-
i
TUGAS AKHIR (608205A)
PENGARUH CAMPURAN ASAM SITRAT DAN
ASAM SULFAMAT SEBAGAI ALTERNATIF
PEMBERSIHAN KERAK PADA PIPA MATERIAL
CARBON STEEL
Rival Ekananda
NRP. 0815040010
DOSEN PEMBIMBING:
Ir. ENDAH WISMAWATI, M.T.
EKKY NUR BUDIYANTO, S.ST., M.T.
PROGRAM STUDI TEKNIK PERPIPAAN JURUSAN TEKNIK PERMESINAN KAPAL POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA SURABAYA 2019
-
iii
Mengetahui/menyetujui
Ketua Jurusan,
George Endri K. S.T., M.Sc.Eng.
NIP. 197605172009121003
LEMBAR PENGESAHAN
TUGAS AKHIR
Pengaruh Campuran Asam Sitrat Dan Asam Sulfamat Sebagai Alternatif
Pembersihan Kerak Pada Pipa Material Carbon Steel
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Kelulusan
Program Studi D-4 Teknik Perpipaan
Jurusan Teknik Permesinan Kapal
Disetujui oleh Tim penguji Tugas Akhir Tanggal Ujian : Agustus 2019
Periode Wisuda : Oktober 2019
Mengetahui/menyetujui,
Dosen Penguji Tanda Tangan
1. Budi Prasojo, S.T., MT. (…………………………)
2. Ir. M. M. Eko P, M.MT. (…………………………)
3. Pranowo Sidi, S.T., M.T. (…………………………)
4. Ika Erawati, S.S., M.Pd. (…………………………)
Dosen Pembimbing Tanda Tangan
1. Ir. Endah Wismawati, M.T (…………………………)
2. Ekky N. B, S.ST., M.T (…………………………)
Program Studi D-4 Teknk Perpipaan
Jurusan Teknik Permesinan Kapal
POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA
Mengetahui/menyetujui
Koordinator Program Studi,
R. Dimas Endro W. S.T., M.T
NIP.197604122002121003
-
iv
-
v
PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT
No. : F.WD I. 021
Date : 3 Nopember 2015
Rev. : 01
Page : 1 dari 1
Yang bertandatangan di bawah ini :
Nama : RIVAL EKANANDA
NRP. : 0815040010
Jurusan/Prodi : Teknik Permesinan Kapal / D4-Teknik Perpipaan
Dengan ini menyatakan dengan sesungguhnya bahwa :
Tugas Akhir yang saya kerjakan dengan judul :
PENGARUH CAMPURAN ASAM SITRAT DAN ASAM
SULFAMAT SEBAGAI ALTERNATIF PEMBERSIHAN KERAK
PADA PIPA MATERIAL CARBON STEEL
Adalah benar karya saya sendiri dan bukan plagiat dari karya orang lain.
Apabila dikemudian hari terbukti terdapat plagiat dalam karya ilmiah tersebut,
maka saya bersedia menerima sanksi sesuai ketentuan peraturan yang berlaku.
Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan penuh tanggung jawab.
Surabaya, 22 Februari 2019
Yang membuat pernyataan,
(RIVAL EKANANDA)
NRP. 0815040010
-
vi
(Halaman ini sengaja dikosongkan)
-
vii
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat, taufiq dan
hidayahNya sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan Tugas Akhir ini.
Penulis juga mengucapkan shalawat serta salam kepada Rasullah Muhammad SAW
yang telah memberikan teladan bagi seluruh umat manusia.
Tugas Akhir ini yang berjudul “Pengaruh Campuran Asam Sitrat Dan
Asam Sulfamat Sebagai Alternatif Pembersihan Kerak Pada Pipa Material
Carbon Steel” disusun sebagai salah satu persyaratan dalam menyelesaikan
pendidikan perkuliahan di Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya. Penulis
menyadari penyusunan Tugas Akhir ini tidak terlepas dari bantuan dan bimbingan
dari berbagai pihak, pada kesempatan ini penulis menyampaikan rasa hormat serta
ucapan terima kasih yang sebesar besarnya kepada:
1. Bapak Ir. Eko Julianto, MSc. FRINA selaku Direktur Politeknik Perkapalan
Negeri Surabaya.
2. Bapak George Endri K, ST., MSc. Eng. selaku Ketua Jurusan Teknik
Permesinan Kapal, Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya.
3. Bapak R. Dimas Endro W, ST., MT. selaku Koordinator Program Studi
Teknik Perpipaan, Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya.
4. Bapak Pekik Mahardhika, S.ST., M.T sebagai Koordinator Tugas Akhir.
5. Ibu Ir. Endah Wismawati, M.T sebagai dosen pembimbing I yang
telah memberikan banyak bimbingan dan pengarahan selama pengerjaan
tugas akhir.
6. Bapak Ekky Nur Budiyanto, S.ST., M.T sebagai dosen pembimbing II yang
telah memberikan banyak bimbingan dan pengarahan selama pengerjaan
tugas akhir.
7. Kedua orang tua penulis (Bapak Yudianto dan Ibu Saenab Agustianingsih)
yang telah memberikan banyak kasih sayang, nasehat hidup, doa, dukungan
moril serta materil, dan segalanya bagi penulis.
8. Adik penulis (Rhesa Yunasuta) yang selalu memberikan cinta, doa &
semangat kepada penulis.
-
viii
9. Pembimbing OJT di PT. POMI, Paiton: Bapak Bambang Sarwoko, Bapak
Herdian, Bapak Rokhmad, dan karyawan – karyawan lainnya yang namanya
tidak bisa disebutkan satu persatu.
10. Para dosen dan staf pengajar Program Studi Teknik Perpipaan yang telah
memberikan banyak ilmu kepada penulis selama masa perkuliahan.
11. Rekan-rekan OJT, saudara M. Khoirul Umam Mujibius dan saudara Bagas
Harits Wibowo yang telah memberi semangat kepada penulis.
12. Rekan sejawat, saudara Febrianda, saudara Fajar, Saudara Luis, dan Saudara
Lutfhi yang telah mendukung dan memberi semangat kepada penulis.
13. Dewi Adelia yang telah mendukung dan memberi semangat kepada penulis.
14. Teman – teman Teknik Perpipaan angkatan 2015 yang selalu memberikan
motivasi kepada penulis.
15. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu – satu. Penulis menyadari
bahwa Tugas Akhir ini masih terdapat banyak kekurangan, oleh karena itu
kritik dan saran sangat penulis harapkan demi menyempurnakan Tugas
Akhir ini. Penulis berharap semoga buku Tugas Akhir ini dapat bermanfaat
bagi semua pihak yang membacanya.
Surabaya, 22 Juni 2019
Rival Ekananda
-
ix
PENGARUH CAMPURAN ASAM SITRAT DAN ASAM
SULFAMAT SEBAGAI ALTERNATIF PEMBERSIHAN
KERAK PADA PIPA MATERIAL CARBON STEEL
Rival Ekananda
ABSTRAK
Kerak merupakan suatu deposit dari senyawa-senyawa anorganik yang
mengendap dan membentuk timbunan kristal pada permukaan suatu substrat.
Endapan-endapan dari senyawa anorganik tersebut dapat menimbulkan masalah
seperti kerak. Kerak di dalam pipa akan menghambat laju aliran yang
melewatinya, sehingga pipa kemungkinan akan pecah karena overheated.
Penelitian ini menggunakan pengujian scanning electron microscopy (SEM) untuk
mengetahui bentuk morfologi serta kandungan senyawa kimia yang ada pada kerak.
Untuk menghilangkan kerak, dilakukan pengujian pada 18 pipa menggunakan
larutan asam sitrat dan asam sulfamat dengan variasi konsentrasi, debit, dan waktu.
Menghitung nilai ekonomis setelah pengujian pembersihan kerak pada pipa.
Setelah pengujian dilakukan, didapatkan hasil pengurangan berat terbesar 1,6 gram
dan terkecil 0,5 gram. Untuk penambahan diameter terbesar yaitu 0,36 mm dan
yang terkecil 0,16 mm. Bentuk visual antara sebelum dan sesudah berbeda karena
semakin tinggi konsentrasi, debit, dan waktu akan semakin cepat scale atau kerak
terlarut. Berdasarkan perhitungan ekonomis pembersihan kerak pada equipment
pipa material Carbon Steel A106 Gr. B setelah pengujian pembersihan kerak pada
pipa perkiraan nilai produksi dalam satu tahun bertambah sebesar Rp. 4.478.425.
Kata Kunci: Kerak, SEM, Konsentrasi, Debit, Time, Temperatur, Ekonomis
-
x
(Halaman ini sengaja dikosongkan)
-
xi
THE EFFECT OF MIXTURE OF CITRIC ACID AND
SULFAMATE ACID AS AN ALTERNATIVE OF CLEANING IN
CARBON STEEL MATERIAL PIPE
Rival Ekananda
ABSTRACT
The scale is a deposit of inorganic compounds that settles and forms crystal
deposits on the surface of a substrate. The scale in the pipe will inhibit the flow
inside the pipe, so the pipe will likely break because of overheating. Scale in the
pipe will inhibit the flow rate through it, so the breaker pipe will break due to
overheating.This study uses SEM (scanning electron microscopy) testing to
determine the morphological shape and content of chemical compounds in the
scale. To remove the scale, tested 18 pipes using a solution of citric acid and
sulfamic acid with variations in concentration, debit, and time. Calculating the
economic value after testing the scale removal on the pipe. After the testing is done,
the biggest weight loss results were obtained 1.6 grams and the smallest 0.5 grams.
The diameter of the pipe increases with the largest value which is 0.36 mm and the
smallest is 0.16 mm. The visual form between before and after is different because
the higher concentration, debit, and time the faster scale dissolves. Based on
economic calculation of scale crust in the equipment pipe Carbon Steel A106 Gr. B
after testing the scale removal in the pipe the estimated production value in one year
increase by Rp. 4.478.425.
Keywords: Scale, SEM, Concentration, Debit, Time, Temperature, Economic
-
xii
(Halaman ini sengaja dikosongkan)
-
xiii
DAFTAR ISI
HALAMAN SAMPUL ............................................................................................ i
LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................... iii
PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT ...................................................................... v
KATA PENGANTAR .......................................................................................... vii
ABSTRAK ............................................................................................................. ix
ABSTRACT ........................................................................................................... xi
DAFTAR ISI ........................................................................................................ xiii
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xvii
DAFTAR TABEL ................................................................................................ xix
DAFTAR GRAFIK .............................................................................................. xxi
BAB 1 PENDAHULUAN ...................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang ......................................................................................... 1
1.2 Perumusan Masalah .................................................................................. 2
1.3 Tujuan Penelitian ...................................................................................... 2
1.4 Manfaat Penelitian .................................................................................... 3
1.5 Batasan Masalah ....................................................................................... 3
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................. 5
2.1 Kerak ........................................................................................................ 5
2.2 Larutan Asam Sitrat .................................................................................. 7
2.3 Larutan Asam Sulfamat ............................................................................ 8
2.4 Scale ......................................................................................................... 9
2.4.1 Penyebab Terjadinya Endapan Scale ................................................ 9
2.4.2 Penyebab Terjadinya Proses Kristalisasi ........................................ 10
2.4.3 Jenis – Jenis Scale ........................................................................... 12
2.4.4 Tanda – Tanda Terjadinya Scale ..................................................... 15
2.4.5 Problem Scale pada Oil & Gas Production System ........................ 15
2.4.6 Cara Mengatasi Problem Scale ....................................................... 16
2.4.7 Pencegahan Scale ............................................................................ 16
2.4.8 Scale Removal ................................................................................. 17
2.5 Konsentrasi Larutan ............................................................................... 19
2.5.1 Mol .................................................................................................. 20
-
xiv
2.5.2 Molaritas .......................................................................................... 20
2.5.3 Pengenceran Larutan ....................................................................... 21
2.6 Komposisi Larutan .................................................................................. 22
2.7 Massa Relative ........................................................................................ 22
2.8 Pengaruh Larutan Terhadap Kerak ......................................................... 23
BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN ................................................................ 25
3.1 Diagram Alir Penelitian .......................................................................... 25
3.2 Tahap Identifikasi Awal .......................................................................... 26
3.3 Tahap Pengumpulan Data ....................................................................... 26
3.3.1 Data Primer ........................................................................................... 26
3.3.2 Data Sekunder ....................................................................................... 26
3.4 Pengujian Lab ......................................................................................... 26
3.5 Penentuan Larutan Asam sitrat ............................................................... 28
3.6 Pengambilan Data Percobaan ................................................................. 28
3.7 Tahap Pengolahan Data .......................................................................... 29
3.8 Tahap Kesimpulan dan Saran ................................................................. 29
3.9 Jadwal Penelitian .................................................................................... 29
BAB 4 PEMBAHASAN ....................................................................................... 31
4.1 Data Penelitian ........................................................................................ 31
4.2 Komposisi Kerak di Pipa ........................................................................ 31
4.3 Data Pengujian ........................................................................................ 32
4.3.1 Konsentrasi larutan .......................................................................... 32
4.3.2 Debit ................................................................................................ 32
4.3.2 Waktu .............................................................................................. 32
4.4 Perhitungan Pengenceran ........................................................................ 33
4.5 Hasil Pembersihan Kerak ........................................................................ 35
4.5.1 Hasil pengurangan berat pipa .......................................................... 35
4.5.2 Hasil penambahan diameter dalam pipa .......................................... 36
4.6 Pengaruh Variasi ..................................................................................... 37
4.6.1 Pengaruh variasi terhadap kerak pada pengurangan berat............... 38
4.6.2 Pengaruh variasi terhadap kerak pada penambahan diameter dalam
42
4.7 Bentuk Visual ......................................................................................... 46
-
xv
4.8 Perhitungan Ekonomis ........................................................................... 47
4.8.1 Penentuan dimensi kebutuhan equipment ....................................... 47
4.8.2 Rencana perhitungan harga pembersihan pipa ................................ 47
4.8.3 Penentuan nilai kerugian produksi dari pembersihan equipment .... 48
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................ 51
5.1 Kesimpulan ............................................................................................. 51
5.2 Saran ....................................................................................................... 51
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 53
LAMPIRAN
-
xvi
(Halaman ini sengaja dikosongkan)
-
xvii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 .............................................................................................................. 5
Gambar 2.2 ............................................................................................................ 11
Gambar 2.3 ............................................................................................................ 11
Gambar 2.4 ............................................................................................................ 12
Gambar 2.5 ............................................................................................................ 13
Gambar 2.6 ............................................................................................................ 13
Gambar 2.7 ............................................................................................................ 14
Gambar 2.8 ............................................................................................................ 17
Gambar 2.9 ............................................................................................................ 19
Gambar 2.10 .......................................................................................................... 21
Gambar 3.1 ............................................................................................................ 25
Gambar 4.1 ............................................................................................................ 31
Gambar 4.2 ............................................................................................................ 32
Gambar 4.3 ............................................................................................................ 46
-
xviii
(Halaman ini sengaja dikosongkan)
-
xix
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 ................................................................................................................ 14
Tabel 3.1 ................................................................................................................ 30
Tabel 4.1 ................................................................................................................ 36
Tabel 4.2 ................................................................................................................ 37
Tabel 4.3 ................................................................................................................ 38
Tabel 4.4 ................................................................................................................ 42
Tabel 4.5 ................................................................................................................ 47
Tabel 4.6 ................................................................................................................ 48
Tabel 4.7 ................................................................................................................ 48
-
xx
(Halaman ini sengaja dikosongkan)
-
xxi
DAFTAR GRAFIK
Grafik 4.1 .............................................................................................................. 39
Grafik 4.2 .............................................................................................................. 40
Grafik 4.3 .............................................................................................................. 41
Grafik 4.4 .............................................................................................................. 43
Grafik 4.5 .............................................................................................................. 44
Grafik 4.6 .............................................................................................................. 45
-
xxii
(Halaman ini sengaja dikosongkan)
-
1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Proses pengendapan beberapa senyawa anorganik biasa terjadi pada
peralatan-peralatan industri yang melibatkan air garam seperti industri minyak dan
gas, proses desalinasi dan ketel serta industri kimia. Terakumulasinya endapan-
endapan dari senyawa anorganik tersebut dapat menimbulkan masalah seperti
kerak. Pengerakan (scaling) merupakan masalah yang kompleks dan selalu terjadi
di dalam suatu kegiatan industri terutama pada alat-alat seperti water reservoir,
boiler, heat exchanger, dan condenser.
Kerak juga dapat terjadi pada industri perminyakan misal pada lubang
sumur, rangkaian pompa dalam sumur, casing, flow line, manifold, separator,
tangki, dan peralatan produksi lainnya. Kerak merupakan suatu deposit dari
senyawa-senyawa anorganik yang mengendap dan membentuk timbunan kristal
pada permukaan suatu substrat. Pengerakan adalah proses alami yang terjadi
karena adanya reaksi kimia antara beberapa kandungan yang tidak dikehendaki
di dalam air. Kandungan yang dimaksudkan meliputi alkalin, kalsium, klorid,
sulfat, nitrat, besi, seng, tembaga, phosphat, aluminium dan lain lain. Pembentukan
kerak pada dasarnya merupakan fenomena pengkristalan yang dipengaruhi oleh
berbagai faktor.
Dengan adanya timbunan kerak di dalam pipa maka akan menghambat
laju aliran yang melewatinya sehingga aliran akan berkurang serta dapat
menghambat perpindahan panas dan apabila tidak segera diatasi akan terjadi
overheating juga menurunkan efisiensi. Selain itu, tekanan pada pipa menjadi
semakin tinggi, sehingga kemungkinan pipa akan pecah dan rusak. Timbunan
kerak juga memperkecil diameter pipa, sehingga untuk mempertahankan
kecepatan transfer tetap seperti semula diperlukan tenaga pemompaan yang lebih
besar. Pada studi ini saya akan melakukan 18 kali pengujian permbersihan kerak
didalam pipa menggunakan larutan asam sitrat dan asam sulfamat. Dalam
percobaan tersebut menggunakan 3 variasi yaitu konsentrasi, debit, dan waktu.
-
2
1.2 Perumusan Masalah
Perumusan masalah dalam penelitian tugas akhir ini adalah sebagai berikut:
1. Bagaimana pengaruh konsentrasi larutan asam sitrat dan asam sulfamat
untuk mengurangi scale yang ada di dalam Pipa dengan material Carbon
Steel A106 Grade B ?
2. Bagaimana pengaruh debit untuk mengurangi scale yang ada di dalam Pipa
dengan material Carbon Steel A106 Grade B ?
3. Bagaimana pengaruh waktu untuk mengurangi scale yang ada di dalam
Pipa dengan material Carbon Steel A106 Grade B ?
4. Bagaimana pengaruh larutan asam sitrat dan asam sulfamat pada Pipa
dengan material Carbon Steel A106 Grade B yang terdapat kerak dalam
bentuk visual sebelum dan sesudah ?
5. Berapa nilai perhitungan ekonomis dari pembersihan Pipa pada material
Carbon Steel A106 Grade B ?
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini antara lain :
1. Mengetahui pengaruh konsentrasi larutan asam sitrat dan asam sulfamat
untuk mengurangi scale yang ada di dalam Pipa dengan material Carbon
Steel A106 Grade B.
2. Mengetahui pengaruh debit untuk mengurangi scale yang ada di dalam
Pipa dengan material Carbon Steel A106 Grade B.
3. Mengetahui pengaruh waktu untuk mengurangi scale yang ada di dalam
Pipa dengan material Carbon Steel A106 Grade B.
4. Mengetahui pengaruh larutan asam sitrat dan asam sulfamat pada Pipa
dengan material Carbon Steel A106 Grade B dalam bentuk visual sebelum
dan sesudah.
5. Mengetahui nilai perhitungan ekonomis dari pembersihan pipa pada
material Carbon Steel A106 Grade B.
-
3
1.4 Manfaat Penelitian
Adapun manfaat dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Manfaat bagi perusahaan
Tugas akhir ini dapat menjadi referensi dalam menentukan komposisi
larutan asam sitrat untuk membersihkan kerak pada suatu material.
2. Manfaat bagi institusi
Tugas akhir ini dapat dipergunakan sebagai referensi dan dikembangkan
untuk penelitian mahasiswa.
3. Manfaat bagi pribadi
Penelitian ini menjadi salah satu syarat kelulusan dan nilai tambah
penulis yang dapat mendukung disiplin ilmu serta keprofesian.
1.5 Batasan Masalah
Batasan masalah pada tugas akhir ini adalah :
1. Jenis fluida yang digunakan yaitu air tawar dan larutan asam sitrat dan
asam sulfamat.
2. Material yang digunakan untuk pipa yaitu Carbon Steel A106 Gr. B.
3. Tidak membahas mengenai pengaruh pengurangan kerak terhadap
ketebalan pipa.
4. Konsentrasi larutan asam sitrat maksimal 5%.
5. Jumlah semua pengujian adalah 36 pengujian.
6. Tidak membahas lifetime material pipa Carbon Steel A106 Gr. B.
7. Debit maksimal 600 L/h.
8. Waktu yang digunakan 5 dan 10 menit.
9. Tidak membahas reaksi kimia.
-
4
(Halaman ini sengaja dikosongkan)
-
5
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Kerak
Kerak merupakan suatu deposit dari senyawa-senyawa anorganik yang
mengendap dan membentuk timbunan kristal pada permukaan suatu substansi.
Terbentuknya kerak dikarenakan larutan telah mencapai keadaan lewat jenuh.
Dalam keadaan larutan lewat jenuh, beberapa molekul akan bergabung membentuk
inti kristal. Inti kristal tersebut akan larut kembali jika ukurannya lebih kecil dari
ukuran partikel kritis. Sebaliknya, kristal-kristal akan berkembang jika ukurannya
lebih besar dari partikel kritis. Apabila ukuran inti kristal menjadi lebih besar dari
inti kritis, maka pertumbuhan kristal akan dimulai, dari kristal kecil membentuk
kristal dengan ukuran yang lebih besar (penebalan lapisan kerak). Kristal-kristal
yang terbentuk mempunyai muatan ion lebih rendah dan cenderung menggumpal
sehingga terbentuklah kerak. Berikut kerak didalam pipa pada Gambar 2.1:
Gambar 2.1 Kerak di dalam Pipa
(Sumber: www.ahlisumur-professional.blogspot.com)
Kerak juga dapat terbentuk karena campuran air yang digunakan tidak sesuai.
Campuran air tersebut tidak sesuai apabila air berinteraksi secara kimia dan
mineralnya mengendap jika dicampurkan. Contoh tipe air yang tidak sesuai adalah
air laut dengan konsentrasi SO42- tinggi tetapi konsentrasi Ca2+ rendah dan air
-
6
formasi dengan konsentrasi SO42- sangat rendah tetapi konsentrasi Ca2+ tinggi.
Campuran air ini menyebabkan terbentuknya endapan CaSO4.
Berikut merupakan beberapa komponen khas kerak yang sering dijumpai
terdiri dari kalsium sulfat (CaSO4), kalsium karbonat (CaCO3), turunan dari
kalsium bikarbonat, kalsium dan seng fosfat, kalsium fosfat, sejumlah besar
kalsium, dan ortofosfat. Biasanya dikarenakan air yang terlalu sering dirawat, silika
dengan konsentrasi tinggi, besi dioksida, senyawa yang disebabkan oleh kurangnya
kontrol korosi atau alami berasal dari besi yang teroksidasi, besi fosfat, senyawa
yang disebabkan karena pembentukkan lapisan film dari inhibitor fosfat, mangan
dioksida (mangan teroksidasi tingkat tinggi), magnesium silika, silika, dan
magnesium (pada konsentrasi tinggi dengan pH tinggi), magnesium karbonat
(magnesium dengan konsentrasi tinggi dan pH tinggi serta CO2 tinggi) (Suharso &
Buhani, 2015).
Kerak yang terbentuk pada pipa akan memperkecil diameter dan menghambat
aliran fluida pada system perpipaan tersebut. Terganggunya aliran fluida dapat
menyebabkan suhu semakin naik dan tekanan semakin tinggi, maka kemungkinan
pipa akan pecah dan rusak. Penyebab langsung terbentuknya scale adalah
penurunan tekanan, perubahan temperatur, dan bercampurnya dua macam mineral
dengan kandungan susunan mineral yang tidak saling cocok (Syahri & Sugiarto,
n.d.). Silikon adalah unsur yang paling melimpah kedua dikerak bumi dan oksigen
adalah unsur yang paling melimpah sehingga tidak mengejutkan bahwa 88% dari
semua mineral berbentuk silikat. Di kerak bumi hampir 70% oksigen terikat dengan
silikon dan hampir semua mineral berbasis silikon memiliki oksigen di dalam
ikatannya (Setiawan, 2017).
Kerak dalam ukuran tertentu menyebabkan penampang pipa dimana fluida
dialirkan menjadi lebih kecil sehingga menyebabkan penurunan debit fluida yang
mengalir di dalam pipa dan berakibat memperpanjang waktu proses sehingga
menyebabkan biaya produksi meningkat. Penambahan ketebalan dinding pipa
akibat keberadaan massa kerak yang menempel akan menghambat proses
perpindahan panas secara konduksi sebab terhalang oleh lapisan kerak dan akan
terjadi penurunan efisiensi perpindahan panas dan selanjutnya menyebabkan
terjadinya pemborosan enerji (Mangestiyono, 2015). Penurunan tekanan dan
-
7
temperature air garam, yang akan menurunkan kelarutan garam (umumnya mineral
yang paling banyak mengendap adalah kerak karbonat seperti CaCO3). Proses acid
wash merupakan proses pembersihan kerak menggunakan larutan asam kerap
diterapkan pada peralatan industri, misalnya pada alat electrolyzer (Septiani, 2019).
2.2 Larutan Asam Sitrat
Larutan Citric Acid (Asam sitrat) merupakan asam organik lemah yang
ditemukan pada daun dan buah tumbuhan genus Citrus (jeruk-jerukan). Senyawa
ini merupakan bahan pengawet yang baik dan alami, selain digunakan sebagai
penambah rasa masam pada makanan dan minuman ringan. Dalam biokimia, asam
sitrat dikenal sebagai senyawa antara dalam siklus asam sitrat yang terjadi di dalam
mitokondria, yang penting dalam metabolisme makhluk hidup. Zat ini juga dapat
digunakan sebagai zat pembersih yang ramah lingkungan dan sebagai antioksidan.
Asam sitrat terdapat pada berbagai jenis buah dan sayuran. Namun, pada
jeruk lemon dan limau (misalnya jeruk nipis dan jeruk purut) ditemukan nilai
konsentrasi yang tinggi, yaitu mencapai 8% bobot kering. Rumus kimia asam sitrat
adalah C6H8O7 (strukturnya ditunjukkan pada tabel informasi di sebelah kanan).
Struktur asam ini tercermin pada nama IUPAC-nya, asam 2-hidroksi-1,2,3-
propanatrikarboksilat.
Sifat-sifat fisis asam sitrat dirangkum pada tabel di sebelah
kanan. Keasaman asam sitrat didapatkan dari tiga gugus karboksil COOH yang
dapat melepas proton dalam larutan. Jika hal ini terjadi, ion yang dihasilkan
adalah ion sitrat. Sitrat sangat baik digunakan dalam larutan penyangga untuk
mengendalikan pH larutan. Ion sitrat dapat bereaksi dengan banyak ion logam
membentuk garam sitrat. Selain itu sitrat dapat mengikat ion-ion logam dengan
pengkeletan, sehingga digunakan sebagai pengewet dan penghilang kesadahan air.
Pada temperatur kamar, asam sitrat berbentuk serbuk kristal berwarna putih.
Serbuk kristal tersebut dapat berupa bentuk anhydrous (bebas air), atau bentuk
monohidrat yang mengandung satu molekul air untuk setiap molekul asam sitrat.
Bentuk anhydrous asam sitrat mengkristal dalam air panas, sedangkan bentuk
monohidrat didapatkan dari kristalisasi asam sitrat dalam air dingin. Bentuk
monohidrat tersebut dapat diubah menjadi bentuk anhydrous dengan pemanasan di
-
8
atas 74 °C. Secara kimia, asam sitrat bersifat seperti asam karboksilat lainya. Jika
dipanaskan di atas 175 °C, asam sitat terurai dengan melepaskan karbondioksida
dan air.
2.3 Larutan Asam Sulfamat
Asam sulfamat adalah senyawa molekuler dengan rumus H3
NSO 3. Senyawa tak berwarna dan larut dalam air ini menemukan banyak aplikasi.
Asam sulfamat mencair pada 205 °C sebelum terurai pada suhu yang lebih tinggi
menjadi air, belerang trioksida, belerang dioksidadan nitrogen. Asam sulfamat
(H3 NSO3) dapat dianggap sebagai senyawa antara antara asam sulfat (H2 SO4)
dan sulfamida (H4 N2 SO2), yang secara efektif menggantikan gugus hidroksil (-
OH) dengan amina (-NH2) kelompokkan pada setiap langkah. Pola ini tidak dapat
meluas lebih jauh di kedua arah tanpa merusak bagian sulfonyl (–SO2-
). Sulfamat adalah turunan dari asam sulfamat.
Asam sulfamat digunakan sebagai zat pembersih asam, terkadang murni atau
sebagai komponen campuran eksklusif, biasanya untuk logam dan keramik. Sering
digunakan untuk menghilangkan karat dan limescale, menggantikan asam klorida
yang lebih mudah menguap dan mengiritasi. Bila dibandingkan dengan sebagian
besar asam mineral yang umum, asam sulfamat memiliki sifat kerak air yang
diinginkan, volatilitas rendah dan toksisitas rendah. Asam sulfamat membentuk
garam kalsium dan besi yang larut dalam air.
Asam sulfamat lebih disukai daripada asam klorida dalam penggunaan rumah
tangga, karena keamanan intrinsiknya. Apabila dicampur dengan cara yang salah
dengan produk berbasis hipoklorit seperti pemutih, Asam sulfamat tidak
membentuk gas klor, sedangkan asam yang paling umum adalah reaksi (netralisasi)
dengan amonia, menghasilkan garam. Asam sulfamat juga diaplikasikan dalam
pembersihan industri peralatan susu dan tempat pembuatan bir. Meskipun dianggap
kurang korosif dibandingkan asam klorida, inhibitor korosi sering ditambahkan ke
pembersih komersial yang merupakan komponennya. Asam sulfamat dapat
digunakan untuk membersihkan kerak rumah kopi, mesin espresso dan pembersih
gigi tiruan.
-
9
2.4 Scale
Scale adalah deposit atau endapan keras dari mineral (ion) yang bersifat
unorganic dan menempel pada logam atau permukaan fasilitas oil dan gas
production system. Pengendapan scale merupakan suatu proses kristalisasi yang
kompleks. Umumnya air mengandung ion-ion yang larut dan dalam jumlah yang
banyak. Kombinasi dari ion-ion akan membentuk persenyawaan yang mempunyai
daya larut yang rendah di dalam air. Ketika air yang melarutkan senyawa tersebut
telah jenuh, maka senyawa akan diendapkan sebagai solid. Senyawa ini biasanya
berupa senyawa karbonat, silikat maupun fosfat/sulfat. Untuk daerah operasi
onshore biasanya senyawa yang terbentuk adalah jenis kalsium karbonat, sementara
itu untuk daerah operasi offshore seperti di Laut Utara sering ditemui deposit berupa
barium sulfat. Senyawa karbonat memiliki keunikan dimana pada suhu yang tinggi
kelarutannya dalam air cenderung mengendap. Tingkat kecenderungan
terbentuknya scale pada suatu formasi biasannya ditentukan/diukur dalam skala
scale index. Scale index didapat dari sampling air atau melalui analisa laboratorium.
Senyawa – senyawa yang ada dalam sampling air tersebut akan dianalisa
kesetimbangannya untuk menentukan tendensi terbentuknya scale (Zahroh, 2017).
2.4.1 Penyebab Terjadinya Endapan Scale
Scale merupakan kristalisasi dan pengendapan mineral yang berasal dari
hasil reaksi ion-ion yang terkandung dalam air formasi. Pengendapan dapat terjadi
di dalam pori-pori batuan formasi, lubang sumur bahkan peralatan permukaan.
Berikut merupakan beberapa penyebab terjadinya endapan scale, yaitu :
1. Bercampurnya dua jenis Air yang Berbeda
Dua jenis air yang sebenarnya tidak mempunyai kecenderungan
untuk membentuk scale, bila bercampur kemungkinan membentuk suatu
komponen yang tidak larut. Contoh yang umum adalah pencampuran antara
air injeksi dengan air formasi di bawah sumur, dimana yang satu
mempunyai kelarutan garam-garam barium yang tinggi, sedangkan yang
lainnya mengandung larutan sulfate.
Pencampuran ini akan mengakibatkan pembentukan endapan
barium sulfate (BaSO4) yang dapat menyumbat dan sulit untuk dibersihkan.
Endapan carbonate dan sulfate akan menjadi lebih keras dan makin
-
10
bertambah apabila larutan mineralnya dalam keadaan bersentuhan (kontak)
dengan permukaan dalam waktu yang lama.
2. Penurunan Tekanan
Dengan diproduksinya fluida formasi secara terus menerus tentu
akan menyebabkan turunnya tekanan formasi. Penurunan tekanan ini terjadi
pada formasi ke dasar sumur, dari dasar sumur ke permukaan dan dari Well
Head ke Mani Fold. Dengan turunnya tekanan ini akan menyebabkan
terlepasnya CO2 dari ion-ion bikarbonat. Adanya gas CO2 didalam air akan
membentuk suatu asam yang disebut asam karbonat. Perubahan tekanan
yang terjadi pada reservoir secara langsung akan berpengaruh terhadap
tekanan parsial CO2, merupakan hasil kali komposisi mol CO2 dengan
tekanan total. Jumlah gas CO2 yang terlarut dalam air sebanding dengan
tekanan parsialnya, sehingga bila tekanan naik maka tekanan parsial CO2
juga naik dan kelarutan gas CO2 juga meningkat. Sebaliknya jika tekanan
CO2 turun akan menyebabkan berkurangnya kelarutan CaCO3, sehingga
kemungkinan terbentuknya scale CaCO3 akan meningkat (Ali, 2016).
3. Perubahan Temperatur
Pada saat terjadi perubahan (kenaikan) temperatur, maka akan
terjadi penguapan, sehingga terjadi perubahan kelarutan, dan hal ini akan
mengakibatkan terjadinya pembentukan scale. Temperatur mempunyai
pengaruh pada pembentukan semua tipe scale, karena kelarutan suatu
senyawa kimia sangat tergantung pada temperatur. Misalnya kelarutan
CaCO3 akan berkurang dengan kenaikan temperatur dan kemungkinan
terbentuknya scale CaCO3 semakin besar.
2.4.2 Penyebab Terjadinya Proses Kristalisasi
Ada tiga kondisi yang menyebabkan terjadnya proses kristalisasi dari
senyawa – senyawa air :
1. Supersaturation (Larutan lewat jenuh)
Supersaturation adalah larutan yang mengandung senyawa-senyawa yang
dapat larut dalam jumlah konsentrasi tinggi (jenuh) dibandingkan dengan
konsentrasi seimbang. Supersaturation dapat terjadi akibat adanya perubahan
-
11
(kenaikan) Ph Air, perubahan tekanan air, perubahan agitasi, campuran air yang
tidak kompatibel. Contoh gambar supersaturation pada Gambar 2.2.
2. Nucleation (Pengintian)
Nucleation merupakan awal terbentuknya endapan yang terjadi dalam
campuran yang jenuhnya mempunyai ion-ion di dalamnya. Ion-ion tersebut
berada dalam gerakan yang konstan bergerak ke dalam dan keluar yang
disebabkan oleh pengaruh bidang ion yang lain. Ion dipenuhi tenaga listrik dan
akibatnya ditarik ke ion yang mempunyai tenaga listrik yang berlawanan,
sehingga terbentuk kelompok-kelompok ion yang disebut “cluster”. Gabungan
cluster yang terjadi secara terus menerus menjadi lebih besar dan disebut
crystallites. Proses terbentuknya crystallites disebut nucleation. Apabila proses
nucleation telah mencapai tahap crystallite, proses akan berlanjut sampai
menghasilkan crystal. Berikut contoh nucleation pada Gambar 2.3:
Gambar 2.2 Cluster CaCO3 Aragonite
(Sumber: www.wikipedia.org)
Gambar 2.3 Cluster CaCO3 Calcite
(Sumber: www.alamy.com)
-
12
Gambar 2.4 Calcite Crystall
(Sumber: rockyroadminerals.com)
3. Contact time and Crystal growth
Contact time yang cukup diantara supersaturation dan tempat
terjadinya nucleation pada permukaan logam diperlukan dalam
pembentukan scale dari proses supersaturation dan proses nucleation.
Waktu yang dibutuhkan bervariasi tergantung kepada temperature,
pressure, agitation, tipe mineral, semakin kecil tingkat daya larutnya,
semakin sedikit waktu yang dibutuhkan. Untuk derajat
supersaturation, semakin tinggi derajatnya semakin pendek contact
time. Semua variable di atas memiliki pengaruh pada mekanisme
pertumbuhan crystal. Contoh calcite crystall pada Gambar 2.4.
2.4.3 Jenis – Jenis Scale
Jenis scale yang umumnya ditemukan di oil dan gas production system
yaitu:
a. Calcium Carbonate atau calcite (CaCO3)
Ketidakstabilan air formasi dapat mengakibatkan menurunnya tekanan
pada sistem, lepasnya CO2 yang terlarut dalam air, naiknya pH air, dapat
menyebabkan terbentuknya calcium carbonate. Calcium carbonate adalah
senyawa kimia dengan formula CaCO3. Scale jenis Calcium Carbonate atau
calcite terbentuk dari kombinasi ion calcium dengan ion bicarbonate
Ca++ + 2(HC03-) Ca (HCO3)2
Ca (HCO3)2 CaCO3 + CO2 + H2O
Berikut contoh gambar calcium carbonate pada Gambar 2.5:
-
13
Gambar 2.5 Calcium Carbonate
(Sumber: https://docplayer.info)
Kondisi yang berpotensi untuk terbentuknya CaCO3 yaitu kenaikan
temperature, kenaikan pH, penurunan tekanan, dan penurunan Total
Dissolved Solid (TDS).
b. Calcium Sulfate atau Gypsum (CaSO4.2H2O)
Calcium Sulfate adalah salah satu contoh mineral dengan kadar
kalsium yang mendominasi pada mineralnya. Calcium sulfate scale dapat
terjadi apabila ada penurunan tekanan dalam sistem dan temperature
dibawah 100oF (semakin tinggi temperature, maka semakin kurang
kemungkinan gypsum scale terjadi). Berikut contoh calcium sulfate pada
Gambar 2.6:
Gambar 2.6 Calcium Sulfate
( Sumber :www.iqshalahuddin.wordpress.com)
c. Barium Sulfate (BaSO4)
Bercampurnya incompatible water pada umumnya kebanyakan air
formasi mengandung barium dan strontium. Jika bercampur dengan air laut
yang banyak mengandung sulfate akan menyebabkan terbentuknya scale
tipe barium sulfate. Berikut contoh barium sulfate pada Gambar 2.7:
-
14
Gambar 2.7 Barium Sulfate
(Sumber: www.fqechemicals.com)
d. Iron Compound
Iron Compound seperti FeCO3 (iron carbonate), Fe2O3 (iron oxide),
dan FeS2 (iron sulfide).
● CO2 bereaksi dengan iron membentuk scale FeCO3 (siderite). Scale ini
tergantung pada kondisi pH air (pH ≥ 7 mudah terbentuk).
● H2S akan membentuk iron sulfide (FeS2) dan membentuk scale yang tipis. Iron
sulfide membentuk “black water” dan mudah dikenali dengan melihat
warnanya. Iron sulfide tergantung pada kondisi pH dan konsentrasi H2S.
● Iron scale dapat juga dibentuk oleh bakteri gallionella ferruginea. Bakteri ini
akan mengambil Fe++ dari air dan mengendapkan Fe++.
Tabel di bawah ini memperlihatkan pengaruh kelarutan oleh temperature
atau pressure pada beberapa jenis scale :
Cara pembacaan : (contoh gypsum)
Kelarutan air formasi terhadap gypsum akan meningkat pada kenaikan
T (temperature) dan meningkat pada kenaikan P (pressure):
Tabel 2.1 Pengaruh Kelarutan oleh Temperature (T) dan Pressure (P) pada
jenis scale
SCALE T P
Calcite (CaCO3) ↓ ↑
Gypsum (CaSO4.2H2O) ↑ ↑
Hemyhidrate (CaSO4.1/2H2O) ↑ ↑
Anyhidrate (CaSO4) ↓ ↑
Barite (BaSO4) ↑ ↑
Celestite (SrSO4) ↓ ↑
-
15
Jika temperature Gypsum, Hemyhidrate, dan Barite naik (↑) maka
pressurenya juga akan naik (↑). Berbeda dengan Calcite, Anyhidrate, dan Celestite,
apabila temperaturnya menurun (↓) maka pressurenya akan naik (↑).
2.4.4 Tanda – Tanda Terjadinya Scale
Ada beberapa cara untuk mengetahui terjadinya scale yaitu sebagai
berikut :
1. Semakin besar Ph
Semakin besar pH cairan, maka akan mempercepat terbentuknya scale.
Scale biasanya terbentuk pada kondisi basa (pH≥7).
2. Terjadinya Agitasi (Pengadukan)
Pengadukan atau goncangan akan mempercepat terbentuknya endapan
scale. Scale biasanya terbentukpada tempat dimana factor turbulensi besar,
seperti sambungan pipa, valve, dan daerah-daerah penyempitan aliran.
3. Kelarutan Zat Padat
Kelarutan zat padat yang dikandung oleh air sangat berperan dalam
pembentukan scale, sebab bila kelarutan zat padat rendah atau kecil, maka
kemungkinan untuk terbentuknya scale akan semakin besar.
2.4.5 Problem Scale pada Oil & Gas Production System
Problem scale akan terjadi selama fluida yang diperoduksi reservoir
mengandung air. Ketika umur well (sumur) bertambah tua dan sekian banyak
hidrokarbon diproduksi dari reservoir, maka kolam air akan naik dan well (sumur)
mulai memproduksi air. Kondisi tersebut akan berpotensi meningkatkan
pengendapan scale.
Pada oil & gas production system tempat-tempat yang berpotensi terjadinya scale
adalah:
• Wellbore
• Well tubular
• Choke
• Flow Line/Production
• Production Separator
• Tank
-
16
• Waterline
Problem umum yang diakibatkan oleh scale formation adalah:
• Berkurangnya produksi
• Wellplugging
• Mengurangi kapasitas pipa
• Meningkatkan resiko kecelakaan dan operasi
• Biaya operasi menigkat
2.4.6 Cara Mengatasi Problem Scale
Ada beberapa cara untuk mengatasi problem scale yaitu :
1. Penambahan larutan EDTA ( Ethylene Diamine Tetra Acetic )
2. Acidizing (Penambahan larutan HCl atau HCl:HF)
Scale juga dapat dihilangkan dengan cara penambahan asam. Kalsium karbonat
larut di dalam asam klorida, asam format, asam asetat dan asam sulfamic. Asam
klorida bisa digunakan untuk menghilangkan scale CaCO3 akan tetapi harus
mengandung salah satu sequestering agents seperti asam asetat, asam oksalat atau
asam glukonat untuk mencegah presipitas besi yang tidak diinginkan.
3. Menambahkan Inhibitor
Pembentukan scale dapat dicegah dengan menambahkan inhibitor. Berbagai
senyawa telah diketahui efektif menghambat pembentukan scale dengan cara
menghilangkan ion pembentuk scale dan padatan tersuspensi dari air. Inhibitor
anorganik yang umum digunakan adalah natrium hexametaphosphate dan natrium
tripolyphosphate.Inhibitor ini efektif pada konsentrasi rendah (2-5 ppm untuk
CaC03 dan 10-12 ppm untuk CaS04). Namun inhibitor hexametaphosphate akan
membentuk orthophosphate yang tidak diinginkan di atas temperatur 140°F
(59.5°C). Inhibitor scale organik contohnya adalah aminotrimethylene phosphoric
acid (ATMP). Inhibitor ini stabil hingga temperatur 250°F (120°C) dan pada semua
nilai pH.
2.4.7 Pencegahan Scale
Ada beberapa cara untuk mencegah terjadinya scale yaitu :
1. Menghindari tercampurnya air yang incompatible (tidak boleh tercampur).
-
17
2. Mengubah komposisi air dengan water dilution (pengencer air) atau mengontrol
pH.
3. Menghilangkan zat pembentuk scale.
4. Penambahan scale control chemical.
2.4.8 Scale Removal
Treating untuk scale adalah suatu proses yang agak rumit karena
memerlukan perhatian yang berlebih. Problem scale idealnya diatasi lebih awal
karena apabila itu tidak dilakukan, problem pada downhole dan pembersihan di
permukaan akan menghadang. Metode yang umum dan paling baik digunakan
untuk mencegah dan mengontrol pengendapan scale adalah scale inhibitor. Scale
inhibitor dapat mengganggu scale deposit. Untuk menghilangkan Calcium
Carbonate atau Magnesium hydroxide scales, sirkulasi larutan asam yang dihambat
(HCl, H2SO, C6H8O7 (asam sitrat) or HSO3NH2). Menambahkan inhibitor ke
asam pada dasarnya untuk mengurangi efek korosifnya pada logam (Majeed, 2010).
Berikut contoh scale inhibitor pada Gambar 2.8:
Gambar 2.8 Chemical Jenis Scale Inhibitor
(Sumber: PK Teknik Produksi Migas,2013)
Ada beberapa treatment scale inhibitor yang sering digunakan antara lain:
a. Injeksi Surface
Yaitu injeksi scale inhibitor secara terus menerus di permukaan, meliputi injeksi
pemipaan, gas boot, well head, dan sebagainya.
b. Injeksi Downhole
Yaitu injeksi scale inhibitor secara terus menerus dengan tujuan melindungi
tubing/pompa dengan cara menyuntikan chemical ke dasar sumur/formasi.
c. Injeksi Squeeze
-
18
Yaitu injeksi scale inhibitor secara batch. Diinjeksikan ke dalam formasi dalam
jumlah besar sebanyak satu kali dalam 6 sampai 12 bulan dan secara perlahan akan
tersedot ke permukaan.
Banyaknya scale inhibitor yang digunakan berkisar antara 2 hingga 20 ppm dari
air yang terproduksi. Efektifitas scale inhibitor biasanya diukur dengan
menggunakan scale coupon, dimana semakin besar pertambahan berat scale
coupon yang ditanam, maka pertumbuhan scale semakin ganas atau scale inhibitor
semakin kurang kinerjanya (Amin, 2013).
Scale Coupon adalah sebuah alat berupa lembaran besi seukuran 2 x 1 “ dengan
lubang - lubang yang beraneka ukuran, yang dipasang secara melintang pada aliran.
Lubang – lubang ini akan tertutup oleh scale dengan bertambahnya waktu.
Penambahan berat akibat terbentuknya scale dinyatakan dalam satuan mgpsdfd (
miligramper square feet per day/ milligram scale yang terbentuk per kaki persegi
per hari).
Chemical jenis ini menggunakan satu atau lebih dari tiga cara dalam proses
kerjanya :
a. Mengganggu Proses Nucleation
Pada proses ini ion – ion inhibitor dengan ukuran cukup besar mampu
mengganggu scalling cluster dan mencegahnya untuk tumbuh dan membentuk
crystallities.
b. Mengganggu Pertumbuhan Crystal
Pada proses ini inhibitor dengan jumlah sedikit harus mampu mengganggu
pertumbuhan kristal yang terjadi di tempat tertentu.
c. Memodifikasi Permukaan Crystal
-
19
Gambar 2.9 Contoh Material Data Sheet
(Sumber: PK Teknik Produksi Migas,2013)
2.5 Konsentrasi Larutan
Banyak reaksi kimia lebih suka dilakukan dalam larutan dibanding dalam zat
murninya. Larutan adalah campuran yang homogen, sampai ke tingkat molekular,
dari dua atau lebih zat. Larutan sederhana biasanya terdiri dari satu zat terlarut dan
zat lain yang disebut dengan pelarut. Larutan yang dibuat di laboratorium biasanya
berbentuk cairan, dan seringkali pelarut yang digunakan adalah air. Larutan dengan
pelarut air disebut dengan larutan aqueous (aq). Sebagai contoh larutan asam
-
20
hidroklorik dapat dibuat dengan melarutkan hidrogen klorida ( HCL berbentuk gas
pada tekanan udara dan temperatur ruang) dalam air. Larutan sodium hidroksida
dibuat dengan melarutkan padatan NaOH kedalam air. Kita sering kali
menggunakan larutan untuk mensuplai reaktan dalam reaksi kimia. Larutan
memungkinkan pencampuran secara rapat zat-zat yang direaksikan sampai tingkat
molekul, jauh lebih baik dibandingkan pada fasa padat. Kita terkadang mengatur
konsentrasi larutan untuk mempercepat atau memperlambat suatu reaksi. Pada
bagian ini kita akan mempelajari cara menyatakan jumlah berbagai komponen yang
ada dalam larutan. Konsentrasi larutan dapat dinyatakan dalam jumlah zat terlarut
tiap berat atau volume larutan, atau jumlah zat terlarut pada sejumlah berat atau
volume pelarut.
2.5.1 Mol
Mol adalah satuan pengukuran dalam Sistem Satuan Internasional (SI)
untuk jumlah zat. Satuan ini didefinisikan sebagai jumlah zat kimia yang
mengandung jumlah partikel representatif, misalnya atom, molekul, ion, elektron,
atau foton. Berikut rumus 2.1 adalah perhitungan mencari mol:
n = ���� ....................................................................................................(2.1) Keterangan:
n = mol
gr = gram
Mr = Massa relative
2.5.2 Molaritas
Molaritas (M) atau konsentrasi molar, adalah satuan yang umum dipakai
untuk menyatakan konsentrasi suatu larutan. Molaritas didefinisikan sebagai
jumlah mol zat terlarut pada tiap liter larutan. Berikut rumus 2.2 adalah perhitungan
mencari Molaritas adalah
Molaritas = ������ ��� ��� �������������� ����� ������� ..................................................(2.2)
Untuk menyiapkan satu liter larutan satu molar, satu mol zat terlarut
diletakan dalam labu volumetric satu liter, tambah pelarut secukupnya terlebih
dahulu dan kocok, kemudian tambah pelarut sampai tepat 1 liter. Siswa biasanya
membuat kesalahan dengan mengasumsikan larutan 1 molar, berisi 1 mol zat
-
21
terlarut dalam 1 liter pelarut. Bukan demikian yang benar, karena 1 liter pelarut
ditambah 1 mol zat terlarut umumnya memiliki volume total lebih dari 1 liter. Suatu
larutan 0.100 M berisi 0.100 Mol zat terlarut dalam 1 liter larutan pada Gambar
2.10:
(a) (b) (c)
Gambar 2.10 Penyiapan Larutan
(Sumber: Jurnal CPEAA Qonita Zahroh 2017)
Gambar 2.10 Penyiapan larutan 0.0100 M KMnO4 (kalium permanganate). 250
mL larutan sampel KMnO4 0.0100 M berisi 0.395 g KMnO4 ( 1 mol = 158 g)
a) 0.395 g KMnO4 ( 0.00250 mol) ditimbang dengan hati- hati dan dimasukkan ke
dalam labu voumetrik 250 mL.
b) KMnO4 dilarutkan dalam air.
c) Ditambahkan H2O ke dalam labu sampai volume 250 mL. Labu kemudian
ditutup dan isinya dikocok agar menghasilkan larutan yang homogen.
Air adalah pelarut yang paling banyak dijumpai. Kecuali bila dituliskan, maka
kita menganggap air adalah pelarutnya. Jika pelarutnya bukan air, kita harus
menyatakannya dengan ekplisit.
2.5.3 Pengenceran Larutan
Definisi molaritas adalah jumlah mol zat terlarut dibagi dengan volume
larutan dalam liter.
-
22
Molaritas = jumlah mol zat terlarutjumlah liter larutan
Dengan mengalikan kedua sisi dengan volumenya, diperoleh :
volume "L$ × molaritas = jumlah mol dari zat terlarut Mengalihkan konsentrasi molar dengan volume larutannya (dalam liter)
akan menghasilkan jumlah zat terlarut dalam larutan.Bila kita mengencerkan
larutan dengan menambahkan pelarut, jumlah zat terlarut di dalamnya tidak akan
berubah. Tetapi volume dan konsentrasi larutan yang berubah. Karena jumlah mol
zat terlarut tetap, tetapi dibagi dengan volume yang lebih besar, maka molaritasnya
akan turun. Subcript 1 digunakan untuk menunjukan konsentrasi awal, dan subcript
2 untuk menunjukan konsentrasi larutan yang telah diencerkan, maka berikut rumus
2.3 :
Volume1 × Molaritas1 = Volume2 × Molaritas2
Atau
V1 x M1 = V2 x M2......................................................................(2.3) Keterangan:
V1 = volume 1
V2 = volume 2
M1 = molaritas 1
M2 = molaritas 2
2.6 Komposisi Larutan
Larutan campuran asam sitrat dan asam sulfamat mempunyai komposisi dari
beberapa kandungan senyawa kimia yang lain. Komposisi larutan asam sitrat dan
asam sulfamat adalah asam sitrat, asam sulfamat, aquadest, isopropanol, surfactan,
dan HCl. Larutan asam sitrat dan asam sulfamat yang dibuat sebanyak 30 liter.
2.7 Massa Relative
Massa molekul relatif (Ar) atau disebut pula massa molekul (m) adalah massa
suatu molekul, yang diukur dalam satuan massa atom (u atau Da). Molekul berbeda
dengan senyawa yang sama mungkin memiliki massa molekul yang berbda karena
mengandung isotop dari suatu unsur yang berbeda. Kuantitas terkait yakni massa
-
23
molekul relatif, seperti yang didefinisikan oleh IUPAC, adalah rasio massa molekul
terhadap satuan massa atom dan tidak memiliki satuan.
Massa relative (Mr) adalah jumlah total dari massa molekul relatif (Ar).
Kandungan senyawa kimia dari larutan adalah asam sitrat (C6H8O7), asam
sulfamat (H3NSO3), isopropanol (C3H8O), surfactan CHNaO, HCl, dan H2O.
Untuk massa molekul relatif (Ar) dari senyawa kimia larutan diatas merupakan C
= 12, H = 1, O = 16, N = 14, S = 32, Na = 23, dan Cl = 35. Jadi massa relative (Mr)
larutan tersebut adalah 455.
2.8 Pengaruh Larutan Terhadap Kerak
Penghambatan pertumbuhan kristal tampaknya menjadi metode yang paling
efisien mengendalikan kerak CaCO3, CaF2, CaSO4, 2H2O dan BaSO4. Efektivitas
inhibitor kerak tergantung pada kemampuan sebuah aditif untuk mengganggu
langkah-langkah pembentukan kerak, yaitu baik dengan langkah nukleasi atau
dengan pertumbuhan kristal (Tzotzi dkk., 2007). Asam malat dengan gugus
karboksilat ganda juga menunjukkan pengaruh yang signifikan terhadap morfologi
kristal. Asam malat mempengaruhi morfologi kristal bahkan pada konsentrasi
sangat rendah.Konsentrasi asam malat dan pH awal larutan penting bagi morfologi
akhir dari CaCO3. Mao dan Huang dalam percobaannya membuat konsentrasi
CaCl2 dan urea adalah tetap pada masing-masing 0,1 dan 0,6 M, pH awal adalah
bervariasi antara 7sampai dengan 11,5, konsentrasi asam malat [MA] divariasi dari
0 sampai 40mM dan waktu aging bervariasi 1 sampai 12 jam. Sehubungan dengan
dampak yang ditimbulkan kerak sangat merugikan, maka pertumbuhan kerak harus
dicegah ataupun dihambat pertumbuhannya.
-
24
(Halaman ini sengaja dikosongkan)
-
25
BAB 3
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Diagram Alir Penelitian
Mulai
Identifikasi dan
Merumuskan Masalah
Pengujian Lab Jenis
Scale Yang Ada
Dengan Pengujian
SEM
Studi Literatur
Pengumpulan Data Data
Primer
Data
Sekunder
Studi Lapangan
Penentuan
Konsentrasi Larutan
Asam Sitrat Dan
Asam Sulfamat
Pengolahan Data
Pembersihan Scale
Yang Ada
Alat Uji
Pembersih
Scale
Analisa Teknis Analisa Ekomomis
Kesimpulan dan Saran
Selesai
Gambar 3.1 Diagram Alir Proses Pengerjaan Penelitian
-
26
3.2 Tahap Identifikasi Awal
Tahap identifikasi awal ditujukan untuk mendapatkan data dan informasi
yang digunakan penelitian ini dikumpulkan melalui :
a. Studi Laboratorium (laboratory research)
Pada tahap ini dilakukan pengamatan secara langsung terhadap larutan,
material pipa, dan alat alat yang siap digunakan untuk pengujian. Data dan
informasi diperoleh dari pembimbing kampus PPNS (Politeknik Perkapalan
Negeri Surabaya).
b. Studi Literatur (library research)
Pada tahap ini dilakukan pengumpulan teori dan jurnal yang berhubungan
dengan penelitian ini. Pengumpulan teori dan jurnal tersebut digunakan sebagai
acuan dalam menganalisa tentang scale.
3.3 Tahap Pengumpulan Data
Data–data yang diperlukan untuk penelitian ini yaitu data primer dan data
sekunder yang selanjutnya akan dijelaskan sebagai berikut:
3.3.1 Data Primer
Data primer merupakan data yang didapatkan secara langsung oleh peniliti.
Data primer dalam penelitian ini sebagai berikut :
a. Sample scale.
b. Sample larutan Asam Sitrat dan Asam Sulfamat.
3.3.2 Data Sekunder
Data sekunder merupakan data yang didapatkan dari sumber yang sudah ada.
Data sekunder dalam penelitian ini sebagai berikut :
a. Jenis scale yang terbentuk.
b. Material Pipa.
3.4 Pengujian Lab
Pada tahap ini pengujian dilakukan di lab yang bertujuan untuk mengetahui
proses pengaruh penambahan larutan asam sitrat terhadap pengurangan kerak pada
pipa 2” di Laboratorium Kimia PPNS dengan menggunakan beberapa alat sebagai
berikut:
-
27
1. Alat dan Bahan:
- Pipa berkerak berjumlah 36
- Gelas Ukur
- Timbangan
- Jangka Sorong
- Pompa Aquarium
- Pipa PVC
- Selang
- Air
- Larutan Scale Removal
- Timba
2. Langkah Kerja Pembersihan Kerak dengan Scale Removal
a. Menimbang pipa sebelum pengujian.
b. Mengukur diameter pipa (ID) sebelum pengujian.
c. Memfoto pipa bagian dalam sebelum pengujian.
d. Mencatat hasil menimbang pipa dan mengukur diameter (ID) pipa sebelum
pengujian.
e. Menyiapkan 6000 ml air pada timba.
f. Mencampurkan 3%, 4%, 5% scale removal dengan menggunakan gelas ukur
pada timba yang berisikan air 6000 ml.
g. Memasukkan pompa aquarium didalam timba, lalu pompa tersebut dihubungkan
dengan pipa PVC.
h. Menghubungkan pipa PVC dengan pipa yang diujikan.
i. Mengatur debit pompa aquarium 200 L/h, 400 L/h, dan 600 L/h.
j. Menyalakan pompa aquarium, dan menunggu dengan waktu yang sudah
ditentukan 5 menit, dan 10 menit.
k. Menimbang pipa sesudah pengujian.
l. Mengukur diameter pipa (ID) sesudah pengujian.
m. Memfoto pipa bagian dalam sesudah pengujian.
n. Mencatat hasil menimbang pipa dan mengukur diameter (ID) pipa sesudah
pengujian.
-
28
3.5 Penentuan Larutan Asam sitrat
Penentuan larutan asam sitrat dan asam sulfamat ini beracuan dengan
penelitian yang sudah dilakukan. Dengan cara memvariasikan konsentrasi larutan
asam sitrat dan asam sulfamat.
3.6 Pengambilan Data Percobaan
Tahap pengambilan data percobaan ini dilakukan 2 kali yaitu pengambilan
data di lapangan dan pengambilan data di Lab. Pengambilan data ini dengan cara
mengamati pengaruh proses penambahan larutan asam sitrat dan asam sulfamat
terhadap pengurangan kerak dengan memvariasikan konsentrasi larutan asam sitrat
dan asam sulfamat, flow meter, material.
1. Konsentrasi
Konsentrasi scale removal yang dipilih untuk penelitian adalah 3%, 4%, 5%.
Konsentrasi scale removal maksimal 5% karena chemical scale removal itu dari
HCL. Sedangkan HCL sangat korosif terhadap logam sehingga bisa mempercepat
laju korosi. Oleh karena itu setelah diinjeksi dengan scale removal alangkah
baiknya diinjeksi dengan scale inhibitor.
2. Debit
Debit yang ditentukan untuk penelitian adalah 200 L/h, 400 L/h, 600 L/h.
Pemilihan debit meter menyesuaikan berdasarkan data penelitian dari Laboratorium
Kimia PPNS.
3. Waktu
Waktu yang digunakan adalah 5, dan 10 menit. Waktu tersebut divariasikan
dengan konsentrasi, flow meter, dan temperature untuk mendapatkan hasil
perbandingan yang lebih baik.
4. Sasaran
Sasaran dari pengujian ini adalah tingkat kebersihan pengangkatan kerak pada
pipa, membandingkan bobot pipa, mengukur ketebalan pipa sebelum dan sesudah
pengujian. Tingkat kebersihan dilihat dari semua hasil percobaan untuk
mendapatkan hasil perbandingan yang lebih baik.
-
29
3.7 Tahap Pengolahan Data
Tahap pengolahan data merupakan tindak lanjut dari pengumpulan data yang
selanjutnya dilakukan pengerjaan sebagai berikut :
1. Pengaruh Penambahan larutan asam sitrat dan asam sulfamat terhadap variasi
konsentrasi.
2. Pengaruh Penambahan larutan asam sitrat dan asam sulfamat terhadap variasi
debit.
3. Pengaruh Penambahan larutan asam sitrat dan asam sulfamat terhadap variasi
waktu.
4. Pengaruh Penambahan larutan asam sitrat dan asam sulfamat terhadap bentuk
visual pipa sebelum dan setelah pengujian.
5. Menghitung perhitungan nilai ekonomis dari pengujian pembersihan pada
pipa.
3.8 Tahap Kesimpulan dan Saran
Tahap akhir dari penelitian ini yaitu membuat suatu hasil analisa mengenai
penelitian tersebut, sehingga dapat mengetahui pengaruh proses penambahan
larutan asam sitrat dan asam sulfamat terhadap pengurangan kerak di material Pipa
Carbon Steel A106 Gr. B.
3.9 Jadwal Penelitian
Pelaksanaan tugas akhir ini dimulai pada akhir semester 7 yang diawali dengan
pengajuan proposal tugas akhir dan pengerjaan efektif pada semester 8 selama
kurang lebih 6 bulan. Berikut jadwal penelitian pada tabel 3.1:
-
30
Tabel 3.1 Jadwal Penelitian
-
31
BAB 4
PEMBAHASAN
4.1 Data Penelitian
Tahap awal dari penelitian ini yaitu menentukan data yang akan digunakan
untuk membantu dalam pengerjaan tugas akhir ini. Data ini beberapa ditentukan
sesuai kondisi lapangan dan sebagian diambil dari standart yang digunakan. Hal ini
bertujuan agar data yang digunakan diharapkan sesuai dengan kondisi yang aktual.
4.2 Komposisi Kerak di Pipa
Setelah melakukan pengujian SEM – EDX di Laboratorium pada kerak
yang berada di dalam Pipa, didapatkan beberapa komposisi. Komposisi tersebut
diantaranya Fe, O, Si, dan C. Berikut gambar dari pengujian SEM – EDX:
Gambar 4.1: Kerak Pada Pipa dengan pembesaran 5000 x
Gambar 4.1 merupakan contoh kerak yang berada di dalam pipa dengan
pembesaran 5000x. Pembesaran dilakukan ketika pengujian SEM – EDX.
Pengujian SEM – EDX untuk mengetahui komposisi kerak yang berada didalam
Pipa.
-
32
Gambar 4.2: Komposisi Kerak Pada Pipa
Gambar 4.2 merupakan komposisi kerak yang didapatkan dari hasil
pengujian SEM adalah carbon (C), oxygen (O), silikon (Si), ferous (Fe). Komposisi
Carbon (C) ditunjukkan dengan warna merah, oxygen (O) dengan warna hijau,
silikon (Si) dengan warna ungu, dan ferous (Fe) dengan warna kuning.
4.3 Data Pengujian
Pada tahap data pengujian ini dilakukan sebanyak 36 kali di Laboratorium
Kimia PPNS. Pengujian tersebut menggunakan variasi konsentrasi, debit, waktu
dan temperature. Berikut tahapan untuk pengambilan data pengujian:
4.3.1 Konsentrasi larutan
Kosentrasi larutan yang digunakan untuk pengujian pembersihan kerak
pada pipa adalah 3%, 4%, dan 5%.
4.3.2 Debit
Debit untuk pengujian pembersihan kerak pada pipa adalah 200 l/h, 400 l/h,
dan 600 l/h.
4.3.2 Waktu
Waktu untuk pengujian pembersihan kerak pada pipa adalah 5 menit dan 10
menit.
-
33
4.4 Perhitungan Pengenceran
Untuk mendapatkan nilai pengenceran berikut tahapan perhitungan
pelarutan scale removal pada pipa dengan 6 L air:
1. Pelarutan Scale Removal Konsentrasi 3%
- Diketahui:
Massa = 13 kg = 13000 gram
Mr = 455
V = 30 L
n = ���� =
+,---.// = 28,57 mol
Molaritas (3% dari 30 L) = �0 =
12,/4-.6 = 31,74 Molaritas
n (3% dari 13 Kg) = ���� =
,6-.// = 0,86 mol
Molaritas (3% Asam Sitrat dan Asam Sulfamat)
= �0 =
-,27-,6 = 0,96 Molaritas
Pengenceran
- Diketahui:
M1 = 31,74 Molaritas
M2= 0,96 Molaritas
V1= ?
V2= 6000 ml
Pengenceran = M1 . V1 = M2 . V2
31,74 . V1 = 0,96 . 6000
V1 = -,67 8 7---
,+,4.
V1 = 181,47 ml
2. Pelarutan Scale Removal Konsentrasi 4%
- Diketahui:
Massa = 13 kg = 13000 gram
Mr = 455
-
34
V = 30 L
n = ���� =
+,---.// = 28,57 mol
Molaritas (4% dari 30 L) = �0 =
12,/4+,1 = 23,81 Molaritas
n (4% dari 13 Kg) = ���� =
/1-.// = 1,14 mol
Molaritas (4% Asam Sitrat dan Asam Sulfamat)
= �0 =
+,+.+,1 = 0,95 Molaritas
Pengenceran
- Diketahui:
M1 = 23,81 Molaritas
M2= 0,95 Molaritas
V1= ?
V2= 6000 ml
Pengenceran = M1 . V1 = M2 . V2
23,81 . V1 = 0,95 . 6000
V1 = -,6/ 8 7---
1,,2+
V1 = 239,4 ml
3. Pelarutan Scale Removal Konsentrasi 5%
- Diketahui:
Massa = 13 kg = 13000 gram
Mr = 455
V = 30 L
n = ���� =
+,---.// = 28,57 mol
Molaritas (5% dari 30 L)
= �0 =
12,/4+,/ = 19,05 Molaritas
-
35
n (5% dari 13 Kg)
= ���� =
7/-.// = 1,43 mol
Molaritas (5% Asam Sitrat dan Asam Sulfamat)
= �0 =
+,.,+,/ = 0,953 Molaritas
Pengenceran
- Diketahui:
M1 = 19,05 Molaritas
M2= 0,953 Molaritas
V1= ?
V2= 6000 ml
Pengenceran = M1 . V1 = M2 . V2
19,05 . V1 = 0,953 . 6000
V1 = -,6/, 8 7---
+6,-/
V1 = 300,16 ml
Dari perhitungan – perhitungan pengenceran larutan, diketahui bahwa Scale
Removal dengan konsentrasi 3% sebanyak 181,47 ml, 4% sebanyak 239,4, dan 5%
sebanyak 300,16 ml. Konsentrasi – konsentrasi tersebut kemudian dilarutkan
dengan air sebanyak 6000 ml untuk pengujian pembersihan kerak pada pipa.
4.5 Hasil Pembersihan Kerak
Setelah pengujian pembersihan kerak pada pipa akan mendapatkan hasil
pembersihan kerak pada pipa untuk pengurangan berat dan penambahan diameter.
4.5.1 Hasil pengurangan berat pipa
Hasil dari pengurangan berat didapatkan sebelum dan sesudah pengujian
pembersihan kerak pada pipa. Berikut hasil pengurangan berat pada Tabel 4.1:
-
36
Tabel 4.1 Hasil Pengurangan Berat Pipa
Pipa Konsentrasi Weight (gr)
Sebelum Sesudah Pengurangan Berat
Pipa 1
3%
431,1 430,6 0,5
Pipa 2 440,9 440,3 0,6
Pipa 3 444,2 443,6 0,6
Pipa 7 446,8 446,2 0,6
Pipa 8 445,3 444,6 0,7
Pipa 9 443,9 443,2 0,7
Pipa 13
4%
447,8 447,1 0,7
Pipa 14 442,9 442,2 0,7
Pipa 15 443,8 443 0,8
Pipa 19 440 439 1
Pipa 20 446,8 445,6 1,2
Pipa 21 438,9 437,6 1,3
Pipa 25
5%
438,5 437,2 1,3
Pipa 26 442,7 441,4 1,3
Pipa 27 441,7 440,3 1,4
Pipa 31 446,4 444,9 1,5
Pipa 32 446,6 445 1,6
Pipa 33 443,4 441,8 1,6
Tabel 4.1 menunjukkan hasil pengurangan berat pipa setelah dilakukan
pengujian pembersihan kerak pada pipa sebelum dan sesudah. Di konsentrasi
larutan 3% pengurangan berat paling tinggi yaitu 0,7 gram. Di konsentrasi larutan
4% pengurangan berat paling tinggi yaitu 1,3 gram. Di konsentrasi larutan 5%
pengurangan berat paling tinggi yaitu 1,6 gram. Jadi pengaruh tinggi konsentrasi
larutan asam sitrat dan asam sulfamat kerak yang terlarut semakin banyak terhadap
pengurangan berat pada pipa.
4.5.2 Hasil penambahan diameter dalam pipa
Hasil dari penambahan diameter didapatkan sebelum dan sesudah pengujian
pembersihan kerak pada pipa. Berikut hasil penambahan diameter pada Tabel 4.2:
-
37
Tabel 4.2 Penambahan Diameter Dalam Pipa
Pipa Konsentrasi ID (mm)
Sebelum Sesudah Penambahan Diameter
Pipa 1
3%
52,22 52,38 0,16
Pipa 2 52,09 52,27 0,18
Pipa 3 52,77 52,96 0,19
Pipa 7 52,46 52,64 0,18
Pipa 8 52,13 52,32 0,19
Pipa 9 51,83 52,03 0,2
Pipa 13
4%
52,3 52,53 0,23
Pipa 14 52,77 53,01 0,24
Pipa 15 51,29 51,54 0,25
Pipa 19 52,74 53,01 0,27
Pipa 20 52,88 53,16 0,28
Pipa 21 52,49 52,78 0,29
Pipa 22 52,43 52,72 0,29
Pipa 23 52,62 52,92 0,3
Pipa 24 52,46 52,78 0,32
Pipa 25
5%
52,11 52,42 0,31
Pipa 26 53,31 53,63 0,32
Pipa 27 52,93 53,26 0,33
Pipa 31 52,4 52,74 0,34
Pipa 32 52,58 52,93 0,35
Pipa 33 52,75 53,11 0,36
Tabel 4.1 menunjukkan hasil penambahan diameter dalam pada pipa setelah
dilakukan pengujian pembersihan kerak pada pipa sebelum dan sesudah. Di
konsentrasi larutan 3% penambahan diameter dalam paling tinggi yaitu 0,22 mm.
Di konsentrasi larutan 4% penambahan diameter dalam paling tinggi yaitu 0,32
mm. Di konsentrasi larutan 5% penambahan diameter dalam paling tinggi yaitu
0,36 mm. Jadi pengaruh tinggi konsentrasi larutan asam sitrat dan asam sulfamat
kerak yang terlarut semakin banyak terhadap penambahan diameter dalam pada
pipa.
4.6 Pengaruh Variasi
Hasil dari pengujian pembersihan kerak pada pipa berpengaruh pada
pengurangan berat dan penambahan diameter. Variasi yang digunakan adalah
konsentrasi, debit, waktu, dan temperatur.
-
38
4.6.1 Pengaruh variasi terhadap kerak pada pengurangan berat
Pengaruh variasi terhadap pengurangan berat didapatkan sebelum dan
sesudah pengujian pembersihan kerak pada pipa. Variasi yang digunakan untuk
pembersihan kerak pada pipa adalah konsentrasi, debit, waktu, dan temperatur.
Berikut pengaruh variasi terhadap pengurangan berat pada Tabel 4.3:
Tabel 4.3 Pengaruh Variasi Terhadap Kerak Pada Pengurangan Berat Pipa
Konsentrasi Waktu
(menit) Debit (L/h) Pengurangan berat (g) Kode (pipa)
3
5
200 0,5 1
400 0,6 2
600 0,6 3
10
200 0,6 7
400 0,7 8
600 0,7 9
4
5
200 0,7 13
400 0,7 14
600 0,8 15
10
200 1 19
400 1,2 20
600 1,3 21
5
5
200 1,3 25
400 1,3 26
600 1,4 27
10
200 1,5 31
400 1,6 32
600 1,6 33
Dari tabel 4.3 di atas pengaruh variasi terhadap kerak pada pengurangan
berat pipa didapatkan grafik sebagai berikut:
-
39
Grafik 4.1 Pengaruh Konsentrasi terhadap Pengurangan Berat Pipa
Grafik 4.1 menunjukkan hasil pengaruh konsentrasi larutan untuk debit 200
l/h dengan waktu 5 menit didapat pengurangan berat 3% sebesar 0,5 gram, 4%
sebesar 0,7 gram, dan 5% sebesar 1,3 gram terhadap pengurangan berat pipa.
Pengaruh konsentrasi larutan untuk debit 200 l/h dengan waktu 10 menit didapat
pengurangan berat 3% sebesar 0,6 gram, 4% sebesar 1 gram, dan 5% sebesar 1,5
gram terhadap pengurangan berat pipa. Pengaruh konsentrasi larutan untuk debit
400 l/h dengan waktu 5 menit didapat pengurangan berat 3% sebesar 0,6 gram, 4%
sebesar 0,7 gram, dan 5% sebesar 1,3 gram terhadap pengurangan berat pipa.
Pengaruh konsentrasi larutan untuk debit 400 l/h dengan waktu 10 menit didapat
pengurangan berat 3% sebesar 0,7 gram, 4% sebesar 1,2 gram, dan 5% sebesar 1,6
gram terhadap pengurangan berat pipa. Pengaruh konsentrasi larutan untuk debit
600 l/h dengan waktu 5 menit didapat pengurangan berat 3% sebesar 0,6 gram, 4%
sebesar 0,8 gram, dan 5% sebesar 1,4 gram terhadap pengurangan berat pipa.
Pengaruh konsentrasi larutan untuk debit 600 l/h dengan waktu 10 menit didapat
pengurangan berat 3% sebesar 0,7 gram, 4% sebesar 1,3 gram, dan 5% sebesar 1,6
gram terhadap pengurangan berat pipa. Jadi pengaruh tinggi konsentrasi larutan
akan banyak melarutkan kerak (scale) yang ada di dalam pipa.
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
3 4 5
Pe
ng
ura
ng
an
Be
rat
(g)
Konsentrasi (%)
Pengaruh Konsentrasi
Terhadap Pengurangan Berat Pipa
debit 200 l/h, waktu 5 menit
debit 200 l/h, waktu 10 menit
debit 400 l/h, waktu 5 menit
debit 400 l/h, waktu 10 menit
debit 600 l/h, waktu 5 menit
debit 600 l/h, waktu 10 menit
-
40
Grafik 4.2 Pengaruh Debit terhadap Pengurangan Berat Pipa
Grafik 4.2 menunjukkan hasil pengaruh debit untuk konsentrasi 3% dengan
waktu 5 menit didapat pengurangan berat 200 l/h sebesar 0,5 gram, 400 l/h sebesar
0,6 gram, dan 600 l/h sebesar 0,6 gram terhadap pengurangan berat pipa. Pengaruh
debit untuk konsentrasi 3% dengan waktu 10 menit didapat pengurangan berat 200
l/h sebesar 0,6 gram, 400 l/h sebesar 0,7 gram, dan 600 l/h sebesar 0,7 gram
terhadap pengurangan berat pipa. Pengaruh debit untuk konsentrasi 4% dengan
waktu 5 menit didapat pengurangan berat 200 l/h sebesar 0,7 gram, 400 l/h sebesar
0,7 gram, dan 600 l/h sebesar 0,8 gram terhadap pengurangan berat pipa. Pengaruh
debit untuk konsentrasi 4% dengan waktu 10 menit didapat pengurangan berat 200
l/h sebesar 1 gram, 400 l/h sebesar 1,2 gram, dan 600 l/h sebesar 1,3 gram terhadap
pengurangan berat pipa. Pengaruh debit untuk konsentrasi 5% dengan waktu 5
menit didapat pengurangan berat 200 l/h sebesar 1,3 gram, 400 l/h sebesar 1,3 gram,
dan 600 l/h sebesar 1,4 gram terhadap pengurangan berat pipa. Pengaruh debit
untuk konsentrasi 5% dengan waktu 10 menit didapat pengurangan berat 200 l/h
sebesar 1,5 gram, 400 l/h sebesar 1,6 gram, dan 600 l/h sebesar 1,6 gram terhadap
pengurangan berat pipa. Jadi pengaruh tinggi debit akan banyak melarutkan kerak
(scale) yang ada di dalam pipa.
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
200 400 600
Pe
ng
ura
ng
an
Be
rat
(g)
Debit (L/h)
Pengaruh Debit
Terhadap Pengurangan Berat Pipa
konsentrasi 3 %, waktu 5 menit
konsentrasi 3 %, waktu 10 menit
konsentrasi 4 %, waktu 5 menit
konsentrasi 4 %, waktu 10 menit
konsentrasi 5 %, waktu 5 menit
konsentrasi 5 %, waktu 10 menit
-
41
Grafik 4.3 Pengaruh Waktu terhadap Pengurangan Berat Pipa
Grafik 4.3 menunjukkan hasil pengaruh waktu untuk konsentrasi 3%,
dengan debit 200 l/h didapat pengurangan berat 5 menit sebesar 0,5 gram, dan 10
menit sebesar 0,6 gram. Pengaruh waktu untuk konsentrasi 3%, dengan debit 400
l/h didapat pengurangan berat 5 menit sebesar 0,6 gram, dan 10 menit sebesar 0,7
gram. Pengaruh waktu untuk konsentrasi 3%, dengan debit 600 l/h didapat
pengurangan berat 5 menit sebesar 0,6 gram, dan 10 menit sebesar 0,7 gram.
Pengaruh waktu untuk konsentrasi 4%, dengan debit 200 l/h didapat pengurangan
berat 5 menit sebesar 0,7 gram, dan 10 menit sebesar 1 gram. Pengaruh waktu untuk
konsentrasi 4%, dengan debit 400 l/h didapat pengurangan berat 5 menit sebesar
0,7 gram, dan 10 menit sebesar 1,2 gram. Pengaruh waktu untuk konsentrasi 4%,
dengan debit 600 l/h didapat pengurangan berat 5 menit sebesar 0,8 gram, dan 10
menit sebesar 1,3 gram. Pengaruh waktu untuk konsentrasi 5%, dengan debit 200
l/h didapat pengurangan berat 5 menit sebesar 1,3 gram, dan 10 menit sebesar 1,5
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
5 menit 10 menit
Pe
ng
ura
ng
an
Be
rat
(g)
Waktu Pengujian (menit)
Pengaruh Waktu
Terhadap Pengurangan Berat Pipa
konsentrasi 3 %, debit
200 l/hkonsentrasi 3 %, debit
400 l/hkonsentrasi 3 %, debit
600 l/hkonsentrasi 4 %, debit
200 l/hkonsentrasi 4 %, debit
400 l/hkonsentrasi 4 %, debit
600 l/hkonsentrasi 5 %, debit
200 l/hkonsentrasi 5 %, debit
400 l/hkonsentrasi 5 %, debit
600 l/h
-
42
gram. Pengaruh waktu untuk konsentrasi 5%, dengan debit 400 l/h didapat
pengurangan berat 5 menit sebesar 1,3 gram, dan 10 menit sebesar 1,6 gram.
Pengaruh waktu untuk konsentrasi 5%, dengan debit 600 l/h didapat pengurangan
berat 5 menit sebesar 1,4 gram, dan 10 menit sebesar 1,6 gram. Jadi pengaruh tinggi
waktu akan banyak melarutkan kerak (scale) yang ada di dalam pipa.
4.6.2 Pengaruh variasi terhadap kerak pada penambahan diameter dalam
Pengaruh variasi terhadap pengurangan berat didapatkan sebelum dan
sesudah pengujian pembersihan kerak pada pipa. Variasi yang digunakan untuk
pembersihan kerak pada pipa adalah konsentrasi, debit, waktu, dan temperatur.
Berikut pengaruh variasi terhadap penambahan diameter pada Tabel 4.4:
Tabel 4.4 Pengaruh Variasi Terhadap Penambahan Diameter Dalam
Konsentrasi Waktu
(menit) Debit (L/h)
Penambahan
diameter dalam
(mm)
Kode (pipa)
3
5
200 0,16 1
400 0,18 2
600 0,19 3
10
200 0,18 7
400 0,19 8
600 0,2 9
4
5
200 0,23 13
400 0,24 14
600 0,25 15
10
200 0,27 19
400 0,28 20
600 0,29 21
5
5
200 0,31 25
400 0,32 26
600 0,33 27
10
200 0,34 31
400 0,35 32
600 0,36 33
Dari tabel 4.4 di atas pengaruh variasi terhadap kerak pada penambahan
diameter dalam pipa didapatkan grafik sebagai berikut:
-
43
Grafik 4.4 Pengaruh Konsentrasi terhadap Penambahan Diameter Dalam Pipa
Grafik 4.4 menunjukkan hasil pengaruh konsentrasi larutan untuk debit 200
l/h dengan waktu 5 menit didapat penambahan diameter dalam 3% sebesar 0,16
mm, 4% sebesar 0,23 mm, dan 5% sebesar 0,31 mm terhadap penambahan diameter
dalam pipa. Pengaruh konsentrasi larutan untuk debit 200 l/h dengan waktu 10
menit didapat penambahan diameter dalam 3% sebesar 0,18 mm, 4% sebesar 0,27
mm, dan 5% sebesar 0,34 mm terhadap penambahan diameter dalam pipa.
Pengaruh konsentrasi larutan untuk debit 400 l/h dengan waktu 5 menit didapat
penambahan diameter dalam 3% sebesar 0,18 mm, 4% sebesar 0,24 mm, dan 5%
sebesar 0,32 mm terhadap penambahan diameter dalam pipa. Pengaruh konsentrasi
larutan untuk debit 400 l/h dengan waktu 10 menit didapat penambahan diameter
dalam 3% sebesar 0,19 mm, 4% sebesar 0,28 mm, dan 5% sebesar 0,35 mm
terhadap penambahan diameter dalam pipa. Pengaruh konsentrasi larutan untuk
debit 600 l/h dengan waktu 5 menit didapat penambahan diameter dalam 3%
sebesar 0,19 mm, 4% sebesar 0,25 mm, dan 5% sebesar 0,33 mm terhadap
penambahan diameter dalam pipa. Pengaruh konsentrasi larutan untuk debit 600 l/h
dengan waktu 10 menit didapat penambahan diameter dalam 3% sebesar 0,2 mm,
4% sebesar 0,29 mm, dan 5% sebesar 0,36 mm terhadap penambahan diameter
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
3 4 5
Pe
na
mb
ah
an
dia
me
ter
(mm
)
Konsentrasi (%)
Pengaruh Konsentrasi
Terhadap Penambahan Diameter Dalam Pipa
debit 200 l/h, waktu 5 menit
debit 200 l/h, waktu 10 menit
debit 400 l/h, waktu 5 menit
debit 400 l/h, waktu 10 menit
debit 600 l/h, waktu 5 menit
debit 600 l/h, waktu 10 menit
-
44
dalam pipa. Jadi pengaruh tinggi konsentrasi larutan akan banyak melarutkan kerak
(scale) yang ada di dalam pipa.
Grafik 4.5 Pengaruh Debit terhadap Penambahan Diameter Dalam Pipa
Grafik 4.5 menunjukkan hasil pengaruh debit untuk konsentrasi 3% dengan
waktu 5 menit didapat penambahan diameter dalam 200 l/h sebesar 0,16 mm, 400
l/h sebesar 0,18 mm, dan 600 l/h sebesar 0,19 mm terhadap penambahan diameter
dalam pipa. Pengaruh debit untuk konsentrasi 3% dengan waktu 10 menit didapat
penambahan diameter dalam 200 l/h sebesar 0,18 mm, 400 l/h sebesar 0,19 mm,
dan 600 l/h sebesar 0,2 mm terhadap penambahan diameter dalam pipa. Pengaruh
debit untuk konsentrasi 4% dengan waktu 5 menit didapat penambahan diameter
dalam 200 l/h sebesar 0,23 mm, 400 l/h sebesar 0,24 mm, dan 600 l/h sebesar 0,25
mm terhadap penambahan diameter dalam pipa. Pengaruh debit untuk konsentrasi
4% dengan waktu 10 menit didapat penambahan diameter dalam 200 l/h sebesar
0,27 mm, 400 l/h sebesar 0,28 mm, dan 600 l/h sebesar 0,29 mm terhadap
penambahan diameter dalam pipa. Pengaruh debit untuk konsentrasi 5% dengan
waktu 5 menit didapat penambahan diameter dalam 200 l/h sebesar 0,31 mm, 400
l/h sebesar 0,32 mm, dan 600 l/h sebesar 0,33 mm terhadap penambahan diameter
dalam pipa. Pengaruh debit untuk konsentrasi 5% dengan waktu 10 menit didapat
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
200 400 600
Pe
na
mb
ah
an
Dia
me
ter
(mm
)
Debit (L/h)
Pengaruh Debit
terhadap Penambahan Diameter Dalam Pipa
konsentrasi 3 %, waktu 5 menit
konsentrasi 3 %, waktu 10 menit
konsentrasi 4 %, waktu 5 menit
konsentrasi 4 %, waktu 10 menit
konsentrasi 5 %, waktu 5 menit
konsentrasi 5 %, waktu 10 menit
-
45
penambahan diameter dalam 200 l/h sebesar 0,34 mm, 400 l/h sebesar 0,35 mm,
dan 600 l/h sebesar 0,36 mm terhadap penambahan diameter dalam pipa. Jadi
pengaruh tinggi debit akan banyak melarutkan kerak (scale) yang ada di dalam pipa.
Grafik 4.6 Pengaruh Waktu terhadap Penambahan Diameter Dalam Pipa
Grafik 4.6 menunjukkan hasil pengaruh waktu untuk konsentrasi 3%
dengan debit 200 l/h didapat penambahan diameter dalam 5 menit sebesar 0,16 mm,
dan 10 menit sebesar 0,18 mm. Pengaruh waktu untuk konsentrasi 3% dengan debit
400 l/h didapat penambahan diameter dalam 5 menit sebesar 0,18 mm, dan 10 menit
sebesar 0,19 mm. Pengaruh waktu untuk konsentrasi 3% dengan debit 600 l/h
didapat penambahan diameter dalam 5 menit sebesar 0,19 mm, dan 10 menit
sebesar 0,2 mm. Pengaruh waktu untuk konsentrasi 4% dengan debit 200 l/h didapat
penambahan diameter dalam 5 menit sebesar 0,23 mm, dan 10 menit sebesar 0,27
mm. Pengaruh waktu untuk konsentrasi 4% dengan debit 400 l/h didapat
penambahan diameter dalam 5 menit sebesar 0,24 mm, dan 10 menit sebesar 0,28
mm. Pengaruh waktu untuk konsentrasi 4% dengan debit 600 l/h didapat
penambahan diameter dalam 5 menit sebesar 0,25 mm, dan 10 menit sebesar 0,29
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
5 menit 10 menit
Pe
na
mb
ah
an
Dia
me
ter
(mm
)
Waktu (menit)
Pengaruh Waktu
Terhadap Penambahan Diameter Dalam Pipa
konsentrasi 3 %, debit 200 l/h
konsentrasi 3 %, debit 400 l/h
konsentr