Pipe Support: Introduction

 Sistim pemipaan yang berada pada sebuah pabrik biasanya didisain untuk menghantarkan fluida dari satu tempat ke lain tempat yang jaraknya bisa saja berjauhan. Karena pipa umumnya berbahan logam (metal) dan berisi fluida yang mepunyai temperature tertentu, maka secara hukum alam akan ada berat dari pipa beserta isinya serta pengaruh dari temperatur fluida yang cenderung membuat sistim pemipaan akan bergerak.

Pergerakan dari sistim pemipaan tersebut bisa dalam bentuk tiga arah, yaitu arah ke bawah dan keatas (arah vertical), arah kesamping kiri dan kanan (arah lateral) dan arah sumbu pipa (aksial atau juga longitudinal). Pergerakan ini juga disebut dengan beban dan gaya.

Beban dan gaya yang terjadi pada tiga jenis arah itulah yang harus dibatasi sedemikian rupa sehingga tidak akan merusak atau mengakibatkan kerusakan pada material pipa yang pada gilirannya akan menggangu sistim keseluruhan.

Untuk membatasi beban dan gaya yang terjadi tersebut, maka dibutuhkan sebuah alat yang disebut dengan tumpuan pipa atau lebih dikenal dengan nama pipe support.

Pipe support mesti ditempatkan pada lokasi yang memungkinkan untuk dipasang, seperti tidak terlalu dekat dengan  valve, flange dan sebisa mungkin didekat struktur sehingga memudahkan untuk proses konstruksinya. Pekerjaan melakukan disain pipe support ini dilakukan oleh grup yang dinamakan juga grup pipe support. Personil yang melakukannya dikenal dengan pipe support engineer.

Secara organisasi perusahaan, Pipe Support Engineer sebenarnya termasuk dalam grup Piping Stress Engineering. Hanya saja dibeberapa perusahaan EPC, pipe support dijadikan grup terpisah dari piping stress engineering dan ditempatkan sejajar dengan grup lainnya seperti Piping Material, Piping Design dan Piping Stress engineering.

Perbedaan ini lebih banyak ditentukan oleh Negara dimana perusahaan tersebut berdomisili. Pengalaman saya mengatakan bahwa di Negara Inggris, hampir semua perusahaan  EPC memisahkan antara grup piping stress dengan grup pipe support ini. Sedangkan perusahaan yang berada, misalnya di Timur Tengah dan Indonesia, maka biasanya kedua grup ini digabung dan berada dibawah satu bendera yaitu  Piping Stress Engineering.

Bahkan biasanya personel yang melakukan pekerjaan pipe support ini adalah juga merupakan personel yang sama yang melakukan analisa sistim pemipaan atau stress analysis, yaitu Piping Stress Engineer. Dengan kata lain pekerjaan ini dirangkap oleh seorang piping stress engineer.

Kalau melihat dari sisi pekerjaan, maka pekerjaan pipe support ini merupakan suatu pekerjaan yang sangat penting didalam sebuah sistim pemipaan. Tanpa adanya pipe support, maka bisa dipastikan sistim pemipaan tersebut belumlah bisa dianggap sempurna.

Sebuah sistim pemipaan belumlah boleh dianggap selesai jika pada gambar yang sudah ada dan siap dibangun di lapangan, ternyata belum mempunyai tanda pipe support di lokasi yang dinginkan lengkap dengan penamaan dan tipe support yang digunakan.

Bahkan didalam menilai progress sebuah pekerjaan konstruksi, tanpa kelengkapan pipe support yang sesuai dengan yang tercantum didalam gambar konstruksi, maka bisa mengakibatkan rendahnya progress pekerjaan pada saat itu, walaupun kalau dilihat kondisi nyatanya, pipa-pipa sudah banyak bergeletakan di struktur dan pondasi.

Meskipun demikian, masih banyak pandangan miring yang diberikan kepada tim ini, termasuk dengan memandang sebelah mata akan tingkat kesulitan dari pekerjaan ini sekaligus tingkat kepentingannya. Mungkin hal tersebut lebih disebabkan oleh karena ketidak tahuan orang-orang yang dalam pekerjaan sehari-harinya tidaklah banyak berhubungan dengan piping stress engineering.

Berikut ini akan ditampilkan beberapa hal yang mesti diketahui oleh seseorang yang akan melakukan pekerjaan yang berhubungan dengan pipe support.

Pipe Support, secara definisi, adalah sebuah alat yang berfungsi untuk menjadi penahan atau penumpu pipa yang melintas dari satu tempat menuju ke tempat lain.

Beban dan gaya yang diitahan dan diterima oleh pipe support dapat dibagi dalam tiga kategori:

  • 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 arah longitudinal.

Dalam buku Design of Piping Systems’nya The MW. Kellogg, disebutkan terminology dari jenis-jenis support yang biasa terdapat pada sebuah plant, yaitu sebagai berikut:

  • Restraint: ini adalah sebutan bagi semua peralatan yang berfungsi untuk mencegah, menahan, atau membatasi pergerakan pipa akibat thermal.
  • Support: Sebuah peralatan yang tujuan utamanya adalah menahan sebagan berat pipa termasuk didalamnya berat isi dan pengaruh sekelilingnya.
  • Brace: sebuah peralatan yang bertujuan untuk menahan displacement pipa akibat gaya yang bekerja bukan karena gravitasi dan juga bukan karena thermal ekspansi.
  • Anchor: disebut juga dengan Rigid Restraint dengan full fixation. Pada tipe ini pipa tidak bisa bergerak ke segala arah sumbu. Fix. Sehingga bisa berfungsi sebagai restraint sekaligus support atau brace.
  • Stop: Suatu jenis support yang mengijinkan pipa untuk bergerak secara rotasi tapi tidak dalam arah aksial atau longitudinal.
  • Limit Stop: adalah suatu support yang berfungsi menahan gerakan pipa pada arah aksial atau translator pada jumlah tertentu.
  • Guide: Suatu support yang berfungsi untuk mencegah terjadinya rotasi pada pipa akibat momen lentur atau momen torsi.
  • Hanger: Suatu support dimana pipa ditahan dari sebuah struktur atau support ditempel pada struktur yang berada diatas pipa.
  • Constant Effort Support: yaitu suatu support yang mampu menahan gaya yang konstan walaupun terjadi displacement yang besar.

 

Standard Pipe Support:

 Standard pipe suport adalah jenis dan tipe pipe support yang sudah umum digunakan dan bisa digunakan berulang disetiap lokasi dan posisi, tanpa harus melakukan perubahan bentuk dan disain. Pada tipe standard ini juga umumnya sudah didisain untuk mampu bekerja dan menahan beban pada batasan tertentu, dan biasanya juga dituliskan pada lembaran standard support tersebut. Beberapa tipe standard yang sering digunakan adalah shoes, anchors, guides, stops, wear pads, T-post, Goal-post, L-post dan lain sebagainya.

 Special Pipe Support:

Special pipe support adalah tipe pipe support yang karena sesuatu dan lain hal harus dilakukan  perhitungan dan pendisainan tersendiri. Biasanya hal ini lebih disebabkan oleh karena tidak tersedianya tipe support yang standard karena ukuran pipa yang harus ditumpu atau ditahan melebihi batas maksimal kemampuan tipe tersebut, atau beban atau gaya yang harus ditahan juga melebihi batas kemapuan tipe standard tersebut.

Hal lain yang mungkin juga menjadi penyebab dibuatnya sebuah pipe support yang spesial adalah karena lokasi pipa yang tidak umum, seperti jauh dari struktur bangunan yang ada sehingga sulit untuk menggunakan tipe standard. Dalam menghadapi situasi ini, maka pipe support engineer akan melakukan disain khusus, baik dalam bentuk gambar maupun dalam bentuk perhitungan kekuatan dari disain gambarnya tersebut. Sebelum melakukan pekerjaanya, seperti halnya grup lain, perlu dibuatkan sebuah spesifikasi tentang pipe support. Biasanya spesifikasi ini akan dibuat oleh pipe suport engineer, atau kadang juga dilakukan oleh pipe stress engineer.

Code dan Standard

Dalam proses disain pipe support baik yang standard maupun yang special, haruslah merujuk kepada publikasi dibawah ini:

  • MSS SP-58: Pipe Hangers and Supports, Materials and Manufacture.
  • MSS SP-69: Pipe Hangers and Supports, Selections and Application.
  • BS-3974-1: Pipe Hangers, Slider and Roller type support.
  • MSS SP-77 Guidelines for pipe support contractual relationships.
  • MSS SP-89: Fabrication and Installation Pipe Support
  • MSS SP-90: Guidelines on terminology for pipe hangers and supports
  • MSS SP-127: Bracing for piping systems seismic – wind – dynamic disain, selection and application: selection of braces for dynamic loads and minimum design loads.
  • Pipe Fabrication Institute Standard PFI-ES-26 yang mengatur tentang weld attachments antara pipa dan support.
  • Dan standard yang dihasilkan oleh perusahaan EPC masing-masing, serta peraturan yang berlaku dinegara dimana pabrik tersebut akan dibangun

 

Pipe Support Material

Pada umumnya material yang sering digunakan pada pembuatan pipe support adalah baja struktur (structural steel) disamping juga menggunakan bahan dari material pipa. Baik pemilihan material, disain, fabrikasi Mupun inspeksi dari pipe support merujuk kepada standard MSS SP-58 : Pipe Hangers and Supports, Materials and Manufacture.

Hampir sebagian besar dari material yang umumnya digunakan untuk pipe support adalah material carbon steel, seperti beberapa contoh berikut ini:

  • ASTM A36 (Structural Steel), yaitu suatu Mild Carbon Steel yang mempunyai Minimum Yield Strength sebesar 36 ksi untuk setiap bentuk sampai ukuran 8 inchi.
  • ASTM A529 (structural steel) yaitu Carbon Steel yang lebih kuat dan mempunyai Minimum Yield Strength sebesar 42 ksi
  • ASTM A242, juga termasuk structural steel yang mempunyai kekuatan tinggi dan paduan rendah.
  • ASTM A441, yaitu mempunyai sifat High strength, low alloy structural managense vanadium steel.
  • ASTM A572, material yang juga berkemampuan tinggi dengan kandungan columbium- vanadium yang rendah.
  • ASTM A53 Grade B
  • Dan lain sebagainya.

 Perlindungan dari Korosi

Pipe supports biasanya harus diberikan lapisan yang akan melindunginya dari karat atau juga disebut corrosion protection, kecuali pipe support yang terbuat dari material baja stainless (stainless steel) dan paduan yang mengandung Chrom lebih dari 9%. Umumnya digunakan proses yang dinamakan hot-dip galvanized dengan beberapa tambahan persyaratan dan harus memenuhi persyaratan yang terdapat pada ASTM A 123/A 123M.

Ada dua jenis perlindungan yang biasa diberikan, yaitu:

  • Metallic Coatings: Dapat dilakukan melalui beberapa metode yaitu:
    • Electroplating: yang harus sesuai dengan ASTM B633 atau B766.
    • Pre-Galvanized: harus sesuai dengan ASTM A653
    • Hot Dip Galvanizing, sesuai dengan ASTM A153 atau A123.
    • Mechancial Plating, sesuai dengan ASTM B695
  • Non-Metallic Coating: biasanya diberikan hanya untuk hal dan tujuan tertentu, dan mesti diberikan atas rekomendasi dari manufacture atau pabrikan. Secara umum persyaratannya adalah material coating yang dipilih harus lah mempunyai kualiats perekat yang bagus (good adhesive quality) .

 

 Allowable Pipe Span

 Jarak maksimum yang dibolehkan antara satu support ke support lainnya disebut juga dengan Allowable Pipe Span. Jarak maksimum yang diijinkan adalah sangat penting didalam upaya:

  • Menjaga agar sistim pemipaan tidak mengalami tegangan yang berlebihan (overstress) atau dengan kata lain menjaga agar stress yang terjadi masih dalam batas yang diijinkan untuk diterima oleh material pipa tersebut.
  • Menjaga agar tidak terjadi lendutan (defleksi) yang berlebihan pada pipa dengan tujuan menghindari terjadinya pocket, dan bersinggungan dengan pipa lain.
  • Untuk mengontrol frekuensi natural (natural frequency) dari sistim demi menghindari terjadinya getaran (vibrasi).

Dari pengalaman dan sering ditampilkan di standard yang dimiliki oleh perushaaan EPC, maka ada dua metode yang biasanya dilakukan untuk menentukan berapa sebaiknya jarak rentang antara satu pipe support ke pipe support lainnya, yaitu:

pipe support

Notes:

  • = Maksimum Stress (N/mm2)  Dimana:                      
  • d  = Defleksi pipa (mm)
  • W  = Berat pipa (N/m)
  • L    = Pipe Span antara dua tumpuan (m)
  • E    = Modulus Elastisitas Material (N/mm2),
  • (192400 N/mm2 untuk Carbon/Stainless Steel)
  • (124100 N/mm2 untuk Cu-Ni).
  • I     = momen of inertia (Cm4)
  • Z    = pipe section modulus (Cm3)

 

Formula diatas menggunakan formula dari BS 3974 Part 1 (1974) untk sistim pemipaan yang berkesinambungan (continuous).

Penggunaan formula tersebut tergantung kepada kebiasaan pada perusahaan EPC, dengan memberikan batasan berapa maksimal Stress yang diijinkan pada pipa serta berapa maksimal defleksi yang diijinkan pada titik tengah pipa yang ditumpu pada dua sisi. Dengan menggunakan batasan stress yang dipilih dan dengan menentukan batas maksimum defleksi yang diijinkan, maka akan didapat nilai L untuk masing-masing ukuran pipa.

Dengan menggunakan formula tersebut diatas, maka dapat kita hitung berapa span support yang diijinkan untuk setiap ukuran pipa. Perhitungan dilakukan dengan menggunakan beberapa asumsi, seperti:

  • Pipa diasumsikan terisi penuh air dn ber-insulasi (insulation density = 200 kg/m3 , ketebalan insulasi = 50 mm)
  • Untuk pipa yang mempunyai insulasi, maka digunakan density insulasi tertentu.
  • Bisa digunakan untuk menghitung span pipa carbon steel, stainless steel ataupun jenis lainnya.

 

Setelah dihitung menggunakan formula diatas, maka hasil perhitungannya biasanya ditampilkan dalam bentuk table seperti contoh table 5.1 di halaman berikut ini, yang hanya merupakan sekadar gambaran.

Rumus atau formula tersebut hanya berlaku untuk pipa yang ditumpu pada dua sisi, dimana pipa-pipa tersebut akan terus berjalan dari satu titik tumpuan ke tumpuan lainnya tanpa mengalami perubahan arah.

PIPE   DIA (INS) SCH. WEIGHT (KG/M) MAX SPAN (M)
1/2 10S 3.43 2.1
40S 3.66 2.2
80 3.97 2.3
2 10S 9.78 4.4
40/40S 11.14 4.6
80/80S 12.87 4.7
3 10S 16.2 5.4
40/40S 20.4 5.8
80 23.9 5.9
160 29.2 6.0
4 10S 22.7 6.0
40/40S 29.5 6.5
80 34.9 6.7
120 40.1 6.8
6 10S 41.2 6.9
40/40S 53.74 7.9
80 66.2 8.2
120 76.4 8.3
8 10S 63.5 7.7
40 83.2 9.1
100 112.3 9.5
10 10S 92.8 8.4
40 121.1 10.1
80 152.2 10.6
12 10S 125.4 8.9
40 158.5 11
80 209 11.5
14 10S 147.9 9.3
40 194.2 11.4
80 249.6 12.1
18 10S 226.3 9.7
40 316 13
80 401.6 13.7

Sedangkan untuk pipa dalam bentuk lain, seperti yang segera berubah arah setelah dua tumpuan (support), maka nilai L hasil perhitungan dengan formula tadi, perlu dikalikan dengan faktor khusus, yaitu seperti dalam gambar dibawah ini.

 

Disamping menentukan jarak antara dua tumpuan (span support), maka piping support engineer juga membuat standard jarak support yang perlu diberi guide.

Ada dua jenis guide, yaitu guide untuk pipa horizontal dan guide untuk pipe vertical.

Penentuan jarak guide untuk pipa horizontal biasanya banyak diperlukan untuk pipa yang berada di pipe rack., walaupun juga digunakan pada sistim pemipaan yang lain.

Sedangkan penentuan jarak guide untuk pipa vertical banyak diperlukan pada sistim pemipaan yang tersambung ke Equipment yang tinggi seperti Tower Pressure Vessel dan juga ke struktur bangunan yang tinggi.

Untuk pipa horizontal di pipe rack, biasanya menggunakan teori sederhana yang disebut teori selang-seling, yaitu satu support diberi guide, sedangkan support setelah itu tidak diberi guide. Guide kemudian ditempatkan lagi di support ke tiga, demikian seterusnnya.

Untuk pipa yang bukan berada di pipe rack, maka penentuan lokasi guide adalah sepenuhnya ditentukan oleh Piping Stress Engineer.

Advertisements

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

w

Connecting to %s