Download Pipa

5/17/2018 Download Pipa - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/download-pipa 1/6

ANALISIS TEGANGAN KRITIS BOILER FEED WATER PADA HRSG

B-9203A FIRED PADA PT. ARUN.NGL LHOKSEUMAWE

Poppy Irawan Arif

Jurusan Teknik Mesin ± Fakultas Teknik Universitas Syiah Kuala

Email : [email protected]

ABSTRAK

Fleksibilitas pipa adalah salah satu hal yang penting di dalam perhitungan dan

perencanaan perpipaan. Pemanasan pipa tentu akan menimbulkan perpanjangan begitu puladengan pendinginan pipa akan menimbulkan perpendekan. Perpanjangan dan perpendekaninilah yang akan merupakan masalah fleksibilitas dan tegangan. Analisis tegangan ditentukan

oleh gaya-gaya pada angker, momen lentur, tegangan pada sistem perpipaan pada suatu titik atau segmen. Makalah ini membahas tentang analisis tegangan pada pipa yang dipengaruhi

oleh temperature dan tekanan fluida di dalam pipa tersebut.

Kata kunci: Fleksibilitas, Angker

Pendahuluan

Merancang pipa pada fasilitas

produksi meliputi pemilihan diameter

dan ketebalan pipa yang harus mampu

mengalirkan fluida dari suatu daerah

operasional ke station pengumpulan

dan penyaluran dalam batas-batas

penurunan tekanan yang diizinkan.

Langkah pertama untuk mengetahui

laju aliran pada pipa terlebih dahuluhendaknya menghitung kehilangan

tekanan pada pipa tersebut.

Konsep tentang perhitungan

penurunan tekanan sama dengan

konsep penurunan tekanan pada

flowline, pipe line, dan gas

transmision line. Jadi segala sesuatu

yang menyangkut prinsip dasar

penentuan penurunan tekanan dalam

pipa akan diperkenalkan pada makalah

ini.

Ada beberapa pertimbangan

untuk merancang pipa. Metode yang

paling tepat tergantung pada sistem,

perancang, jumlah variabel tetap,

ketersediaan pipa dan peralatan, serta



biaya, baik instalasi (modal) maupun

operasi / biaya pemeliharaan harus

dipertimbangkan dalam memilih

desain yang optimum. Dalam

perencanaan pipa biaya operasi

hendaknya lebih rendah daripada biaya

instalasi.

Analisis Tegangan Pada Pipa

Fleksibilitas pipa adalah salah

satu hal yang penting di dalam

perhitungan dan perencanaan

perpipaan. Analisis tegangan pada saat

ini telah dapat diprogramkan pada

komputer, konsekuensinya bagi para

desainer pipa hanya bertanggung

jawab. Untuk perhitungan cepat dalam

suatu tata letak pipa dengan toleransi

tertentu. Seandainya masalah

fleksibilitas dengan perhitungan cepat

diluar dari batasannya, maka hal ini

dapat diselesaikan ke bagian stress

group (yang bertanggung jawab dalam

masalah tegangan pipa).

Pemanasan pipa tentu akan

menimbulkan perpanjangan begitu

pula dengan pendinginan pipa akan

menimbulkan perpendekan.

Perpanjangan dan perpendekan inilah

yang akan merupakan masalah

fleksibilitas dan tegangan.

Analisis tegangan ditentukan oleh

gaya-gaya pada angker, momen lentur,

tegangan pada sistem perpipaan pada

suatu titik atau segmen. Di dalam

perhitungan, untuk bahan-bahan

tertentu dengan schedule atau

ketebalan tertentu, gaya-gaya,

tegangan serta momen lenturnya dapat

dicari batas maksimal yang diizinkan,

sehingga bagi perencana mempunyai

suatu patokan perhitungan yang tak

boleh melebihi batas tersebut.Untuk

perhitungan fleksibilitas dan anlisis

tegangan pada jalur dan titik kritisharus dilakukan, misalnya untuk setiap

jalur yang mengalami fitting .

Dasar ± dasar Pertimbangan Dalam

Perencanaan Pipa

Sifat-sifat fisik dari fluida sangat

mempengaruhi dalam perencanaan

pipa. Sifat fisik dalam jenis-jenis

fluida sangatlah berbeda antara fluida

cair dan fluida gas. Misalnya

kompressibilitas, densitas, dan lain



sebagainya antara fluida cair dan gas

berbeda.

Sifat-sifat fluida yang harus di

ketahui serta variabel lain yang harus

dipertimbangkan dalam merencanakan

pemipaan:

1. Diameter pipa

2. Pipa panjang

3. Spesific gravity dan densitas

4. Compressibility

5. Temperatur

6. Viskositas

7. Pour point

8. Vapor pressure

9. Reynold number

10. Faktor gesekan

Sifat-sifat lainnya dari fluida dan

pipa dapat digunakan dalam

perhitungan khusus seperti untuk

menentukan penurunan tekanan dan

laju aliran fluida didalam suatu pipa.

Rumus yang menggambarkan aliran

fluida dalam pipa diturunkan dari

teorema Bernoulli dan dimodifikasi

untuk menghitung kerugian akibat

gesekan. teorema Bernoullimengungkapkan penerapan hukum

kekekalan energi terhadap aliran fluida

dalam suatu saluran.

Reynold Number

Bilangan Reynold adalah suatu

bilangan tanpa dimensi yang

merupakan perbandingan antara gaya

inersia dengan gaya viscous.

Dimana:

= Bilangan Reynold

= Densitas (kg/m3

) = Kecepatan aliran (m/s)

= Diameter dalam pipa (m)

= viskositas (kg/m s)

Teori Bernoulli

Teori ini dipakai untuk menyatakan

energi yang dikandung dalam suatu

fluida. Dimana energi tersebut adalah

berupa energi potensial dari suatu

tinggi equivalen atau head dari suatu

kolom fluida.

Dimana:

= Head elevasi (m)

= Tekanan (Pa)

= Densitas (kg/m3)

= Kecepatan aliran (m/s)

= Percepatan gravitasi (m/s2)

= Head loss didalam pipa (m)



Perencanaan Fleksibilitas Pipa

Metode perhitungan

fleksibilitas pipa haruslah didasarkan

pada :

Batas angker yang diketahui

atau diasumsikan.

Perencanaan temperatur,

koefisien ekspansi baik untuk

jalur utama atau cabang.

Perencanaan pada kondisikhusus, seperti start up, wsiklus

operasi, tracing uap dan lain-

lain.

Adapun korelasi yang

digunakan dalam menghitung

fleksibilitas pada pipa adalah sebagai

berikut ini:

Dimana:D = Nominal ukuran pipa (m)E = Ekspansi dalam loop (m)

U = Panjang pipa keseluruhan (m)L = Panjang Jarak antara angker pipa (m)

Analisis Tegangan

Sebelum dibicarakan masalah

tegangan pipa, maka dapat dilihat

perumusan hubungan antara tekanan

internal dan eksternal terhadap

ketebalan pipa. Tebal pipa untuk

tahan terhadap tekanan internal.

Maka tebal dari pipa dapat dihitung

dengan menggunakan persamaan

berikut ini:

Dimana:

= Tebal dinding pipa (m)

= Tekanan internal (Pa)

= Diameter pipa (m) = Hoop stress

Setiap benda yang dipanaskan

akan memuai dan bila didinginkan

akan menyusut. Memuai atau

menyusutnya suatu benda yergantung

pada penambahan atau penurunan

temperatur yang diberikan pada bendatersebut. Untuk itu berlakunya hukum

Hooke dengan korelasi sebagai

berikut:

Dimana:

= Tegangan (N/m2)

= Tekanan pada pipa (Pa)

= Jari-jari pipa (m)

= Luas penampang pipa (m2)



Adapun hubungan antara

tegangan dan regangan dapat

digambarkan dengan persamaan

sebagai berikut:

Dimana:

= Modulus Elastisitas

= Tegangan = Regangan

Untuk mengetahui tegangan

yang diizinkan kita dapat mengetahui

dengan menggunakan persamaan

berikut ini :

Dimana:

= Tegangan pipa yang diizinkan (N/m2)

= Tegangan pipa keadaan dingin(N/m2)

= Tegangan pipa keadaan panas (N/m2)

= Faktor pada siklus yang dialami pipa

Adapun faktor siklus yang

dialami oleh pipa dapat kita tentukan

berdasarkan tabel 1.1 :

Tabel 1.1

Kesimpulan

Dari hasil analisis tegangan yang

terjadi pada bolier feed water HRSG

B-9203A pada PT.ARUN NGL dapat

diambil beberapa kesimpulan sebagai

berikut:

1. Tegangan kritis yang terjadi

terdapat pada jalur pipa yang

sangat dekat sumber fluida

masuknya.

2. Semakin jauh jalur pipa dengan

sumber fluida yang masuk dari

pipa, maka tegangan yang

terjadi pada pipa tersebut

semakin kecil nilainya.

7000-14000 0.9

14000-22000 0.8

22000-45000 0.7

25000-100000 0.6

100000 keatas 0.5



Daftar Pustaka

1.

Brujin L.A. ,

Ketel Uap ,

Terjemahan Sukamto, Bhrata

karya aksara, Jakarta, 1982.

2. Muin Syamsir A. , Pesawat-

pesawat Konversi Energi ,

Rajawali. Jakarta, 1988.

3. Kennedy J.L , Oil and Gas

Pipeline Fundamentals , Tulsa,

USA, 1984.4. Rip Weaver ., Process Piping

Drafting , Gulf Publishing

Company, London, 1975.

5. Reynolds William C.,

Termodinamika Teknik , Erlangga,

Jakarta, 1996.

6. Raswari., Teknologi dan

Perencanaan Sistem Pemipaan ,

Universitas Indonesia, Jakarta,

1986.

7. John. F, dkk, Fluid Mechanics,

Longman scientific & Technical,

Singapore, 1995.

Documents

Download Pipa