ALAT TRANSPORT FLUIDA

Transportasi fluida Terbuka (opened duck) Tertutup (closed duck) pemipaan

Alat transport fluida Pipa dan fitting Kran (valve) pengatur aliran penyebab aliran Pompa (cairan) dan kompresor (gas) Alat-alat ukur aliran

1

Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam pemipaan Pemilihan bahan dan ukuran Pengaruh suhu dan perubahannya Insulation Thermal expansion Freezing Fleksibilitas terhadap mechanical dan thermal shock Inspeksi dan pemeliharaan Kemudahaan instalasi Auxilary atau stand-by pump Keamanan Design factor Relief valve dan flare2

PIPA & FITTING Pipa Fitting tempat fluida mengalir accesories pipa: Belokan Cabang Sambungan Pengecilan/pembesaran, dll.

Bagaimana menentukan jenis dan ukuran pipa / fitting?

3

PIPA Dasar pemilihan: Sifat fluida yang mengalir Sifat mekanik bahan pipa Kondisi operasi: tekanan, suhu, debit aliran Diameter pipa ekonomis

4

Pembagian jenis pipa 1. Logam Ferrous metallic pipe Cast iron pipe (besi cetak) high carbon content, hardened. low carbon content, tahan Wrought-iron pipe (besi tempa) terhadap korosi, unhardened, ductile Stainless steel pipe sangat tahan korosi, mengandung krom tahan korosi Non ferrous metallic pipe 2. Non logam Plastik (misal: PVC) Keramik, dll

Tembaga (copper), kuningan (brass)

5

Ukuran standar pipa dan fitting Untuk bahan logam, pipa dan fitting mempunyai ukuran standar yang dibuat oleh American Standard Association (ASA). Panjang pipa standard Panjang pipa standar yaitu 16 ft sampai 22 ft, sehingga dalam pemipaan diperlukan fitting (sambungan), untuk mendapatkan panjang pipa seperti yang dikehendaki. Diameter pipa Diameter pipa dan fitting dinyatakan dalam bentuk diameter nominal (NPS = nominal pipe size). Diameter nominal tidak merupakan diameter dalam atau diameter luar, untuk pipa baja diameter nominal mempunyai6

ukuran antara 1/8 inci sampai 30 inci. Pipa dengan NPS sama memiliki diameter luar sama.

Tebal pipa Tebal dinding pipa standar dinyatakan dengan Schedule Number (Sch.No.).

P Sch.No. = 1000 SDengan, P = tekanan kerja dalam pipa (psig) S = allowable stress pipa tersebut pada kondisi operasi tertentu (psi) Sch.No. yang tersedia di pasar yaitu 12, 20, 30, 40, 60, 80, 100, 120, 140, dan 160. Pemilihan Sch. No. yang digunakan harus lebih tinggi dari

7

nilai Sch. No. terhitung sehingga akan aman. Dengan informasi Sch. No. dan NPS maka dapat ditentukan diameter luar dan dalam pipa tersebut. Contoh: Suatu pipa baja mempunyai allowable stress 10.000 psi. Untuk mengalirkan fluida bertekanan 350 psi. Sch. No. pipa terhitung adalah

Sch.No. = 1000

350 = 35 10000

Untuk lebih aman dipilih pipa dengan Sch. No. 40. Ketebalan pipa juga dinyatakan dalam BWG (Birmingham wire gauge), khususnya pada alat penukar panas (heat exchanger)

8

Ukuran standard pipa baja (Tabel 23 Brown, 1950)

9

10

11

Batasan-batasan dalam penentuan ukuran pipa

Aliran fluida yang tidak dipompa/dikompresidiameter pipa sekecil mungkin ada nilai diameter optimum. Diameter > Diameter < harga pipa mahal, biaya pompa kecil harga pipa murah, biaya pompa besar murah

Aliran fluida yang dipompa/dikompresi, untuk debit yang sama

Kisaran kecepatan optimum fluida mengalir dalam pipa:Kecepatan, m/detik Cairan tak dipompa Cairan dipompa tidak kental Gas/Uap Uap tekanan tinggi> 8 bar 1-3 15-30 30-60 Penurunan tekanan, kPa/m 0,05 0,5 0,02 dari tekanan operasi 12

Rase (1953) menggunakan hubungan antara kecepatan dengan diameter dalam pipa:Kecepatan, m/detik Discharge pompa Suction pompa Steam/uap 0,06d + 0,4 0,02d + 0,1 0,2d

Dengan d = diameter dalam pipa dengan satuan mm.

Simson (1968) menggunakan hubungan antara kecepatan optimum dengan densitas fluida:, kg/m3 Kec., m/s 1600 2,4 800 3 160 4,9 16 9,8 0,16 18 0,016 34

Kecepatan maksimum harus dijaga agar tidak terjadi erosi, untuk gas/uap umumnya kecepatan maksimum 30% dari kecepatan suara.

13

Diameter pipa ekonomisHarga pipa akan naik dengan semakin besarnya diameter, tetapi biaya pemompaan akan turun dengan semakin besarnya diameter pipa karena gesekan berkurang. Diameter ekonomis adalah diameter pipa yang memberikan biaya total (biaya pembelian pipa dan fitting + pemompaan) yang paling rendah (minimum).

d optdengan:

19,8 10 HpG = EnK (1 + F )( a + b) 10 2,84 0,16 2

1 4,84 + n

H : waktu operasi pertahun, jam / tahun p : harga listrik, / kWh G : kecepatan aliran, kg / s : kekentalan fluida, kg / (m/det) : densitas fluida, kg / m314

E : efisiensi pompa, % n : parameter yang tergantung jenis pipa F : faktor yang terkait dengan harga kran, fitting dan instalasi a : annual capital cost,% b : annual maintenance cost, % K : parameter yang tergantung jenis pipa

jika disederhanakan: H : untuk pabrik Kimia, 8000 jam / tahun E : 0,6 F : 1,5 6,75 Nilai K dan n dalam persamaan Kd n tergantung jenis pipa, Carbon steel harga, Stainless steel harga , Maka diperoleh untuk carbon steel: 3,9 d0,6 / m 1,6 d0,9 / m

15

d opt = 352,8 G 0,52 0,03 0,370,03 dapat dianggap tetap dan nilainya, Karena pangkat kecil maka nilai

0,03 = 0,8 sehingga, untuk carbon steel

d opt = 282 G 0,52 0,37 (mm)untuk stainless steel

d opt = 226 G 0,5 0,35 (mm)

16

Pola aliran fluida di dalam pipaAliran fluida dalam pipa dipengaruhi parameter: Diameter dalam pipa, d Kecepatan linear rata-rata fluida, u Densitas fluida, Viskositas fluida, Hubungan antar parameter tersebut dinyatakan dengan bilangan Reynolds (Re),

Re =

ud aliran laminer aliran transisi aliran turbulen

Re 2100 2100 < Re 4000 4000 > Re

17

FITTING Guna fitting dalam pemipaan: 1. Menggabungkan dua batang pipa, misal coupling, union 2. Mengubah arah aliran pipa, missal elbow, tee 3. Mengubah diameter pipa, misal reducer 4. Mengakhiri jaringan pipa, misal plug, valve 5. Menggabungkan dua aliran menjadi aliran satu, misal tee

18

Gambar-gambar contoh fitting

Sistem penyambungan (joint) dalam pemipaan

Threaded joints (dp < 2 in)

19

Flanged joints

Welded joints (dp > 2 in)

1. square butt joint; 2. single V joint; 3. Lap joint; 4. T-joint

20

KRAN ATAU VALVE Termasuk jenis fitting yang berfungsi untuk mengontrol atau membuka/menutup aliran. Pemilihan jenis kran tergantung pada: - jenis fluida yang mengalir - jumlah aliran - tujuan/fungsi kran : 1. untuk control kecepatan kran yang panjang ekivalennya besar misal diaphragm valve, globe valve, dan needle valve. 2. untuk control arah aliran (misal aliran balik tidak dinginkan) maka dapat digunakan swing check valve, angle check valve dan globe check valve.

21

3. untuk membuka/menutup aliran (shut off valves). Untuk shut off valves maka harus betul-betul dapat tertutup rapat pada waktu tertutup, dan memberikan tahanan aliran yang kecil jika sedang terbuka. Jenis gate, plug dan ball valves dapat digunakan untuk tujuan ini.

22

23

24

25

Tahanan aliran fluida yang disebabkan fitting dan kran dapat diekivalenkan dengan suatu panjang pipa panjang ekivalen

26

27

Penentuan panjang ekivalen dengan persamaan:

KD Le = fK = minor loss coefficient, f = friction factorFitting Valves: Globe, fully open Angle, fully open Gate, fully open Gate 1/4 closed Gate, 1/2 closed Gate, 3/4 closed Swing check, forward flow Swing check, backward flow 180 return bends: Flanged Threaded K 10 2 0.15 0.26 2.1 17 2 infinity Tees: Line flow, flanged Line flow, threaded Branch flow, flanged Branch flow, threaded Fitting Elbows: Regular 90, flanged Regular 90, threaded Long radius 90, flanged Long radius 90, threaded Long radius 45, threaded Regular 45, threaded K 0.3 1.5 0.2 0.7 0.2 0.4

0.2 1.5

0.2 0.9 1 2

Laminar flow, Re 2100;

f = 64 / Re28

Turbulent flow, 5000 Re 108; 106 /D 102;

5, 74 + 0,9 f = 1,325 ln 3, 7 D Re

2

/D adalah kekasaran pipa relatif yang nilainya tergantung pada jenismaterial pipa dan diameter pipa (akan dibahas kemudian)

29

Hydraulic Diameter (dh) vs Diameter ekivalen

Hydraulic diameter Hydraulic diameter (dh) digunakan untuk perhitungan angka Reynold pada non-circular pipe

dh : hydraulic diameter A : luas penampang P: keliling penampang basah (wetted perimeter) Circular pipe(?) Rectangular pipe(?) Annulus(?)

30

Diameter ekivalen Diameter ekivalen digunakan untuk perhitungan pressure drop dan head pada non-circular pipe dengan tabel/grafik untuk circular pipe. Circular pipe/duct Diameter ekivalen = diameter hidraulik Rectangular pipe/duct

de = 1.3 (a b)0.625 / (a + b)0.25dengan a = width of the duct (m, in) b = height of the duct (m, in)

31

ALAT UKUR ALIRAN FLUIDA, POMPA DAN KOMPRESOR akan dibahas kemudian.

32

33