Hal – Hal Yang Diperhatikan Dalam Merancang Alat Di Pabrik

1.                  Hal – Hal  Yang  Diperhatikan Dalam Merancang Alat Di Pabrik

Hal – hal yang diperhatikan dalam merancang suatu alat di pabrik yaitu sebagai berikut:

a.                   Bahan Baku

Pemilihan bahan yang tepat adalah bagian yang sangat penting dalam desain teknik (engineering design). Ada banyak faktor yang harus diperhatikan sebelum melakukan kegiatan perancangan, di antaranya: kekuatan (strength), kekakuan (stiffness), ketahanan (durability), ketahanan terhadap korosi (corrosion resistance), harga (cost), kemampuan bentuk (formability), dan lain-lain. Adapun panduan dalam pemilihan bahan, yaitu: Sesuai dengan sifat mekanik, fisik, dan kimia yang dibutuhkan, ketersediaan suplai bahan, ketersediaan suplai bahan dasar, tidak memilih bahan yang konsentrasi toxic-nya tinggi. (pilih yang non-toxic), dan memilih material yang bersahabat dengan alam, dengan tanpa menurunkan kualitas produk.

b.                  Tipe Perancangan

Dalam merancang pabrik ada tiga tipe perancangan alat, yaitu Original design (New) (desain asli). Yang dipertimbangkan adalah metodenya yang baru, caranya yang baru, keunggulan produk dibanding dengan yang sudah ada sebelumnya, aplikasinya yang luas, materialnya yang baru, atau komponennya yang juga baru. Contoh I: turbin gas dengan high temperatur steel (super alloy). Contoh II: Peralatan komunikasi yang menggunakan fiber optik. Adaptive design (perancangan yang diadaptasi): pengembangan rancangan yang sudah ada sebelumnya. Contoh: pembuatan mesin setrika otomatis yang mekanisme kerjanya seperti sebuah mesin fotokopi, ini merupakan sesuatu yang baru karena sebelumnya tidak ada mesin setrika yang memiliki mekanisme kerja seperti itu. Varian design (perancangan campuran/acak): perubahan bentuk, ukuran, warna, tanpa perubahan fungsi utama. Contoh: desain mouse yang bermacam-macam bentuk dan warnanya, padahal fungsinya tetap sama yaitu sabagai penggerak pointer di worksheet.

c.         Sistem Penukar Panas dan Sistem Utilitas

Kedua sistem proses utama di atas, baik sistem pereaksian maupun sistem proses pemisahan & pemurnian membutuhkan kondisi operasi pada suhu dan tekanan tertentu. Menaikkan atau menurunkan tekanan biasanya dilakukan dengan cara menaikkan suhu pada suatu ruang yang volum dan isinya dijaga tetap. Suatu sistem penukar panas dibutuhkan agar sistem proses utama bisa berlangsung.

d.         Menghitung Kapasitas Produksi serta Memilih Sistem Proses

Tujuan utama usaha merancang dan membangun pabrik kimia adalah mendapatkan nilai tambah dari segi ekonomi dari suatu bahan baku. Peningkatan nilai ekonomi dilakukan dengan cara mengolah bahan baku menjadi suatu produk yang memiliki nilai jual yang lebih tinggi sehingga perusahaan pengolah memperoleh laba (profit). Pada pabrik yang memproduksi barang kimia dasar seperti pupuk urea, asam sulfat, etanol dan sejenisnya, patokan mutunya semata-mata hanyalah komposisi dan kemurnian. Harga jual produk dan bahan baku untuk masing-masing kemurnian tertentu dan tetap. Bagi pabrik-pabrik seperti ini, pilihan untuk mendapatkan laba lebih banyak bukan dengan meningkatkan mutu melainkan dengan cara menghemat ongkos produksi dan memperbanyak jumlah produk yang dihasilkan per tahunnya. Jumlah produk yang dihasilkan per satuan waktu tertentu inilah yang dinamakan kapasitas produksi.

e.         Pemilihan Lokasi Pabrik

Pemilihan lokasi pabrik secara umum bisa dikelompokkan berdasarkan dua alasan pemilihan, mendekati tempat bahan baku berada atau mendekati tempat pasar berada. Alasan pemilihan tersebut perlu mempertimbangkan biaya pengiriman dan transportasi, sarana dan prasarana di daerah sekitar serta kebijakan pemerintah daerah setempat. Pemilihan lokasi mendekati bahan baku atau mendekati pasar juga berdasarkan keuntungan ekonomi (profit) dan keuntungan sosial kemasyarakatan (benefit) dari akibat pemilihan lokasi. Dalam rangkaian tulisan ini hanya dibahas analisis keuntungan ekonomi (profit). Untuk keperluan tersebut perlu perhitungan yang cermat dalam neraca massa dan energi pabrik produksi serta pemilihan sistem proses dan sistem pemroses yang paling efisien.

f.          Uji Kelayakan Ekonomi

Suatu pabrik layak didirikan jika telah memenuhi beberapa syarat antara lain safety-nya terjamin dan tentu saja dapat mendatangkan profit. Dalam hal ini kita akan memfokuskan pada kelayakan secara ekonomi saja. Untuk mendirikan suatu pabrik diperlukan modal yang cukup besar. Modal ini bisa berasal dari investor maupun dari pinjaman bank. Modal yang digunakan ada 2 macam yaitu modal tetap dan modal kerja. Modal tetap meliputi pembelian alat-alat, instalasi, pemipaan, instrumentasi, isolasi (jika perlu), listrik, utilitas, bangunan, tanah, engineering and construction, contractor’s fee dan contingency. Modal kerja besarnya tergantung pada jenis pabrik dan kapasitasnya. Modal kerja ini meliputi raw material inventory, in process inventory, product inventory, extended credit dan available cash.

2.                  Vessel

Pressure vessel adalah tempat yang digunakan untuk menyimpan fluida, baik itu dalam kondisi yang bertekanan ataupun tidak bertekanan. Di dalam vessel memiliki bagian alat, yaitu:

a.      Anchor bolts adalah baut yang di pasangkan pada concentrate pondasi guna mengokohkan kedudukan vessel agar tidak bergerak. Lebih lengkap tentang bolt.

b.      Access opening adalah bentuk lingkaran (seperti lubang) pada skirt vessel, yang memungkinkan si operator untuk masuk dan melakukan maintenance. Beberapa istilah lain menyebutkan nya dengan access hole.

c.       Base plate adalah plat datar bagian dari vessel yang letaknya plaing bawah, ia bersentuhan langsung dengan pondasi.

d.      Baffle adalah plat penahan aliran yang terdapat didalam equipment vessel. Biasanya baffle terdapat setelah nozzel dengan tujuan agar aliran nozzel tidak langsung muncrat, tapi tertahan dan jatuh ke bawah.

e.       Davit adalah alat yang fungsi utamanya untuk pengangkut di vessel, biasanya di letakan dengan sambungan soket yang nantinya dapat untuk mengangut blind flange. Kalau untuk column, biasanya di sebut column davit, ia berfungsi untuk mengangkat relief valve, trays dan internal vessel lainya.

f.        Hinges adalah mekanisme untuk mengangkat atau memindahkan blind flange yang merupakan penutup dari mainhole.

g.      Downcomers adalah plat kotak yang di baut pada shell dan trays, biasanya berada di dalam cloumns. Ia bertugas untuk mengiring fluida dan untuk mencegah agar aliran uap tidak melewatinya. istilah lain menyebutnya dengan downpour.

h.      Flange adalah salah satu jenis dari sambungan yang menghubungkan vessel dengan pipa atau ekuipment lainya. Flange ini merupakan bagian dari nozzle. lebih lengkap tetang flange.

i.        Head adalah ujung penutup dari vessel ataupun tank.

j.        Hemispherical head adalah tipe dari head yang berbentuk setengah bola.

k.       Ladder dan cages adalah tangga serta kurungannya (cages), cages berfungsi untuk mencegah agar operator tidak jatuh dari tangga, disamping itu memiliki efek psikologis berupa keamanan bagi si operator ketika menaiki tangga.

l.        Legs adalah pipa (atau bahan plat lain) yang berfungsi untuk menyangga pada vertical vessel, mengantikan fungsi skirt. kalau skirt di ibaratkan rok, maka leg ini adalah seperti halnya kaki.

m.    Manhole adalah nozzle, bedanya ia tidak di koneksikan dengan pipa hanya ditutup dengan blind flange. Yang nantinya manhole ini berfungsi untuk ruang akses bagi operator yang akan masuk ke dalam vessel baik untuk maintenace atau pemasangan internal vessel.

n.      Nozzle adalah ruang keluaran atau masukan dalam vessel, terbuat dengan atau tanpa potongan pipa yang di las dengan flange.

o.      Platforms adalah tempat dudukan atau pijakan yang berada di luar vessel.

p.      Reinforcing pad adalah plat yang dibentuk seperti lekukan shell atau head yang akan di las dengan nozzel, berfungsi untuk memperkuat nozzle.

q.      Saddle adalah seperti halnya kaki pada manusia, ia merupakan penyangga dari horizontal vessel yang terbuat dari susunan plat.

r.       Shell adalah sisi melingkar dari vessel atau tank.

s.       Sleve opening adalah lubang yang dibuat pada skirt, yang memungkinkan agar pipa yang melewati skirt dapat keluar. Mirip dengan access opening, bedanya ini untuk pipa bukan orang.

t.        Skirt adalah penyangga, sama dengan saddle hanya bedanya untuk skirt menyangga vertical vessel yang bentuknya seperti rok karena menyelubungi vessel.

u.      Skirt vents adalah lobang kecil pada skirt untuk menghindari terakumulasinya gas yang berbahaya di dalam skirt.

v.       Tray adalah pemisah, adalah bagian dalam pada vessel, fungsinya untuk menahan fluida yang masuk ke equipment, supaya fluida yang masuk dari nozzel tidak langsung jatuh kebawah. Tray ini memungkinkan untuk melewati gas agar naik ke atas, sedangkan fluida cair akan tetap tertahan .

w.     Vortex braker adalah alat yang berada di dalam vessel pada ruang keluaran vessel, biasanya di bagian (nozzel yang mengalir ke) bawah yang fungsinya memecah pusaran guna mengcegah cavitasi.

x.       Weir plate adalah pemisah dalam horizontal vessel. Weir plate bertugas memisahkan oil dan water agar tidak tercampura seperti halnya pada jenis separator vessel. untuk mengerti seperti prinsip kerja separator vessel.

Adapun analisa tegangan pada vessel perlu diketahui untuk menentukan apakah vessel itu nanti aman atau tidak ketika di operasikan, yang pada akhirnya akan menentukan pula berapa tebal plat yang digunakan dalam bagian - bagian vessel.

3.         Bejana

 Bejana tekan (Pressure Vessel) merupakan wadah tertutup yang digunakan untuk berbagai macam keperluan dalam dunia industri maupun dalam kehidupan sehari-hari. Bejana tekan dirancang untuk mampu menampung cairan atau gas yang memiliki temperatur atau tekanan yang berbeda dari keadaan lingkungannya.

Faktor-faktor dari desain bejana:

a.                   Bejana Tekan (Pressure Vessel)

Bejana tekan atau istilah dalam teknik adalah tabung tertutup berbentuk silinder, sebagai penampung tekanan dalam maupun tekanan luar. Adapun komponen-komponen dari suatu bejana tekan, terdiri dari beberapa bagian utama seperti; dinding (shell), kepala bejana (head), lobang orang/lubang pembersih (manhole), nosel-nosel (nozzles), dudukan penyangga (support) dan aksesoris lainnya yang digunakan sebagai alat pendukung, baik komponen yang berada di dalam maupun luar, sebagai suatu alat proses pemisahan dan penampungan, baik untuk pemisah minyak mentah, air dan gas atau fluida lainnya yang akan dipisahkan dalam bejana tekan ini juga akan mengendap secara gravitasi di dalam bejana tekan tersebut sehingga terpisah secara sendirinya.

b.                  Dimensi Bejana Tekan (Pressure Vessel)

Dalam menentukan dimensi atau ukuran dari suatu bejana tekan, maka akan dibahas mengenai rumus-rumus yang berkaitan dalam menentukan ukuran atau dimensi dalam merencanakan suatu bejana tekan yaitu kapasitas, diameter, panjang, tebal dinding dan tebal dinding kepala bejana dari suatu bejana tekan.

Didalam kriteria perancanaan bejana tekan ini ditentukan kriteria sebagai berikut :

1. Jenis bejana tekan = separator 3 Fasa.

2. Kapasitas produksi (V) = m3

3. Diameter (Di) = mm

4. Panjang (L) = mm

5. Tekanan Perencanaan (Pd) = bar = MPa

6. Tekanan operasi (Po) = bar = MPa

7. Max. tekanan test (Pi) = bar = MPa

8. Temperatur perencanaan (t) = 0C

9. Temperatur operasi (ti) = 0C

10. Corrosion Allowance (CA) = mm

c.                   Kapasitas Bejana

Kapasitas atau volume produksi yang dapat ditampung secara terus menerus oleh bejana tekan dengan diasumsikan terlebih dahulu diameter dan panjang bejana dengan rumus sebagai berikut:

                                            Total Volume (V) = 0.7854 x D² x L …….………..…. [1]

d.         Panjang Bejana

Panjang bejana tekan dapat dihitung berdasarkan asumsi atau perkiraan waktu aliran gas yang masuk sampai gas keluar, dengan waktu yang sama untuk besarnya butiran dengan ukuran diameter (Dp), jatuh dari atas bejana tekan ke permukaan cairan, sehingga untuk panjang separator bisa dicari dan diameter ini berfungsi untuk mengurangi kecepatan.

                                                      L =               ………..………………………..…..[2]

e.         Ketebalan Dinding (Shell)

Ketebalan badan dinding bejana yang mengalami tekanan internal tidak boleh lebih tipis dari pada nilai yang dihitung dari rumus berikut, disamping itu provisi harus dibuat untuk setiap beban lain, jika beban itu diperkirakan terjadi, untuk menghitung ketebalan dinding badan bejana maka dapat digunakan rumus sebagai berikut:

1) Jika yang diameter dalam yang digunakan, maka;

                                                        t =                  ...……………….………………. [3]

2) Jika yang diameter luar yang digunakan, maka;

                                                       t =                  ………………………..…………. [4]

f.          Ketebalan Dinding kepala bejana tekan

Ketebalan dinding kepala bejana tekan terbentuk setengah lingkaran (Sphere dan Hemispherical Head) dapat kita cari dengan rumus sebagai berikut:

1) Jika yang diameter dalam yang digunakan, maka;

                                                        t = ………………………………………..…… [5]

2) Jika yang diameter luar yang digunakan, maka;

                                                        t =                  ……………….………………… [6]

Dimana :

R = Radius luar (mm)

Untuk Ketebalan dinding kepala bejana tekan terbentuk setengah lingkaran (Ellipsoidal) dimana perbandingan diameter (D) dan tinggi (h) adalah 2:1 dapat kita cari dengan rumus sebagai berikut :

1) Jika yang diameter dalam yang digunakan, maka;

                                                        t =                    …………...…………………… [7]

2) Jika yang diameter luar yang digunakan, maka;

                                                       t =                      ……………..………………… [8]

g.         Letak Posisi Saddle

Untuk bejana tekan jenis separator agar kedudukannya seimbang, kuat, dan permanen, maka digunakan dua penyangga (saddle). Untuk merencanakan penyangga supaya lebih hemat dari segi material maka tidak usah menggunakan plat pengkaku (stiffener ring) bila tidak diperlukan. Bila separator cukup besar maka letak penyangga harus dekat dengan kepala bejana tekan. Penyangga bila menggunakan plat pengkaku, maka minimum dianjurkan menggunakan ASME adalah 1200 terkecuali separator kecil menggunakan standar G-6

A = minimum 0.2 x L

h.         Bahan Baku (Material) Bejana Tekan

            Secara umum pemilihan material harus berdasarkan kondisi layanan (service) dan MDMT/temperatur desain. Material bejana tekan biasanya berdasarkan spesifikasi dari data sheet dalam nama yang umum, dengan komposisi nominal atau dengan nama dagang. Dalam data sheet mekanik, bahan-bahan generik ini harus dibuat dengan material-material yang berdasarkan ASME/ASTM. Spesifikasi ASME memiliki penunjukan numerik sama dengan spesifikasi ASTM, tetapi didahului oleh SA bukan A untuk bahan besi (misalnya; SA516-70) dan SB bukannya B untuk bahan non ferrous (misalnya; B424). Spesifikasi ASME harus sesuai dengan ASME Section II, bagian A.

i.          Klasifikasi Bejana Tekan

            Klasifikasi bejana tekan di bagi menurut posisi atau tata letak bejana tekan yang terdiri dari dua macam posisi yaitu : posisi vertikal dan posisi horizontal.

1.      Posisi tegak (vertical)

            Posisi vertical yaitu posisi tegak lurus terhadap sumbu netral axis, dimana posisi ini banyak digunakan didalam instalasi anjungan minyak lepas pantai (offshore), yang mempunyai tempat terbatas.

2.      Posisi datar (horizontal)

            Bejana tekan pada posisi horizontal banyak ditemukan dan digunakan pada ladang sumur minyak didaratan karena mempunyai kapasitas produksi yang lebih besar.

Share this post