BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang Gas alam adalah bahan bakar fosil bentuk gas yang sebagian besar terdiri dari metana (CH4). Pada umumnya tempat penghasil gas alam berlokasi jauh dari daerah dimana gas itu dibutuhkan, sehingga pemindahan gas dari tempat produksi menuju konsumen dilakukan dengan transportasi truk maupun jaringan pipa. Transportasi gas alam yang letaknya relatif jauh antara satu dengan yang lain sebaiknya dilakukan dengan menggunakan sistem jaringan perpipaan. Dalam sistem jaringan perpipaan, gas yang mengalir melalui pipa akan mengalami penurunan tekanan akibat gesekan dengan dinding pipa dan transfer panas antara gas dan lingkungan. Gas alam ini dapat ditemukan di ladang minyak, ladang gas alam dan juga tambang batu bara. Kebutuhan gas dan minyak di Indonesia terus meningkat dari tahun ke tahun yakni lebih dari 38 juta rumah dan industri serta pelayanan lainnya, dilayani oleh 800.000 mil jaringan transmisi pipa, tergantung pada gas dan minyak bumi sebagai sumber energi [1]. Saat ini proses eksplorasi minyak dan gas alam yang semakin meningkat maka diperlukan alat transportasi yang efektif dan efisien. Untuk dapat mengakomodasi keperluan tersebut maka digunakan pipa (pipeline system) sebagai alternatif transportasi hasil eksplorasi (gas, minyak mentah atau kondensat) yang harus memiliki tigkat integritas yang tinggi [2]. Sebuah plant, baik itu petrochemical plant, fertilizer plant, nuclear plant, geothermal plant, gas plant, di on-shore maupun off-shore, semuanya memiliki dan membutuhkan instalasi pipa baik pipeline ataupun piping. Pipeline mempunyai fungsi untuk mengalirkan fluida dari satu tempat ke tempat lainnya. Fluida yang berada didalamnya bisa berupa gas ataupun air yang mempunyai tekanan dan temperatur tertentu. 1
2 Aliran fluida di dalam sebuah pipa akan mengalami penurunan tekanan seiring dengan panjang pipa yang dilalui oleh fluida tersebut sehingga penelitian tentang pengurangan hambatan aliran pipa sampai saat ini banyak sekali dilakukan untuk mengetahui efisiensi daya kompresor sehingga mengurangi pemakaian energi listrik. Dalam teori mekanika fluida, hambatan aliran disebabkan karena viskositas yang dimiliki oleh fluida. Viskositas menyebabkan timbulnya gaya geser yang sifatnya menghambat aliran fluida. Untuk melawan gaya geser tersebut diperlukan energi sehingga mengakibatkan adanya energi yang hilang pada aliran fluida. Energi yang hilang ini menyebabkan penurunan tekanan pada aliran fluida.untuk menjaga aliran gas agar tetap stabil biasanya dibangun stasiun kompresor di tempat yang mengalami penurunan tekanan yang besar. Berdasarkan pengamatan di berbagai transmisi perpipaan bahwa biaya operasional secara keseluruhan dari sistem sangat bergantung pada biaya operasi dari stasiun kompresor dengan persentase 25% hingga 50% dari total biaya operasional perdayaan keseluruhan. Tujuan optimasi jaringan transmisi ialah untuk meminimalkan konsumsi energi dan bahan bakar stasiun kompresor. Pipa adalah komponen yang berbentuk silinder yang digunakan untuk membawa atau mengalirkan fluida. Pipa memiliki beberapa sistem perpipaan, salah satunya adalah pipeline. Pipeline merupakan suatu sistem perpipaan yang sering digunakan sebagai alat pendistribusian minyak dan gas alam dalam jumlah besar. Pada pengoperasiannya pipeline akan melalui jarak dan medan yang sangat beragam, baik melalui jalur darat (di atas permukaan tanah maupun di bawah permukaan tanah), sungai, bawah laut, atau daerah di lepas pantai. Di Indonesia telah banyak proyek eksplotasi minyak dan gas alam yang dilakukan yang sebagian besar proyek tersebut menggunakan transmisi pipa sebagai media penyaluran hasil eksploitasi. Penggunaan pipa transmisi gas harus dirancang dan dipasang sedemikian rupa agar dapat menjamin penyaluran hasil eksploitasi yang aman, efisien dan terhindar dari hal-hal yang tidak diinginkan. Dalam penggunaan jaringan transmisi pipa gas, besarnya rugi-rugi kalor perlu dipertimbangkan. Aliran dalam
3 pipa memiliki suhu yang lebih panas dari pada suhu udara di luar dinding pipa. Apabila besarnya kalor yang lepas di sepanjang pipa pendingin primer ini dapat ditentukan secara kuantitatif, maka akan dapat memberikan manfaat dan sumbangan untuk memperoleh akurasi terhadap berbagai kegiatan yang berkaitan dengan analisis termal (steady state/transient). Proses keluarnya (mengalirnya) energi kalor dari dinding pipa berlangsung secara konduksi melalui ketebalan dan lapisan pipa, kombinasi konveksi alam dan radiasi panas pada udara di luar pipa. Adapun konveksi alam yang terjadi oleh panasnya udara dekat dinding pipa yang kemudian densitasnya turun, udara panas naik berpindah serta ditempati oleh udara lain. Jaringan peripaan PT. Pertamina Gas Jalur Semarang-Gresik dibangun untuk mendistribusikan gas alam dari Semarang ke PLTGU Tambak Lorok di Semarang dan PLTGU Gresik di Gresik. Sumber gas pada jaringan perpipaan gas berasal dari Floating Storage Regasing Unit (FSRU). FSRU berjarak 20 km sebelah Utara Ujung Banjir Kanal Timur kota Semarang. Gas yang ditampung dalam FSRU adalah gas dalam bentuk LNG (Liquid Natural Gas). FSRU didesain untuk dapat menampung dan menyalurkan gas sebesar 390 MMSCFD. Gas tersebut kemudian disalurkan melalui pipa bawah laut (Off-shore Pipeline) sampai dengan On-shore Receiving Facilities (ORF) sejauh 21,2 km. Kemudian gas akan disalurkan menuju PLTGU Tambak Lorok sejauh 0,8 km dari ORF dan sisanya akan dialirkan ke Gresik untuk digunakan di PLTGU Gresik dengan jarak 265 km. Diagram jalur transmisi gas FSRU-Gresik dapat dilihat pada Gambar 1.1.
4 Gambar 1.1 Diagram jalur transmisi gas FSRU-Gresik [20] Penelitian ini dibatasi hanya sampai jarak 128 km dari ORF Semarang, pada jarak 128 km ini akan ditambahkan satu unit kompresor untuk menaikkan tekanan gas agar dapat mengalir ke stasiun Gresik atau stasiun pemberhentian terakhir. Jalur spesifik penelitian dapat dilihat pada Gambar 1.2. Gambar 1.2 Jalur transmisi gas alam ORF Semarang-Cepu [20]
5 ORF sendiri merupakan ttik percabangan antara pipa dari FSRU ke PLTGU Tambak lorok dan PLTGU Gresik. Jalur jaringan pipa tersebut dapat dilihat pada Gambar 1.3. ORF Semarang 128 km Kompresor Cepu Gambar 1.3 Ilustrasi jalur perpipaan Semarang-Cepu I.2 Perumusan Masalah Seiring dengan meningkatnya permintaan konsumen gas alam maka semakin meningkat pula jaringan perpipaan yang dilakukan. Berdasarkan uraian latar belakang tersebut maka dapat dirumuskan beberapa permasalahan yang akan dikaji pada tugas akhir ini, antara lain : 1. Bagaimana menganalisis penurunan tekanan, rugi-rugi kalor, dan perubahan suhu pada jalur perpipaan gas sejauh 128 km dari ORF (Onshore Receiving Facilities) Semarang menuju Cepu. 2. Bagaimana menghitung daya yang butuhkan untuk mengalirkan gas alam serta pemilihan kompresor yang tepat. 3. Bagaimana mendapatkan konsumsi energi yang rendah dengan konsumsi material yang rendah namun mendapatkan hasil yang optimal. I.3 Batasan Masalah Adapun batasan masalah yang digunakan dalam pengerjaan Tugas Akhir ini dan mengarahkan pembahasan adalah : 1. Sebagian besar gas alam terdiri atas metana (CH4), sehingga sifat-sifat metana dijadikan pendekatan utama gas alam. 2. Rute jalur pipa gas yang digunakan adalah jalur pipa Pertamina Gas jalur ORF (On-shore Receiving Facilities) ke Cepu sejauh 128 km. 3. Gas yang mengalir diasumsikan satu fasa.
6 4. Gas diasumsikan gas ideal. 5. Viskositas fluida untuk semua segmen dianggap sama. I.4 Tujuan 1. Mengetahui besarnya penurunan tekanan, rugi-rugi kalordan perubahan suhu disetiap segmen perpipaan. 2. Mendapatkan besar daya yang dibutuhkan untuk mengalirkan fluida gas pada kompresor yang tepat untuk jaringan perpipaan ditinjau dari besarnya daya yang diperlukan. 3. Analisis ekonomi untuk mendapatkan hasil yang optimum untuk konsumsi energi yang kecil serta biaya material yang kecil. I.5 Manfaat Adapun manfaat yang dapat diambil antara lain : 1. Dapat memberikan gambaran mengenai suatu sistem jaringan perpipaan untuk menghasilkan penurunan tekanan yang kecil. 2. Dapat memberikan gambaran mengenai besarnya rugi-rugi kalor yang dihasilkan tiap segmen. 3. Mengetahui tingkat efisiensi jalur perpipaan hasil perancangan dan pengaruh pembebanan terhadap variasi diameter. 4. Mendapatkan konsumsi energi yang kecil dan konsumsi material yang kecil dengan hasil yang optimal.