP Separator, sehingga hanya terdapat 1 LP Steam pipe dan tidak memerlukan penyamaan aliran seperti pada HP Steam pipe. Pipa distribusi steam dari Separator menuju ke turbin sangatlah panjang dan mempunyai banyak fittings, sehingga memungkinkan terjadinya penurunan tekanan dari Separator menuju ke turbin. Ketika penurunan tekanan yang terjadi sangat signifikan akan berpengaruh besar terhadap Inlet Pressure ke turbin. Inlet Pressure ke turbin merupakan salah satu parameter yang menentukan total daya masukan turbin untuk menghasilkan energi listrik. Jadi ketika mengalami penurunan tekanan yang signifikan disepanjang pipa alir produksi, maka semakin turun juga total daya masukan turbin nantinya.

Oleh karena itu perlu dilakukan analisa penurunan tekanan di sepanjang pipa produksi dari Separator menuju turbin, untuk mengetahui seberapa besar penurunan yang terjadi sampai di Inlet turbin nantinya.

Pada perhitungan penurunan tekanan ini, dilakukan perhitungan per section demi menemukan perhitungan penurunan tekanan yang akurat dan sesuai dengan keadaan aktual.

Berikut dibawah ini merupakan hasil perhitungan dari Pressure Drop yang terjadi di steam pipe dari Separator menuju ke turbin.

Gambar 3.1 Skema Alir Penelitian

(7)

7

Tabel 3.1 Hasil Perhitungan Pressure Drop Per Section Hasil Perhitungan Pressure Drop

No. Jalur Tekanan Awal Tekanan Akhir Pressure Drop

1 HP Separator 1 - Header 9.38 9.35781089 0.022189108

2 HP Separator 2 - Header 9.4 9.3728231 0.02717684

3 Header - HP Vent Station 9.36531702 9.31285187 0.05246515 4 HP Vent Station - HP Scrubber 9.31285187 9.24401340 0.068838466

5 HP Scrubber - Titik 1 9.24401340 9.16728196 0.076731443

6 Titik 1 - Titik 2 9.16728196 9.14354115 0.023740811

7 Titik 2 - HP Turbin 1 9.14354115 9.11916262 0.02437853

8 Titik 2 - HP Turbin 2 9.14354115 9.10770120 0.035839946

9 LP Separator - LP Vent Station 4.52 4.46950660 0.050493395 10 LP Vent Station - LP Scrubber 4.46950660 4.38966107 0.079845533 11 LP Scrubber - LP Turbin 4.38966107 4.19947074 0.190190331

Tabel diatas merupakan hasil perhitungan Pressure Drop dari Separator menuju ke turbin, baik dari HP steam pipe maupun LP steam pipe. Nilai Pressure Drop terbesar terjadi pada jalur LP Scrubber menuju ke LP Turbin sebesar 0.190190331 bar A. Hal ini disebabkan karena beberapa hal yaitu mengalami penyempitan diameter pipa yang awalnya 0.892 m menjadi 0.6414 m, penyempitan diameter ini cukup besar berpengaruh mengingat mass flow rate dari pipa menuju turbin kurang lebih sama dengan mass flow rate dari Separator menuju ke Scrubber. Penyempitan diameter ini akan mengakibatkan kecepatan aliran steam meningkat serta meningkatkan gesekan antara steam dengan pipa yang dapat mengakibatkan kondensasi pada steam. Selain pengaruh ke penyempitan diameter juga pada jalur pipa dari Scrubber menuju ke Turbin mempunyai 7 belokan. Serta mengalami perubahan jenis kekasaran pipa yang awalnya 0.00005 m menjadi 0.0001 m. Pada jalur pipa dari LP Scrubber menuju ke LP turbin ini menarik untuk dibandingkan dengan HP Scrubber menuju ke HP Turbin sebesar 0.113625 bar A, yang dimana sama sama mempunyai 7 belokan, perubahan jenis kekasaran pipa dari 0.00005 m menjadi 0.0001 m, kemudian juga terjadi perubahan diameter pipa dari yang awalnya 0.737 m menjadi 1.118 m, dan malahan pada jalur HP steam pipe mempunyai aliran bercabang yang mengalirkan beberapa steam menuju ke Gas Removal System. Secara analisa seharusnya Pressure Drop terbesar terjadi pada jalur HP Steam pipe menuju ke HP turbin karena adanya aliran bercabang yang akan menambah jumlah Pressure Drop yang terjadi. Tapi secara perhitungan yang didapatkan jalur HP steam pipe mempunyai nilai Pressure Drop lebih kecil dari jalur LP steam pipe dikarenakan perbedaan perubahan diameter pada pipa. Pada LP steam pipe perubahan diameternya adalah penyempitan atau diameternya lebih kecil dari diameter awal, sedangkan untuk di jalur HP steam pipe terjadi perubahan diameter yang semakin besar. Dengan diameter pipa yang diperbesar dan nilai mass flow rate kurang lebih sama, maka secara teoritis akan mengalami penurunan kecepatan aliran steam dan akan menurunkan gesekan yang terjadi antara steam dan pipa.

(8)

8

Tabel 3.2 Kondisi Aktual Pressure Drop Per Section

Kondisi Aktual

No. Jalur Tekanan Awal Tekanan Akhir Pressure Drop

1 HP Separator - HP Scrubber 9.38 9.27 0.11

9.4 9.27 0.13

2 HP Scrubber - Titik 1 9.25 9.18 0.07

3 Titik 1 - Titik 2 9.18 9.15 0.02

4 Titik 2 - Inlet Turbin 1 9.15 9.13 0.02

5 Titik 2 - Inlet Turbin 2 9.15 9.12 0.03

6 LP Separator - LP Scrubber 4.52 4.4 0.13

7 LP Scrubber - LP Turbin 4.37 4.19 0.18

Tabel 3.3 Kondisi Aktual Pressure Drop Per Total

Kondisi Aktual

No

. Jalur Tekanan

Awal

Tekanan Akhir

Pressure Drop 1 Total HP Separator 1 - Turbin

1 9.38 9.13 0.25

2 Total HP Separator 2 - Turbin

1 9.4 9.13 0.27

2 9.38 9.12 0.26

2 9.4 9.12 0.28

5 Total LP Separator - LP Tur-

bin 4.52 4.2 0.3

(9)

9

Tabel 3.4 Nilai Error Dari Perbandingan Perhitungan dengan Aktual Per Section

Kondisi Perhitungan Error

1 HP Separator - HP Scrubber 9.38 9.2440134 0.13598 23%

9.4 9.2440134 0.15598 20%

2 HP Scrubber - Titik 1 9.2440134 9.16728196 0.07673 10%

3 Titik 1 - Titik 2 9.1672819 9.14354115 0.02374 8%

4 Titik 2 - Inlet Turbin 1 9.1435411 9.11916262 0.02437 6%

5 Titik 2 - Inlet Turbin 2 9.1435411 9.10770120 0.03583 9%

6 LP Separator - LP Scrubber 4.52 4.38966107 0.13033 4%

7 LP Scrubber - LP Turbin 4.38966 4.19947074 0.19019 6%

Tabel 3.5 Nilai Error Dari Perbandingan Perhitungan dengan Aktual Per Total

Kondisi Aktual

Error Value Hasil Perhitungan Pressure Drop

No Jalur Tekanan

Awal

Tekanan Akhir

Pressure Drop 1 Total HP Separator

1 - Turbin 1 9.38 9.1191626

22

0.2608373

78 ^4%

2 Total HP Separator

2 - Turbin 1 9.4 9.1191626

22

0.2808373

78 ^4%

1 - Turbin 2 9.38 9.1077012

06

0.2722987

94 ^5%

2 - Turbin 2 9.4 9.1077012

06

0.2922987

94 ^4%

5 Total LP Separator -

LP Turbin 4.52 4.1994707

41

0.3205292

59 ^7%

Total Error 9%

Pada tabel perbandingan perhitungan dan kondisi aktual didapatkan beberapa nilai error tinggi diatas rata-rata error. Nilai error yang tinggi ini terjadi pada jalur dari HP Separator menuju ke HP Scrubber dengan nilai error 23% dan 20%, dan pada HP Scrubber menuju ke Titik 1 sebesar 10%, serta terjadi error 9% pada Titik 2 menuju Inlet Turbin 2. Pada jalur Separator menuju ke Scrubber terjadi error sampe sebesar itu dikarenakan ada beberapa parameter yaitu tidak diketahuinya nilai mass flow rate sebenarnya di Header sehingga nilai mass flow rate yang dimasukkan kedalam perhitungan yaitu hasil penjumlahan dari Outlet HP Separator 1 dan 2. Kemudian nilai Pressure yang sebenarnya dari Header menuju ke vent station, Pressure yang dimasukkan kedalam perhitungan adalah hasil rata-rata dari Pressure Outlet HP Separator 1 dan 2. Kemudian perhitungan jumlah fittings yang terdapat di area Separator system juga dihitung secara manual sehingga memungkinkan terjadi kekurangan atau

(10)

10

kelebihan jumlah fittings yang dimasukkan ke dalam data perhitungan. Kemudian untuk nilai error 10% yang terjadi di HP Scrubber menuju Titik 1 dipengaruhi oleh nilai error sebelumnya dan juga dipengaruhi nilai aktual di dalam Scrubber sendiri mengalami penurunan tekanan sebesar 0.02 bar A. Sedangkan pada perhitungan nilai Pressure Drop tidak mengalami penambahan penurunan tekanan didalam Scrubber, jadi langsung menjadikan nilai Pressure pada HP Vent Station sampai ke HP Scrubber sebagai nilai Pressure awal untuk menghitung nilai Pressure Drop pada HP Scrubber ke Titik 1. Untuk nilai error 9% dipengaruhi oleh nilai error-error yang terjadi sebelumnya. Selain itu disebabkan juga nilai mass flow rate sebenarnya yang tidak diketahui. Soalnya beberapa steam dialirkan menuju ke Gas Removal System. Oleh karena itu nilai mass flow rate yang dimasukkan dalam perhitungan yaitu jumlah mass flow rate dari titik 1 ke titik 2 dibagi 2.

Pada tabel perbandingan hasil perhitungan dengan kondisi aktual dapat disimpulkan bahwa nilai Pressure Drop terbesar pada jalur LP steam pipe yaitu 0.3 bar A pada kondisi aktual dan pada kondisi perhitungan yaitu 0.032 bar A dengan penyumbang nilai Pressure Drop terbesar pada jalur LP Scrubber menuju ke LP Turbin sebesar 0.19 bar A. Sebenarnya kondisi jalur pipa HP dan LP ini memiliki kemiripan yaitu sama sama terjadi perubahan diameter pipa pada section Separator menuju ke Scrubber dan dari Scrubber menuju ke turbin. Untuk jalur LP steam pipe mengalami perubahan diameter pipa dari 0.741 m ke 0.892 m dan 0.6414.

sedangkan untuk jalur HP steam pipe mengalami perubahan diameter pipa dari 0.741 m, 0.892 m, 1.1906 m, 1.08946 m, dan 0.743138 m. Kondisi kedua pipa HP dan LP sudah sama-sama mengalami perubahan diameter di section yang sama tetapi untuk nilai Pressure Drop yang terjadi dimasing-masing jenis pipa sangat berbeda. Setelah dianalisa, ternyata hal ini sangat dipengaruhi oleh tekanan, tekanan sendiri ini akan memengaruhi kekuatan pipa dan spesific volume. Semakin rendah tekanan yang dialirkan dalam pipa maka nilai dari spesific volume akan semakin meningkat. Sebaliknya, semakin tinggi nilai tekanan maka semakin rendah nilai dari spesific volume. Kemudian dengan meningkatnya spesific volume ini mengakibatkan peningkatkan kecepatan aliran steam yang terjadi didalam pipa. Kemudian ditambah lagi dengan perubahan diameter pipa yang mengecil akan menambah kecepatan aliran fluida di dalam pipa.

Gambar 3.2 Perbandingan Hasil Perhitungan dengan Kondisi Aktual

0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35

0 2 4 6 8 10 12 14

Nilai Pressure Drop

Jalur Pressure Drop

Nilai Perbandingan Aktual dan Perhitungan

Aktual Perhitungan

(11)

11

Grafik diatas menunjukkan perbandingan aktual dengan kondisi perhitungan. Pada kondisi perhitungan menunjukkan nilai Pressure Drop lebih besar dibandingkan dengan kondisi aktual. Setelah dijumlahkan total Pressure Drop dari Separator menuju ke turbin dapat terlihat dalam grafik bahwa perbedaan nilai total Pressure Drop dari Separator menuju turbin lebih besar daripada perbedaan nilai Pressure Drop per section-nya. Dari grafik juga terlihat bahwa nilai Pressure Drop tertinggi terdapat pada LP Separator menuju ke Turbin.

3.2 Pengaruh Diameter dan Roughness terhadap Pressure Drop 3.2.1. Variasi Diameter dan Roughness 0.00005 m

Analisa pengaruh diameter dan Roughness pipa terhadap nilai Pressure Drop pada sistem perpipaan pada jalur HP steam pipe dan LP steam pipe, didapatkan perubahan nilai Pressure Drop sebagai berikut ;

Tabel 3.6 Roughness 0.00005 m untuk jalur HP per section Roughness 0.00005 m

No Jalur

ID 0.7366 m

ID 0.8886 m

ID 0.9906 m

ID 1.016 m

ID 1.1936 m Pressure

Drop

Pressure Drop

Pressure Drop 1 HP Separator - HP

Scrubber

0.17857 0.11124 0.07955 0.06960 0.06363 0.19857 0.13124 0.09955 0.08960 0.08363 2 HP Scrubber - Titik

1 0.40467 0.17877 0.11103 0.07216 0.04891

3 Titik 1 - Titik 2 0.12408 0.04021 0.03466 0.02306 0.01613 4 Titik 2 - Inlet Tur-

bin 1 0.01149 0.00549 0.00346 0.00228 0.00156

5 Titik 2 - Inlet Tur-

bin 2 0.01409 0.00697 0.00618 0.00402 0.00274

Tabel 3.7 Roughness 0.00005 m untuk jalur HP per total Roughness 0.00005 m

No Jalur

ID 0.7366 m

ID 0.8886 m

ID 0.9906 m

ID 1.016 m

ID 1.1936 m Pressure

Drop

1 - Turbin 1 0.71882 0.33572 0.22872 0.16712 0.13025 2 Total HP Separator

2 - Turbin 2 0.74142 0.35720 0.25144 0.18887 0.15142

(12)

12

Tabel 3.8 Roughness 0.00005 m untuk jalur LP per section Roughness 0.00005 m

No Jalur

ID 0.6346 m ID 0.7366 m ID 0.7876 m ID 0.8886 m Pressure

Drop

Pressure Drop 1 LP Separator - LP

Scrubber 0.4520374 0.2298350 0.1677968 0.0966976 2 LP Scrubber - LP Tur-

bin 0.1545457 0.0777092 0.0591211 0.0346892 Tabel 3.9 Roughness 0.00005 m untuk jalur LP per total

Roughness 0.00005 m

No Jalur

Drop

Turbin 0.6065832 0.3075442 0.2269179 0.1313868

Tabel diatas merupakan hasil pengaruh variasi diameter pipa dengan jenis kekasaran 0.00005 m. Dalam pemilihan variasi diameter dan jenis kekasaran disesuaikan dengan penggunaan diameter dan jenis kekasaran yang ada di lapangan. Kemudian dalam pemilihan identifikasi pipanya, disesuaikan dengan Pressure yang terjadi di lapangan. Sebagai contoh untuk HP steam pipe dengan Pressure 9.38-9.4 bar A menggunakan Schedule pipa ukuran 20.

Kemudian untuk LP steam pipe sendiri dengan Pressure 4.52 bar A, maka schedule pipa yang digunakan yang berukan 10. Namun untuk perbedaanya sendiri, dalam pemilihan variasi diameter dan jenis kekasaran disamakan per section-nya dari Separator sampai ke turbin menggunakan variasi diameter yang sama dan jenis kekasaran pipa yang sama, hal ini berbeda dengan kondisi aktual yang dimana setiap section menggunakan ukuran diameter dan jenis kekasaran pipa yang berbeda-beda. Dengan hasil menyamakan ukuran diameter dan jenis kekasaran pipa, berhasil mendapatkan nilai yang berbeda-beda. Sesuai dengan perkiraan teoritis, jika semakin besar ukuran diameter pipa dan semakin halus jenis kekasarannya, maka nilai Pressure Drop yang didapatkan akan semakin kecil juga.

Gambar 4.3 Grafik pengaruh variasi diameter dan Roughness 0.00005 m terhadap pressure drop pada HP steam pipe

0 0,5 1

0,7000 0,9000 1,1000

HP SteamLine

Variasi Diameter, Roughness 0,00005

Total HP Separator 1 - Turbin 1

(13)

13

Gambar 4.4 Grafik pengaruh variasi diameter dan Roughness 0.00005 m terhadap pressure drop pada LP steam pipe

Grafik diatas memperlihatkan nilai Pressure Drop akan menurun apabila ukuran diameter pipa diperbesar, seperti yang dapat dilihat pada grafik diatas bahwa nilai Pressure Drop terkecil pada ukuran diameter pipa 1.196 m pada HP steam pipe dan ukuran diameter pipa 0.8886 m pada LP steam pipe.

3.2.2 Variasi Diameter dan Roughness 0.0001 m

Analisa pengaruh diameter dan Roughness pipa terhadap nilai Pressure Drop pada HP steam pipe dan LP steam pipe. Perbedaan analisa perhitungan dengan yang diatas adalah pada Roughness. Pada analisa dibawah ini menggunakan nilai Roughness 0.0001 m. Sedangkan pada analisa diatas menggunakan nilai Roughness 0.00005 m.

Tabel 3.10 Roughness 0.0001 m untuk jalur HP per section Roughness 0.0001 m

No Jalur

ID 0.7366 m

ID 0.8886 m

ID 0.9906 m

ID 1.016 m

ID 1.1936 m Pressure

Drop

Pressure Drop 1 HP Separator - HP

Scrubber

0.16901 0.10613 0.08714 0.07595 0.06898 0.18901 0.12613 0.10714 0.09595 0.08898 2 HP Scrubber - Titik

1 0.45514 0.19221 0.11735 0.07547 0.05082

3 Titik 1 - Titik 2 0.12099 0.35720 0.25144 0.18887 0.15142 4 Titik 2 - Inlet Tur-

bin 1 0.01308 0.00574 0.00358 0.00234 0.00160

5 Titik 2 - Inlet Tur-

bin 2 0.01182 0.00486 0.00292 0.00185 0.00123

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7

0,7000 0,8000 0,9000 1,0000 1,1000

LP SteamLine

Variasi Diameter, Roughness 0,00005

LP Separator - LP Scrubber

LP Scrubber - LP Turbin

LP Separator - LP Turbin

(14)

14

Tabel 3.11 Roughness 0.0001 m untuk jalur HP per total Roughness 0.0001 m

No Jalur

ID 0.7366 m

ID 0.8886 m

ID 0.9906 m

ID 1.016 m

ID 1.1936 m Pressure

Drop

2 - Turbin 2 0.79006 0.38421 0.26619 0.19909 0.15894 Tabel 3.12 Roughness 0.0001 m untuk jalur LP per section

Roughness 0.0001 m

No Jalur

Drop

Scrubber 0.4946431 0.2490272 0.1831279 0.1053639 2 LP Scrubber - LP Tur-

bin 0.1659189 0.0851782 0.0632136 0.0370026

Tabel 3.13 Roughness 0.0001 m untuk jalur LP per total Roughness 0.0001 m

No Jalur

Drop

Turbin 0.6605620 0.3342055 0.2463416 0.1423666

Tabel diatas merupakan hasil pengaruh variasi diameter pipa dengan jenis kekasaran 0.0001 m. Untuk hasil analisa pengaruh diameter dan Roughness sama dengan hasil analisa dengan jenis kekasaran 0.00005 m. Sama-sama mengalami penurunan nilai Pressure Drop ketika ukuran diameter diperbesar. Namun untuk nilai dari Pressure Drop sendiri berbeda dengan yang menggunakan jenis kekasaran 0.00005 m. Jenis kekasaran 0.0001 lebih kasar dibandingkan dengan jenis kekasaran 0.00005 m. Sehingga untuk nilai Pressure Drop lebih kecil jenis kekasaran yang 0.00005 m.

(15)

15

Gambar 4.5 Grafik pengaruh variasi diameter dan Roughness 0.0001 m terhadap pressure drop pada HP steam pipe

Gambar 4.6 Grafik pengaruh variasi diameter dan Roughness 0.0001 m terhadap pressure drop pada LP steam pipe

Dari hasil 2 perbandingan pengaruh dari variasi diameter terhadap nilai Pressure Drop hasilnya sama, yaitu dengan ukuran diameter pipa yang besar akan menurunkan nilai Pressure Drop. Namun yang membedakan hasil nilai Pressure Drop dari variasi diameter tersebut adalah jenis kekasaran pipa. Dari hasil 2 perbandingan variasi diameter yang dilakukan dengan jenis kekasaran pipa yang berbeda disetiap variasi diameternya, didapatkan hasil untuk analisanya bahwa jenis kekasaran pipa yang bagus untuk memperkecil nilai Pressure Drop adalah jenis kekasaran yang 0.00005 m. Untuk memperoleh hasil maksimal dalam nilai Pressure Drop yang kecil maka bisa menggunakan schedule pipa 20 supaya pipa kuat terhadap tekanan steam sebesar 9.38 bar A dan 9.4 bar A. Kemudian ukuran diameter pipa daru Separator menuju turbin disamakan ukurannya sebesar 1.1936 m dengan jenis kekasaran 0.00005 m untuk jalur HP steam pipe. Kemudian untuk LP steam pipe juga sama untuk memperoleh nilai Pressure Drop terkecil bisa menggunakan schedule pipa 10 supaya kuat terhadap tekanan steam didalam pipa sebesar 4.52 bar A. Kemudian ukuran diameter pipa juga disamakan dari Separator menuju turbin dengan ukuran 0.8886 m dengan jenis kekasaran pipanya 0.00005.

0 0,5 1

0,7000 0,9000 1,1000

HP SteamLine

Variasi Diameter, Roughness 0,0001

0 0,2 0,4 0,6 0,8

0,7000 0,8000 0,9000 1,0000 1,1000

LP StreamLine

Variasi Diameter, Roughness 0,00005

LP Separator - LP Scrubber

LP Scrubber - LP Turbin

LP Separator - LP Turbin

(16)

16

4. SIMPULAN

1. Hasil perhitungan Pressure Drop pada HP steam pipe mendapatkan hasil sebagai berikut

; HP Separator 1 – Inlet Turbin 1 sebesar 0.260837378 bar A, HP Separator 1 – Inlet Turbin 2 sebesar 0.272298794 bar A, HP Separator 2 – Inlet Turbin 1 sebesar 0.280837378 bar A, HP Separator 2 – Inlet Turbin 2 sebesar 0.292298794 bar A.

Sedangkan untuk LP steam pipe mendapatkan hasil sebagai berikut ; LP Separator – LP Turbin sebesar 0.320529259 bar A.

2. Hasil perbandingan nilai Pressure Drop perhitungan dengan nilai aktual yaitu didapatkan beberapa nilai error yang cukup besar. Nilai error yang cukup besar terjadi pada HP Separator – HP Scrubber sebesar 20-23%, kemudian pada HP Scrubber – Titik 1 sebesar 10%, dan Titik 2 – Inlet Turbin 2 sebesar 9%. Dengan rata-rata total nilai error sebesar 9%.

3. Nilai Pressure Drop tertinggi terdapat pada jalur LP Separator sampai LP Turbin dengan nilai Pressure Drop sebesar 0.320529259 bar A dengan nilai Pressure Drop tertinggi di LP steam pipe adalah pipa pada LP Scrubber menuju LP Turbin pada kondisi perhitungan.

4. Kondisi kedua pipa HP dan LP sama-sama mengalami perubahan diameter di setiap section yang sama tetapi untuk nilai Pressure Drop yang terjadi dimasing-masing jenis pipa sangat berbeda. Setelah dianalisa, ternyata hal ini sangat dipengaruhi oleh tekanan, tekanan sendiri ini akan memengaruhi kekuatan pipa dan spesific volume. Semakin rendah tekanan yang dialirkan dalam pipa maka nilai dari spesific volume akan semakin meningkat. Sebaliknya, semakin tinggi nilai tekanan maka semakin rendah nilai dari spesific volume. Kemudian dengan meningkatnya spesific volume ini mengakibatkan peningkatkan kecepatan aliran steam yang terjadi didalam pipa. Kemudian ditambah lagi dengan perubahan diameter pipa yang mengecil akan menambah kecepatan aliran fluida di dalam pipa.

5. DAFTAR PUSTAKA

[1]. Adrian Yoldi Fajri (2021) “Optimasi Jaringan Pipa Distribusi Geothermal pada Lapangan Power Plant X dengan Simulator Pipesim.” Program Studi Teknik Perminyakan Universitas Islam Riau.

[2]. ASME Code for Piping Pressure, B31 dan B36.10.

[3]. Bruce E. Larock, Roland W. Jeppson, Gary Z. Watters (2000) “HYDRAULICS OF PIPELINE SYSTEMS.”

[4]. Cukup Mulyana dan Naufal Riyandi (2021) “Model Pengaruh Diameter Pipa terhadap Pressure Drop pada Pipa PLTP DOMINASI UAP.” Departemen Fisika Fakultas MIPA Universitas Padjadjaran.

[5]. Geraldo Cakrawala Herman, Mukhammad Ramdlan Kirom M.Si., Ir. Dodi Herman (2020) “Analisi Heat Losses dan Pressure Drop pada Sistem Pempipaan Panas Bumi dengan Simulasi Aspen Hysys di PT. GEO DIPA Energi (PERSERO) Unit Patuha.”

Jurusan Teknik Fisika, Fakultas Teknik Elektro, Universitas Telkom.

(17)

17

[6]. Ir. Fahrizal Adnan, S.T., M.Sc. (2020) “Mekanika Fluida 1 ; Aliran dalam Fluida Persamaan Darcy Weisbach dan Hazen Williams.” Program Studi S1 Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik, Universitas Mulawarman.

[7]. Ir. Nenny Miryani Saptadji ( 2012 ). Teknik Panas Bumi.

[8]. Khaerul Amri Ardhelas (2012) “ Pengaruh Aliran Dua Fasa Crude Oil-Water pada Performasi Pompa Sentrifugal yang di Desain untuk Aliran Satu Fasa.” Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro.

[9]. Leo Fernando Sitanggang (2015) “ Analisis Pengaruh Faktor Kekesaran Dengan Persamaan Hazen Williem dan Darcy-Weisbagh terhadap Kecepatan Aliran dan Kehilangan Tenaga pada Pipa Dengan Watercad Versi 8i.” Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara Medan.

[10]. Mohinder L. Nayyar, P.E. “PIPING HANDBOOK SEVENTH EDITION.”

[11]. Prasetyo Hadi Prabowo (2020) “Perancangan Sistem Perpipaan SteamLine &

BrineLine di Lapangan Panas Bumi Lumut Balai. PT.Pertamina Geothermal Energy.”

Program Studi Teknik Perminyakan Universitas Islam Riau.