BAB VI PEMBAHASAN DAN HASIL

Transkripsi

1 BAB VI PEMBAHASAN DAN HASIL 6.1. Persiapan Permodelan Sebelum melakukan pemodelan dan analisis, perlu dilakukan olah data terlebih dahulu dari data-data yang diperoleh untuk mempermudah dalam melakukan pemodelan. Berikut adalah hasil olah data yang dilakukan untuk pemodelan jalur pipa discharge feed water Takuma boiler milik PT SUPARMA Data Proses Data proses adalah rangkuman data dari data 3D Modeling Piping System atau Isometric Drawing, Piping Classes Specification, Line list, dan Data Relief Valve. Berikut ini data proses sebagaimana ditunjukan pada tabel 6.1. Tabel 6.1. Rincian Data No Deskripsi Unit Data 1 Material Pipa ASTM A 106 Gr. 6 2 Suhu Ambien o C 30 3 Suhu Desain T1 o C Tekanan P1 Barg 7,85 5 Fluid Density kg/m Corrosion Allowance mm - 7 Sumbu Koordinat Sumbu Vertikal Y Sumbu Horisontal X, Z 8 Beban Angin m/dt 32 9 Beban Gempa Arah Vertikal G 0,4 Arah Horisontal G 0,4 10 Wall Thickness Pipa 8 mm 12,73 Pipa 4 mm 8,6 Pipa 2,5 mm 7 11 Insulation Thickness mm 20 95

2 Pengaturan Unit Satuan Pada Software Caesar II Pengaturan unit satuan yaitu metode pendekatan satuan, yang bertujuaan untuk menyesuaikan satuan yang digunakan dengan satuan yang tersedia pada program Caesar II. Sebagimana ditunjukan pada tabel 6.2. dalam hal ini satuan yang digunakan adalah User dengan pendekatan satuan MM. Tabel 6.2. satuan-satuan yang tersedia pada program Caesar II No. Besaran Caesar English MM SI TUV MM User 1 Length in in mm cm Mm Mm Mm 2 Force lb lb N N N N N 3 Mass dynamics lb lb kg kg Kg Kg Kg 4 Moment input in.lb in.lb N.m N.m N.m N.m N.m 5 Moment output in.lb in.lb N.m N.m N.m N.m N.m 6 Stress psi psi kpa kpa N/mm2 kpa kpa 7 Rotation degree degree degree degree Degree degree Degree 8 Temperature F F C C C C C 9 Pressure psi psi kpa kpa Bar kpa Bar 10 Elastic Modulus psi psi kpa kpa N/mm2 kpa kpa 11 Pipe Density lb/cu.in lb/cu.in kg/cm3 kg/cm3 kg/cm3 kg/cm3 kg/m3 12 Insulation Density lb/cu.in lb/cu.in kg/cm3 kg/cm3 kg/cm3 kg/cm3 kg/m3 13 Fluid Density lb/cu.in lb/cu.in kg/cm3 kg/cm3 kg/cm3 kg/cm3 kg/m3 14 Elevation in ft m m Mm m M 15 Diameter in in mm cm Mm Mm In 16 Thickness in in mm cm Mm Mm Mm Penomoran pada Gambar Isometri Pembuatan nomer pada gambar isometri bertujuan untuk memudahkan dalam pemodelan sebagaimana ditunjukan pada gambar 6.1

3 97

4 98

5 99

6 100

7 101

8 Gambar 6.1. Penomeran pada gambar isometri 102

9 Nomer Pemodelan (nodal). Nomer pemodelan (nodal) merupakan data lengkap dari sistem perpipaan yang dibuat dalam Microsoft exel guna memudahkan dalam pemodelan sebagaimana ditunjukan pada tabel 6.3.

10 104 Tabel 6.3. Nomer Pemodelan No Nodal Caesar Cnode Deskripsi Komponen NPS Rating Tebal dinding (mm) Panjang (mm) X Y Z Komponen Lain Total KET WN Flange 8" 150# ,94 3,26 24, Valve ,17-126, WN Flange ,94 3,26 24, Pipa Restrain +Y di Nod Pipa Pipa 8190 Restrain +Y di Nod Pipa 4740 Restrain +Y di Nod Pipa 3800 Restrain +Y di Nod Pipa Pipa 1550 Restrain +Y di Nod Pipa Pipa Pipa Pipa 3935 Restrain +Y di Nod Pipa 4800 Restrain +Y di Nod Pipa 4400 Restrain +Y di Nod Pipa -500

11 105 No Nodal Caesar Cnode Deskripsi Komponen NPS Rating Tebal dinding (mm) Panjang (mm) X Y Z Kompo nen Lain Total KET Pipa Restrain +Y di Nod Pipa Pipa Restrain +Y di Nod Pipa 1300 Restrain +Y di Nod Pipa 114 Restrain +Y di Nod WN Flange ,7 3,26 21, Valve ,17-126, WN Flange ,7 3,26 21, Pipa WN Flange ,7 3,26 21, Valve ,17-126, WN Flange ,7 3,26 21, Pipa WN Flange ,7 3,26 21, Valve ,17-126, WN Flange ,7 3,26 21, Pipa Pipa 3152 Restraint +Y di Nod Pipa -500 Restraint +Y -X di Nod Pipa Pipa Restrain +Y di Nod 1310

12 106 No Nodal Caesar Cnode Deskripsi Komponen NPS Rating Tebal dinding (mm) Panjang (mm) X Y Z Kompon en Lain Total KET Pipa Pipa Pipa Pipa Pipa Pipa Restrain +Y di Nod Pipa Pipa -355 Restraint +Y di Nod Pipa Restraint +Y di Nod Pipa Pipa -450 Restraint +Y di Nod Pipa Pipa Pipa Reducer 8 x 4 4'' Pipa Pipa Pipa Reducer 8 x 4 4" Pipa -500

13 107 No Nodal Caesar Cnode Deskripsi Komponen NPS Rating Tebal dinding (mm) Panjang (mm) X Y Z Komponen Lain Total KET Pipa Reducer 8 x 4 4" Pipa Pipa Reducer 8 x 4 4" Pipa Flange -76 7,37 1,56 8, Valve ,88-43, Flange -76 7,37 1,56 8, Pipa Pipa Flange ,17-15,17 Restrain ANC di Nod Pipa Flange -76 7,37 1,56 8, Gate Valve ,88-43, Flange -76 7,37 1,56 8, Pipa Pipa Flange ,17-15,17 Restraint ANC di Nod 506

14 108 No Nodal Caesar Cnode Deskripsi Komponen NPS Rating Tebal dinding (mm) Panjang (mm) X Y Z Komponen Lain Total KET Pipa Flange -76 7,37 1,56 8, Gate Valve ,88-43, Flange -76 7,37 1,56 8, Pipa Pipa Flange ,17-15, Pipa Flange -76 7,37 1,56 8, Gate Valve ,88-43, Flange -76 7,37 1,56 8, Pipa Pipa Flange ,17-15, Pipa 2,5" Valve ,17-15, Valve ,17-15, Pipa Pipa Flange 64 2,93 0,76 3,69 Restraint ANC di Nod 680 Restraint ANC di Nod 750

15 109 No Nodal Caesar Cnode Deskripsi Komponen NPS Rating Tebal dinding (mm) Panjang (mm) X Y Z Komponen Lain Total KET Gate Valve ,17-15, Flange 64 2,93 0,76 3, Pipa Pipa Restraint +Y di Nod Pipa 2,5" Valve ,17-15, Valve ,17-15, Pipa Pipa Flange 64 2,93 0,76 3, Gate Valve ,17-15, Flange 64 2,93 0,76 3, Pipa Pipa Pipa Pipa Valve ,17-15, Valve ,17-15, Pipa Pipa Flange 64 2,93 0,76 3,69

16 110 No Nodal Caesar Cnode Deskripsi Komponen NPS Rating Tebal dinding (mm) Panjang (mm) X Y Z Komponen Lain Total KET Gate Valve ,17-15, Flange 64 2,93 0,76 3, Pipa Pipa Pipa Pipa Pipa Pipa Pipa Pipa Pipa Pipa Pipa Pipa Pipa Pipa Valve ,17 15,17 Restraint +Y Guide di Nod 1132 Restraint +Y Guide di Nod 1135 Restraint +Y Guide di Nod 1445 Restraint ANC di Nod 1560

17 111 No Nodal Caesar Cnode Deskripsi Komponen NPS Rating Tebal dindin g (mm) Panjang (mm) X Y Z Kompo nen Lain Total Valve ,17 15, Pipa Pipa Flange 64 2,93 0,76 3, Gate Valve ,17 15, Flange 64 2,93 0,76 3, Pipa Pipa Pipa Pipa Pipa Pipa Pipa Pipa Pipa Pipa Pipa Pipa Pipa Pipa -400 KET Restraint +Y Guide di Nod 1258 Restraint +Y Guide di Nod 1259 Restraint +Y Guide di Nod 1435 Restraint ANC di Nod 1480

18 112 No Nodal Caesar Cnode Deskripsi Komponen NPS Rating Tebal dinding (mm) Panjang (mm) X Y Z Kompon en Lain Total KET Pipa Pipa Pipa Pipa Pipa Pipa Pipa Pipa Pipa -400 Restraint +Y Guide Nod 1263 Restraint +Y Guide Nod 1265 Restraint +Y Guide Nod 1275 Restrain ANC di Nod 1420

19 Pemodelan dengan Caesar II Langkah-langkah pengimputan data dan pemodelan sistem perpipaan pada Caesar sebagai berikut : 1. Pilih File New. Di dalam kotak New Job Name Spesification ketik nama sebagai identifikasi nama file, pilih Piping Input kemudian Ok. 2. Selanjutnya akan muncul spreadsheet yang berfungsi untuk menginput data sekaligus pemodelan sistem perpipaan. Data-data yang diisikan sesuai dengan data sistem perpipaan yang telah ada, seperti pipa, elbow, support, beban gempa dan angin. Setelah seluruh data dimodelkan maka Pipe Lines Discharge Feed Water Takuma Boiler ini akan terlihat sebagaimana ditunjukan pada gambar 6.2 Gambar 6.2. Pemodelan dengan Caesar II Visualisasi pemodelan desain Langkah awal untuk memulai analis tegangan, defleksi, dan kebocoran flange pada pipa Pipe Lines Discharge Feed Water Takuma Boiler milik PT SUPARMA ini ditandai dengan adanya visualisasi pemodelan desain. Visualisasi pemodelan desain adalah hasil dari pengolahan dan pendesainan data-data

20 114 keseluruhan yang telah diterangkan menggunakan perangkat lunak software Caesar II versi Visualisasi tersebut dapat dilihat sebagaimana ditunjukan pada gambar 6.3 Gambar 6.3. Visualisasi pemodelan desain 6.4. Analisis Tegangan Pipa (Stress Summary) Analisis ini di tunjukkan untuk mengetahui ada atau tidaknya over stress pada Pipe Lines Discharge Feed Water Takuma Boiler milik PT SUPARMA dengan membandingkan code stress ratio yang dipengaruhi besaran gaya dan momen X, Y, Z terhadap stresses allowable. Terdapat 13 loadcase pada pada jalur pipa Pipe Lines Discharge Feed Water Takuma Boiler milik PT SUPARMA, analisys high stresses summary dilakukan di tiap loadcase, termasuk di loadcase 2 yang memiliki beban operating. Beban operating tidak memiliki rasio dan allowable stress. Selebihnya dapat dilihat pada tabel 6.4

21 115 Tabel 6.4. Analisys High Stresses Summary Load Case Code Stress Allowable Rasio (kpa) Stress (kpa) (%) Nodal L1 (HYD) WW+HP , L2 (OPE) W+T1+P1 7702, L3 (SUS) W+P1 7760, , L4 (OCC) U1 2905, ,8 48 L5 (OCC) U2 8573, , L6 (OCC) U3 3193, , L7 (OCC) WIN1 4671, , L8 (OCC) WIN2 4408, , L9 (EXP) L9=L2-L3 8986, ,2 521 L10 (OCC) L10=L4+L5+L6 9381, , L11 (OCC) L11=L7+L , L12 (OCC) L12=L3+L , , L13 (OCC) L13=L3+L , , Prosentase ratio tegangan pipa tertinggi adalah load case ke 10 sebesar 47,7 % dengan code stress 9381,7 kpa dan allowable stress kpa di nodal Berdasarkan tabel analisys high stresses summary, load case ke 10 adalah beban occational Analisis Defleksi Pipa Analisis ini di tunjukkan untuk mengetahui besar dan arah defleksi pada pipa sebagaimana ditunjukan pada tabel 6.5

22 116 Load Case Tabel 6.5. defleksi maksimum tiap load case sebelum modifikasi DX DY DZ Besar Besar Besar (in) Nodal Nodal (in) (in) Nodal L1 (HYD) 0, , , L2 (OPE) 0, , , L3 (SUS) 0, , , L4 (OCC) 2, , , L5 (OCC) 0, , , L6 (OCC) 0, , , L7 (OCC) 1, , , L8 (OCC) 0, , , L9 (EXP) 0, , , L10 (OCC) 2, , , L11 (OCC) 1, , , L12 (OCC) 2, , , L13 (OCC) 1, , , Defleksi Maksimal Yang diijinkan (in) 0,243 Dikarenakan terdapat beberapa hasil dari analisis defleksi yang mengalami kelebihan dari defleksi maksimal yang diijinkan. Maka dari itu dilakukan modifikasi terhadap pipe line. Beberapa modifikasi tersebut dilakukan dengan memodifikasi arah dan bentuk dari restrain. Misalkan beberapa nodal memiliki

23 117 nilai defleksi tinggi ke arah Y, maka yang harus dilakukan adalah memberikan restrain dengan arah sebaliknya. Proses tersebut ditujukan agar dapat mengurangi hasil defleksi yang terjadi pada nodal tersebut dan sekitarmya. Sehingga nominal dari defleksi hasil analisa tidak melebihi dari nilai defleksi maksimum yang diijinkan. Seperti yang ditunjukkan dalam gambar 6.4. mengenai jalur-jalur yang dilakukan modifikasi.

24 Gambar 6.4 Modifikasi Pipe Line 118

25 119 Load Case Tabel 6.6. defleksi maksimum tiap load case setelah modifikasi DX DY DZ Besar Besar Besar (in) Nodal Nodal (in) (in) Nodal L1 (HYD) 0, , , L2 (OPE) 0, , , L3 (SUS) 0, , , L4 (OCC) 0, , , L5 (OCC) 0, , , L6 (OCC) 0, , , L7 (OCC) 0, , , L8 (OCC) 0, , , L9 (EXP) 0, , , L10 (OCC) 0, , , L11 (OCC) 0, , , L12 (OCC) 0, , , L13 (OCC) 0, , , Dari analisis yang dilakukan setelah memodifiaksi jalur pipa yang mengalami defleksi lebih, defleksi maksimum dari seluruh load case tidak ada yang melebihi defleksi maksimum yang diijinkan, sesuai dengan piping guide dengan mengacu pada spesifikasi pipa. Defleksi terbesar ada di load case 4 dengan defleksi 0,2053 inch di nodal Analisis kebocoran flange Analisis kebocoran flange bertujuan untuk mengetahui seberapa besar beban gaya dan moment yang diterima oleh flange sehingga menyebabkan kebocoran atau tidak pada line pipe discharge feed water Takuma boiler milik PT SUPARMA dengan membandingkan antara tekanan equivalen (peq) yang

26 120 dipengaruhi besaran gaya dan momen X, Y, Z terhadap PASME (maximum allowable working pressure). Terdapat total 28 flange pada line pipe discharge feed water Takuma boiler milik PT SUPARMA ini, sehingga analisa kebocoran flange mengambil seluruh sample yang ada untuk dianalisa. Tabel 6.6 ini menginformasikan besar moment dan gaya, serta ratio dan report dari hasil analisis yang diterima tiap node pada jalur pipa discharge feed water Takuma boiler milik PT SUPARMA. Berikut adalah hasil analisa dari contoh satu flange yang tersedia dan telah dianalisa, untuk 27 flange yang lain terdapat di lampiran. Hasil analisis dirangkum dalam tabel 6.7 data pengecheckan kebocoran flange

27 121 Tabel 6.7. Data pengecheckan kebocoran flange Line Piping Node Dia. Rating Gasket Gasket Joint Case Temp. Mat. Flange Calculation Load No. Class Type 1 B Out. Dia. Width No. Axial Force Moment a1 J Direct. Fx Fy Fz Mx My Mz (in.) (#) (mm) (mm) ( O C) (N) (N) (N) (N.m) (N.m) (N.m) flat L1 CS x flat L2 CS x flat L3 CS x flat L4 CS x flat L5 CS x flat L6 CS x flat L7 170 CS x flat L8 CS x flat L9 CS x flat L10 CS x flat L11 CS x flat L12 CS x flat L13 CS x

28 122 Prosentase ratio tertinggi flange node 10 yang ditunjukkan pada tabel ratio, terjadi pada load case 13 (OPE) W+T5+P1+H sebesar 79,3 %. Ratio tertinggi tersebut memiliki arti sebagai tanda flange node 10 tidak mengalami kebocoran karena ratio 79,3 % adalah hasil perbandingan antara tekanan equivalen (peq) dengan PASME (maximum allowable working pressure) yang telah distandarkan oleh ASME B16.5 dan kurang dari 100 %. Untuk flange ratio 79,3 % didapat dari perhitungan tekanan equivalen (peq) ditambah P tekanan operational dan dibagi dengan β, namun ratio tersebut bisa dinyatakan lebih tinggi dari 79,3 % bilamana faktor β tidak ada. Faktor β ditentukan oleh temperatur flange dan pipa, sehingga metode dapat digunakan. Penjabaran, metode yang mendapatkan rasio sebesar 79,3 % adalah sebagai berikut : ratio = ratio = = 12,58 ratio = Dengan : Peq = tekanan equivalen (bar) Peq = 46,23 bar PASME = maximum allowable working pressure ASMEB16.5 (bar)

29 123 PASME didapat dari ASME B16.5 tabel 2 yang di tentukan oleh temperatur yang di ubah ke fahrenhait dan tekanan yang diubah ke psig, tekanan diambil dari piping material clasess. PASME = 230 psig x = 15,86 bar P = tekanan operasi (bar) β = beta pada statik loads and dynamic loads fungsinya untuk mengkoreksi batasan seluruh tekanan. β didapat dari tabel statik loads yang di tentukan oleh diameter luar pipa dan rating pipa, rating pipa diambil dari piping material clasess. Berdasarkan penjabaran metode ratio diatas P tekanan operasional dan β (beta), tidak berpengaruh besar terhadap ratio antara tekanan equivalen (peq) dengan PASME (maximum allowable working pressure) yang telah distandarkan pada ASME B16.5 untuk flange. Sehingga dapat diambil kesimpulan bahwa yang berpengaruh besar terhadap kemungkinan terjadinya kebocoran pada flange node 10 adalah besarnya angka gaya dan momen yang terjadi pada flange node 10 yang menjadikan angka tekanan equivalen (peq) tinggi. Besarnya angka gaya dan momen dipengaruhi oleh beban beban yang terjadi pada flange node 10 seperti beban tekanan, beban temperatur, beban berat, beban angin dan beban gempa. Yang sangat perlu diwaspadai terjadinya kebocoran flange adalah beban beban tersebut. Beban beban tersebut juga digolongkan kedalam beban Operating, beban Occassional, beban Sustained, beban Expantion, dan beban Hydrotest yang tergantung dari intensitas cara kerjanya dan cara kerjanya itu sendiri. 6.7 Analisis Force dan Moment Analisis ini di tunjukkan untuk mengetahui besar force dan moment pada pipa sebagaimana ditunjukan pada tabel 6.7 dan 6.8

30 124 Tabel 6.8. Besar Force Dan Momen Yang Diijinkan Force (Fa) N Fx 1800 Fy 1620 Fz 2010 Moment (Ma) N.m Mx 3300 My 4800 Mz 2600 Tabel 6.9. Besar Force Dan Momen Nozzle Dari Data Analisa LOAD CASE DESCRIPTION Load Case 1 (HYD) Load Case 2 (OPE) Load Case 3 (SUS) Load Case 4 (OCC) Load Case 5 (OCC) Load Case 6 (OCC) Load Case 7 (OCC) Load Case 8 (OCC) Load Case 9 (EXP) Load Case 10 (OCC) Load Case 11 (OCC) Load Case L12 (OCC) Load Case 13 (OCC) TOTAL MAXIMUM ALLOWABLE ACCORDING TO VENDOR DATA CASE FX (N) FY (N) FZ (N) MX (N.m) MY (N.m) MZ (N.m) L ,8 149,3-13,5 L ,5-1488,4-917,8 L ,4 107,2-7 L ,4-109,3 L ,6-122,9 971,9 L ,4-3846,3 12,5 L ,9-3405,7 289,8 L ,1-3285,9 149,6 L9 L10 L11 L ,2 2292,5 1513, ,5-3026, ,6 439, ,9-3155,9 742,9 L ,4-1820,9 420,2 TOTAL MAXIMUM ,6 ALLOWABLE ACCORDING

31 125 LOADS ON NOZZLE ARE ACCEPTABLE LOADS ON FLOTATION OVERFLOW RECYCLING NOZZLE at Discharge Diameter : DN 8 150# Node : 10 Line : 8"- Discharge Feed Water Takuma Boiler PT SUPARMA Beban pipa yang dianalisa dengan menggunakan Caesar, dibandingkan dengan beban data yang dilengkapi dengan nilai-nilai yang diijinkan. Dalam analisa ini semua load case dianalisa, dan dipilih dengan nominal yang terbesar. Dalam perbandingan tersebut, dari force dan moment yang dianalisa pada jalur pipa discharge feed water Takuma boiler, dalam contoh ini tidak ada yang melebihi force dan moment yang disediakan. Baik Fx, Fy, Fz, Mx, My, ataupun Mz.