zonabmi

Beranda Modul Analisis Tumpahan Minyak

Analisis Tumpahan Minyak

Pada modul analisis tumpahan minyak, terdapat beberapa proses fisik dan kimia yang terlibat dalam memodelkan modul ini meliputi faktor penyebaran, penguapan, dispersi vertikal, kelarutan, emulsifikasi, transfer bahang dan karakteristik fisik dan kimia materi tumpahan minyak itu sendiri. Pada mekanisme proses penyebaran, terdapat dua mekanisme yang terlibat meliputi pertama, penyebaran yang disebabkan oleh karakteristik dari minyak itu sendiri meliputi perbedaan densitas antara minyak dan air dan tekanan permukaan (surface tension)) dan yang kedua, adalah dispersi yang disebabkan oleh gelombang, angin dan arus pasang-surut. Formula yang digunakan untuk menghitung faktor penyebaran minyak adalah dari teori Fays yang dimodifikasi oleh Mackay dengan mempertimbangkan formula gravity dan viscosity.

Besar kecilnya penguapan dari minyak disebabkan oleh komposisi minyak, suhu udara dan perairan, luasan tumpahan, angin, radiasi matahari dan ketebalan tumpahan minyak. Mekanisme penyebaran minyak secara vertikal melalui beberapa proses yaitu dissolution, dispersion, accommodation dan sedimentation. Proses penting yang terjadi pada minggu pertama dari degradasi minyak tumpah (weathering) adalah dispersion dan accommodation. Proses dispersi disebabkan oleh turbulensi massa air yang akan menyebabkan terjadinya proses emulsifikasi minyak. Emulsi minyak yang terjadi dapat mencapai kestabilan karena terdapat pelapis reaksi antara minyak dan massa air di perairan sehingga antara minyak dan massa air tidak akan bersatu kembali. Proses pemisahan minyak yang teremulsi disebut juga accommodation. Pada kondisi cuaca yang buruk mekanisme dispersi lebih disebabkan oleh gelombang pecah, sedangkan pada kondisi cuaca tenang proses dispersi lebih disebabkan oleh tekanan minyak yang menyebar dari tumpahan minyak dalam bentuk butiran-butiran minyak.

Proses penting yang mengatur keberadaan minyak di permuakaan air adalah formasi massa air di dalam minyak yang teremulsi (penyebaran partikel massa air di dalam minyak) atau disebut juga emulsifikasi (emulsification). Kandungan air di dalam minyak dihitung berdasarkan prosentasi kandungan air di dalam minyak. Formasi dan kestabilan kandungan air ditentukan oleh jenis minyak dan kondisi lingkungan. Prosentasi kandungan air dalam minyak meningkat apabila suhu perairan meningkat dan kecepatan angin meningkat, sedangkan menurun apabila kandungan aspal dalam minyak meningkat, wax dan surfactant di dalam minyak meningkat dan meningkatnya viskositas minyak.

Perubahan suhu minyak berperan besar dalam menentukan tekanan uap dan viskosistas minyak, oleh karena transfer bahang antara minyak dengan udara dan minyak dengan air berperan penting dalam model tumpahan minyak. Terdapat beberapa sumber pertukaran bahang yaitu pertukaran bahang antara udara dengan minyak, pelepasan dan penerimaan radiasi dari udara, radiasi matahari, kehilangan bahang akibat penguapan, pertukaran bahang antara minyak dan kolom air dan pelepasan dan peneriamaan radiasi dari kolom air. Perhitungan yang diberikan menggunakan formula Duffie and Beckmann dan Hukum Stefan-Boltzman's.

Kandungan minyak terdiri dari ratusan ikatan hidrokarbon dimana properti individu dari minyak tergantung dari individu konstituen minyaknya. Properti dari minyak dibagi menjadi delapan fraksi minyak yang ditentukan oleh properti destilasinya dan struktur kimiannya (alkane atau aromatic). Pada modul tumpahan minyak ini delapan fraksi minyak tersebut dapat dilihat dibawah ini.

FRAKSI

JENIS

TITIK DIDIH

1

C6-C12 (Paraffin)

69-230°C

2

C13-C25 (Paraffin)

230-405°C

3

C6-C12 (Cycloparaffin)

70-230°C

4

C13-C23 (Cycloparaffin)

230-405°C

5

C6-C11 (Aromatic)

80-240°C

6

C12-C18 (Aromatic)

240-400°C

7

C9-C25 (Naphteno-aromatic)

180-400°C

8

Residual (incl. heterocycles)

>400°C

 

Pada modul tumpahan minyak ini delapan fraksi minyak dan properti fisik dan kimianya dapat dilihat dibawah ini.

FRAKSI

Mole weight [g/mole]

Density [kg/m3]

Viscosity at 100°F [cs]

Vapor pressure [mm/Hg]

Surface tension [103N/m]

1

128.0

715

0.536

10(6.94-1417.61(t+202.17))

29.9

2

268.0

775

4.066

10(7.01-1825.05(t+149.76))

35.2

3

124.0

825

2.000

10(6.91-1441.79(t+204.7))

29.9

4

237.0

950

4.000

10(6.99-1893.78(t+151.82))

35.2

5

110.5

990

0.704

10(6.91-1407.34(t+208.48))

32.4

6

181.0

1150

6.108

10(6.97-1801.00(t+162.77))

29.9

7

208.0

1085

3.000

10(6.97-1789.85(t+164.56))

29.9

8

600.0

1050

458.0

0

47.2

Viskositas minyak akan berubah seiring dengan terjadinya proses pelapukan minyak (degradasi minyak) pada saat masuk ke perairan. Viskositas akan meningkat dengan meningkatnya pelapukan, selain faktor utamanya yaitu penguapan dan emulsifikasi. Oleh karena itu penyebab utama dari perubahan viskositas adalah perubahan suhu kandungan minyak (slick’s Temperature). Perhitungan viskosistas terdiri dari tiga tahap yaitu viskosistas minyak pada suhu referensi 100°F dengan menggunakan persamaan Kendall-Monroe, viskositas pada suhu aktual perairan dengan metode Concawe dan viskositas pada suhu referensi dan kandungan air dengan menggunakan persamaan Hossain dan Mackay. Perhitungan lainnya untuk modul tumpahan minyak yaitu tegangan permukaan (surface tension), kapasitas bahang dan perpindahan (pour point).

Data yang dibutuhkan untuk modul analisis tumpahan minyak adalah sebagai berikut:

-  Modul hidrodinamika yang terdiri dari data-data sebagai berikut:

  • Batimetri
  • Ketinggian kondisi kering dan tergenang
  • Densitas meliputi suhu, salinitas dan tekanan
  • Horizontal viskositas Eddy, meliputi Formula Smagorinsty atau Konstan Eddy
  • Kekasaran dasar perairan dengan metode Manning Number atau Chezy Number.
  • Gaya Coriolis
  • Angin
  • Gaya potensial pasang-surut.
  • Presipitasi dan penguapan.
  • Radiasi gelombang
  • Sumber-sumber partikel (Point Sources)
  • Kondisi awal partikel (Initial Condition)
  • Syarat batas dapat meliputi daratan (zero normal velocity atau zero velocity), debit (discharge), flux atau tinggi muka air (Water level).
  • Parameter data decoupling.

-  Modul analisis tumpahan minyak yang terdiri dari data-data sebagai berikut:

  • Sumber tumpahan minyak, dapat berupa tumpahan minyak dari kapal tanker atau air terproduksi dari kilang/pengolahan minyak lepas pantai.
  • Koefisien dispersi, memiliki nilai yang konstant atau sesuai dengan kecepatan arus.
  • Koefisien Eddy dan kekasaran dasar perairan.
  • Properti dari air laut, berupa suhu dan salinitas perairan.
  • Kecepatan dan arah angin dan koefisien gesekan angin.
  • Konsentrasi buangan minyak.
  • Suhu udara.
  • Tingkat perawanan.
  • Koefisien kesetimbangan bahang. Albedo dan Emisifitas minyak, air dan udara.
  • Koefisien penguapan.
  • Koefisien Emulsifikasi. Kandungan maksimum air, asphaltens dan wax.
  • Dissolution. Koefisien transfer massa.
  • Entrainment. Koefisien tegangan permukaan minyak di air.
  • Volume fraksi minyak (%).

1. C6 – C12 (Paraffin). Titik didih : 69-230 °C
2. C13 – C25 (Paraffin) . Titik didih : 230-405 °C
3. C6 – C12 (Cycloparaffin) . Titik didih : 70-230 °C
4. C13 – C23 (Cycloparaffin) . Titik didih : 230-405 °C
5. C6 – C11 (Aromatic) . Titik didih : 80-240 °C
6. C12 – C18 (Aromatic) . Titik didih : 240-400 °C
7. C9 – C25 (Naphtheon) . Titik didih : 180-400 °C
8. Residual. Titik didih : >400 °C

Luaran dari modul analisis tumpahan minyak adalah sebagai berikut:

1. Total ketebalan tumpahan minyak
2. Rata-rata ketebalan tumpahan minyak
3. Total ketebalan komponen fraksi minyak (maks : 8 fraksi)
4. Rata-rata ketebalan komponen fraksi minyak (maks : 8 fraksi)
5. Total laju emulsifikasi
6. Rata-rata laju emulsifikasi
7. Total penguapan minyak
8. Rata-rata penguapan minyak
9. Total disolusi minyak
10. Rata-rata disolusi minyak
11. Total dispersi vertikal minyak
12. Rata-rata dispersi vertikal minyak
13. Konsentrasi minyak
14. Waktu eksposisi.
15. Kecepatan dan arah arus.

Penerapan modul analisis tumpahan minyak dapat dimodelkan dan disimulasikan dengan berbagai skenario dengan aplikasi yang terdapat pada menu di samping kanan.