BAB II LANDASAN TEORI
Dalam sejarah kehidupan umat manusia yang sudah berjalan selama puluhan ribu tahun lamanya, seni mendisain dan membangun jaringan Pemipaan sudah dikenal berabad-abad lalu. Awal mulanya, sistem pemipaan banyak digunakan oleh masyarakat untuk keperluan pengairan pada pertanian, dengan menggunakan pipa berbahan baku bambu, seperti dilakukan oleh masyarakat di China pada kira-kira antara tahun 3000 dan tahun 2000 sebelum Masehi. Seiring dengan kemajuan kebudayaan umat manusia, maka makin luas jugalah penggunaan pipa dalam berbagai aspek kehidupannya. Pada jaman tersebut, jenis pipa yang dipakai bermacam-macam: pipa kayu dengan menggunakan besi pada titik sambungan, bronze, dan pada tempat-tempat yang elit, pipa yang digunakan adalah dari bahan perak. Namun diakui, baru pada abad ke-19, perkembangan dibidang teknologi pipa terjadi sangat pesat.
6
2.1.
Kriteria disain jalur perpipaan & tujuan analisa tegangan pipa Dalam mendisain jalur perpipaan banyak parameter–parameter yang harus diperhatikan dan harus terpenuhi dalam mendisain suatu jalur pipa, sehingga jalur tersebut aman dan dapat di operasikan secara maksimal. Pada dasarnya jalur perpipaan merupakan media penghubung dari sederetan proses yang terjadi dalam suatu sistem. Dalam mendisain jalur perpipaan ini atau yang sering di sebut pipe routing dibutuhkan keahlian dan pengalaman dalam melakukan pekerjaan di bidang perpipaan. Kriteria–kriteria yang harus dipenuhi dalam melakukan disain sebuah jalur perpipaan pada instalasi migas yaitu : a. Menentukan spesifik material pipa yang sesuai kebutuhan. b. Melakukan perhitungan ketebalan dan diameter pipa yang diperlukan. c. Membuat konstruksi jalur perpipaan dan komponen pendukungnya. d. Menentukan letak dan bentuk penyangga. e. Melakukan perhitungan tegangan dan fleksibilitas pipa.
Tujuan utama dari analisa tegangan pipa: a. Keselamatan sistem perpipaan termasuk semua komponennya, b. Keselamatan sistem peralatan yang berhubungan lansung dengan sistem perpipaan
dan struktur bangunan pendukung sistem tersebut,
c. Defleksi pipa agar tidak melebihi limitasinya.
7
Jenis batas tegangan yang diijinkan diantaranya: a. Operating: Beban dan Stress yang terjadi pada kondisi operasional akibat kombinasi antara sustain load dan expansion load b. Occasional: Stress yang terjadi kadang2/ dalam waktu yang singkat karena adanya beban sustain dan beban occasional (seperti angin, gempa) c. Sustain: Stress yang terjadi terus menerus akibat beban dari tekanan fluida dan berat pipa d. Expansion: Stress yang terjadi karena perubahan temperatur e. Hydrotest: Stress yang terjadi karena tekanan air pada waktu hydrotest.
Analisa tegangan static (Static Stress Analysis): Setiap sistem perpipaan pasti mempunyai basic stress yang nantinya secara kumulatif bisa disebut sebagai static stress. Basic stress terdiri dari: (a) Tegangan axial adalah tegangan yang di timbulkan oleh gaya yang bekerja searah dengan sumbu pipa, dan dapat di rumuskan dengan S = F /A. (b) Tegangan bending/tekuk Stress adalah tegangan yang di timbulkan oleh momen (M) yang kerja diujung-ujung pipa, dan dapat di rumuskan dengan S = Mb / Z (c) Tegangan torsion adalah tegangan yang di timbulkan akibat terjadinya momen puntir pada pipa, dan dapat di rumuskan dengan S = Mt / 2Z (d) Tegangan hoop adalah tegangan yang di timbulkan oleh tekanan internal yang bekerjasecara tangensial dan besarnya bervariasi tergantung pada tabel dinding pipa, dan dapat di rumuskan dengan S = PD / 2t (e) Tegangan longitudinal adalah tegangan yang di timbulkan oleh gaya tekanan
8
internal yang bekerja pada dinding pipa searah sumbu pipa, dan dapat di rumuskan dengan S = PD / 4t (f) Tegangan thermal adalah tegangan yang di timbulkan akibat adanya perpindahan panas pada pipa, dan dapat di rumuskan dengan S = ΔT x α x E.
Gambar 2.1a. Dasar tegangan pada pipa
2.2 Pemilihan Material Pemilihan material yang sesuai dengan kondisi temperatur, tekanan dan sifat-sifat yang sesuai dengan perkiraan dari fluida yang dialirkan sangatlah penting. Hal tersebut dilakukan untuk mendapatkan suatu kondisi perancangan yang aman bagi lingkungan dan memiliki usia pemakaian yang sesuai dengan perkiraan. Materal yang sering di pakai dalam mendesain pipa diantaranya: a. Carbon Steel: Pipa yang bernama Carbon Steel ini adalah pipa yang paling luas penggunaanya dalam Industri Migas maupun industri lainnya. Tipe Carbon Steel yang paling banyak digunakan, yaitu: 1. ASTM A106: yang mempunyai tiga grade, yaitu Grade A, B, danC. Grade ini merujuk kepada besarnya Tensile Strenght dari material tersebut. Besarnya Tensile Strength dari ASTM A106 adalah:
9
-Grade A : 48 ksi -Grade B : 60 ksi -Grade C: 70 ksi
2. ASTM A 53: material ini juga sering digunakan yaitu pipa yang dilapisi oleh
unsur zinc (galvanized), atau sering juga digunakan sebagai
alternative untuk tipe A106. A53 mempunyai tiga Grade, yaitu Grade A, B, dan C. Disamping itu, A53 juga mempunyai tiga tipe yaitu: Tipe E: Electric Resistance Weld adalah pipa yang memiliki sambungan longitudinal yang mana perpaduannya dibuat oleh panas yang diperoleh dari tahan pipa terhadap aliran arus listrik dalam rangkaian dimana pipa merupakan bagiannya, dan dengan aplikasi tekanan. Tipe F: Furnace Butt Weld adalah pipa yang memiliki sambungan longitudinal yang di las secara mekanik dengan cara melintaskan koil yang telah dibentuk dan dipanaskan melalui perangkat rol-rol pengelasan. Tipe S: Seamless atau pipa tanpa sambungan adalah pipa diproduksi dengan proses piercing dari billet yang di ikuti dengan pengerolan (rolling) atau gambar atau keduanya. 3. ASTM A 333: material ini sering digunakan pada fluida yang mempunyai temperatur yang rendah, mulai dari -10oC.
10
b. Stainless Steel: Stainless Steel mempunyai 18 Grade, namun yang sering digunakan adalah tipe 304L. Pada intinya, Tipe 304 adalah tipe yang mempunyai kadar karbon yang rendah dengan tujuan memperkuat kemampuan menahan korosi. Dengan penambahan huruf L dibelakang namanya, menjadi 304L, menunjukan bahwa tipe tersebut mempunyai kadar karbon konten yang semakin rendah, jauh lebih rendah dari hanya 304 saja. Ada dua tipe stainless steel yang umum dikenal dan digunakan di industri migas, yaitu: ASTM A312: standard ini digunakan untuk Pipa ukuran 8 inchi kebawah. ASTM A358: standard ini digunakan untuk Pipa ukuran diatas 8 inchi keatas.
2.3 Diameter Pipa Pipa mempunyai ukuran tertentu, mulai dari yang paling kecil dengan ukuran diameter sebesar ½ inchi sampai ukuran yang luar biasa besar yaitu pipa dengan diameter 72 inch atau kira-kira 1.8 meter. Secara umum material yang banyak digunakan untuk pipa dan komponennya terbagi atas dua kategori utama yaitu: a.Metallic (logam) b.Non-metallic (non-logam). Khusus untuk bahan metal, bisa dibagi lagi atas dua kelompok utama yaitu Ferrous (besi) dan Non-Ferrous, termasuk paduan Nickel, tembaga dan
11
aluminium. Akhirnya, dari jenis bahan material berjenis Ferrous tersebut, material pipa dapat lagi dibagi atas dua yaitu: a. wrought iron, cast iron b. Steel Pipa yang ada dipasaran dan sering digunakan di industri Migas dikelompokan dalam ukuran sebagai berikut: a. Large Bore Pipe: yaitu pipa yang berukuran lebih besar dari 2 inchi. b. Small Bore Pipe: yaitu pipa yang mempunyai ukuran 2 inchi ke bawah. c.Tubing : mempunyai ukuran sampai 4 inchi tetapi mempunyai ketebalan dinding yang lebih kecil dari Large Bore dan Small Bore. Ukuran pipa yang biasanya banyak digunakan pada industri perminyakan dan gas alam serta industri lainnya adalah dimulai dari ukuran NPS ½ inch, ¾ in, 1, 2, 3, 4, 6, 8, 10, 12 dan mempunyai Diameter Luar (Outside Diameter) yang sudah distandardkan dan tidaklah sama dengan penamaan NPS nya. Sedangkan pipa 14 inchi keatas mempunyai Diameter Luar (Outside Diameter) yang sama dengan NPS nya.
2.4 Tebal Dinding Pipa Ketebalan dinding pipa memiliki peranan penting dalam sistem perpipaan yang beroperasi pada tekanan dan temperatur yang tinggi, kesalahan dalam menentukan ketebalan dinding pipa yang diperlukan mengakibatkan pipa tidak kuat menahan tekanan saat operasi, sehingga akan menumbulkan banyak permasalahan dalam sistem opearasi dari jalur perpipaan.
12
Di dalam pipa sering terdengar istilah schedule number yaitu penyebutan untuk ketebalan pipa. Schedule pipa dapat dikelompokan sbb : Schedule 5, 10, 20, 40, 60, 80, 120, 160 Schedule Standard Schedule Extra Strong ( XS ) Schedule Double Extra Strong ( XXS ) Untuk menghitung ketebalan pipa menurut ASME B31.3 dipakai rumus : tm = 2 (
P.D )+C (S.E.W PY)
(2.1)
tm : tebal dinding pipa (mm) P : tekanan internal disain pipa dalam (bar) D : diameter luar pipa (mm) S : stress pada temperatur disain (bar) W : faktor kekuatan sambungan las, misalnya pipe seamless nilai W adalah 1.0 E : faktor kualitas sambungan las, misalnya pipe A106-seamless nilai E yaitu 1.0 Y : nilai Koefisien Y untuk t < D/6 (Tabel 2.1) C : batas korosi yang di izinkan (corrosion allowance).
Tabel 2.1. Koefisien Y untuk t < D/6 Temperatur, oF (oC) 900
950
1.000
1.050
1.100
1.150
Materials (482)
Ferritic steels
(621)
& lower
(510)
(538)
(566)
(593)
& up
0,4
0,5
0,7
0,7
0,7
0,7
13
Austenic steels
0,4
0,4
0,4
0,4
0,5
0,7
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,0
…
…
…
…
…
Other ductile metals Cast Iron
2.5 Rentang Pipa (Pipe Span) Pipa akan mengalami lenturan dan defleksi karena berat pipa itu sendiri dan berat fluida yang mengalir di dalam pipa. a. Allowable span maksimum pada sistem pipa horisontal dibatasi oleh 3 faktor utama, yaitu : bending stress, vertical deflection, and natural frequency. b. Allowable span yang dihitung berdasarkan natural frequency dan limitasi defleksi, dapat diambil sebagai batas bawah dari allowable span yang dihitung berdasarkan bending stress dan defleksi
Untuk menghindari terjadinya defleksi pipa yang berlebihan akibat berat pipa dan fluida didalamnya, maka perlu diperhitungkan panjang jarak antara dua tumpuan agar defleksi yang terjadi dapat sekecil mungkin. Untuk mengetahui jarak maksimum antara dua tumpuan dapat mengacu pada tabel pipe span. Adapun perhitungan secara manual dapat dicari dengan menggunakan rumus :
L =
8.Z.σ a 1,25W
(2.2)
Di mana : Sa : Tegangan yang diijinkan (N/m2)
14
Z : Modulus section pipa ( m3) W : Berat pipa + berat fluida di dalam pipa per satuan panjang (N/m) Adapun besarnya defleksi maksimum yang terjadi ditengah-tengah antara dua tumpuan dapat dicari dengan rumus :
5 . W . L4 = 384 . E . I
(2.3)
Di mana : E
: Modulus elastisitas material pipa Mpa
I
: Momen Inertia dari penampang pipa (mm4)
2.6 Fleksibilitas Pipa Fleksibilitas sistem perpipaan serta pipe support yang baik dan aman sangat dibutuhkan untuk menjamin kelangsungan dari proses serta menjamin umur pemakaian dari sistem perpipaan sesuai dengan siklus rancangan. Namun pada kenyataannya di lapangan masih ditemukan kegagalan-kegagalan yang terjadi pada sistem pipa, baik pada saat instalasi maupun operasi. Hal ini jelas merugikan karena sistem tidak dapat beroperasi secara maksimum. Instalasi perpipaan supaya terjamin dan aman dari kerusakan baik karena pemuaian maupun berat instalasi pipa sendiri diperlukan pipe support dan tentunya tidak mengabaikan fleksibilitas instalasinya. Tujuan analisa tegangan piping system dan pipe support adalah untuk mengetahui apakah tingkat tegangan maksimum, momen, serta gaya yang terjadi pada piping system, pipe support ,dan equipment masih dalam tingkat tegangan yang dijinkan atau tidak. Besar kecilnya pipe support serta jumlahnya memerlukan suatu analisa dan pengalaman agar instalasi perpipaan tidak rusak dan tahan lama.
15
Pipe support merupakan suatu perlengkapan instalasi perpipaan yang tidak dapat dipisahkan karena tanpa penyangga (pipe support), instalasi perpipaan tidak dapat dipasang dengan sempurna. Supaya pipe support dalam instalasi perpipaan dapat berfungsi sempurna, maka sebelum membuat pipe support diperlukan perhitungan perencanaan yang baik, begitu pula tempat pemasangannya. Analisa fleksibilitas merupakan hal penting didalam perhitungan dan perencanaan sistem perpipaan sesuai dengan code. Dalam analisa fleksibilitas, faktor-faktor beban terjadi karena adanya pengaruh perlakuan beban operasi pada sistem perpipaan. Pemasangan pipe support adalah hal yang paling penting agar pengaruh pembebanan selama kondisi operasi sistem perpipaan tidak mengalami kegagalan atau kerusakan.
2.7 Analisis Tegangan Analisis tegangan merupakan bagian yang paling berpengaruh pada perencanaan dan pelaksanaan sistem perpipaan. Dari hasil analisa tegangan ini perencanaan jalur-jalur sistem perpipaan dan perletakkan tumpuan pipa (pipe support location) ditentukan untuk menghindari terjadinya tegangan yang berlebihan pada pipa atau pada tumpuan pipa dan juga untuk mendapatkan kondisi yang fleksibel yang dibutuhkan pada tata letak jalur perpipaan. Analisis tegangan dilakukan terutama pada nozzle-nozzle dari peralatan yang dihubungkan dengan sistem perpipaan dan pada titik-titik tertentu pada jalur perpipaan. Dan analisis ini ditentukan oleh gaya-gaya pada jangkar (anchor), gaya pada penyangga atau tumpuan, momen lengkung dan torsi pada suatu titik atau segmen pada sistem perpipaan. Adapun urutan pekerjaan yang dilakukan dalam analisis tegangan adalah : - Menghitung gaya dan momen, 16
- Menghitung tegangan. Perhitungan gaya, momen dan tegangan dapat dilakukan secara manual maupun dengan komputer. Dalam perencanaan jalur perpipaan pada instalasi ini dilakukan perhitungan gaya dan momen dengan menggunakan program komputer Caesar II.5 dan perhitungan tegangan yang dilakukan secara manual.
2.7.1. Gaya dan tegangan Untuk perhitungan gaya dan tegangan kita ambil contoh soal jalur perpipaan yang sederhana : Sebatang pipa yang dijepit pada kedua ujungnya dan diberi beban terpusat F pada C, serta batang dipanasi hingga suhunya naik sebesar T seperti gambar 2.7.1a. maka besarnya tegangan Thermal dapat di cari sbb : Penyelesaian : Karena batang dipanasi, maka pipa akan berekspansi secara linier atau terjadinya perpanjangan akan tetapi perpanjangan tersebut terhalang karena pada kedua ujungnya dijepit sehingga pipa mengalami tegangan thermal ( σ th) Besarnya tegangan thermal yang terjadi adalah : Sth = . T . E Di mana : 2
Sth : Tegangan thermal (N/m ) 0
: Koefisien muai panjang (mm. C) 0
T : Perbedaan temperatur ( C) 2
E : Modulus elastisitas pipa (N/m ) Gaya yang terjadi pada titik A dan B, Faks = Sth . A 17
Di mana : Faks : Gaya aksial karena tegangan thermal (N) A
: Luas penampang pipa (m2)
Gambar 2.7.1a. Gambar pipa dijepit pada kedua ujungnya dengan beban terpusat F Bila pada kedua ujung atau salah satu ujung pipa bebas, maka perpanjangan pipa (L) yang terjadi adalah : L = T . . L
2.7.2. Kondisi pembebanan Sistem
perpipaan
yang
dirancang,
direncanakan
dapat
menahan
bermacam-macam pembebanan yaitu : Pada keadaan “hydrostatic test”, dimana system perpipaan yang telah dipasang harus diuji terlebih dahulu sebelum dioperasikan yaitu dengan cara mengalirkan air yang bertekanan kedalam pipa pada jangka waktu tertentu (biasanya paling lama 2 jam) untuk mengetahui ada tidaknya terjadi kebocoran pada sistem perpipaan. Kombinasi beban yang mungkin terjadi pada kondisi hydrotest test ini adalah : 18
Beban akibat material dan gaya-gaya luar (berat material dan bagian-bagian dari Percabangan pipa). Beban akibat fluida yang digunakan untuk pengetesan (air atau udara). Pada keadaan beroperasi, dimana sistem telah dioperasikan maka kombinasi beban pada keadaan operasi ini adalah : Beban akibat berat material, berat fluida, temperatur dan gaya luar. Beban akibat berat material, berat fluida, temperatur (disain / operasi), gaya luar, dan tekanan (disain/operasi). Beban akibat berat material, berat fluida, temperatur (disain/operasi), tekanan (disain/operasi), berat konstruksi (settlement) dan gempa bumi.
2.7.3. Tegangan pipa Menurut standar ASME B31.3 (standar untuk perencanaan sistem perpipaan pada instalasi proses), ada tiga tegangan utama yang bekerja pada elemen pipa lihat Gambar 2.7.3a. Tegangan normal memiliki tiga komponen tegangan yaitu: 1. Tegangan utama longitudinal (Longitudinal principal stress) yaitu tegangan yang bekerja sepanjang garis sumbu pipa, tegangan ini disebabkan oleh pembengkokan, beban gaya aksial atau tekanan. 2. Tegangan utama radial (Radial principal stress) yaitu tegangan yang bekerja pada satu garis mulai dari pusat pipa secara radial sampai ke dinding pipa, tegangan ini bersifat tegangan tekan bila disebabkan oleh tekanan dalam pipa dan tegangan ini bersifat tegangan tarik bila tekanan dalam pipa hampa (vacuum pressure).
19
3. Tegangan utama circumferential atau keliling atau disebut juga sebagai Hoop stress, tegangan ini bekerja tegak lurus terhadap tegangan longitudinal dan tegangan radial, tegangan ini bertendensi membelah dinding pipa dalam arah melingkar pipa dan tegangan ini disebabkan tekanan dari dalam pipa. Bila dua atau lebih tegangan utama bekerja pada suatu titik pada sebatang pipa, maka akan menghasilkan tegangan geser, contohnya pada pipa yang diberi penyangga secara menganjur (overhang pipa), dimana tegangan radial yang disebabkan oleh penyangga berkombinasi dengan lenturan yang disebabkan oleh pipa.
Gambar 2.7.3a. Gambar sistem sumbu utama Teori-teori Kegagalan (Failure Theories) Teori kegagalan tegangan utama maksimum (maximum principal stress failure theories) menyatakan bila salah satu dari tiga tegangan utama yang saling tegak lurus melebihi dari kekuatan luluh (yield strength) material pada temperatur yang sama maka kegagalan atau kerusakan akan terjadi pada material tersebut. Satu contoh dari aplikasi teori ini adalah sebagai berikut :
20
Pipa berdiameter 4 inci (diameter luar= 114.3 mm), Sch. 80 (tebal dinding pipa t = 8.6 mm) berisi fluida dengan tekanan desain P sebesar = 93 barg = 1350 Psig = 9.3 MPa (N/mm2). Hitung besarnya tegangan-tegangan utama yang terjadi Penyelesaian : Tegangan utama longitudinal (LPS) : P . Do LPS
=
_________
9.3 x 114.3 =
________________
4t
= 30.900 MPa
4 x 8.6
Tegangan utama circumferential (CPS) : P . Do CPS
=
__________
9.3 x 114.3 =
_________________
- = 61.801 MPa
2t
2 x 8.6
Tegangan utama radial (RPS) = P = 9.3 MPa Bila teori kegagalan tegangan utama maksimum diterapkan pada kondisi pipa ini maka hanya CPS lah yang perlu diperhatikan. Untuk mencegah pipa dari gagal atau rusak, maka harus dipilih tebal dinding pipa yang menghasilkan harga CPS dibawah harga yield strength dari material pipa pada temperatur dan tekanan pada saat system beroperasi. Teori kegagalan tegangan geser maksimum (maximum shear stress failure theories) adalah harga rata-rata dari tegangan yang paling besar dikurangi dengan tegangan yang paling kecil dan dibagi dua. Dari contoh perhitungan di atas, maka tegangan geser maksimumnya adalah : CPS - RPS MS
=
______________
28.277 – 14.138 =
__________________
= 7.069 MPa
2 2 kegagalan tegangan geser maksimum menyatakan bahwa bila harga tegangan geser maksimum melebihi dari setengah harga yield strength material pada temperatur yang sama, maka kegagalan atau kerusakan akan terjadi. Pada contoh
21
di atas, sistem ini akan aman selama yield strength material pada temperatur yang sama di atas harga 146.348 MPa.
2.7.4 Tegangan yang diizinkan (Allowable Stress) Sebagai ilustrasi dimana instalasi jalur perpipaan yang direncanakan pada tulisan ini adalah instalasi dipasang pada temperatur operasi 65°C dan temperatur desain 93°C, jenis pipa ASTM A106 GR B SMLS BE CS SCH 80, dengan adanya peningkatan temperatur maka menyebabkan pipa tersebut memuai. Hal ini menyebabkan terjadinya pemanjangan pada pipa, karena kedua ujung pipa tersebut tidak dapat bergerak karena adanya equipment pada ujung pipa tersebut, maka timbul tegangan dalam pipa. Bila sistem tidak beroperasi lagi, pipa tersebut kembali ke keadaan semula dan tegangan pun akan menghilang. Siklus diatas bila terjadi berulang-ulang akan dapat menimbulkan retakretak pada pipa hal ini disebut degnan kegagalan karena kelelahan (fatique failure) dan selanjutnya dapat mengakibatkan pipa bocor atau pecah, bila fluida yang dialirkan adalah fluida yang mudah terbakar maka akibat yang ditimbulkan dapat berakibat fatal baik bagi instalasi itu sendiri maupun lingkungan sekitarnya. Oleh karena itu dalam standar peraturan mengenai perencanaan instalasi sistem perpipaan ditentukan batas-batas untuk tegangan maksimum yang diijinkan pada sebuah jalur perpipaan bilamana suhunya meningkat dari yang paling rendah sampai yang paling tinggi, baik dalam keadaan beroperasi atau tidak. Batas-batas ini biasanya disebut Allowable displacement stress range atau batas-batas tegangan akibat pemuaian atau penyusutan yang diizinkan (Sa). Menurut ASME B31.3 besar Sa tersebut adalah :
22
Sa = f (1,25 Sc + 0,25 Sh) Di mana : Rentang tegangan perpindahan yang diijinkan, N/mm2 (kgf/cm2).
Sa
;
Sc
: Tegangan dasar yang diizinkan pada suhu minimum bahan yang diharapkan selama siklus perpindahan dalam analisa, N/mm2 (kgf/cm2).
Sh
: Tegangan dasar yang diijinkan pada suhu maksimum bahan yang diharapkan selama siklus perpindahan dalam analisa, N/mm2 (kgf/cm2).
f
: Factor yang tergantung siklus yang dialami pipa tersebut atau factor pengurangan tegangan. Nilai factor f = 1.0 untuk siklus (pipa memuai dan menyusut), disain direncanakan beroperasi selama 10 Tahun maka siklus yang terjadi adalah selama 3650 jam, dilihat dari tabel siklus pipa pada tabel 2.2. didapat nilai f = 1,0 karena siklus kurang dari 7.000.
Tabel 2.2. Siklus pipa
Siklus (N) 7.000 kurang 7.000 - 14.000 14.000 - 22.000 22.000 - 45.000 45.000 - 100.000 100.000 keatas
f 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5
2.8 Program Caesar II CAESAR II adalah program computer untuk perhitungan Stress Analysis yangmampu mengakomodasi kebutuhan perhitungan Stress Analysis.
23
Software ini sangat membantu dalam Engineering terutama di dalam desain Mechanical dan system perpipaan. Pengguna Caesar II dapat membuat permodelan system perpipaan dengan menggunakan “simple beam element” kemudian menentukan kondisi pembebanan sesuai dengan kondisi yang dikehendaki. Dengan memberikan/membuat inputan tersebut, Caesar II mampu menghasilkan hasil analisa berupa stress yang terjadi, beban, dan pergeseran terhadap system yang kita analisa. Data masukan :
Dimensi dan jenis material
Parameter operasi : temperatur, tekanan, fluida
Parameter beban : berat isolasi, perpindahan, angin, gempa, dll
Code yang digunakan pemodelan : Node, elemen, tumpuan
Aturan penempatan node:
Definisi geometri : system start, interseksi, perubahan arah, end
Perubahan parameter operasi : perubahan temp, tekanan, isolasi
Definisi parameter kekakuan elemen : perubahan ukuran pipa, valve, tee, dll.
Posisi kondisi batas : restrain, anchor
Aplikasi pembebanan : aplikasi gaya, berat isolasi, gempa, dll
Pengambilan informasi dari hasil analisis : gaya dalam, stress, displacement, reaksi tumpuan, dll.
24
2.8.1 Input Caesar II Parameter yang menjadi masukan (diinput) ke dalam program Caesar II sebagai data yang akan diproses adalah sebagai berikut : a. Node yaitu titik awal perencanaan yang akan disediakan oleh Caesar II dalam dialog box. Biasanya nilai 10 akan menjadi titik awal dari perencanaan jalur perpipaan yang akan dilakukan. b. Data-data disain seperti tekanan, temperatur, corrosion allowance dll. c. Pipe data yaitu data-data yang berkaitan dengan sifat-sifat fisis pipa seperti jenis material, besar diameter, ketebalan pipa, ketebalan isolasi pipa dll. d. Aplication Code yaitu setandard yang akan digunakan, misalnya B 31.3 dll. e. Data-data pendukung yaitu data-data yang akan ditentukan secara otomatis oleh program Caesar II seperti Elastic modulus, Pipe density dll.
2.8.2 Output Caesar II Hasil output dari Caesar II merupakan hasil perhitungan fleksibilitas dan kekuatan jalur pipa berdasarkan data-data input, dan disajikan dalam bentuk tampilan animasi 3 dimensi dan berupa data-data dalam bentuk angka sebagai indikasi letak dan arah gaya-gaya, momen dan besar tegangan yang terjadi.
25
