STUDI EKSPERIMENTAL ALIRAN CAMPURAN AIR-CRUDE OIL YANG MELALUI PIPA PENGECILAN MENDADAK HORIZONTAL BERPENAMPANG LINGKARAN - Diponegoro University | Institutional Repository (UNDIP-IR)
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Aliran campuran air - crude oil banyak kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari,
salah satunya pada industri perminyakan. Aliran ini terdiri dari dua macam zat yang tak
dapat bersatu serta berbeda rezim alirannya dan mengalir secara bersamaan dalam suatu
saluran. Proses emulsifikasi antara air dan crude oil dalam saluran perpipaan menjadi
hal yang menarik untuk diteliti lebih jauh untuk memperkaya keilmuan dan aplikasi
yang kiranya dapat dilakukan untuk kehidupan sehari-hari.
Pengeboran crude oil dilakukan terhadap sumur-sumur minyak yang berada
pada jarak sekitar 2 km di bawah laut. Pada masing-masing sumur, terdiri dari 3 lapisan
zat yang disebabkan oleh karena adanya perbedaan densitas. Zona paling atas ditempati
oleh gas, zona tengah diisi oleh minyak dan bagian bawah oleh air. Pada awalnya, pipa
yang digunakan untuk mentransportasikan akan mengalirkan fase tunggal air. Namun
seiring berjalannya waktu,
crude oil akan turun dan kemudian mengalir bersama
dengan air di dalam pipa hingga membentuk aliran crude oil dalam air (o/w). Pada
akhirnya, keberadaan crude oil semakin mendominasi seiring dengan peningkatan fraksi
volume crude oil dalam aliran hingga membentuk aliran air dalam crude oil (w/o) dan
semakin lama akan mengalirkan fase tungga crude oil di dalam pipa.
Disamping itu, penentuan instalasi perpipaan merupakan suatu hal yang sangat
penting dilakukan pada proses transportasi air – crude oil dari sumur minyak menuju
recervoir. Belokan, pembesaran maupun pengecilan mendadak, pemasangan katup dan
berbagai jenis variasi lainnya walaupun menimbulkan kerugian namun sangat sulit
untuk dihindari. Pada rekayasa ini, untuk menjaga emulsifikasi antara air dan crude oil
tetap terjadi di sepanjang pipa, perlu dipastikan bahwa kecepatan aliran di sepanjang
pipa ada pada kecepatan tinggi. Jadi, hal yang bisa dilakukan salah satunya adalah
pemasangan pipa pengecilan mendadak pada instalasi perpipaan.
1
Dengan demikian, maka perlu diketahui lebih mendalam tentang karakteristik
aliran (pola aliran), nilai koefisien rugi kontraksi serta penurunan tekanan yang terjadi
pada pengecilan mendadak untuk kepentingan rekayasa lainnya terutama yang erat
kaitannya dengan sistem perpompaan.
1.2
Tujuan
Tujuan dari Tugas Sarjana ini adalah:
a. Mendapatkan pola aliran campuran air – crude oil pada pipa pengecilan
mendadak.
b. Menghitung penurunan tekanan yang terjadi pada pipa pengecilan mendadak.
c. Menghitung nilai koefisian rugi yang terjadi pada pipa pengecilan mendadak.
1.3 Batasan Masalah
Dalam penyusunan Tugas Sarjana ini penulis membatasi pada:
1. Fluida yang digunakan adalah air dengan densitas 0,996 (g/cm3) serta viskositas
dinamik sebesar 0,82 mPa.s dan crude oil dengan densitas 0,806 (g/cm3) serta
viskositas dinamik sebesar 9,33 mPa.s.
2. Variasi debit aliran yang diberikan adalah bukaan katup sebesar ½, 1 ½, dan 3 ½
putaran (10%, 30% dan 80%).
3. Komposisi aliran adalah crude oil dalam air (o/w) dengan variasi penambahan
fraksi volume crude oil sebesar 0%,2%,4%,6%,8%, dan 10%.
4. Analisa penghitungan mengasumsikan aliran campuran air - crude oil yang
mengalir dalam pipa adalah aliran homogen (homogenous flow).
5. Nilai koefisian gesek pada dinding pipa PVC dan pipa kaca diasumsikan sama.
1.4 Metodologi Penelitian
Adapun metodologi penelitian yang penulis lakukan dalam pembuatan laporan
penelitian Tugas Sarjana ini adalah sebagai berikut:
1. Studi Pustaka
2
Metode pengumpulan data dilakukan dengan mempelajari referensi-referensi
yang berkaitan dengan penyusunan Tugas Sarjana ini.
2. Pengujian Laboratorium
Pengujian ini dilakukan di Laboratorium Termofluida Jurusan Teknik Mesin
Universitas Diponegoro dengan cara mendesain dan membuat alat serta
melakukan penelitian terhadap obyek pengujian.
3. Asistensi dan Konsultasi
Metode ini bertujuan untuk mendapatkan tambahan pengetahuan, arahan, dan
masukan dari dosen pembimbing terkait pelaksanaan pengujian serta
penyusunan laporan.
4. Pengolahan dan Analisis Data
Melakukan pengolahan data dan analisis berdasarkan data yang diperoleh serta
menyajikan data hasil pengujian dalam bentuk grafik.
1.5 Sistematika Penulisan
Sistematika yang digunakan dalam penulisan laporan Tugas Akhir ini meliputi:
BAB I
PENDAHULUAN
Berisi tentang latar belakang, tujuan penelitian, pembatasan
masalah, metode penelitian, dan sistematika penulisan.
BAB II
DASAR TEORI
Berisi tentang teori-teori yang menjadi dasar penelitian.
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
Berisi tentang langkah-langkah yang akan dilakukan selama
pengujian serta peralatan-peralatan yang digunakan.
BAB IV
DATA DAN ANALISA
3
Berisi data-data yang diperoleh selama pengujian berlangsung serta
analisa dan pembahasan terhadap hasil pengujian yang berdasar
pada tujuan penelitian.
BAB V
PENUTUP
Berisi kesimpulan tentang penelitian yang telah dilakukan serta
saran yang diperuntukkan bagi perbaikan pada penelitian
selanjutnya.
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
4
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Aliran campuran air - crude oil banyak kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari,
salah satunya pada industri perminyakan. Aliran ini terdiri dari dua macam zat yang tak
dapat bersatu serta berbeda rezim alirannya dan mengalir secara bersamaan dalam suatu
saluran. Proses emulsifikasi antara air dan crude oil dalam saluran perpipaan menjadi
hal yang menarik untuk diteliti lebih jauh untuk memperkaya keilmuan dan aplikasi
yang kiranya dapat dilakukan untuk kehidupan sehari-hari.
Pengeboran crude oil dilakukan terhadap sumur-sumur minyak yang berada
pada jarak sekitar 2 km di bawah laut. Pada masing-masing sumur, terdiri dari 3 lapisan
zat yang disebabkan oleh karena adanya perbedaan densitas. Zona paling atas ditempati
oleh gas, zona tengah diisi oleh minyak dan bagian bawah oleh air. Pada awalnya, pipa
yang digunakan untuk mentransportasikan akan mengalirkan fase tunggal air. Namun
seiring berjalannya waktu,
crude oil akan turun dan kemudian mengalir bersama
dengan air di dalam pipa hingga membentuk aliran crude oil dalam air (o/w). Pada
akhirnya, keberadaan crude oil semakin mendominasi seiring dengan peningkatan fraksi
volume crude oil dalam aliran hingga membentuk aliran air dalam crude oil (w/o) dan
semakin lama akan mengalirkan fase tungga crude oil di dalam pipa.
Disamping itu, penentuan instalasi perpipaan merupakan suatu hal yang sangat
penting dilakukan pada proses transportasi air – crude oil dari sumur minyak menuju
recervoir. Belokan, pembesaran maupun pengecilan mendadak, pemasangan katup dan
berbagai jenis variasi lainnya walaupun menimbulkan kerugian namun sangat sulit
untuk dihindari. Pada rekayasa ini, untuk menjaga emulsifikasi antara air dan crude oil
tetap terjadi di sepanjang pipa, perlu dipastikan bahwa kecepatan aliran di sepanjang
pipa ada pada kecepatan tinggi. Jadi, hal yang bisa dilakukan salah satunya adalah
pemasangan pipa pengecilan mendadak pada instalasi perpipaan.
1
Dengan demikian, maka perlu diketahui lebih mendalam tentang karakteristik
aliran (pola aliran), nilai koefisien rugi kontraksi serta penurunan tekanan yang terjadi
pada pengecilan mendadak untuk kepentingan rekayasa lainnya terutama yang erat
kaitannya dengan sistem perpompaan.
1.2
Tujuan
Tujuan dari Tugas Sarjana ini adalah:
a. Mendapatkan pola aliran campuran air – crude oil pada pipa pengecilan
mendadak.
b. Menghitung penurunan tekanan yang terjadi pada pipa pengecilan mendadak.
c. Menghitung nilai koefisian rugi yang terjadi pada pipa pengecilan mendadak.
1.3 Batasan Masalah
Dalam penyusunan Tugas Sarjana ini penulis membatasi pada:
1. Fluida yang digunakan adalah air dengan densitas 0,996 (g/cm3) serta viskositas
dinamik sebesar 0,82 mPa.s dan crude oil dengan densitas 0,806 (g/cm3) serta
viskositas dinamik sebesar 9,33 mPa.s.
2. Variasi debit aliran yang diberikan adalah bukaan katup sebesar ½, 1 ½, dan 3 ½
putaran (10%, 30% dan 80%).
3. Komposisi aliran adalah crude oil dalam air (o/w) dengan variasi penambahan
fraksi volume crude oil sebesar 0%,2%,4%,6%,8%, dan 10%.
4. Analisa penghitungan mengasumsikan aliran campuran air - crude oil yang
mengalir dalam pipa adalah aliran homogen (homogenous flow).
5. Nilai koefisian gesek pada dinding pipa PVC dan pipa kaca diasumsikan sama.
1.4 Metodologi Penelitian
Adapun metodologi penelitian yang penulis lakukan dalam pembuatan laporan
penelitian Tugas Sarjana ini adalah sebagai berikut:
1. Studi Pustaka
2
Metode pengumpulan data dilakukan dengan mempelajari referensi-referensi
yang berkaitan dengan penyusunan Tugas Sarjana ini.
2. Pengujian Laboratorium
Pengujian ini dilakukan di Laboratorium Termofluida Jurusan Teknik Mesin
Universitas Diponegoro dengan cara mendesain dan membuat alat serta
melakukan penelitian terhadap obyek pengujian.
3. Asistensi dan Konsultasi
Metode ini bertujuan untuk mendapatkan tambahan pengetahuan, arahan, dan
masukan dari dosen pembimbing terkait pelaksanaan pengujian serta
penyusunan laporan.
4. Pengolahan dan Analisis Data
Melakukan pengolahan data dan analisis berdasarkan data yang diperoleh serta
menyajikan data hasil pengujian dalam bentuk grafik.
1.5 Sistematika Penulisan
Sistematika yang digunakan dalam penulisan laporan Tugas Akhir ini meliputi:
BAB I
PENDAHULUAN
Berisi tentang latar belakang, tujuan penelitian, pembatasan
masalah, metode penelitian, dan sistematika penulisan.
BAB II
DASAR TEORI
Berisi tentang teori-teori yang menjadi dasar penelitian.
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
Berisi tentang langkah-langkah yang akan dilakukan selama
pengujian serta peralatan-peralatan yang digunakan.
BAB IV
DATA DAN ANALISA
3
Berisi data-data yang diperoleh selama pengujian berlangsung serta
analisa dan pembahasan terhadap hasil pengujian yang berdasar
pada tujuan penelitian.
BAB V
PENUTUP
Berisi kesimpulan tentang penelitian yang telah dilakukan serta
saran yang diperuntukkan bagi perbaikan pada penelitian
selanjutnya.
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
4