NAJA HIMAWAN 4306 100 093
Ir. Imam Rochani, M.Sc.
Ir. Hasan Ikhwani, M.Sc.
ANALISIS PERBANDINGAN PERANCANGAN PADA ONSHORE PIPELINE MENGGUNAKAN MATERIAL GLASS-REINFORCED POLYMER (GRP) DAN CARBON STEEL BERBASIS TEKNO EKONOMIK
Pipa Carbon Steel Rendah Ketahanannya Terhadap Korosi
Mengganti Dengan Material Lain Yang Tahan Korosi
GRP
Bagaimanakah perbandingan nilai tegangan pada pipa menggunakan material carbon steel dan pipa komposit GRP ? Apakah keuntungan dan kekurangan penggunaan pipa GRP dibandingkan dengan pipa carbon steel dari segi tekno ekonominya? Bagaimanakah pengaruh penggunaan network planning pada instalasi pipa carbon steel dan pipa komposit GRP?
Untuk menghitung perbandingan nilai tegangan yang terjadi dengan menggunakan material carbon steel dan pipa komposit GRP. Untuk mengetahui kelebihan dan kekurangan penggunaan pipa GRP dibandingkan dengan pipa carbon steel dari segi tekno ekonominya. Untuk menghitung efisiensi biaya dan waktu penggunaan network planning pada instalasi pipa carbon steel dan pipa komposit GRP
Karakteristik pipa carbon steel
pipa komposit GRP
keuntungan dan kekurangan Tekno
Ekonomi
Code dan standard yang digunakan: untuk pipa GRP
Code : ISO 14692 “Petroleum and natural gas industries — Glass-reinforced plastics (GRP) piping” standard : API Spec 15HR “Specification for high pressure fiberglass line pipe and fittings”.
untuk pipa carbon steel Code : ASME B31.8 “Gas transmission and distribution piping system” standard : API spec 5L “Specification for line pipe”. Jenis material pipa yang dianalisis yaitu pipa komposit GRP series STAR FRP SERIES 1500 API-5L HR dan pipa seamless carbon steel series API 5L Grade B SCH 40.
Pemodelan menggunakan software Caesar 5.1 Pipa yang dianalisa diasumsikan kondisinya terkubur (buried), tidak dilakukan analisis stabilitas, crossing, dan kondisi tanah stabil. Karena terkendala pengumpulan data harga material pipa, tidak dilakukan analisis investasi pipa.
Analisis Burial Dead Load Lateral Soil Spring Vertical Uplift Soil Spring
Vertical Bearing Soil Spring
Analisis Tegangan Tegangan Gabungan Pipa e h2 L2 h . L 3 2
Analisis Pressure Loss
Persamaan hazen-wiliams P
Cek Tegangan Ijin
4,53 xL Q 4 ,87 d C
1,85
Network Planning
Menambah Jam Lembur Menambah Titik Awal Kerja
Tabel 1 Material Properties Pipa GRP
GRP
CARBON STEEL
Series
Star FRP Series 1000 API 15 HR ACT
Series
Seamless API 5L Grade B SCH 40
OD
8.40 inch
OD
8.625 inch
Wall Thickness
0.33 inch
Wall Thickness
0.438 inch
Specific Gravity
1.99 SG
Specific Gravity
7.8 SG
Density
120.5 lb/ft3
Density
490 lb/ft3
Modulus Elastisitas Hoop
3.306 x 106 psi
Poisson Ratio
0.30
Modulus Elastisitas Aksial
2 x 106 psi
Specified Minimum Yield 35.000 psi Strength (SMYS)
Poisson Ratio
0.39
Modulus Young (E)
30.0 x 106 psi
OPERASI Jenis fluida
TANAH crude oil 856.2 kg/m3 18092 BOPD
Density Laju aliran
Soil Description
Sand
Density of soil(asumsi rata- 1500
rata)
Kg/m3
Design pressure
4.14 MPa
Friction coefficient of soil ( µ )
0,4
Operating temperature
70 0F
Koefisien kohesif pasir
191 kPa
Max allowable operating pressure
1.79 MPa
Sudut gesekan dalam
37 0
Max allowable temperature
140 0F
operating
Length
4.1 km
Average burial
1.3 m
Software Caesar 5.1
Tegangan
Manual
Software
Error
Allowable Stress Pipa Carbon Steel
31502.2 Psi
31500 Psi
0.01 %
VALID
Syarat Dimensi
t/D ≤ 0,1 (Valid) t 0.33 D 8.40 t 0.039 (VALID) D
Temperature Jenis Pipa
Temperature maks (0F)
Carbon Steel
700
GRP
250
Temperature Operasi Sebesar 140 0F (MEMENUHI)
Perhitungan Beban dan Spring Tanah 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 108 lb Daya dukung / spring tanah diatas pipa ( Vertical Uplift Soil Spring) adalah sebesar = 1.43 x 108 lb Daya dukung / spring tanah dibawah pipa ( Vertical Bearing Soil Spring ) adalah sebesar = 1.52 x 109 lb
PEMODELAN NILAI TEGANGAN
Jenis Pipa
Tegangan Combined (Pa)
Pipa GRP
5.435x107
Pipa Carbon steel
5.684x107
Jenis Pipa
Allowable Stress (Pa)
Check
Pipa GRP
6.635x107
Ok
Pipa Carbon steel
2.172x108
Ok
•Pressure P = 24.97 PsiLoss
Perbandingan Nilai Pressure Loss Pipa GRP
P
= 24.97 Psi
Pipa Carbon Steel
P
= 37.73 Psi
mempercepat laju pemompaan fluida
Perbandingan Diameter Pipa Dengan Kapasitas yang Sama
Biaya Maintenance Pipa Maintenance (20 tahun) -Pigging -Scale Inhibittor -Corrosion Inhibitor
Carbon Steel (US$) 24000
GRP (US$)
Selisih (US$)
24000
136062 136062 75628
Total Maintenance selama 20 tahun
235690 160062
75628
Total Maintenance per tahun
11784.5
3781.4
8003.1
Network Planning Carbon Steel
GRP No Jenis Kegiatan
Hari
No Jenis Kegiatan
Hari
1
Pembersihan lahan
2
1
Pembersihan lahan
2
2
Pengukuran
2
2
Pengukuran
2
3
Galian tanah
10
3
Galian tanah
10
4
Penimbunan pasir Pemasangan dan penyambungan pipa dengan ulir (thread) Penimbunan pasir kembali
5
4
5
10
5
5
6
Penimbunan pasir Pemasangan dan penyambungan pipa dengan Pengelasan Penimbunan pasir kembali
4
7
3
8
5 6 7 8
Urugan tanah kembali Perataan tanah dan pemadatan tanah
Urugan tanah kembali Perataan tanah dan pemadatan tanah
15 5
4 3
Grafik Perbandingan Biaya Instalasi
9.9% GRP 1.13 % CS 1.5 % GRP 4.07 % CS 3.83 %
Grafik Perbandingan Waktu
11.36% GRP 10.25 % CS 9.09 % GRP 46.15 % CS 45.45 %
P P
Tinjauan dari Segi Teknis
GRP
Carbon Steel
Temperature maksimum
Memiliki temperature maksimum yang terbatas yaitu sebesar 250 0F
Memiliki temperature maksimum yang lebih besar yaitu sebesar 7000F
Panjang Span
Pada pipa dengan diameter 8 inch memiliki panjang span 24.4 ft
Pada pipa dengan diameter 8 inch memiliki panjang span 19 ft
Penyambungan Pipa
Penyambungan pada pipa GRP menggunakan metode Threaded Joint
Seperti pada umumnya pipa baja, penyambungannya dilakukan dengan pengelasan
Pressure loss
Memiliki nilai pressure loss yang lebih kecil yaitu sebesar 24.97 Psi
Memiliki nilai pressure loss yang lebih besar yaitu sebesar 37.73 Psi
Diameter Pipa
Dengan Kapasitas yang sama dibutuhkan diameter pipa yang lebih kecil yaiti sebesar 8 inch
Dengan kapasitas yang sama dibutuhkan diameter yang lebih besar yakni sebesar 8.7 inch
Tinjauan dari Segi Ekonomis
GRP
Carbon Steel
Memiliki biaya maintenance Memiliki biaya maintenance Biaya Maintenance
yang lebih kecil sebesar yang lebih besar sebesar US$ 8003.1 per tahun
US$ 11784.5 per tahun
Memerlukan biaya instalasi Memerlukan biaya instalasi Biaya Instalasi
yang lebih kecil sebesar Rp. yang lebih kecil sebesar Rp. 1.847.603.333
2.050.835.000
Tegangan gabungan pipa dengan menggunakan material GRP lebih kecil dibanding dengan pipa carbon steel, meskipun penggunaan pipa dengan material GRP maupun carbon steel masih memenuhi tegangan ijin berdasarkan code masingmasing.
Keuntungan pipa GRP dibandingkan dengan pipa carbon steel yaitu pipa GRP memiliki jarak span yang lebih panjang, pressure loss 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
Sedangkan berdasarkan analisis network planning dapat disimpulkan bahwa penggunaan network planning dengan menambah jam lembur dapat meningkatkan efisiensi waktu tetapi menambah biaya pekerjaan. Sedangkan dengan menambah titik awal, dapat meningkatkan efisiensi biaya dan waktu pada pekerjaan tersebut dibandingkan dengan sebelum menggunakan
network planning
