How Long to Fill a Vessel with Air to X Psig?

Hi guys, if you got a question:

“You have 10 M3 of Vessel and need to be filled with Air until 1000 Psig”

  1. What kind of equipment are you going to use?
  2. How long it will take to  to fill?

What is the practical formula will lead you to get approximately correct estimation?

Sebelum berdiskusi lebih jauh saya akan mengemukakan 2 penyataan:

  1. “Silahkan isi Vessel dengan udara sampai penuh”. Apakah pernyataan sederhana ini benar dan pantas untuk diucapkan? Hmm.. jawabannya adalah salah. Pernyataan tersebut adalah salah dan tidak pantas diucapkan.
  2. “Tolong isi Vessel dengan udara sampai tekanannya 0 Psig atau 0 Barg”. Apakah pernyataan ini benar? Jawabannya adalah tidak benar. Pernyataan ini adalah salah.

Kalau ke dua pernyataan di atas dirubah medianya:

  1. “Silahkan isi Vessel dengan air sampai penuh”. Apakah pernyataan sederhana ini benar? Iya jadi benar.
  2. “Tolong isi Vessel dengan air sampai tekanannya 0 Psi atau 0 Bar”. Apakah pernyataan ini benar? Hmmm dimana dulu tekanannya. Kalau dibagian atasnya benar kalau di bottomnya salah, karena akan ada tekanan statik yang menurut fisika SMA disebut sebagai P= Rho. g. h.

Kalimat “Silahkan isi Vessel dengan udara sampai penuh” adalah salah karena merupakan sifat dari gas yang partikelnya mobil alias bebas bergerak untuk memenuhi suatu enclosure atau ruangan. Dalam kondisi tekanan atmosphere defaultnya suatu vessel terisi udara sebesar tekanan atmosphere. Kecuali vessel divakum maka isi udaranya di bawah tekanan atmosphere. Meski udara sama dengan tekanan atmosphere atau dibawah tekanan atmosphere udaranya memenuhi seluruh enclosure vessel secara merata. Artinya penuh.

Kalimat “Tolong isi Vessel dengan udara sampai tekanannya 0 Psig atau 0 Barg”. Ada ambiguitas pada kalimat ini. Ketika sebuah vessel man way nya ditutup dan dikunci maka tekanan yang tertinggal di dalam adalah tekanan atmosphere dan tersebar merata di mana mana di dalam enclosure (hukum pascal). Tekanan di dalam dan di luar vessel adalah sama. Ingat segala bentuk pengukuran tekanan process direferensikan atau yang dijadikan dasar adalah atmosphere maka setiap satuan pengukuran tekanan process harus ditambahkan “g” = gauge. Setiap Pressure Gauge mengukur tekanan yang direferensikan ke (dihitung dari)  tekanan atmosphere. Karena direferensikan ke tekanan atmosphere maka dalam kondisi tidak ada tekanan tambahan (tanpa process), hanya tekanan atsmosphere, maka pressure gauge harus dikalibrasi ke 0 Psig atau 0 Barg. Tekanan atmesphere 1 atm =  14.69 Psia = 0 Psig. Tekanan atmosphere  1 atm = 1.01 Bara = 0 Barg. Psia dan Bara “a” = absolute alias mutlak jarang sekali dituliskan jadinya Psi dan Bar saja.

Kalau masih rancu dengan tulisan saya diatas yaaa… karena alam ini mengandung udara bertekanan. Andai saja alam ini tidak ada udara bertekanan yang kita hirup setiap hari maka kita akan dengan mudah memahami konsep tekanan udara (gas)  Psi, Psia, Psig. Mari kita hilangkan udara dari bumi ini. Nah lhoo.

Kembali ke vessel yang baru saja ditutup man way nya dengan tekanan atmosphere di dalamnya tersebar di seluruh enclosure. Berapa tekanan yang akan ditunjukkan oleh pressure gauge? Ya 0 Psig. Artinya tanpa ada proses pengisian atau transfer energy ke dalam vessel tekanan di dalam vessel sudah 0 Psig. Jadi kalau ada statement isi vessel sampai 0 Psig maka pernyataan tersebut adalah salah. Nah, ketika supply angin dari compressor dimasukkan ke vessel maka tekanan udara akan naik dari 0 Psig menuju positif ke nilai yang diinginkan atau sesuai kapasitas kompressor.

Berapa kapasitas air kompressor yang biasa dibuat pabrik? Palu Gada? Apa lu mau gua ada. Hmm… mungkin aja. Tapi sepertinya yang palu gada itu special request. Yang umum-umum saja Kompressor UdaraTambal Bang berapa kapasitasnya? Bicara kapasitas harus selalau dikaitkan dengan 2 faktor yaitu tekanan dan flowarate. Kompressor tambal ban kapasitas tekanannya bisa mencapai 8 Barg/116Psig dengan flowrate 125-an liter / menit = 4.4 cfm. Cfm = Cubif Foot per Minutes. Kompressor untuk keperluan utility industry kapasitas tekanan bisa mencapai 10 Barg / 145 Psig dengan flowrate rata-rata 1000 cfm. Kompressor di atasnya yaitu High Pressure Compressor bisa mencapai 25 Barg / 362.5 Psig dengan flowrate rata-rata 1200 cfm. Apa ada compressor dengan kapasitas di atas 25 Barg? Mungkin Palu Gada bisa ada tapi normalnya orang akan memakai Booster. Apa beda Kompressor dan Booster? Kompressor menaikkan tekanan udara dari atmosfer (inletnya tekanan atmosfer). Booster menaikkan tekanan udara dari kompressor dilanjut ke stage 1, stage 2, dan stage stage selanjutnya. Itu konsep umum air kompressor yang perlu dipahami sbg user of air compressor.

Untuk mengisi 10M3 Vessel dari kosong 0 Psig menjadi 1000 Psig berapa lama waktu yang diperlukan? Kita akan menggunakan Booster Compressor dengan kapasitas pressure 2000 Psi dan Flowrate 1000 cfm (28.3M3/Min).

Sifat udara adalah compressible berbeda dengan air yang uncompressible. Menghitung berapa lama ngisi air ke dalam vessel akan lebih exact dan mudah diketemukan hasilnya. Tetapi udara perlu pendekatan empiris. Belum lagi sifat thermodinamiknya yang mudah berubah karena efek temperature.

Tetapi ada formula empiris yang bisa dipakai praktisi untuk menghitung agak – agak akurat dan bisa dipertanggungjawabkan yaitu:

Time = Volume * (P final – P awal) / (Flowrate * P atm)

Time = 10 M3 * (1014.6 Psia – 14.6 Psia ) / (28.3 M3/Min * 14.6 Psia)

= 24 Menit

Roughly waktu yang diperlukan adalah 24 menit dengan flow booster compressor constant 1000 cfm.

Batam, 19 Mar 2017

Nova Kurniawan

 

Advertisements

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: