Slurry Transport Pada Industri
Banyak studi tentang slurry transport (transpor bahan bubur) telah dilakukan pada industri khususnya pengangkutan jarak jauh bahan batubara, batu kapur, bijih, dan lain-lain. Beberapa puluh instalasi semacam itu telah dibuat dari panjangnya hanya beberapa mil hingga beberapa ratus mil.
Slurry transport adalah sistem pengangkutan bahan mentah berbentuk zat serbuk/bubur dalam industri yang nantinya akan diolah lagi menjadi bahan jadi. Pada beberapa proses, pengangkutan diproses menggunakan pompa sentrifugal. Distribusi ukuran partikel bahan sangat penting pada proses slurry transport. Partikel slurry yang ukurannya homogen kecepatan pengendapannya lebih lambat daripada zat cair. Meskipun begitu, pengendapan pada saluran juga harus diperhatikan. Untuk itu pembersihan saluran secara berkala perlu dilakukan. Pengangkuran bubuk batu bara yang digunakan sebagai bahan bakar dan netralisasi limbah asam dengan bubur kapur adalah dua contoh sistem slurry transport.
Contoh Skema Slurry Transport
Gambar diatas adalah skema slurry transport pada industri besi. Berawal dari tambang diolah menjadi bijih dengan cara dimasukan ke mesin penghancur dan dimampatkan disana. Kemudian dimasukkan ke dalam pencampur (agitator storage) dimana air ditambahkan dan bubur yang dihasilkan dikirim ke bejana penyimpanan dan diaduk. Dari sini, slurry bisa dipompa ke dalam pipa dengan pompa bertekanan tinggi, sehingga tidak perlu menuju pompa lain. Pompa slurry bertekanan tinggi membutuhkan umpan bertekanan, yang disuplai oleh charged pump. Kolam darurat (emergency pond) harus disediakan. Jika terjadi penyumbatan di satu saluran tidak akan dirambatkan di sepanjang alurnya. Sumbatan tersebut akan disalurkan ke emergency pond. Dalam kasus konsentrat bijih besi, pengeringan (dewatering) diperlukan sebelum slurry bijih besi dapat dibentuk menjadi pellet dalam blast furnace dan ditempa.
Dari uraian di atas, tugas-tugas desainer merancang sistem slurry transport yaitu:
- Pemantauan distribusi ukuran slurry pada sistem slurry transport.
- Menentukan output padatan mulai dari bentuk sampai konsentrasinya dan merancang sumber air yang mampu menjaga konsentrasi slurry.
- Perancangan agitator yang mampu mempertahankan konsentrasi slurry.
- Perancangan pipa mulai dari diameter, panjang, dan perancangna jalur agar head pompa yang dibutuhkan tidak terlalu banyak.
- Merancang sistem perlindungan dari keausan, korosi, penyumbatan, kebocoran, kavitasi dan lonjakan tekanan. Minimalkan tingkat kerusakan yang diakibatkan kegagalan sistem perlindungan.
Permasalahan Mekanika Fluida pada Slurry Transport
Gesekan Fluida
Cairan di dalam pipa selalu membutuhkan gradien tekanan untuk menjaganya tetap stabil mengalir. Gradien tekanan dapat ditentukan dari tegangan geser fluida di dinding pipa. Untuk fluida Newtonian, gradien tekanan ditentukan oleh viskositas dan laju geser dinding. Gradien tekanan biasanya diekspresikan secara nondimensional, dikenal sebagai faktor gesekan Darcy (f). Gesekan pada dinding pipa ini akan memengaruhi kecepatan transport slurry.
Endapan
Parameter independen penting untuk pengendapan slurry adalah diameter pipa (D), kecepatan operasi (V), ukuran partikel rata-rata (d), distribusi ukuran partikel (PSD), dan sifat fluida pembawa. Ada panduan mengenai macam-macam endapan yang diekspresikan dalam bentuk partikel ukuran dengan asumsi bahwa air adalah cairan pembawa:
Homogenous (d > 40 μm) : Campuran fluida fase tunggal, Newtonian pada konsentrasi padatan rendah dan non-Newtonian pada konsentrasi yang lebih tinggi. Gaya gravitasi pada partikel dapat diabaikan.
Pseudohomogeneous (40 μm > d > 150 μm) : Dalam kondisi turbulen, campuran dapat diangkut dengan distribusi konsentrasi padatan yang seragam di seluruh pipa. Selama pengangkutan, campuran dapat dianggap homogen. Gravitasi akan mengendapkan partikel.
Heterogeneous (0.15 mm > d > 1.5 mm) : Untuk kecepatan pengangkutan yang dapat diterima, gradien konsentrasi padatan ada di atas kedalaman pipa, dan beberapa partikel meluncur di sepanjang bed.
Fully Stratified (d > 1.5 mm) : Isi pipa dapat dibagi menjadi lapisan atas cairan dan tempat tidur geser, atau ‘lapisan kontak’ partikel padat. Pengangkutan endapan ini hanya dapat dilakukan pada kecepatan tinggi.
Lonjakan tekanan
Lonjakan tekanan dapat muncul setiap kali pipa yang membawa fluida tiba-tiba dimatikan. Pematian dapat terjadi karena trip pompa, penutupan katup darurat atau beberapa lainnya penyebab lain.
PT Tensor memberikan jasa konsultasi Finite Element Analysis (FEA) dan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk desain engineering. Kami juga memberikan tutorial-tutorial gratis penggunaan software nya di kanal youtube kami. Hubungi kami sekarang juga!
>> KLIK DI SINI UNTUK JASA KONSULTASI
>> YOUTUBE PT TENSOR
>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL LAINNYA !
Kontributor: Daris Arsyada
Sumber:
Jacobs, B.E.A. 2005. Design of Slurry Transport Systems. London: Elsevier Science Publishing.
M. Walas, Stanley. 1990. Chemical Process Equipment: Selection and Design. Kansas: Butterworth-Heinemann
Jenis-jenis Flange Pada pipa
Pipa adalah salah satu komponen yang paling sering kita jumpai di industri khususnya industri proses. Penggunaan pipa di industri tentunya sangat banyak jumlahnya sehingga perlu adanya alat penyambung pipa. Salah satu peralatan yang digunakan untuk menyambung pipa adalah flange.
Pemasangan flange adalah metode penyambungan paling banyak digunakan setelah metode pengelasan. Flange adalah alat yang andal untuk menghubungkan pipa satu ke pipa lain atau menghubungkannya ke berbagai peralatan, katup, dan komponen lain dari hampir semua sistem pemrosesan. Penggunaan flange menambah fleksibilitas saat memelihara sistem perpipaan dengan bongkar pasang yang lebih mudah dan akses yang lebih baik ke komponen sistem.
Sambungan flange terdiri dari tiga komponen yaitu: flange, gasket, dan baut dan dipasang bersamaan. Kontrol khusus diperlukan untuk memilih dan menerapkan semua elemen flange untuk mendapatkan sambungan yang memiliki kekedapan bocor yang dapat diterima.
Jenis-jenis dan Karakteristik Flange yang Paling Umum
Threaded Flanges. Juga dikenal sebagai flange berulir. Model ini memiliki ulir di dalam lubang flange yang pas dengan ulir jantan yang cocok pada pipa atau fitting. Koneksi berulir dapat mengurangi pengelasan dalam sambungan. Cukup cocokkan ulir ke pipa yang ingin Anda sambungkan.
Slip-on Flanges. Silp-on sangat umum dan tersedia dalam berbagai ukuran untuk mengakomodasi sistem dengan laju aliran tinggi. Cukup cocokkan flange dengan diameter luar pipa yang ingin Anda sambungkan. Pemasangannya sedikit lebih teknis karena Anda memerlukan las fillet di kedua sisi untuk mengamankan flange ke pipa.
Lap Joint Flanges. Menampilkan desain dua bagian, Lap joint memerlukan pengelasan dari ujung rintisan ke pipa atau pemasangan dengan menggunakan penyangga untuk membuat sambungan bergelang. Desain ini membuat jenis ini populer untuk digunakan dalam sistem dengan ruang fisik terbatas atau sistem yang memerlukan pembongkaran dan pemeliharaan yang sering.
Weld Neck Flanges. Seperti lap joint, Weld neck memerlukan pengelasan untuk pemasangan. Kinerja dalam sistem dengan beberapa tikungan berulang dan keandalannya dalam sistem bertekanan tinggi dan bersuhu tinggi menjadikannya pilihan utama pada sistem perpipaan proses.
Blind Flanges. Digunakan untuk mengakhiri atau mengisolasi sistem perpipaan. Blind flange pada dasarnya adalah cakram kosong yang dapat dipasang dengan baut. Ketika dipasang dengan benar dan dikombinasikan dengan gasket yang benar, flange dapat menjadi segel kuat tetapi mudah dilepas saat dibutuhkan.
Selain jenis desain flange, jenis face (wajah) adalah karakteristik lain yang akan berdampak besar pada performa dan usia flange. Jenis face dapat menentukan jenis gasket dan karakteristik segel yang dipakai.
Jenis Face yang umum
- Flat Face (FF)
- Raised Face (RF)
- Ring Joint Face (RTJ)
- Tongue and Groove (T&G)
- Male & Female (M&F)
Pembagian Jenis Flange Berdasarkan Kemampuan Menahan Suhu dan Tekanan
Ini ditentukan menggunakan angka dan akhiran “#”, “lb”, atau “class”. Akhiran ini dapat ditukar namun akan berbeda berdasarkan wilayah atau vendor. Klasifikasinya adalah sebagai berikut:
- 150#
- 300#
- 600#
- 900#
- 1500#
- 2500#
Toleransi tekanan dan suhu yang tepat akan bervariasi menurut bahan yang digunakan, desain flange, dan ukuranflange. Satu-satunya hal yang konstan adalah bahwa dalam semua kasus adalah nilai tekanan menurun seiring dengan kenaikan suhu.
Flange berada di bawah standard global yang ditetapkan oleh American Society of Mechanical Engineers (ASME) – ASME B16.5 & B16.47. Jika Anda mencoba untuk mengganti atau memverifikasi bagian yang ada, Flange harus menyertakan penanda.
Standard menawarkan dasar yang kokoh tentang dasar-dasar desain flange dan cara memilih flange yang ideal untuk sistem perpipaan Anda. Namun, dengan berbagai macam flange stainless steel dan bahan flange lain yang tersedia, tidak mungkin untuk membuat daftar setiap konfigurasi, detail, atau pertimbangan.
PT Tensor memberikan jasa konsultasi Finite Element Analysis (FEA) dan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk desain engineering. Kami juga memberikan tutorial-tutorial gratis penggunaan software nya di kanal youtube kami. Hubungi kami sekarang juga!
>> KLIK DI SINI UNTUK JASA KONSULTASI
>> YOUTUBE PT TENSOR
>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL LAINNYA !
Kontributor: Daris Arsyada
Sumber:
https://www.unifiedalloys.com/blog/flanges-101/ (diakses pada tanggal 15 Mei 2021)
https://blog.projectmaterials.com/flanges/flange-types-piping/#:~:text=The%20key%20types%20of%20flanges,reducer%20flange%2C%20and%20orifice%20flanges. (diakses pada tanggal 15 Mei 2021)
https://hardhatengineer.com/types-flanges-used-piping/ (diakses pada tanggal 15 Mei 2021)
https://www.pipelinedubai.com/what-is-a-flange.html (diakses pada tanggal 15 Mei 2021)
Ketel Uap (Boiler) dalam industri
Energi kalor sangat penting dalam kehidupan sehari-hari setiap orang. Baik itu kalor untuk menghangatkan lingkungan kita, atau kalor untuk memasak makanan, kita semua menggunakannya sampai batas tertentu dalam aktivitas sehari-hari. Manusia biasa menggunakan peralatan bernama boiler untuk mendapatkan kalor dari air dan uap.
Boiler adalah bejana tertutup yang menjadi sarana pembakaran dan mentransfer kalor ke air hingga menjadi air panas atau uap. Air panas atau uap ini kemudian digunakan untuk mentransfer energi kalor ke suatu proses. Air adalah zat yang tidak berbahaya dan murah untuk mengalirkan panas ke suatu proses. Selain air mudah didapat, air akan mudah bertambah volumenya jika dipanaskan. Air juga memiliki energi potensial kalor yang cukup besar. Jadi, boiler harus dikelola dan dirawat secara baik.
Skema Kinerja Boiler
Prinsip sederhananya adalah air dari sumber (water source) akan dipanaskan di ruang bakar dan dimanfaatkan uap panasnya untuk menggerakan sistem. Namun, kenyataannya dilapangan terdapat berbagai macam komponen untuk menunjang efisiensi dari boiler. Seperti blowdown yang berguna untuk membuang air sisa yang tidak digunakan proses dari raung boiler, economizer yang berguna untuk memanfaatkan kalor sisa dari hasil proses, dan deaerator berguna menghilangkan kadar gas yang terlarut dalam air dari sisa hasil proses dan disalurkan menuju economizer.
Jenis-jenis Boiler Yang Sering Dijumpai
Water tube boiler
- Digunakan untuk kebutuhan uap bersuhu dan bertekanan tinggi
- Kisaran kapasitas 4.500 – 120.000 kg / jam
- Efisiensi pembakaran ditingkatkan dengan ketentuan draft yang diinduksi
- Toleransi yang lebih rendah untuk kualitas air dan kebutuhan instalasi pengolahan air
- Sering dijumpai di industri kimia, kertas, dan pembangkit listrik.
Fire tube boiler
- Kapasitas uap yang relatif kecil (12.000 kg / jam)
- Tekanan uap rendah sampai sedang (18 kg / cm2)
- Beroperasi dengan bahan bakar minyak, gas, atau bahan bakar padat
- Contoh paling terkenal adalah mesin lokomotif kereta api uap.
Stoke fired boiler
- Batubara dibakar pada jeruji baja yang bergerak
- Gerbang batubara mengontrol laju pengumpanan batubara
- Ukuran batubara seragam untuk pembakaran sempurna
- Biasa digunakan pada pembangkit listrik
Efisiensi Boiler
Secara umum efisiensi boiler adalah perbandingan antara energi kalor yang keluar dengan energi kalor yang masuk dari sistem.
Efisiensi = (h output/h input)100%
h= entalpi (Kj/Kg)
Efisiensi juga bisa dihitung dari pengurangan energi potensial kalor pada bahan bakar dikurangi dengan energi kalor yang dipakai sistem ditambah dengan kerugiannnya.
Efisiensi = 100% energi pada bahan bakar – (Kalor yang digunakan sistem+kerugian)
Kerugian pada boiler terdapat banyak macam seperti perpindahan panas secara konveksi dan radiasi keluar ruang boiler, residu pembakaran yang tidak sempurna, pressure drop, dan lain-lain.
Cara meningkatkan Efisiensi
- Pengecekan blower, fan, dan pompa
- Penggantian komponen boiler secara berkala
- Pengurangan kerugian konveksi dan radiasi dengan memperbaiki badan (shell) dan sistem penutupan ruang (insulation) dari boiler
- Pengecekan kadar udara yang berlebihan yang masuk pada sistem boiler
- Mengurangi munculnya pembakaran tidak sempurna seperti menyeragamkan bentuk bahan bakar batu bara menjadi partikel yang lebih kecil.
- Pemasangan economizer
PT Tensor memberikan jasa konsultasi Finite Element Analysis (FEA) dan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk desain engineering. Kami juga memberikan tutorial-tutorial gratis penggunaan software nya di kanal youtube kami. Hubungi kami sekarang juga!
>> KLIK DI SINI UNTUK JASA KONSULTASI
>> YOUTUBE PT TENSOR
>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL LAINNYA !
Kontributor: Daris Arsyada
Sumber:
https://www.britannica.com/technology/boiler#ref96434 (diakses pada tanggal 7 Mei 2021)
https://www.quora.com/What-are-fire-tube-boilers-and-its-application (diakses pada tanggal 7 Mei 2021)
http://powerengineers.weebly.com/type-of-boiler.html (diakses pada tanggal 7 Mei 2021)
https://drive.google.com/drive/folders/0Byf6Ve7ElV-Ud3FXYkFxaE1oZzA (diakses pada tanggal 7 Mei 2021)
https://brainly.in/question/4891064 (diakses pada tanggal 7 Mei 2021)
https://slideplayer.com/slide/10983979/ (diakses pada tanggal 7 Mei 2021)
https://www.electrical4u.com/methods-of-firing-steam-boiler/ (diakses pada tanggal 7 Mei 2021)
Optimasi Energi pada Industri
Sektor energi mempunyai peran yang sangat penting dalam mewujudkan pembangunan industri yang berkelanjutan. Dunia industri sangat erat dengan permasalahan optimasi sumber daya dan energi. Hal tersebut sangat mempengaruhi harga jual produk serta citra perusahaan sebagai perusahaan yang sehat dan mampu mengelola sumber daya dengan baik sehingga terwujud industri berkelanjutan.
Manajemen energi adalah kata kunci saat ini. Apa tujuan energi manajemen dalam industri? Ini bukan hanya penghematan energi. Tujuan akhir dari manajemen energi adalah mengontrol penggunaan energi dengan cara yang paling efisien cara untuk membuat produksi lebih ekonomis dan efisien. Untuk mencapai tujuan ini, penggunaan energi harus dioptimalkan dengan ketelitian yang sama seperti pembuatan produk yang baik.
Mengacu kepada ISO 50001 manajemen energi adalah bagian-bagian yang saling terikat dan berinteraksi untuk membuat suatu tujuan dan kebijakan yang berhubungan dengan energi. Berdasarkan definisi ini, terlihat bahwa manajemen energi merupakan suatu sistem yang memiliki tujuan untuk perbaikan yang berkelanjutan bagi perusahaan. Performa energi diukur menggunakan peralatan dan alat ukur yang berkaitan dengan konsumsi energi, pemanfaatan energi dan efesiensi energi.
Industri yang tidak memiliki program energi yang jelas akan terhambat dalam pengembangan karena hambatan organisasi. Hambatan-hambatan tersebut dapat tercipta akibat kurangnya komunikasi antar divisi, lemahnya pemahaman akan pentingnya efisiensi energi di suatu perusahaan, dan terbatasnya kondisi keuangan perusahaan. Walaupun industri mengetahui bahwa energi berpengaruh secara signifikan terhadap penjualan masih banyak perusahaan yang mengabaikan hal ini dikarenakan kurangnya komitmen yang kuat untuk menjalankan program manajemen energi ini.
Tiga Cara Meningkatkan Efisiensi Energi
Mengurangi komponen yang menghasilkan kerugian besar. Contohnya pada industri yang memiliki banyak komponen pipa yang terlibat dalam proses industri. Konfigurasi jalur pipa yang terlalu panjang, terlalu banyak katup, terlalu banyak belokan, dan ketidaksesuaian material dapat menyebabkan pressure drop. Pressure drop dapat mengurangi efisiensi energi.
Mengukur performa kinerja proses. Ini melibatkan pengambilan data energi yang terkait dengan
proses dan setting dengan cara cepat yang mampu mengidentifikasi konsumsi energi terbesar dan seberapa baik kinerja mereka terhadap target konsumsi yang mencerminkan operasi saat ini. Diperlukan melakukan beberapa analisis menentukan penyebab penyimpangan dari target dan mengambil tindakan perbaikan yang sesuai.
Kesalahan kinerja operasi disebabkan oleh dua jenis variable operasi yang umum di industri yaitu:
- Ketidakkonsistenan operasi. Disebabkan oleh kebijakan operasi yang berbeda dengan praktik yang diterapkan karena pengalaman berbeda dari operator.
- Inefisiensi mengacu pada jenis operasi yang konsisten tetapi tidak optimal. Ini terjadi ketika tidak ada alat proses yang tersedia untuk operator saat menjalankan proses. Kekacauan akan terjadi jika produk yang akan diproduksi banyak dan bervariasi.
Pemanfaatan energi yang terbuang. Hampir setiap industri menghasilkan energi yang terbuang pada setiap prosesnya. Energi yang terbuang ini akan mengurangi efisiensi sistem. Biasanya industri memiliki komponen heat recovery seperti heat exchanger. Contoh lagi seperti pemasangan turbocharger pada mobil sport yang memanfaatkan tekanan gas exhaust untuk memampatkan udara pembakaran.
Empat Elemen Pengoptimalan Energi di Industri
Pengoptimalan energi yang efektif terdiri dari empat elemen utama: penetapan target, pengukuran, identifikasi kesenjangan, dan implementasi. Mencapai energi berkelanjutan perbaikan hanya terjadi jika keempat elemen ini bekerja dengan baik.
Agar target energi menjadi praktis dan optimal, industri harus memiliki perawatan peralatan yang baik, kapabilitas teknologi, ketersediaan alat yang dibutuhkan, dan keterampilan.
PT Tensor memberikan jasa konsultasi Finite Element Analysis (FEA) dan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk desain engineering. Kami juga memberikan tutorial-tutorial gratis penggunaan software nya di kanal youtube kami. Hubungi kami sekarang juga!
>> KLIK DI SINI UNTUK JASA KONSULTASI
>> YOUTUBE PT TENSOR
>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL LAINNYA !
Kontributor: Daris Arsyada
Sumber:
https://media.neliti.com/media/publications/publications/141967-ID-none.pdf (diakses pada tanggal 6 Mei 2021)
https://www.google.co.id/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=&cad=rja&uact=8&ved=2ahUKEwj6oMyCv7TwAhXDqksFHewuBg4QFjAFegQIDRAD&url=https%3A%2F%2Fjurnal.umsb.ac.id%2Findex.php%2Fmenarailmu%2Farticle%2Fdownload%2F1872%2F1562&usg=AOvVaw2__n6bo3XMxwUISZ2h6TdW (diakses pada tanggal 6 Mei 2021)
Zhu, Frank Xin X. 2014. Energy Optimization For The Process Industries. New Jersey: The American Institute of Chemical Engineering Inc. (diakses pada tanggal 6 Mei 2021)
