3.3 Pemodelan pada Caesar 5.1 Pembuatan model dengan variasi tersebut langsung dibuat pada Caesar 5.1 mengingat bentuk yang ada adalah pipeline. 1. Pemodelan Hal-hal yang diperlukan dalam pemodelan pipeline dengan menggunakan software Caesar 5.1 adalah sebagai beriku a. Data masukan Dimensi dan jenis material Parameter operasi ( tempratur, tekanan fluida ) Parameter beban Code yang digunakan b. Pemodelan node, elemen, tumpuan Aturan penentuan node : Geometi ( titik awal, interaksi, perubahan arah, dan titik akhir ) Perubahan parameter operasi Parameter kekakuan elemen ( perubahan ukuran pipa, expansion joint, valve ) Posisi kekakuan batas ( restrain ) 2. Pembebanan Memasukkan beban-beban yang ada diantaranya adalah beban akibat internal pressure, baik tekanan desain, tekanan operasi, tempratur desain, tempratur operasi. 3. Running model Memulai dengan merunning desain struktur pipa yang telah dibuat dengan mengangalisa material pada pipa dan beban yang telah dibuat gagal atau tidak, jika gagal maka cek lagi data-data yang ada. 4. Variasi temperature operasi, tekanan operasi dan kedalaman Setelah melakukan running dengan menggunakan software Caesar 5.1 maka dilakukan variasi terhadap pembebanan temperatur operasi, tekanan operasi dan kedalaman. 3.4 Network Planning Dalam perencanaan detail desain instalasi pipa membuat perencanaan yang meliputi aktivitas yang diperlukn dalam penyelenggaraan proyek tersebut. Perencanaan strategis perlu ditetapkan dan diinformasikan kepada seluruh bagian organisasi sehingga dapat menciptakan kerjasama di antara pekerja. Strategi yang dilakukan dalam proyek ini adalah sebagai berikut: 1. Membuat perencanaan pelaksanaan proyek. Perencanaan pelaksanaan harus disusun agar sasaran yang ingin dicapai dapat direalisasikan secara teoritis. 2. Membuat jadwal kerja pelaksanaan proyek. Penjadwalan menetapkan waktu dan urutan dari bermacam-macam kegiatan, keterkaitan suatu aktivitas dengan aktivitas lain. 3. Melakukan pengendalian dalam pelaksanaan proyek agar berjalan sesuai dengan rencana. Dalam pelaksanaan proyek ini dibagi menjadi dua perencanaan yaitu perencanaan waktu dan biaya proyek. 4. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Validasi Penggunaan Software Dalam uji coba ini dilakukan perhitungan tegangan ijin pada pipa carbon steel secara manual dan dengan menggunakan software. Hasil dari kedua cara ini dibandingkan dan harus didapat hasil yang tidak jauh berbeda. Tabel 5 Validasi Software Tegangan Manual Software Error Allowable Stress Pipa Carbon steel 31502.2 Psi 31500 Psi 0.01 %
4.2 Hasil Perhitungan Beban dan Spring Tanah Tanah merupakan salah satu sumber beban (external pressure) pada buried pipe. Selain sebagai beban (external pressure) tanah juga sebagai tumpuan (daya dukung / spring) pada bagian bawah pipa. Dalam perhitungan daya dukung tanah ini akan dilakukan sepanjang desain pipa yang ada pada Bengawan Solo river crissing ini yaitu sepanjang 460 meter. Beban tanah ( external pressure / dead load ) diatas pipa adalah sebesar = 22.173 psi Daya dukung / spring tanah disamping pipa ( Lateral Soil Spring ) adalah sebesar = 3.58 x 10 8 lb Daya dukung / spring tanah diatas pipa ( Vertical Uplift Soil Spring) adalah sebesar = 1.43 x 10 8 lb Daya dukung / spring tanah dibawah pipa ( Vertical Bearing Soil Spring ) adalah sebesar = 1.52 x 10 9 lb 4.3 Analisis Pressure Loss Diameter pipa (d) : 8 inch Panjang pipa (L) : 13451.4 feet Kapasitas (Q 1 ) : 527.683 GPM Perbandingan Nilai Pressure Loss Dengan menggunakan persamaan Hazen-Williams dapat dihitung nilai pressure loss pada masingmasing jenis material pipa. a. Pipa GRP 4,53xL Q Δ d C b. Pipa Carbon steel Δ 1,85 1 P = P 4,87 4,53xL Q d C 1,85 1 P = 4,87 P Perbandingan Diameter Pipa Δ = 24.97 psi Δ = 37.73 psi Dengan kapasitas yang sama diperoleh perbandingan diameter pipa carbon steel dan GRP seperti pada Gambar 3 berikut Gambar 3 Grafik Perbandingan Diameter
4.4 Analisis Tegangan Berdasarkan pemodelan dengan Caesar 5.1, dapat diketahui nilai tegangan gabungan seperti pada Tabel 6 berikut. Tabel 6 Nilai Tegangan Combined Pipa Jenis Pipa Tegangan Combined (Pa) Pipa GRP 5.435x10 7 Pipa Carbon steel 5.684x10 7 Gambar 4 Pipa Kondisi Restrain Sedangkan untuk mengetahui verifikasi tegangan gabungan terhadap tegangan ijin pada masingmasing jenis material pipa dapat dilihat pada Tabel 9 berikut: Tabel 7 Nilai Allowable Stress Pipa Jenis Pipa Allowable Stress Check (Pa) Pipa GRP 6.635x10 7 Ok Pipa Carbon steel 2.172x10 8 Ok 4.5 Biaya Maintenance Pipa GRP dan pipa Carbon steel mempunyai sifat dan karakteristik yang berbeda sehingga memerlukan perawatan yang berbeda pula. Seperti misalnya, pipa Carbon steel sangat rentan terhadap korosi sehingga memerlukan perawatan pencegah korosi, sedangkan pipa GRP tidak memerlukan hal itu karena sifatnya yang anti korosi. Hal itu berakibat terhadap biaya yang dikeluarkan pada perawatan terhadap kedua jenis material pipa tersebut Tabel 8 Biaya Maintenance Maintenance Carbon steel GRP Selisih (US$ (US$) (US$) Total Maintenance per tahun 11784.5 8003.1 3781.4 Gambar 5 Perbandingan Biaya Maintenance
4.6 Perbandingan Analisis Perencanaan Waktu dan Biaya Proyek Kondisi Normal Pipa GRP Dalam perencanaan waktu dan biaya proyek pada kondisi normal dilakukan dengan kurun waktu selama 39 hari dengan perincian berikut: Biaya langsung = Rp. 1.414.937.333 Biaya tidak langsung = Rp. 432.666.000 Jumlah = Rp. 1.847.603.333 Pipa Carbon Steel Dalam perencanaan waktu dan biaya proyek pada kondisi normal dilakukan dengan kurun waktu selama 44 hari dengan perincian berikut: Biaya langsung = Rp. 1.457.099.000 Biaya tidak langsung = Rp. 593.736.000 Jumlah = Rp. 2.050.835.000 Gambar 6 Perbandingan Biaya Instalasi Kondisi Normal Gambar 7 Perbandingan Waktu Instalasi Kondisi Normal Dari gambar diatas dapat diketahui bahwa penggunaan pipa GRP memiliki keuntungan biaya sebesar 9.91% dan mempercepat pekerjaan instalasi sebesar 11.36% daripada pipa carbon steel. Kondisi Dipercepat dengan Menambah Waktu Kerja (Jam Lembur) Pipa GRP Analisis Network planning dengan menggunakan metode CPM dengan menambah waktu pekerjaan (jam lembur) pada pekerjaan instalasi pipa GRP, kurun waktu penyelesaian proyek dapat dipercepat menjadi 35 hari dengan rincian biaya sebagai berikut: Biaya langsung = Rp. 1.417.921.333 Biaya tidak langsung = Rp. 449.862.000 Jumlah = Rp. 1.867.783.333 Pipa Carbon Steel
Analisis Network planning dengan menggunakan metode CPM dengan menambah waktu pekerjaan (jam lembur) pada pekerjaan instalasi pipa Carbon steel, kurun waktu penyelesaian proyek dapat dipercepat menjadi 40 hari dengan rincian biaya sebagai berikut: Biaya langsung = Rp. 1.459.291.500 Biaya tidak langsung = Rp. 622.928.000 Jumlah = Rp. 2.082.219.500 Kondisi Dipercepat dengan Menambah Titik Awal Pekerjaan Pipa GRP Analisis Network planning dengan menggunakan metode CPM dengan menambah titik awal pekerjan pada instalasi pipa Carbon steel, kurun waktu penyelesaian proyek dapat dipercepat menjadi 21 hari dengan rincian biaya sebagai berikut: Biaya langsung = Rp. 2.829.874.667 Biaya tidak langsung = Rp. 465.948.000 Jumlah = Rp. 3.295.822.667 Pipa Carbon Steel Analisis Network planning dengan menggunakan metode CPM dengan menambah titik awal pekerjan pada instalasi pipa Carbon steel, kurun waktu penyelesaian proyek dapat dipercepat menjadi 24 hari dengan rincian biaya sebagai berikut: Biaya langsung =Rp. 2.914.198.000 Biaya tidak langsung =Rp. 647.712.000 Jumlah =Rp. 3.561.910.000 Dari analisis diatas perbandingan biaya dan waktu instalasi sebelum dan sesudah menggunakan network planning digambarkan sebagai berikut. Gambar 8 Perbandingan Biaya Pipa GRP Dari gambar diatas dapat diketahui perbandingan biaya instalasi pada pipa GRP dengan kondisi normal, menambah jam lembur, dan menambah titik awal pekerjan. Menambah jam lembur meningkatkan biaya instalasi sebesar 1.08%, dan dengan menambah titik awal pekerjaan sebesar 37.77% dari biaya normal. Gambar 9 Perbandingan Waktu Instalasi Pipa GRP
Sedangkan perbandingan waktu instalasi pipa GRP dengan menambah jam lembur dapat mempercepat waktu sebesar 10.26%. sedangkan dengan menambah titik awal pekerjaan dapat mempercepat pekerjaan sebesar 46.15% dari waktu normal. Gambar 10 Perbandingan Biaya Pipa Carbon Steel Pada pipa carbon steel, perbandingan biaya instalasi dengan menambah jam lembur meningkatkan biaya instalasi sebesar 1.51%, sedangkan dengan menambah titik awal pekerjaan meningkatkan biaya instalasi sebesar 42.42%. Gambar 11 Perbandingan Waktu Instalasi Pipa Carbon Steel Secara umum berdasarkan analisis diatas, penggunaan pipa GRP dan CS memiliki keuntungan baik dari segi teknis maupun ekonomis seperti pada Tabel berikut Tabel 4.17 Perbandingan Sifat Material Pipa Tinjauan dari Segi Teknis Temperature maksimum Penyambungan Pipa Pressure loss Diameter dan Tebal Pipa Tinjauan dari Segi Ekonomis Biaya Maintenance Biaya Instalasi GRP Memiliki temperature maksimum yang terbatas yaitu sebesar 250 0 F Penyambungan pada pipa GRP lebih cepat karena menggunakan metode Threaded Joint Memiliki nilai pressure loss yang lebih kecil yaitu sebesar Δ P = 24.97 Psi Dengan Kapasitas yang sama dibutuhkan diameter pipa yang lebih kecil yaiti sebesar 7.74 inch dan tebal 0.183 inch GRP Memiliki biaya maintenance yang lebih kecil sebesar US$ 8003.1 per tahun Memerlukan biaya instalasi yang lebih kecil sebesar Rp. 1.847.603.333 Carbon Steel Memiliki temperature maksimum yang lebih besar yaitu sebesar 700 0 F Seperti pada umumnya pipa baja, penyambungannya dilakukan dengan pengelasan sehingga lebih lama. Memiliki nilai pressure loss yang lebih besar yaitu sebesar Δ P = 37.73 Psi Dengan kapasitas yang sama dibutuhkan diameter yang lebih besar yakni sebesar 8.18 inch dan tebal 0.221 inch Carbon Steel Memiliki biaya maintenance yang lebih besar sebesar US$ 11784.5 per tahun Memerlukan biaya instalasi yang lebih kecil sebesar Rp. 2.050.835.000
Dari tabel diatas dapat diketahui keuntungan dan kekurangan penggunaan jenis material pipa GRP dan carbon steel. Penggunaan kedua material memiliki kelebihan dan kekurangan sehingga perlu dilakukan analisis yang tepat sesuai kebutuhan dan kondisi lingkungan. 5. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Setelah dilakukan perbandingan analisis tegangan yang terjadi pada pipa Glass Reinforced Polymer dan Carbon steel berbasis tekno ekonomik, maka didapatkan kesimpulan sebagai berikut. 1 Tegangan gabungan pipa dengan menggunakan material GRP lebih kecil dibanding dengan pipa carbon steel, sehingga penggunaan pipa carbon steel lebih kuat, meskipun penggunaan pipa dengan material GRP maupun carbon steel masih memenuhi tegangan ijin berdasarkan code masing-masing. 2 Keuntungan pipa GRP dibandingkan dengan pipa carbon steel yaitu pipa GRP memiliki nilai pressure loss yang lebih kecil, diameter yang lebih kecil, biaya maintenance yang lebih rendah, dan biaya instalasi yang lebih rendah. Sedangkan kelemahan pipa GRP yaitu design temperature yang terbatas dibandingkan dengan pipa carbon steel. Oleh karena itu pemilihan jenis material pipa harus di analisis terlebih dulu terhadap kegunaannya. 3 Sedangkan berdasarkan analisis network planning dapat disimpulkan bahwa penggunaan network planning dengan menambah jam lembur dan menambah titik awal pekerjaan dapat meningkatkan efisiensi waktu tetapi menambah biaya pekerjaan dibandingkan dengan sebelum menggunakan network planning. 5.2 Saran Ada beberapa saran dalam tugas akhir ini, antara lain 1. Perlu dilakukan analisis pembebanan pada pipa offshore 2. Perlu dilakukan perbandingan analisis biaya investasi pipa GRP dan Carbon Steel Daftar Pustaka API 15 LR/HR. 2001. Specification for Low/High Pressure Fiberglass Line Pipe, Third Edition. Amerika: API. API 5L. 2000. Spesification for Line pipe. Amerika: API. Ardianto, R.N, Damar A.S, Abdulloh dan Kosasih. 2007. Evaluasi Trunkline 8 SP Beringin-PPP Prabmulih. Yogyakarta: Proceeding Simposium Nasional IATMI. ASME B31.8. 2000. Gas Tranmission and Distribution Piping System. New York: The American Society of Mechanical Engineer. Balaji. 2000. Manual For Underground Installation of GRP Pipes In The Trench. India: Balaji Fiber Reinforce. Pvt. Ltd. Britt, Frank P.E. 1993. Design of FRP Piping Systems. Birmingham: Britt Engineering. Inc. http://www.brittengineering.com Elices, M, dan J.Llorca. 2002. Fiber Fracture. Madrid: Elsevier. Hutagaol, P. 2008. Perancangan Onshore Pipeline Menggunakan Pipa Berbahan Komposit GRP. Tugas Sarjana. Bandung: ITB. ISO 14692. 2002. Petroleum and Natural Gas Industries Glass-reinforced Plastic (GRP) Piping. Switzerland: ISO Martin, Carl. E. 1997. Fiberglass Piping System, Jurnal Non Metallic Piping, Chapter D2. Oklahoma: Fibercast Company. Pratama, A.D. 2010. Analisa Keandalan Pada Pipa JOB Pertamina-Petrocina Bengawan Solo River Crossing. Tugar Akhir. Surabaya: ITS. Rochani, I. 2008. Diktat Kuliah Ekonomi Teknik. Surabaya: Jurusan Teknik Kelautan ITS. Schmit, K. 1998. Fiberglass Reinforced Plastics (FRP) Piping System Designing Process/Facilities Piping System with FRP A Comparison to Traditional Metallic Materials. LA: EDO Specialty Plastics, Baton Rouge. Schmit, K. 1999. Fiberglass Reinforced Plastic (FRP) Piping Systemsdesigning For Various Loading Conditionsa Comparison Of Currently Available Design Philosophies. LA: EDO Specialty Plastics, Baton Rouge.