ANALISA KONFIGURASI PIPA BAWAH LAUT PADA ANOA EKSPANSION TEE Oleh: WIRA YUDHA NATA 4305 100 014 JURUSAN TEKNIK KELAUTAN FAKULTAS TEKNOLOGI KELAUTAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2010
ANALISA KONFIGURASI PIPA BAWAH LAUT PADA ANOA EKSPANSION TEE DOSEN PEMBIMBING: Dr. Ir. Wisnu Wardana, SE, M.Sc (680 001 934) Prof. Ir. Soegiono
(130 238 778)
LATAR BELAKANG MASALAH Perlunya konfigurasi desain yang sesuai dengan persyaratan yang telah ditentukan berdasarkan: Syarat pressure containment (Pb) Syarat system collapse criteria (Pc) Syarat propagation buckling (Ppr) Flange Class rating pressure
PERUMUSAN MASALAH 1.Berapa besar tebal pipa yang optimum pada anoa ekspanison TEE? 2.Berapa besar pressure maksimum dan minimum pada konfigurasi pipa bawah laut pada anoa ekspanion TEE berdasarkan flange class rating? 3.Berapa besar cost maksimum dan minimum konfigurasi desain lay out pipa bawah laut pada anoa ekspanion TEE?
TUJUAN PENELITIAN 1.Mendapatkan tebal pipa yang optimum pada anoa ekspanison TEE. 2.Mendapatkan pressure maksimum dan minimum pada konfigurasi pipa bawah laut pada anoa ekspanion TEE berdasarkan flange class rating. 3.Mendapatkan cost maksimum dan minimum pada konfigurasi desain lay out pipa bawah laut pada anoa ekspanion TEE.
MANFAAT PENELITIAN Sebagai bahan informasi pertimbangan dalam merancang Konfigurasi Pipa Bawah Laut pada Anoa ekspansion TEE pada Perusahaan yang terkait
BATASAN MASALAH 1. Analisa mengacu pada standard code yang berlaku yaitu Dnv OS F – 101 Submarine Pipeline System. 2. Penentuan material menggunakan API Spec 5L Gr. X-65. 3. Minimum menggunakan 3 konfigurasi untuk pipa bawah laut pada anoa ekspansion TEE. 4. Analisa flange Pressure berdasarkan class rating mengacu pada ASME ANSI B31.7 5. Owner Requirement, setiap konfigurasi minimum terdapat 4 Subsea Valve dan Pig Launcher temporary.
BATASAN MASALAH (LANJUTAN) 6. kondisi pipa bawah laut pada anoa ekspansion TEE not buried dan not trench 7. yang dikaji dalam hal ekonomis hanya biaya material. 8. Konfigurasi desain Lay Out berdasarkan parameter sebagai berikut: a. Posisi Anoa Tie in tidak boleh berubah b. Tidak merubah posisi sealine pipelines 9. Tidak dilakukan analisa optimasi pada konfigurasi desain
METODOLOGI 1. Melakukan studi literatur. 2. Pengumpulan Data. a. Lokasi konfigurasi Pipa bawah laut terbentang sepanjang ± 3 km dengan kedalaman hingga 81 m, terletak pada blok natuna Gajah Baru Platform.
METODOLOGI (Lanjutan) b. Data Properties Pipa Pipe Properties Description
Unit
Value
Nominal Wall Thickness
Inchi
0,405
-
API 5L X65
mm
0
Fuida Density
kg/m³
100
Design Pressure
MPa
14,89
SMYS
Mpa
450
SMTS
Mpa
535
Young's Elastic Modulus
N/m²
207X10^9
-
0,3
( C )ˉ¹
11.7X10ˉ6
Material Grade Corrosion Allowance
Poisson Ration Thermal Expansion Coefficient
METODOLOGI (Lanjutan) b. Data Lingkungan Wave and Current Data Description
Unit
1-year
100-year
m
6.86
10.0
sec
9.6
10.5
at Surface
m/s
0.86
1.03
averaged depth
m/s
0.60
0.70
Near Seabed
m/s
0.60
0.70
Max. Wave Height ( Hmax ) Wave Period (T) associated with Hmax
Current Velocity
Tide Range Description
Surge Level
Unit
Value
HAT
m
3.1
MSL
m
1.21
LAT
m
0
Description Surge Level
Unit
1-year
100-year
m
0,54
0,84
METODOLOGI (Lanjutan) Wind data Duration
Unit
1-year
100-year
3s
m/s
16.98
23.1
1min
m/s
15.42
20.82
1hr
m/s
13.29
17.65
Seabed Soil Properties Description
Unit
Value
Soil Type
Clay
-
Undrained Shear Strenght
N/m²
3000
Specific Gravity
-
1,00
Axial Coefficient of Friction
-
1,42
Lateral Coefficient of Friction
-
1,10
METODOLOGI (Lanjutan) 3. Pehitungan tebal pipa optimum berdasarkan syarat: a. Pressure Containment b. System Collapse Criteria c. Propagation Buckling 4. Pemodelan menggunakan Sofware AutoPipe. 5. Melakukan variasi konfigurasi desain Lay Out, berikut dibawah ini adalah hasil dari pemodelan:
Konfigurasi Desain 1
Konfigurasi Desain 2
Konfigurasi Desain 3
Konfigurasi Desain 4
METODOLOGI (LANJUTAN) 6.Pemodelan dilakukan analisa cek flange pressure berdasarkan class rating. Jika flange pressure yang diperoleh melebihi standard code yang digunakan maka dilakukan perubahan konfigurasi (kembali ke langkah no.5)
METODOLOGI (LANJUTAN) 7.Kajian ekonomis setelah memenuhi pada cek flange pressure berdasarkan class rating dilakukan kajian ekonomis. yang dikaji dalam hal ekonomi hanya biaya material.
DIAGRAM FLOWCHART
DIAGRAM FLOWCHART (LANJUTAN)
DIAGRAM FLOWCHART (LANJUTAN)
Nominal Wall Thickness Collapse Criteria
Nominal Wall Thickness Propagation Buckling
Analisa tegangan pada konfigurasi desain 1 MAX
Dari grafik diatas, kita dapat melihat besarnya tegangan max 389 N/mm2 (node A01) tegangan min 183 N/mm2 (node F00)
MAX
Dari grafik diatas, kita dapat melihat besarnya tegangan max 400 N/mm2 (node D16) tegangan min 322 N/mm2 (node F04)
Lokasi tegangan minimum kondisi hidrotest (konfig 1)
Flange pressure konfig 1 MAX
Dari grafik diatas dapat kita lihat flange pressure maksimum sebesar 20,748 Mpa sedangkan flange pressure minimum yang terjadi sebesar 18,025 Mpa
MAX
Dari grafik diatas dapat kita lihat flange pressure maksimum sebesar 15,480 Mpa sedangkan flange pressure minimum yang terjadi sebesar 14,402 Mpa
Grafik Perbandingan Flange pressure (Konfig 1) MAX
MAX
Dari perhitungan flange pressure konfigurasi 1 diatas dapat kita lihat perbedaan hasilnya pada grafik di bawah ini, dimana effective pressure yang terjadi pada kondisi hidrotest lebih besar dari pada kondisi operasi karena adanya perbedaan design pressure dan temperature.
Analisa tegangan pada konfigurasi desain 4 MAX
Dari grafik diatas, kita dapat melihat besarnya tegangan max sebesar 322 N/mm2 (node A05) dan tegangan min 189 N/mm2 (node A01).
MAX
Dari grafik diatas, kita dapat melihat besarnya tegangan max sebesar 420 N/mm2 (node B20) dan tegangan min 322 N/mm2 (node BF).
Lokasi tegangan maksimum kondisi hidrotest (konfig 4)
Flange pressure konfig 4 MAX
Dari grafik diatas dapat kita lihat flange pressure maksimum sebesar 20,764 Mpa sedangkan flange pressure minimum yang terjadi sebesar 17,860 Mpa.
MAX
Dari grafik diatas dapat kita lihat flange pressure maksimum sebesar 15,516 Mpa sedangkan flange pressure minimum yang terjadi sebesar 14,629 Mpa.
Grafik perbandingan Flange Pressure (konfig 4)
MAX
MAX
Estimate Cost konfigurasi max
min
* 1 Euro (£) = Rp 14.000 (11 Januari 2010)
Dari hasil perhitungan biaya material keempat konfigurasi diatas didapatkan suatu nilai grafik Perbandingan biaya yang menunjukan nilai biaya cost maksimum dan minimum, dimana untuk biaya cost maksimum terdapat pada konfigurasi 1 dengan total nilai biaya yang akan dikeluarkan 13,8 Milyar Rupiah sedangkan untuk biaya cost minimum terdapat pada konfigurasi 3 dengan total nilai biaya yang akan dikeluarkan 12,6 Milyar Rupiah.
Dari keseluruhan perhitungan yang dilakukan dari keempat konfigurasi dapat ditabelkan sebagai berikut: Kondisi Hidrotest Konfigurasi
Tegangan (N/mm2)
Kondisi Operasi
Flange Pressure (MPa)
Tegangan (N/mm2)
Flange Pressure (MPa)
Cost
Maksimum
Minimum
Maksimum
Minimum
Maksimum
Minimum
Maksimum
Minimum
(Rupiah)
Desain 1
400
322
20,784
18,025
389
183
15,480
14,402
13.869.572.543
Desain 2
420
322
21,117
17,860
380
195
15,489
14,401
13.677.740.664
Desain 3
396
322
20,797
17,861
358
183
15,511
14,850
12.661.053.048
Desain 4
420
322
20,764
17,860
322
189
15,516
14,629
12.934.060.664
KESIMPULAN Berdasarkan analisa dan pembahasan di atas dapat disimpulkan sebagai berikut : 1. Tebal pipa optimum yang yang digunakan pada konfigurasi pipa bawah laut pada anoa ekspansiion TEE berdasarkan code DNV OS F-101 Submarine Pipeline harus memenuhi ketiga persyaratan yang ada yaitu: Pressure Containment, Collapse Criteria dan Propagation Buckling. • Pada syarat pressure containment kondisi hidrotest didapatkan nilai tebal pipa optimum sebesar 0,3518 inchi sedangkan untuk kondisi operasi sebesar 0,4027 inchi. • Pada syarat collapse criteria kondisi hidrotest didapatkan nilai tebal pipa optimum sebesar 0,3235 inchi sedangkan untuk kondisi operasi sebesar 0,3265 inchi. • Pada syarat propagation buckling kondisi hidrotest didapatkan nilai tebal pipa optimum sebesar 0,3550 inchi sedangkan untuk kondisi operasi sebesar 0,3580 inchi. Dari ketiga syarat tersebut didapatkan nilai tebal pipa yang memenuhi dari ketiga persayaratan yaitu sebesar 0,4027 Inchi. Bila disesuaikan dengan standard Specified API 5L didapatkan tebal pipa sebesar 0,406 inchi.
2. Pada ke empat konfigurasi desain didapatkan nilai stress maksimum dan minimum serta nilai flange class rating. • konfigurasi 1 pada kondisi hidrotest mempunyai nilai stress maksimum dan minimum sebesar 400 N/mm2 dan 322 N/mm2 sedangkan pada kondisi operasi mempunyai nilai nilai stress maksimum dan minimum sebesar 389 N/mm 2 dan 183 N/mm2. Nilai flange pressure maksimum dan minimum pada konfigurasi 1 sebesar 15,480 Mpa dan 14,609 Mpa • konfigurasi 2 pada kondisi hidotest mempunyai nilai stress maksimum dan minimum sebesar 420 N/mm 2 dan 322 N/mm2 sedangkan pada kondisi operasi mempunyai nilai nilai stress maksimum dan minimum sebesar 380 N/mm 2 dan 195 N/mm2. Nilai flange pressure maksimum dan minimum pada konfigurasi 2 sebesar 15,489 Mpa dan 14,401 Mpa
• konfigurasi 3 pada kondisi hidrotest mempunyai nilai stress maksimum dan minimum sebesar 396 N/mm 2 dan 322 N/mm2 sedangkan pada kondisi operasi mempunyai nilai nilai stress maksimum dan minimum sebesar 358 N/mm 2 dan 183 N/mm2. Nilai flange pressure maksimum dan minimum pada konfigurasi 3 sebesar 15,511 Mpa dan 14,850 Mpa • konfigurasi 4 pada kondisi hidrotest mempunyai nilai stress maksimum dan minimum sebesar 420 N/mm2 dan 322 N/mm2 sedangkan pada kondisi operasi mempunyai nilai nilai stress maksimum dan minimum sebesar 322 N/mm 2 dan 189 N/mm2. Nilai flange pressure maksimum dan minimum pada kondisi hidrotest sebesar 15,516 Mpa dan 14,629 Mpa Dari keempat konfigurasi dapat diketahui yang mempunya nilai flange pressure minimum kondisi adalah pada konfigurasi 2 sebesar 14,401 Mpa sedangkan untuk nilai flange pressure maksimum adalah pada konfigurasi 4 sebesar 15,516 Mpa
3. pada kempat konfigurasi desain didapatkan nilai cost maksimum dan minimum berdasarkan biaya material yang digunakan. • pada konfigurasi 1 didapatkan nilai cost sebesar Rp 13.869.572.543 • pada konfigurasi 2 didapatkan nilai cost sebesar Rp 13.677.740.664 • pada konfigurasi 3 didapatkan nilai cost sebesar Rp 12.661.053.048 • pada konfigurasi 4 didapatkan nilai cost sebesar Rp 12.934.060.664 Dari keempat konfigurasi diatas dapat dilihat bahwa konfigurasi 1 mempunyai nilai cost maksimum dengan nominal sebesar Rp 13.869.572.543 dan pada konfigurasi 3 mempunyai nilai cost minimum dengan nominal sebesar Rp 12.661.053.048.
SARAN Perlu dilakukan analisa lebih lanjut untuk mendapatkan fatigue Life minimum pada tiap konfigurasi
TERIMA KASIH
