Tabel 4. Kondisi Kerja Pipa Pipe Line System Sumber. Dokumen PT. XXX Parameter Besaran Satuan Operating Temperature 150 Pressure 3300 Psi Fluid Densit

BAB IV ANALISA DAN PEBAHASAN 4.1 Perhitungan Data material pipa API-5L-Gr.65 ditunjukan pada Tabel 4.1, sedangkan kondisi kerja pada sistem perpipaan pipe lin esystem di tunjukan pada Tabel 4.. Tabel 4.1 Data aterial Pipa Sumber: Pipe Date Pro Parameter Besaran Satuan NPS 14 in Schedule 80 - Inside Diameter 1,49 in Outside Diameter 14 in Wall Thickness 0.659 in Corrosion Allowance 0,1181 in omen of Inertia 119,06 in FT-Jurusan Teknik esin-universitas ercubuana Halaman 39

Tabel 4. Kondisi Kerja Pipa Pipe Line System Sumber. Dokumen PT. XXX Parameter Besaran Satuan Operating Temperature 150 Pressure 3300 Psi Fluid Density 16,44 lb/in 0 F 1. Isometrik Perpipaan Beriku adalah isometri dari sitem perpipaan yang dianalisa tegangannya, sistem perpipaan yang di analisa nilai tegangannya dengan menggunakan perhitungan manual diambil 3 segmen. Yaitu Segmen 1 (Node 5-30), Segmen (Node 80-100), Segmen 3 (Node 100-105) untuk perhitungan Sustained Load dan Occasional Load, lalu untuk perhitungan thermal ekspansion yaitu Segmen 1 (Node 5-30), Segmen (Node 100-105) dan Segmen 3 (Node 130-170). Tiap segmen diartikan perhitungan dari support ke support, yang bisa mewakili kebanyakan routing di pemipaan ini. Gambar 4.1 Isometrik perpipaan Pipe Line FT-Jurusan Teknik esin-universitas ercubuana Halaman 40

. Tegangan Ijin (Allowble Stress) Untuk kondisi Sustained Load nilai tegangan ijin ditentukan sesuai persamaan.5 hasil perhitungan adalah sebagai berikut. S Sustained 0,7 x Sy 0,7 x 65.000 46.800Psi Untuk kondisi Occasional Load nilai tegangan ijin material sesuai dengan persamaan.6 hasil perhitungan adalah sebagai berikut. S Occasional 0,9 x Sy 0,9 x 65.000 58.500 psi Tabel 4.3 Nilai Tegangan Ijin Berdasarkan ASE 31.8 Ch. VIII Parameter Besaran Satuan S h 46800 Psi S c 58500 Psi 3. Nilai Tegangan Sustained Load Sustained load adalah total dari longitudinal stress yang disebabkan oleh tegangan longitudinal tekan, tegangan axial dan tegangan tekuk. Nilai dari tegangan longitudianal tekan adalah sama pada setiap segmen pipa dikarenakan sesuai dengan.9. σlp PDo 4t 3300.14 σlp 4. 0, 65 σ lp 18.480 psi FT-Jurusan Teknik esin-universitas ercubuana Halaman 41

Tabel 4.4 Nilai Longitudinal Tekan No. Parameter Besaran Satuan 1. P 3300 psi. OD 14 in 3. t 0,65 in 4. SL 18.480 psi Nilai dai akibat gaya axial pada setiap segmen pipa adalah sama dikarenakan gaya axial yang diakibatkan oleh pressure sama pada setiap segmen. Formula yang digunakan untuk menghitung tegangan axial sesuai dengan persamaan.7 Hasil dari tegangan akibat gaya axial dapat dilihat pada tabel 4.6. - Pipa Outside Diameter Ao 1/4x3,14xdo Ao 1/4x3,14x14 Ao 153,86 in - Pipa Inside Diameter Ai 1/4x3,14xdi Ai 1/4x3,14x1,49 Ai 1,46 in - Am Ao-Ai Am 153,86 1,46 Am 31,4 in - σ ax P.A i Am 3300.1,46 31, 4 1.870 psi FT-Jurusan Teknik esin-universitas ercubuana Halaman 4

Tabel 4.5 Nilai Akiat Axial Load No. Parameter Besaran Satuan 1. P 3300 psi. π 3,14-3. OD 14 in 4. ID 1,49 in 5. A i 1,46 in 6. A m 31,4 in 7. ax σ 1.870 psi Perhitungan bending stress dihitung setiap segmen dari pipa, maksud dari setiap segmen adalah potongan pipa antar support. Nilai tegangan akibat beban berat baik berat pipa, berat fluida maupun insulasi (tegangan tekuk) berbeda pada setiap segmen dikarenakan setiap segmen pipa mempunyai panjang yang berbeda dan terdapat beban tambahan sehingga nilai momen bending berbeda, setelah diketahui nilai momen bending dari setiap segmen nilai bending stress dapat diketahui sesuai dengan Persamaan.10. Perbandingan antara hasil bending stress manual dan CAESAR II Versi 5.1 ditunjukkan pada Tabel 4.7 dan grafik pada Gambar 4.1. Berikut adalah kalkulasi bending stress dari 3 segmen yang telah di tentukan. Perhitungan beban merata segmen 1 (Node 5-30) W L max 8. FT-Jurusan Teknik esin-universitas ercubuana Halaman 43

5 7, 1 3. 4 7. 91 max 8 max 16391,79lb.in σ b. c I σ b 16391,79.7 119, 0 8 σ 101.6 psi b Perhitungan beban merata segmen (Node 80-100) W L max 8. W L 57,13.395,709 max 8 max 1 11817, 006lb.in σ b. c I FT-Jurusan Teknik esin-universitas ercubuana Halaman 44

σ b 111817.7 119,08 σ b 693,65 psi Perhitungan beban merata segmen 3 (Node 100-105) W. L max 8 57,13.35,51 51 max 8 max 3960958,87,58 lb.in. c σ b I σ b 396095,87.7 119,08 σ 455, 69 psi b FT-Jurusan Teknik esin-universitas ercubuana Halaman 45

Tabel 4.6 Nilai Tegangan Tekuk Akibat Beban Berat NO. Segmen OD ID L W b I C (in) (in) (in) (lb/in) (in-lb) (in 4 ) (in) 1. (Node 5-30) 14 1,49 47,91 57,13 16391,79 119,08 7 101,6. (Node 80-100) 14 1,49 395,709 57,13 111817 119,08 7 693,65 3. (Node 80-100) 14 1,49 35,51 57,13 396095,87 119,08 7 455,69 σ b Dari ketiga nilai tegangan diatas dapat diketahui total dari sustained load sesuai dengan Persamaan.9 yang ditunjukkan pada Tabel 4.8 dibawah ini. Tabel 4.7 Nilai Tegangan Sustained Load Segmen Axial Stress Longitudianal Longitudinal Sustained Load Bending Stress Pressure Sress S1 1870 101,6 18480 31451,6 S 1870 693,65 18480 388,65 S3 1870 455,69 18480 33805,69 Hasil perbandingan antara perhitungan manual dan CAESAR II Versi 5.1 ditunjukkan pada Tabel 4.8 dan grafik pada Gambar 4.1 Tabel 4.9 Hasil Perbandingan Nilai Tegangan Sustained Load Perhitungan anual dan CAESAR II Versi 5.1. Tabel 4.8 Perbandingan hasil perhitungan anual dan Software Segmen Hasil Hasil Allowable FT-Jurusan Teknik esin-universitas ercubuana Halaman 46

Perhitungan CAESAR Stress Deviasi anunal S1 31451.6 1617. 46800 9834,4 S 388,65 1719.5 46800 16513,15 S3 33805,69 1389.0 46800 1416 Grafik 50000 45000 40000 35000 Stress 30000 5000 0000 15000 10000 Hasil Perhitungan anual Hasil Perhitungan Software Allowable stress 5000 0 S1 S S3 Segmen 4.1 Grafik perhitungan anual dan Software Sustained Load Dari grafik pada Gambar 4.1 diatas dapat diketahui bahwa perbandingan antara perhitungan manual dan CAESAR II Versi 5.1, untuk sustained load selisih terendah terdapat pada segmen1 dengan hasil perhitungan manual sebesar 31451,6 psi dan hasil CAESAR II Versi 5.1 sebesar 1617 psi, sedangkan selisih tertinggi berada pada segmen 3 dengan hasil perhitungan manual 383,65 psi dan hasil CAESAR II Versi 5.1 1389,0 psi. Walaupun terdapat selisih yang cukup besar antara perhitungan manual dan CAESAR II Versi 5.1 keduanya masih tetap dalam batasan tegangan yang diijinkan. Selisih hasil disebabkan adanya perbedaan metode perhitungan, untuk perhitungan manual bending stress menggunakan metode simply supported beam sedangankan pada CAESAR II Versi 5.1 menggunakan metode finite element analysis. FT-Jurusan Teknik esin-universitas ercubuana Halaman 47

4. Nilai tegangan Occasional Load Perhitungan nilai tegangan occasional load akibat beban angin sesuai dengan persamaan.13. Nilai dari tegangan occasioanal load akibat beban angin sangan kecil sehingga nilainya bisa diabaikan. Hasil perhitungan manual occasional load akibat beban angin di tunjukan pada Tabel 4.10. Contoh kalkulasi occasional load pada Segmen 1 (Node 0-5). Diketahui: ρ 0,06 lb/ft 3 V 91,86 ft/s µ 0,00000039 lbf.s/ft D 14 in enetukan bilangan Coefficient drag (Cd) DV R e 386, 4 µ R e 14.91,86 386,4.0,00000039 00000039 R e 8 578933333 578933, 33 Cd 4/R e 4/8578933,33 0,000079 Beban yang diterima. q ρv FT-Jurusan Teknik esin-universitas ercubuana Halaman 48

0,0735.91,86 q q 310,106 psf C d. D. q F 386, 4 F 0.000079.14.38,38 386, 4 F 0.00313lb/in F 0.00313.47,91 0.015 lb Tabel 4.9 Akibat Occasional Load segmen D L (in) V V V V ρ µ Rn q q Cd F F q (psf) (lb/in) (lb) (lb/in) Software 1 14 47.91 91,86 8438,5 0,0565 0,00000039 8578933,33 310,106.15 0,000079 0,015 0,00313 0 14 395,709 91,86 8438,5 0,0565 0,00000039 8578933,33 310,106.15 0,000079 1,38 0,00313 0 3 14 35,51 91,86 8438,5 0,0565 0,00000039 8578933,33 310,106.15 0,000079 0,737 0,00313 0 Tabel 4.10 Perbandingan Hasil Perhitungan anual dan Software Segmen Perhitungan anual Hasil CAESAR Allowable Stress S1 0,00313 0 58500 S 0,00313 0 58500 S3 0,00313 0 58500 FT-Jurusan Teknik esin-universitas ercubuana Halaman 49

Grafik Stress 70000 60000 50000 40000 30000 0000 10000 Hasil Perhitungan anual Hasil Perhitungan Software Allowable stress 0 S1 S S3 Segmen 4. Grafik perhitungan anual dan Software Occasional Load Dari Grafik 4. di atas dapat disimpulkan bahwa nilai dari tegangan occasional load sangat kecil untuk perhitungan manual diperoleh nilai tegangan akibat beban angin sebesar 0,00313 psi sedangkan saat running pada software CAESAR II Versi 5.1 nilai tegngan n adalah 0 psi dan batasan tegangan ijin sebesar 58500 psi, jadi dapat disimpulkan bahwa sistem perpipaan yang terkena beban angin dengan kecepatan rendah dapat diabaikan. 5. Nilai Tegangan Thermal Ekspansi Perhitungan nilai tegangan Thermal Ekspansi untuk pipa lurus sesuai dengan Persamaan.17. hasil perhitungan thermal ekspansi pipa lurus di tunjukkan pada Tabel 4.1. Perhitungan segmen 1 (Node 5-30) - enentukan defleksi pipa 4 5Wl 384EI FT-Jurusan Teknik esin-universitas ercubuana Halaman 50

4 5.57,13.47,91 384.5700000.119, 0 8 0,000135 in - Nilai thermal ekspansi 6. E. I. L 6.5700000 1039, 8 1 lb.in.119,08.0,000135 47.91 i S Z 1.1039,81 S 161,9 S 63, 4 8 psi Perhitungan segmen (Node 100-105) - enentukan defleksi pipa 4 5 Wl 384E EI 4 5.57,13.35,51 384.5700000.119, 0 8 0,078 in - Thermal ekspansi 6. E. I. L 6.570000.119,08.0,078 35,51 44837, 3 lb.in FT-Jurusan Teknik esin-universitas ercubuana Halaman 51

S i Z 1.44837,3 S 161,9 S 1517,9 psi Perhitungan segmen 3 (Node 130-170) - enentukan defleksi pipa 4 5 Wl 384E EI 4 5.93,408.167,5 384.5700000.119, 0 8 0,103 in - Nilai i thermal ekspansi 6. E. I. L 6.570000.119,08.0,103 167, 5 6437,989 lb.in i S Z 1.6437,989 S 161,9 S 3988, 30 psi W L E I Segmen (lb/in) (in) (in 4 ) Tabel 4.11 Nilai Tegangan Thermal Ekspansi (in) Z Sb Sb (in 3 ) (lb.in) Software 1 57,13 47,91 5.700.000 119,08 0,00985 161,9 763764,6 4735,34 3.6 57,13 35,51 5.700.000 119,08 0,078 161,9 44837,3 1517,9 364.1 FT-Jurusan Teknik esin-universitas ercubuana Halaman 5

3 93,408 167,5 5.700.000 119,08 0,103 161,9 6437,989 3988,30 1463.6 Tabel 4.1 Perbandingan Hasil Perhitungan anual dan Software Segmen Perhitungan Hasil CAESAR Allowable Stress Deviasi anual S1 63,48 3,6 5700 59,88 S 1517,9 364.1 5700 1153.19 S3 3988,30 1463,6 5700 56,4 30000 Grafik Stress 5000 0000 15000 10000 5000 Hasil Perhitungan anual Hasil Perhitungan Software Allowable stress 0 S1 S S3 Segmen 4.3 Grafik perhitungan anual dan Software Ekspansion Load Dari grafik pada Gambar 4.3 diatas dapat diketahui bahwa perbandingan antara perhitungan manual dan CAESAR II Versi 5.1, untuk ekspansi load selisih terendah terdapat pada segmen1 dengan hasil perhitungan manual sebesar 63,48 psi dan hasil CAESAR II Versi 5.1 sebesar 3,6 psi, sedangkan selisih tertinggi berada pada segmen 3 dengan hasil perhitungan manual 3988,30 psi dan hasil CAESAR II Versi 5.1 nilai 1463,6 psi. Walaupun terdapat selisih yang cukup besar antara perhitungan manual dan FT-Jurusan Teknik esin-universitas ercubuana Halaman 53

CAESAR II Versi 5.1 keduanya masih tetap dalam batasan tegangan yang diijinkan. Selisih hasil disebabkan adanya perbedaan metode perhitungan, untuk perhitungan manual ekspansion load menggunakan metode pernode sedangnkan pada CAESAR II Versi 5.1 menggunakan metode finite element analysis. 4.3 Pemodelan 4.3.1 Pemasukan Input Sebelum model dibuat, terlebih dahulu dilakukan pendefinisian system sebagaiamna sebagai berikut ini: 1. Nama Project : ANALISA TEGANGAN PIPA PADA PIPE LINE SYSTE ILIK PT. XXX. Code Perpipaan : ASE B31.8 Ch. VIII 3. Sumbu vertical : Y 4. Sistem satuan Input : Brithis 5. Sistem satuan output : Brithis Apabila identitas pipa yang akan dimodelkan pada tiap segmen belum didefinisikan isikan pada tahap sebelumnya, secara otomatis program akan meminta input definisi i pipa yang akan menggunakan identitas tersebut. Data yang harus dimasukan antara lain adalah diameter luar, schedule pipa, tebal dinding pipa, corrosion allowance, tebal isolasi, jenis material pipa dan rapat jenis isolasi, temperature, pressure, dan berikut properties materialnya Gambar 4. Input Diameter Pipa FT-Jurusan Teknik esin-universitas ercubuana Halaman 54

Referensi: Program CAESAR II Versi 5.1. Gambar 4.3 Input Temperature dan Pressure Referensi: Program CAESAR II Versi 5.1 Gambar 4.4 Input aterial Referensi: Program CAESAR II Versi 5.1. Gambar 4.5 Input Density Referensi: Program CAESAR II Versi 5.1. FT-Jurusan Teknik esin-universitas ercubuana Halaman 55

4.3. Analisa Software CAESAR II Versi5.1 Hasil terpenting dari analisa static adalah informasi besarnya tegangan yang terjadi pada sistem perpipaan.output analisa tegangan yang diperoleh adalah nilai tegangan (Stress). Sustain Stress, Occational Stress, dan Expansion Stress sesuai batasan masalah dalam tugas akhir. Berdasarkan output tersebut dapat diketahui system perpipaan yang dianalisa mengacu pada code ASE B31.8. Ch. VIII Kondisi desain sesuai dengan scope of work conceptually drawing dan mengacu pada Piping Numbering & aterial Requirement C-84535-BS-LLO-BOD-GN00-0001.Program yang digunakan untuk analisa adalah CAESAR II Versi 5.1. 4.3.3 Study Kasus Pemodelan elan line 14 -PF-E6-30-1011 pada CAESAR II Versi 5.1 setelah memasukan data serta memasukan type support, pada titik node yang telah di tentukan. Gambar 4.6 Pemodelan Pipa Referensi: Program CAESAR II Versi 5.1. FT-Jurusan Teknik esin-universitas ercubuana Halaman 56