Metode Analisa Sistem Pemipaan

Pada sebuah Pabrik Petrokimia misalnya, akan kita temukan  ratusan jaringan pemipaan, mulai dari pipa yang berukuran kecil dan bertemperatur sedang, sampai ke pipa yang berukuran besar dengan variasi temperature tertentu. Semua jaringan pipa tersebut merupakan tanggung jawab piping stress engineering grup untuk memastikan bahwa setiap sistim pemipaan sudah didisain dan dipasang sesuai dengan aturan yang berlaku. Lalu, jika melihat begitu banyaknya sistim pemipaan yang ada, bagaimanakah caranya seorang piping stress engineer melakukan perhitungan analisa tegangan atau stress analysis pada seluruh jaringan pemipaan tersebut?

 

Apakah metode yang digunakan serta bagaimana cara  perhitungan tersebut dilakukan? Apakah semua jaringan pipa tersebut mesti dihitung analisa tegangannya tanpa memperdulikan besarnya ukuran diameter pipa dan jenis fluida yang mengalir didalamnya maupun temperatur? Kalau memang harus dihitung atau dilakukan analisa untuk semua sistim pemipaan tanpa memperhitungkan temperatur maupun ukuran pipanya, maka bisa dipastikan akan super sibuknya sang Piping Stress Engineer. Tentu saja tidak semua sistim pemipaan tersebut yang perlu dilakukan analisa tegangan atau stress analysis.

Pada ASME B31.3 para 319.4.1 dituliskan dengan jelas bahwa sistim pemipaan dibawah ini tidak memerlukan perhitungan analisa tegangan secara formal atau formal analysis, yaitu:

  • Sistim pemipaan yang merupakan duplikasi dari sistim pemipaan pada pabrik yang sudah beroperasi dengan sukses.
  • Sistim pemipaan yang bisa dianggap tidak perlu dianalsia dengan cara membandingkan dengan sistim yang sebelumnya sudah di analisa.
  • Sistim pemipan yang mempunyai konfigurasi yang mempunyai tidak lebih dari dua anchor point, tidak ada pipe support diantara kedua anchor tadi, serta termasuk didalam batasan dari persamaan dibawah ini:

 

Dimana:

  • D   = diameter luar dari pipa, in (mm)
  • y    = resultant dari total regangan atau displacement yang diserap pipa, in (mm)
  • L    = jarak total antara dua buah anchor,  in (mm)
  • U   = jarak garis lurus dari satu anchor ke   anchor lai nnya, in (mm)
  • K1 = 30 Sa/Ea untuk sistim Amerika Serikat (in/ft)2  ; 208000 Sa/Ea untuk Sistim SI (mm/m)2
  • Ea = referensi Modulus Elastisitas pada   temperatur 70o F atau 21o C, ksi (Mpa)

Namun mesti diperhatikan bahwa walaupun formula sederhana diatas sangat berguna, tetapi dia juga mempunyai keterbatasan, yaitu dalam hal tidak adanya bukti secara umum bahwa penggunaan formula tersebut akan menghasilkan suatu hasil akhir yang akurat dan konservatif.

Sehingga harap menggunakannya dengan penuh kehati-hatian, terutama untuk sistim pemipaan dengan konfigurasi yang unik dimana perbandingan antara U dengan L lebih besar dari 2.5, untuk pipa yang berdinding tipis (dimana SIF lebih dari 5), dan untuk sistim dimana adanya pergerakan dari luar yang sangat besar. Dengan demikian, untuk sistim pemipaan yang mempunyai karakteristik tidak termasuk atau diluar dari kategori diatas, maka pada sistim pemipaan tersebut haruslah dilakukan analisa tegangan atau stress analysis.

Secara umum ada tiga metode analisa tegangan yang sudah dikenal oleh piping stress engineer, yaitu:

  1. Metode Formal Analysis yang komprehensif: Metode ini adalah metode yang menggunakan Program Komputer, seperti CAESAR II atau Autopipe, dan program lainnya.
  2. Menggunakan metode pendekatan: Metode ini juga dikenal dengan nama Approximate Methide, dan merupakan metode perhitungan secara manual baik dengan menggunakan “simple beam formula, tabulation, charts, atau nomograph”. Namun peruntukannya hanyalah untuk bentuk piping yang sederhana.
  3. Menggunakan metode inspeksi secara visual:Metode ini hanyalah dilakukan  khusus untuk sistim pemipaan yang dianggap tidak kritis dan umumnya hanya untuk sistim pemipaan yang dalam “stress critical line list” jatuh dalam kategori C, seperti yang akan disampaikan pada bagian setelah ini.

Untuk menentukan jenis metode mana yang digunakan untuk sistim pemipaan tertentu, maka perlu dibuat sebuah daftar yang menunjukan metode apa yang harus dilakukan terhadap suatu sistim pemipaan.

Daftar tersebut dikenal dengan nama “Stress Critical Line List”.

Analisa Formal

Formal Analysis atau analisa formal adalah suatu analisa yang komprehensif yang khusus dilakukan pada sistim pemipaan yang termasuk kedalam kategori A dalam “Critical Line List”. Metode ini menggunakan program computer sebagai alat bantu didalam melakukan perhitungan. Pada saat ini sudah banyak merek dan jenis dari program komputer yang biasa dipakai oleh piping stress engineer, seperti CAESAR II dan Autopipe. Pada prinsipnya, ada dua jenis analisa komprehensif atau analisa formal yang biasa dilakukan oleh Piping Stress Engineer dengan menggunakan program komputer tersebut diatas, yaitu:

Analisa Statis atau Static Analysis:

 Analisa statis adalah analisa yang paling umum dan standard dilakukan pada setiap perhitungan piping stress analysis. Secara definisi, Analisa Statis pada piping sistim adalah suatu perhitungan dan analisa sistim pemipaan yang mendapat atau menerima beban statis. Pada perhitungan ini diasumsikan beban yang terjadi pada sistim pemipaan adalah bersifat statis dan berlangsung dalam kondisi yang stabil dan terus menerus tanpa adanya beban kejut.

Analisa Dinamis atau Dynamic Analysis:

Sedangkan analisa dinamis adalah suatu analisa yang memperhitungkan beban berulang yang menimpa sistim pipa. Beban dinamis ini bisa mengakibatkan terjadinya kegagalan karena faktor lelah atau fatigue. Namun perhitungan jenis analisa dinamis ini adalah suatu perhitungan yang jarang dilakukan pada masa engineering suatu proyek. Dynamic Analysis hanya perlu dilakukan jika dipandang perlu seperti pada masa commissioning atau antisipasi terjadinya beban dinamis selama masa operasi, atau juga jika Client mensyaratkan adanya perhitungan tersebut.

Selain melakukan perhitungan analisa tegangan pada sistim pemipaan dengan menggunakan program komputer, grup Piping Stress Engineering ini juga melakukan perhitungan yang khusus atau spesial kalkulasi dengan menggunakan program lainnya atau juga dengan melakukan perhitungan secara manual.

Beberapa spesial kalkulasi yang sering dilakukan oleh Piping Stress Engineer adalah sebagai berikut:

  • Branch Reinforcement Calculation
  • Trunnion Calculation
  • Gaya dan Momen pada Nozzle
  • Perhitungan Gaya Reaksi pada Relieve Valve
  • Slug Load Calculation
  • Water Hammer Calculation
  • Flange Leak Calculation
  • Wind Load Calculation
  • Seismic Load Calculation
  • Special Support Calculation

Leave a Reply