JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2013) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print)
1
Analisa Rancangan Pipe Support pada Sistem Perpipaan dari Pompa Menuju Pressure Vessel dan Heat Exchanger dengan Pendekatan Software Caesar II Asvin Banhar Saputra dan Budi Agung Kurniawan Jurusan Teknik Material dan Metalurgi, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Kampus ITS, Keputih, Surabaya 60111 E-mail:
[email protected] Abstrak— Pipe support pada sistem perpipaan berguna untuk mengontrol gaya, momen dan tegangan yang timbul. Batas tegangan terdapat pada ASME sebesar 20000 psi untuk material ASTM A106 Gr. B pada temperatur 100 oF sedangkan gaya dan momen nozzle equipment terdapat pada spesifikasi peralatan. Spoesifikasi nozzle pompa sebesar 1743 ft.lb pada Mx dan 2596 ft.lb pada My. Posisi pipe support ditentukan oleh tim desainer dimana desain pipe support sudah tidak melebihi pipe span, pada pipa 12” didesain 6 m dan maksimal pipe span 12.4 m. Penentuan jenis pipe support yang pertama didasarkan yang paling mudah yaitu resting pipe support. Didapat tegangan yang terjadi pada kondisi sustain sebesar 9204 psi dan pada kondisi thermal ekspansi sebesar 3638.4 psi, dimana keduanya tidak melebihi tegangan ijin. Pada nozzle pompa a didapat Mx sebesar 2304.3 lb.ft dan pada My sebesar 2598.8 lb.ft, dimana keduanya melebihi spesifikasi peralatan. Menggunakan tight pipe support didapat Mx sebesar 6731.8 lb.ft dan My sebesar 6739.4 lb.ft. Sedang menggunakan resting-guide pipe support didapat Mx sebesar 4213.8 lb.ft dan My sebesar 869.2 lb.ft. Dengan menggunakan line stop dan guide untuk mengarahkan pemuaian menjauhi pompa, maka didapat Mx sebesar 1396.1 lb.ft dan My sebesar 1168.5 lb.ft yang keduanya tidak melebihi spesifikasi equipment. Terdapat perbedaan hasil analisa Caesar II dengan perhitungan teoritis pada kondisi sustain dan thermal sebesar 1374.85 psi dan 1416.816 psi. Kata Kunci— sistem perpipaan, pipe support, tegangan, Caesar II.
I. PENDAHULUAN
S
ENORO Gas Development Project yang sedang dikerjakan oleh PT Tripatra Engineering merupakan proyek eksplorasi gas alam di Tomori Sulawesi. Eksplorasi ini merupakan JOB (Joint Operating Body) antara Pertamina dan Medco Energi. Pabrik ini melakukan pengeboran gas alam dan mengolah menjadi gas mentah yang siap diolah pada pabrik LNG (Liquid Natural Gas). Dalam proses eksplorasi ini membutuhkan sistem perpipaan yang aman untuk mengalirkan fluida dalam bentuk cair dan/atau gas dari peralatan satu ke peralatan yang lain secara kontinyu. Peralatan tersebut terdiri dari compressor, heat exchanger, vessel/column, pompa, filter, tangki, dan lainlain. Pada sebuah sistem perpipaan akan muncul tegangan. Hal ini dipengaruhi berat sistem perpipaan, berat fluida, tekanan fluida dan temperatur. Besarnya nilai tegangan, gaya dan defleksi tidak boleh melebihi allowable yang ada. Untuk batasan besar nilai tegangan terdapat pada ASME B31.3. Pada sistem perpiaan yang menghubungkan antar peralatan akan ada tegangan yang diteruskan ke nozzle peralatan. Besar tegangan ini juga tidak boleh melebihi batasan dari peralatan yang ada. Untuk mengontrol besarnya tegangan yang terjadi maka digunakan pipe support.
Pipe support adalah alat yang digunakan untuk menahan atau memegang sistem perpipaan. Jenis dan standar pipe support yang digunakan sudah ada, namun jumlah dan jenis penggunaanya tidak ada standar yang mengaturnya. Maka dari itu perlu dilakukan analisa desain sistem perpipaan yang akan digunakan agar bisa djamin kelangsungan operasi serta umur pemakaian tidak mengalami kegagalan karena kesalahan desain. Analisa tegangan ini dilakukan dengan menggunakan bantuan software CAESAR II. II. URAIAN PENELITIAN A. Studi Literatur Studi literatur ialah mempelajari sistem perpipaan yang biasa digunakan dalam dunia industri. Dalam studi literatur ini meliputi: 1) Beban Sistem perpipaan Sistem perpipaan selama kondisi operasi akan mengalami pembebanan static dan dinamik. Berat pipa, fluida, dan komponen yang terpasang pada pipa masuk dalam kategori beban static. Sedangkan beban dinamis meliputi kecepatan angin, gempa dan berat salju. Secara umum beban pada sistem perpipaan dapat diklasifikasikan menjadi 3[1]: a. Sustained load Beban dari factor internal yang terjadi secara terus menerus selama kondisi operasi. Contoh: berat sistem perpipaan (fluida, pipa, flage, valve, dll) dan tekanan internal b. Occasional Load Beban dari factor internal yang berubah-ubah selama kondisi operasi. Contoh: angin, gempa, dan salju. c. Expansion load Beban yang terjadi karena adanya perubahan ukuran pipa. Contoh: thermal expansion. 2) Tegangan Sistem Perpipaan Beban karena kondisi operasi akan menyebabkan tegangan pada sistem perpipaan. Tegangan pada sistem perpipaan dapat dikelompokan menjadi dua kategori, primary stress (tegangan utama) dan secondary stress. a) Primary Stress Primary stress adalah jenis stress yang ditimbulkan akibat Sustained Load. Stress kategori ini dikelompokan dalam stress yang berbahaya (hazardous type of stress)[1]. Disebut berbahaya karena jika stress ini terjadi dan melewati dari yield strength pipa maka bisa menyebabkan kegagalan
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2013) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print) material dan kecelakaan. Primary stress ini erat hubunganya dengan posisi pipe support. Primary stress terdiri dari longitudinal stress ( ) dan hoop stress. a. Longitudinal Stress ( ) Longitudinal stress meupakan tegangan yang terjadi akibat gaya dalam dari pipa. Longitudinal stress merupakan total dari besar tegangan aksial ( tegangan internal pressure ( dan tegangan tekuk atau tegangan bending ( [2]. Tegangan aksial ( merupakan tegangan yang bekerja searah dengan sumbu pipa. Tegangan internal pressure ( merupakan interaksi antara internal pressure ( ) yang terjadi terhadap dinding pipa yang searah sumbu pipa. merupakan momen Sedangkan tegangan bending ( bending karena beban pipa.
SL
P t Mb Z
: : : : :
PAi M b Pd o 4t AP Z
(1)
Tekanan Diameter luar Tebal pipa Momen bending Section modulus
b) Secondary stress Secondary stress adalah stress yang diakibatkan oleh thermal loads[2]. Yaitu akibat temperature fluida yang mengalir, yang menyebabkan pipa mengalami pemuaian atau pengkerutan. Secara sederhana, dalam 2 dimensi maka tegangan yang terjadi adalah sebagai berikut :
E l
: : :
l E lo
(2)
Panjang pipa Koefisien muai linear material akibat beda temperature tertentu Modulus elastisitas material pipa
Untuk bentuk yang lebih komplek, dalam 3 dimensi maka digunakan perhitungan matematis dengan mencari titik grafitasi, titik centroid, momen inertia, dan produk of inertia. kemudian bisa didapatkan besar momen bending dan momen puntir yang kemudian dengan perhitungan matematis dengan section modulus didapat besar stress karena bending dan stress karena torsion [3]. 3) Penyangga pipa atau Pipe support Sistem perpipaan dalam kondisi operasi akan mengalami berbagai macam gaya yang akan membuat sistem perpipaan bergerak. Pergerakan dari sistem perpipaan ini harus dibatasi agar tidak terjadi kerusakan sistem. Untuk membatasi perggerakan sistem perpipaan ini maka dibutuhkan pipe support atau penyangga pipa. Pipe support adalah alat yang digunakan untuk menahan atau menyangga suatu sistem
2
perpipaan. Secara beban dan gaya yang ditahan dan diterima oleh pipe support dapat dibagi dalam tiga kategori yaitu [1] : 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 Jenis jenis pipe support yang biasa terdapat pada sistem perpipaan, sebagai berikut [1]: Resting : Support yang menahan gaya pipa berlawanan dengan berat pipa. Anchor : Disebut juga dengan rigid restrain dengan full fixation. Pada tipe ini pipa tidak bisa bergerak ke segala arah sumbu. Stop : Support yang mengizinkan pipa untuk bergerak secara rotasi tapi tidak dalam arah aksial atau longitudinal Line : Support yang berfungsi menahan gerakan Stop pipa pada arah aksial atau translator pada jumlah tertentu. Guide : Support yang berfungsi untuk mencegah terjadinya pergerakan berlebih searah tegak lurus sumbu pipa. Hanger : Support di mana pipa ditahan dari sebuah strukur atau support ditempel pada struktur yang berada di atas pipa Tight : Support yang menahan ke segala arah, Support namun masih memungkinkan pipa mengalami pergerakan searah sumbu aksial. Hal penting yang perlu diperhatikan dalam mendesain piping support, antara lain (Smith dan Van Laan, 1987) [1]. a. Berat Pipa b. Jenis Pipa c. Perambatan Getaran d. Expansion Pipa e. Jarak antar pipa f. Jarak antar pipe support Jarak antar pipe support atau disebut allowable pipe span. Terdapat dua batasan untuk menghitung allowable pipe span, berdasarkan maksimal defleksi dan maksimal stress [4].
Ls
10ZS w
128EI Ls 4 w
Z w E ∆ I
: : : : : :
(2) (3)
Allowable pipe span Section modulus Berat persatuan panjang Modulus elastisitas pipa Defleksi yang diizinkan Momen inersia
4) ASME B31.3 American Society of Mechanical Engineers B31.3 Process Piping. Ini merupakan bagian dari ASME B31, dimana ini dikhususkan untuk sistem perpipaan di kilang minyak, kimia, farmasi, tekstil, kertas, semikonduktor, dan sistem cryogenic[5]. Pada code ini terdapat rumus yang
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2013) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print) disederhanakan untuk bisa mengetehui rencana desain sistem perpipaan ini dapat beroperasi dengan aman. Terdapat nilai allowable stress, dimana bisa dilihat pada Appendix A Tabel A-1 di ASME B31.3 2012. Nilai dari allowable stress ini bisa digunakan untuk temperatur tinggi dan temperatur rendah. Sc untuk temperatur rendah / dingin dan Sh untuk temperatur tinggi atau panas. a. Allowable Stress Range
Allowable stress range merupakan suatu batasan stress yang diizinkan pada sistem perpipaan akibat kondisi temperatur yang terjadi berulang. Terjadi berulang ini karena adanya perbedaan temperatur saat bertemperatur ambient (operasi, perawatan dan shut down) dan pada temperatur maksimum (saat operasi) [1]. Allowable stress untuk thermal expansionon stress atau juga disebut displacement sress range, SA, dapat dihitung dengan data faktor f, Sc, dan Sh. Faktor f yang berfungsi untuk memperkirakan penurunan kemampuan sebuah material dalam menerima beban atau tegangan.[5];
f
: : : :
Allowable displacement stress range Basic allowable stress pada temperature rendah Basic allowable stress saat temperature tertinggi Stress range factor
B. Pengumpulan Data Pengumpulan data ialah data yang dikumpulkan berkaitan dengan desain sistem perpipaan yang akan dianalisis. Data tersebut meliputi: • Code dan standar Tabel 1 Allowable Stress berdasarkan Temperatur (ASME B31.3)
Temperatur <100 200 300
Allowable Stress (psi) 20000 20000 20000
Densitas Insulasi Densitas Fluida Densitas Air Densitas Pipa Temperatur Operasi Temperatur Desain Pressure Operasi Pressure Desain Pressure Hidrotest
3 : : : : : : : : :
184 kg/m3 59.9 kg/m3 1000 kg/m3 0.00783 kg/m3 264 oF 300 oF 144 psig 255 psig 382.5 psig
• Gaya maksimum yang dapat diterima oleh nozzle setiap equipment. a. Pompa sentrifugal
Gambar 2 Arah gaya dan momen pada pompa Tabel 2 Allowable Gaya Dan Momen pada Pompa[6] NPS Rating Fy Fz Fx My Mz Mx 6 300# 921 1397 1119 1743 2596 3392
Fy 921
b. Heat Exchanger
Gambar 3 Arah gaya dan momen pada heat exchanger Tabel 3 Allowable Gaya dan Momen pada Heat Exchanger[6] NPS Rating F M 6 300# 1148 3095
c. Vertical Vessel
• Gambar 3D dari sistem perpipaan
Gambar 4 arah gaya dan momen pa vertical coulomn Tabel 4 allowable gaya dan momen pada vertical coulomn [6] NPS Rating FL Fteta Fa ML Mteta 8 150# 2645 1984 2645 4513 4513 Pipa NPS 6 Pipa NPS 8 Pipa NPS 10 Pipa NPS 12 Gambar 1 Gambar 3D sistem perpipaan, warna menunjukan ukuran pipa
• Kondisi dari desain sistem perpipaan. Jenis Material : ASTM A 106 Grade. B Korosi Allowance : 3.2 mm Modulus Elastisitas : 27.9 x 106 Expansionon Factor : 294
Mt 5207
C. Penentuan Pipe Support Penentuan pipe support memperhatikan akses, maintenance, dan pipe span. Dengan menggunakan persamaan 2 bisa didapat panjang pipe span. Hasil perhitungan panjang pipe span dibandingkan dengan panjang maksimal dari desain pipe support. Pada desain NPS 6 sepanjang 2.9 m, NPS 8 sepanjang 4 m, NPS 10 sepanjang 2.1 m, dan NPS 12 sepanjang 6 m. Dengan
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2013) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print)
4
jarak pipe support dibawah pipe span. Karena tegangan pada kondisi berat berhubungan dengan jarak pipe support, maka bisa diperkirakan tegangan yang terjadi karena berat sistem perpipaan tidak akan melebihi dari allowable stress. Tabel 5 Panjang Pipe Span untuk setiap NPS NPS
6 8 10 12
Berat (pipa + air + insulasi)
Momen inersia permukaa n
Section modulus
Pipe span stres
Pipe span Defleksi
lb / inch
inch4
inch3
m
m
3 4.8 6.95 9.33
28.14 72.5 160.8 300.3
8.5 16.81 29.9 47.1
19.2 21.3 23.6 25.6
9.1 10.3 11.4 12.4
Gambar 5 Grafik perbandingan besar tegangan pada sistem perpipaan karena thermal
D. Permodelan pada Caesar II Permodelan Caesar dilakukan dengan mencoba beberapa kondisi pipe support. Pertama dilakukan permodelan tanpa menggunakan resting pipe support, tight support, dan resting guide support. Setelah dilakukan analisa terhadap allowable stress dan nozzle load, dari ketiga percobaan tidak didapatkan konfigurasi pipe support yang memenuhi. Maka dilakukan permodelan dengan melakukan kombinasi agar didapat load pada nozzle yang tidak melebihi batasan. Setelah dilakukan kombinasi dan penambahan line stop pipe support maka didapat konfigurasi pipe support yang tidak melebihi batasan tegangan dan besar gaya pada nozzle equipment. 1) Menganalisa Nilai Besar nilai tegangan yang didapat pada CAESAR II dilakukan dengan permodelan pada kondisi hidrotest, sustain, dan expansion karena thermal. Kemudian dibandingkan dengan allowable stress dan juga dibandingkan dengan tegangan yang terjadi pada percobaan yang lain, perbandingan itu meliputi - 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. 2) Thermal Ekspansi Kondisi expansion karena thermal ini dimodelkan pada temperatur paling tinggi, yaitu temperatur desain. Terlihat pada gambar 4.3 garis lurus berwarna biru merupakan allowable stress karena thermal expansion, sebesar 30000 psi. Grafik kuning yang menggambarkan menggunakan support tight, merupakan yang paling tinggi nilai tegangannya dan mengalami gagal pada node 100. Kemudian berurutan biru, abu-abu, hijau, dan terakhir yang memiliki tegangan paling kecil adalah orange. Garis orange merupakan sistem perpipaan dengan menggunakan pipe support resting saja.
Gambar 6 Distribusi tegangan pada sistem perpipaan dengan menggunakan kombinasi jenis pipe support dan penambahan line stop pipe support
3) Sustain load Perbandingan besar tegangan yang terjadi dengan allowable pada kondisi sustain dapat terlihat pada gambar diatas. Pada gambar terlihat allowable stress yang ada berupa garis lurus pada nilai 20000 psi. Pada gambar terlihat grafik no. 1 yang tidak menggunakan pipe support tegangan pada node rencana pemasangan pipe support terjadi tidak beraturan, dan jelas melebihi allowable stress yang ada. Sedangkan 4 grafik yang lain tidak terlihat perbedaan yang jauh yang menyebabkan hanya terlihat satu grafik. Dari ke-4 permodelan didapat tidak ada yang melebihi allowable stress yang ada.
Gambar 5 Distribusi tegangan pada sistem perpipaan dengan menggunakan kombinasi jenis pipe support dan penambahan line stop pipe support
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2013) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print)
Gambar 6 Grafik perbandingan besar tegangan pada sistem perpipaan karena sustain
4) Nozzle Check Perubahan jenis pipe support dikarenakan adanya kelebihan momen pada nozzle pompa A saat menggunakan pipe support jenis resting. Pertama dicoba dengan menggunakan tight pipe support pada semua pipe support. Pipe support ini diharapakan bisa mengurangi gaya yang terjadi pada nozzle. Akan tetapi yang terjadi semua nozlle mengalami kelebihan gaya atau momen. Pada pompa yang sebelumnya mengalami momen maksimal pada MY sebesar 2598.8 ft.lb menjadi 6739.4 lb.ft, sedangkan spesifikasi dari nozzle pompa 1743 lb.ft. Hal ini dikarenakan tight pipe support menahan gaya ke segala arah dan sangat kecil pergerakan searah sumbu pipa. Jadi pada saat pipa mengalami pemuaian yang bisa terbagi sempurna sepanjang pipa jadi terbatasi karena adanya tight pipe support. Adanya jarak antara support terdekat dengan nozzle pompa yang menyebabkan pemuaain dari support terdekat pompa menabrak nozzle dan menyebabkan naiknya momen.
5
menggunakan resting gaya yang terjadi bisa lebih terarah dan terkontrol. Besar MY dari 2598.8 lb.ft menjadi 869.2 lb.ft pada kondisi resting menjadi resting guide. Akan tetapi nilai MX berubah menjadi 4213.8 lb.ft dari 2304 lb.ft yang membuat tidak seimbang antara MY dengan MX. Hal ini dipengaruhi karena dengan menggunakan pipe support jenis guide, arah pipa lebih terarah dan pemuaian bergerak searah sumbu pipa. MX terjadi karena adanya gaya tegak lurus terhadap sumbu x dengan lengan sumbu y. Besar gaya dari arah x ini terjadi karena adanya pipa lurus panjang yang memuai searah sumbu x. Disekitar terdapat pipa sepanjang 10.9 m disekitar tempat bertemu discharge pompa a, b, dan c yang arah pemuaianya menyebabkan momen pada pompa a. Pipa tersebut antara node 3031 sampai 3051 didaerah percabangan 3 pompa, pada gambar 4.2. Kemudian pada node 3031 mengarah ke sumbu –x sepanjang 18.5 m. Pada node 3051 dipasang line stop agar arah pemuaian dari pipa menjauh dari percabangan ketiga pompa, kemudian pada node 3051 dipasang jenis resting guide agar pipa tetap lurus. Kemudian dari node 3011 dirubah menjadi resting pipe support agar bisa bebas bergerak ke arah aksial pipa. Konfigurasi pipe support ini terlihat pada gambar 4.1. Dengan menggunakan konfigurasi pipe support tersebut didapat besar MY dan MX pada pompa a bisa berada dibawah spesifikasi batasan pompa, yaitu sebesar 1396.1 ft.lb untuk MX dan 1168.5 ft.lb untuk MY. Gaya dan momen pada nozzle equipment vertical coulomn dan heat exchanger pun tidak ada yang melebihi spesifikasi equipment. 5) Perhitungan berdasarkan teori
Tabel 6 Hasil Analisa Gaya dan Momen pada Nozzle disemua Kondisi Equip Kondisi 1 2 3 4 ment VC HE A HE B HE C HE D HE A HE B HE C HE D HE A HE B HE C HE D PA PB PC PA PB PC PA PB PC
Sustain T desain T operasi Sustain
T desain
T operasi
Sustain
T desain
T operasi
Passed Passed Passed Passed Passed Passed Passed Passed Passed Passed Passed Passed Passed Passed Passed Passed Passed Passed Failed Passed Passed Passed Passed Passed
Failed Failed Failed Passed Passed Passed Passed Failed Failed Failed Failed Failed Failed Failed Failed Passed Passed Passed Failed Failed Failed Failed Failed Failed
Passed Passed Passed Passed Passed Passed z Passed Passed Passed Passed Passed Passed Passed Passed Passed Passed Passed Passed Failed Failed Failed Failed Failed Failed
Passed Passed Passed y Passed Passed Passed x Passed Passed Passed Passed Passed Passed Passed Passed Passed Passed Passed Passed Passed Passed Passed Passed Passed Passed
Dengan menggunakan tight pipe support dimana pergerakan pipa searah sumbu pipa sangat kecil malah bisa mengakibatkan besar momen pada nozzle pompa semakin besar. Maka dicoba dengan menggunakan resting-guide pipe support pada semua pipe support. Harapanya dengan
Gambar 7 Segmen perhitungan berdasarkan teori
Gambar 10 Detail segmen perhitungan manual
Perhitungan teoritis manual dilakukan untuk mengetahui besar perbedaan antara hasil perhitungan manual dengan hasil CAESAR II. Perhitungan dilakukan pada kondisi sustain dan thermal expansion. Dimana perhitungan dilakukan hanya pada satu segmen diantara dua pipe
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2013) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print) support, terlihat pada gambar dengan garis merah dan detail dimensi dari segmen tersebut terdapat pada gambar a. Kondisi Sustain Pada kondisi sustain, perhitungan menggunakan persamaan 1. Dimana terdiri dari tegangan aksial, tegangan karena bending, dan tegangan karena internal pressure. Dimana tegangan aksial tidak ada, karena tidak ada gaya yang bekerja dalam sumbu aksial. Tegangan karena internal pressure sebesar 2989.666. besar tegangan bending didapat dengan cara meresultankan besar tegangan bending dan tegangan puntir menggunakan lingkaran mohr. Didapat besar tegangan normal sebesar 1757.641 psi untuk titik 3011 dan 4037.167 psi pada titik 3031. Dengan menjumlahkanya maka didapat besar tegangan pada sustain.
Gambar 8 Grafik perbandingan antara perhitungan manual dan teori pada kondisi sustain
Jadi didapat rata-rata perbedaan antara hasil analisa software Caesar II dengan perhitungan teori sebesar 1374.85 psi b. Kondisi Thermal Ekspansion Pada kondisi thermal expansion, perhitungan dilakukan dengan analisa di 3 bidang datar, bidang XY, bidang XZ, dan bidang YZ. Pada setiap bidang dicari titik gravitasi dan gaya yang terjadi pada titik gravitasi. Setelah didapat, maka bisa mencari besar momen bending dan momen puntir yang terjadi pada setiap segmen yang bisa dilihat pada tabel. Kemudian dengan mengetahui modulus section dari pipa maka didapat besar tegangan karena bending dan tegangan karena puntir. Dengan persamaan yang ada pada ASME maka bisa didapat besar tegangan karena thermal expansion pada setiap titik dan batasan tegangan ijin sebesar 30000 psi.
thermal. Perbandingan dalam bentuk tabel dan grafik terlihat pada tabel dan grafik Perbedaan perhitungan manual terdapat pada kolom defiasi pada tabel 4.4. Terlihat defiasi terbesar pada titik 3031 sebesar 3101.051 psi. Sedang yang paling kecil terdapat pada titik 3020, yaitu sebesar 795.373 psi. Jadi didapat rata-rata perbedaan antara hasil analisa Caesar II dengan perhitungan teori sebesar 1416.816 psi. III. KESIMPULAN/RINGKASAN Dengan melakukan percobaan menggunakan 4 jenis pipe support maka dapat disimpulkan. 1. 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. 2. Konfigurasi pipe support paling optimal dengan mengkombinasikan beberapa jenis pipe support, menggunakan 10 jenis resting pipe support, 25 jenis resting guide pipe support, dan 1 jenis line stop. 3. Besar tegangan pada kondisi hidrotest sebesar 5270.1 psi, pada kondisi sustain load sebesar 9204 psi dengan batas tegangan ijin pada ASME B31.3 sebesar 20000 psi. Besar tegangan pada kondisi thermal ekspansi sebesar 3638.4 psi dengan tegangan ijin pada ASME B31.3 sebesar 30000 psi. 4. Dengan menggunakan konfigurasi pipe support yang optimal maka gaya dan momen pada equipment tidak ada yang melebihi batas spesifikasi equipment. 5. Perbedaan hasil dari analisa tegangan Caesar II dengan perhitungan teoritis sebesar 1374.85 psi pada kondisi sustain dan 1416.816 psi pada kondisi thermal ekspansi. DAFTAR PUSTAKA [1]
[2] [3]
[4] [5]
[6]
Gambar 9 grafik perbandingan hasil perhitungan teori dengan hasil Caesar II
Nilai tegangan yang dihasilkan pada setiap titik dibandingkan dengan nilai yang dihasilkan oleh Caesar II dan juga allowable stress dari ASME. Tegangan tersebut meliputi bending stress, torsion stress, dan stress karena
6
Agustinus, Donny. 2009. “Pengantar Piping Stress Analysis Dengan CAESAR II”. Jakarta : Entry Augisino Publisher Chamsudi, Achmad. 2005. “Piping Stress Analysis”. Serpong : Badan Tenaga Nuklir Nasional PUSPITEK. ITT Grinnell Industrial Piping, Inc. 1981. “Piping Design and Engineering Sixth Edition”. Amerika : ITT Grinnell Corporation. Kannappan, P.E., Sam. 1986. “Introduction to Pipe Stress Analysis”. Canada : John Wiley & Sons, Inc ASME . 2012. “ASME B31.3-2012 (Revision of ASME B31.3-2010), Process Piping, ASME Code for Pressure Piping, B31”. U.S.A : The American Society of Mechanical Engineering Tripatra. (2013). SNO-P-INF-050, Rev B - Job Notes for Pipe Stress Analysis. Jakarta. Tripatara Document.
