Bab 1 Pendahuluan 1.1 Latar Belakang Salah satu masalah yang dihadapi oleh negara kita adalah masalah ketersediaan sumber energi. Mengingat ketersediaan sumber energi nonmigas belum dapat menggantikan sebagian besar kebutuhan sumber energi, maka permintaan akan sumber energi dari minyak bumi dan gas masih cukup tinggi. Salah satu upaya yang dapat dilakukan untuk meningkatkan penyediaan sumber energi migas adalah dengan meningkatkan produksi nasional. Dalam dunia industri perminyakan, khususnya pada sistem transmisi gas alam, masalah yang terkait dengan proses produksi selalu mendapat perhatian yang serius. Salah satu masalah yang sering muncul adalah terbentuknya lapisan kondensat pada jaringan pipa yang disebabkan karena terjadinya perubahan penurunan tekanan di sepanjang aliran gas. Lapisan kondesat ini sebenarnya merupakan butiran minyak yang dihasilkan akibat terkondensasinya gas alam menjadi fasa cair. Akumulasi kondensat yang terjadi dapat menurunkan efektivitas dari laju alir gas, sehingga akan menyebabkan pengurangan produksi gas. Untuk mengatasi masalah ini, biasanya dilakukan proses pembersihan pada jaringan pipa. Ada dua teknik pembersihan yang selama ini dilakukan di industri per- 1
BAB 1. PENDAHULUAN 2 minyakan, yaitu pigging dan batching. Teknik pigging adalah memasukan suatu alat (pig) yang berbentuk seperti sikat ke dalam pipa gas. Melakukan pigging cukup beresiko karena pig mungkin bisa tertahan di dalam pipa. Gambar 1.1: Jaringan pipa gas di Alaska. (Sumber: www.solarstorms.org) Teknik kedua yang lebih aman dilakukan adalah dengan teknik batching, yaitu suatu teknik pembersihan dengan mencampurkan suatu bahan kimia (surfaktan) pada fluida yang mengalir di pipa tersebut. Akan tetapi, sampai saat ini belum diketahui secara pasti dan pada kondisi seperti apa, efek dari penambahan surfaktan tersebut dapat mengurangi ketebalan lapisan kondensat. Hal ini penting untuk diketahui, agar masalah ini dapat diatasi dengan cara yang tepat. 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan uraian latar belakang di atas, penulis merumuskan masalah sebagai berikut:
BAB 1. PENDAHULUAN 3 1. Model seperti apakah yang cocok untuk menggambarkan dinamik dari ketebalan lapisan kondensat yang dipengaruhi oleh konsentrasi surfaktan tak larut di pipa tansmisi gas? 2. Apakah pengaruh dari konsentrasi surfaktan tak larut terhadap kestabilan lapisan kondensat? 3. Parameter-parameter apakah yang memiliki pengaruh yang signifikan terhadap kestabilan lapisan kondensat? 1.3 Tujuan Berdasarkan permasalahan diatas, maka tugas akhir ini dilakukan dengan tujuan: 1. Membangun sebuah model matematika yang menggambarkan dinamik dari ketebalan lapisan kondensat yang dipengaruhi oleh konsentrasi surfaktan tak larut di pipa tansmisi gas. 2. Mengkaji pengaruh konsentrasi surfaktan tak larut terhadap kestabilan lapisan kondensat. 3. Mencari parameter-parameter yang memiliki pengaruh yang cukup signifikan terhadap kestabilan lapisan kondensat. 1.4 Batasan Masalah Kenyataannya sistem aliran fluida dengan penambahan surfaktan pada pipa gas kondensat sangat rumit. Oleh karena itu diperlukan batasan agar diperoleh model yang lebih sederhana, tetapi tetap dapat menjelaskan perilaku sistem secara akurat. Dengan demikian, pada tugas akhir ini digunakan beberapa asumsi sebagai berikut: 1. Pipa transmisi lurus dan datar. 2. Lapisan kondensat yang terbentuk sangat tipis dan tak mampat.
BAB 1. PENDAHULUAN 4 3. Kecepatan gas konstan. 4. Sistem dalam keadaan isotermal. 5. Kondensat memiliki nilai kekentalan(viskositas) yang tinggi. 6. Surfaktan hanya bekerja aktif di permukaan kondensat. 1.5 Manfaat Tugas akhir ini berupaya untuk mengembangkan pendekatan baru untuk mengatasi masalah kondensasi pada transmisi gas. Pengembangan model matematika dan metode penyelesaian tentang pengaruh dari surfaktan untuk masalah kondensasi akan memberikan kontribusi yang signifikan dalam memahami proses pembersihan pada pipa gas. Tentunya ini sangat penting, mengingat pendekatan baru yang dilakukan akan memunculkan harapan adanya metode penyelesaian lain yang lebih praktis, aman dan murah. 1.6 Metode Penelitian Metode yang digunakan dalam penyusunan tugas akhir ini adalah metode deskriptif melalui studi literatur. Sebagian besar studi literatur dilakukan dengan mempelajari jurnal-jurnal yang berhubungan dengan mekanika fluida. Selain itu juga ditunjang dengan membaca berbagai literatur lainnya seperti buku, internet, dan sebagainya. Penulis juga menggunakan program komputer Matematica 6 untuk membuat deskripsi dan simulasi dari model matematika yang telah diperoleh. 1.7 Sistematika Penulisan Tugas akhir dengan topik efek surfaktan tak larut pada lapisan kondensat di pipa transmisi gas ini meliputi lima bab. Pada bab pertama, penulis memaparkan mengenai latar belakang mengapa penulis tertarik untuk membahas pengaruh surfak-
BAB 1. PENDAHULUAN 5 tan terhadap lapisan minyak di pipa gas kondensat. Selain itu juga dipaparkan mengenai rumusan masalah, tujuan, manfaat serta metode penelitian yang dipakai, dan yang terakhir di bahas mengenai sistematika penulisan. Pada bab dua, penulis menguraikan berbagai materi dasar yang akan digunakan untuk memodelkan masalah baik secara fisika maupun matematika. Pertama materi yang dibahas adalah mengenai analisis dimensi terhadap persamaan Navier-Stokes. Kemudian di bahas juga mengenai persamaan-persamaan yang memenuhi kondisi batas yang terjadi pada sistem. Selanjutnya, dipaparkan juga mengenai jenis surfaktan yang akan digunakan. Pada bab tiga, penulis menuangkan semua proses dan langkah-langkah dalam memodelkan masalah sampai didapat hasil akhirnya. Kemudian langkah selanjutnya melakukan analisis kestabilan linier untuk melihat perilaku dari kestabilan sistem. Pada bab empat akan di lakukan pembahasan serta analisis yang menyeluruh tentang efek surfaktan serta parameter-parameter yang memiliki pengaruh yang paling signifikan terhadap terjadinya kestabilan ataupun ketidakstabilan dari lapisan kondensat, dan juga akan ditampilkan grafik untuk mendukung alasan-alasan tersebut. Sedangkan bab terakhir berisi rangkuman hasil penelitian yang diuraikan dalam suatu kesimpulan, serta sebagai penutup disampaikan saran-saran untuk pengembangan penelitian ini lebih lanjut.