ANALISA RANCANGAN PIPE SUPPORT

PADA SISTEM PERPIPAAN DARI

POMPA MENUJU PRESSURE VESSE

DAN HEAT EXCHANGER DENGAN

PENDEKATAN CAESARR II

Asvin B. Saputra

2710 100 105

Dosen Pembimbing:

Budi Agung Kurniawan, S.T., M.Sc.

- Pendahuluan

- Tinjauan Pustaka

- Metodologi

- Analisa Data dan Pembahasan

- Kesimpulan

Pendahuluan

Latar Belakang

Senoro project,

eksplorasi gas

alam.

Gas alam

temperature dan

keasaman tinggi

Harus menurunkan

temperature dan

keasaman sebelum

diproses di LNG plant.

Equipment

dan sistem

perpipaan

Pipe

Support

Tegangan

dan Gaya

Perhitungan

dengan

pendekatan

Caesar II

Perumusan Masalah

1.Berapa berat desain sistem perpipaan

2.Bagaimana konfigurasi pipe support yang aman

3.Bagaimana tegangan akibat hidrotest, sustained

load, dan thermal expansion yang terjadi pada

desain sistem perpipaan terhadap allowable stress

pada ASME B31.3

4.Bagaimana gaya pada nozzle pompa, pressure

vessel dan heat exchanger terhadap allowable

equipment

5.Bagaimana perbedaan hasil analisa software

Caesar II dengan perhitungan teori manual

Batasan Masalah

1.Pengaruh lingkungan luar diabaikan

2.Stress sistem perpipaan yang dianalisa pada

node pipe support

Tujuan Perancangan

1.Menentukan berat sistem perpipaan

2.Menentukan konfigurasi pipe support yang

optimal pada desain sistem perpipaan

3.Menganalisis tegangan akibat pembebanan

hidrotest, sustained load, dan thermal expansion

yang terjadi pada desain sistem perpipaan

terhadap allowable stress pada ASME B31.3.

4.Menganalisis gaya pada nozzle pompa dan

pressure vessel terhadap allowable equipment.

5.Menentukan besar perbedaan antara hasil

analisa software Caesar II dengan perhitungan

teori manual.

Manfaat Perancangan

1.Mendapatkan konfigurasi pipe support yang

optimal untuk sistem perpipaan dari pompa

menuju pressure vessel dan heat exchanger

2.Mengetahui besar perbedaan antara hasil

analisa software Caesar II dengan perhitungan

teori.

Tinjauan Pustaka

Pipa (Tabung dengan diameter luar dan dalam tertentu)

- SejarahSejak 3000SM, di china menggunakan bambu. Kemudian 150M,

roma sudah bisa membangun konstruksi perpipaan, untuk minum,

mandi, dan air mancur. Material pipa, kayu, perunggu, perak, dan

besi. Pada abad ke-19, perkembangan pesat.

- MaterialLogam dan Non Logam

- PenamaanNPS (Number Pipe Size) sebelumnya IPS (Iron Pipe Size). Pipa

dengan NPS >14, OD=sama dengan angka NPS’, sedang NPS <14,

OD≠tidak sama dengan angka NPS

- KetebalanSch (Schedule) ditulis dengan angka 5, 5S, 10, 10S, 20, 20S, 30,

40, 40S, 60, 80, 80S, 100, 120, 140, 160 (angka s untuk pipa

stainless steel)

- Bentuk UjungPlain Ends (PE), Beneled Ends (BE), Threaded Ends

Fitting (merupakan komponen perpipaan yang berfungsi sebagai

penyambung pipa dengan pipa, merubah arah pipa, membuat cabang

pipa, memperkecil ukuran perpipaan)

- Elbow

- Tee

- Cap

- Reducer

- Flange

- Gasket

- Olet

Valve (merupakan komponen dari sistem perpipaan yang berfungsi

untuk mengatur laju fluida.)

- Isolation

- Regulating

- Back Flow Prefenting

- Pressure safety

Strainers (komponen

pipa yang berfungsi untuk

menyaring kotoran)

Sistem Perpipaan

Gas Alam

PDAM

Drainase

Distribusi fluida

Sistem Perpipaan di Dunia

Migas

Sales Product

- Gas

- Liquid

Adsorber

-Amine

Water

- pemadam kebakaran

Exhaust

- flare

Beban pada Sistem Perpipaan

• Sustained load: Beban dari factor internal yang

terjadi secara terus menerus selama kondisi

operasi. Contoh: berat sistem perpipaan (fluida,

pipa, flange, valve, dll) dan tekanan internal

• Occasional Load: Beban dari factor eksternal

yang berubah-ubah selama kondisi operasi.

Contoh: angin, gempa, dan salju.

• Expansi load: Beban yang terjadi karena

adanya perubahan ukuran pipa. Contoh: thermal

expansi

Tegangan pada Sistem Perpipaan

Secondary Stress (stress yang diakibatkan oleh thermal

yang bisa mengakibatkan reaksi pemuaian atau penyusutan.

Secondary stress bukanlah sebagai penyebab terjadinya kegagalan

material secara langsung,melainkan karena berulang)

Pipe Support (alat yang digunakan untuk menahan atau

menyangga suatu sistem perpipaan)

- Secara beban dan gaya yang ditahan dan diterima oleh pipe

support dapat dibagi dalam tiga kategori yaitu :

Gaya dan beban dari berat pipa dan insulasi yang bekerja

secara vertical

Gaya yang bekerja dari arah lateral pipa

Gaya yang bekerja arah sumbu pipa atau aksial atau juga

disebut longitudinal

Pipe Span (merupakan jarak maksimum antar pipe support)

- Hubungan jarak dengan stress

- Hubungan jarak denganbesar defleksi

ASME B31.3 (American Society of Mechanical

Engineers B31.3 Process Piping)

- merupakan bagian dari Code ASME B31, yang

dikhususkan untuk sistem perpipaan pada

proses di kilang minyak

- Terdapat persamaan sederhana dan data

allowable stress yang dapat mengetahui kondisi

keamanan rancangan sistem perpipaan

CAESAR II (sebuah program yang merupakan alat

untuk perhitungan tegangan yang terjadi dalam rencana

dari sistem perpipaan)

- Program CAESAR II ini dibuat dan dikembangkan oleh COADE

Engineering Software, yaitu sebuah perusahaan pembuat Software

khusus di bidang Mechanical Engineering yang bermarkas di

Houston, Amerika Serikat.

Metodologi

Diagram AlirMulai

Studi Literatur dan

Pengumpulan Data

Penentuan Posisi dan

Jenis Pipe Support

Stress Sketch

B CA

Permodelan dengan

Caesar II

Kondisi

Hidrotest

Kondisi

Sustain

Kondisi

Ekspansi

Analisa

Gaya

Analisa

Tegangan

Kondisi

Operasi

Perhitungan Manual

B

D E

Batasan

ASME B31.3Batasan Equipment

Sistem Perpipaan

yang Aman

Selesai

Ya Ya

TidakTidak

CA D E

Gambar Skema Sistem Perpipaan

Pipa NPS 6

Pipa NPS 8

Pipa NPS 10

Pipa NPS 12

Analisa Data

Pipe Span

NP

S

Ber

at (

pip

a

+ a

ir +

insu

lasi

)

Mo

men

iner

sia

per

mu

kaa

n

Sec

tio

n

mo

du

lus

Pipe span

stres

Pipe span

Defleksi

lb /

inch inch4 inch3 inch m inch m

6 3 28.14 8.5 754.1 19.2 357.2 9.1

8 4.8 72.5 16.81 837 21.3 402 10.3

10 6.95 160.8 29.9 927.52 23.6 450.8 11.4

12 9.33 300.3 47.1 1004.9 25.6 485.7 12.4

Permodelan Pipa di Caesar II

Garis Biru : Allowable Stress

Angka 1 : Sistem perpipaan dengan pipe support

semua jenis resting,

Angka 2 : Sistem perpipaan dengan pipe support

semua jenis tight

Angka 3 : Sistem perpipaan dengan pipe support jenis

resting guide

Angka 4 : Sistem perpipaan dengan kombinasi jenis

pipe support.

Hidrotest

Sustain

Ekspansi Temperature

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

2526

27

28

29

34

31

3233

3530

36

Analisa

Nozlle

Load

Equip ment Kondisi 1 2 3 4 5

VC

Sustain Passed Passed Failed Passed Passed

T desain Passed Passed Failed Passed Passed

T operasi Passed Passed Failed Passed Passed

HE A

Sustain

Failed Passed Passed Passed Passed

HE B Failed Passed Passed Passed Passed

HE C Failed Passed Passed Passed Passed

HE D Failed Passed Passed Passed Passed

HE A

T desain

Failed Passed Failed Passed Passed

HE B Failed Passed Failed Passed Passed

HE C Failed Passed Failed Passed Passed

HE D Failed Passed Failed Passed Passed

HE A

T operasi

Failed Passed Failed Passed Passed

HE B Failed Passed Failed Passed Passed

HE C Failed Passed Failed Passed Passed

HE D Failed Passed Failed Passed Passed

P A

Sustain

Failed Passed Passed Passed Passed

P B Failed Passed Passed Passed Passed

P C Failed Passed Passed Passed Passed

P A

T desain

Failed Failed Failed Failed Passed

P B Failed Failed Failed Failed Passed

P C Failed Failed Failed Failed Passed

P A

T operasi

Failed Failed Failed Failed Passed

P B Failed Failed Failed Failed Passed

P C Failed Failed Failed Failed Passed

Analisa tegangan dengan perhitungan teori

• Perbandingan pada kondisi sustain

Node

pada

Caesar

Perhitungan

manual

Caesar Allowable Deviasi

3011 4723.485 4707.32 20000 16.165

3031 7551.164 2945.84 20000 4605.324

Perbandingan

pada

tegangan

karena

thermal

node caesar manual defiasi allowable

3011 652.66 8683.863 8031.203 30000

3019 1789.02 4124.257 2335.237 30000

3020 1162.94 2488.424 1325.484 30000

3028 1109.11 1674.119 565.009 30000

3029 1806.35 1542.32 264.03 30000

3031 1806.35 4776.786 2970.436 30000

Kesimpulan

• Berat sistem perpipaan terbagi tiap diameter

pipa, pipa dengan diameter 6” memiliki berat 3

lb/inch, pipa dengan diameter 8” memiliki berat

4.8 lb/inch pipa dengan diameter 10” memiliki

berat 6.95 lb/inch dan pipa dengan diameter 12”

memiliki berat 9.33 lb/inch.

• Konfigurasi pipe support paling optimal dengan

mengkombinasikan beberapa jenis pipe support,

menggunakan resting, guide, dan line stop.

• Besar tegangan pada kondisi hidrotest sebesar

5270.1 psi dengan batas tegangan ijin sebesar

20000 psi. Pada kondisi sustain load sebesar

9204 psi dengan batas tegangan ijin sebesar

20000 psi, dan pada kondisi thermal ekspansi

sebesar 3638.4 psi dengan batas tegangan ijin

sebesar 30000 psi.

• Gaya dan momen pada equipment tidak ada

yang melebihi batas spesifikasi equipment.

• Perbedaan hasil dari analisa tegangan Caesar II

dengan perhitungan teoritis sebesar 2310.745

psi pada kondisi sustain dan 2581.9 psi pada

kondisi thermal ekspansi

Saran

Analisa yang dilakukan masih mengabaikan faktor-

faktor dari luar dan beban dinamis selain karena

thermal. Bisa karena alam, seperti angin, gempa

bumi, salju atau hujan. Atau bisa karena sistem

perpipaan, karena adanya mesin berputar seperti

air fin cooler, pompa dengan getaran, kompresor

dan getaran-getaran yanglain. Untuk kedepanya

bisa dilakukan analisa dengan memperhatikan

faktor-faktor tersebut. Dari yang selalu terjadi

sampai yang jarang terjadi.

• Terimakasih