PERANCANGAN MESIN VACUUM FRYING DAN ANALISA THERMAL TABUNG VACUUM MENGGUNAKAN SOFTWARE CATIA P3 V5R14
Ridwan, ST., MT *), Sugeng Dwi Setiawan **) *)
Dosen Teknik Mesin Universitas Gunadarma
**)
Alumni Teknik Mesin Universitas Gunadarma
Abtraksi Sistem pipa pada industri-industri proses/kimia merupakan salah satu system yang cukup penting. Di dalam sebuah Plant, baik itu LNG Plant, Petrochemical Plant, Fertilizer Plant, Nuclear Plant, Geothermal Plant, Gas Plant (On-Shore maupun Offshore) semuanya mempunyai dan membutuhkan sistem pemipaan. Sistem pemipaan (Piping System) berfungsi untuk mengalirkan fluida dari satu tempat ke tempat lainnya. Fluida yang berada di dalamnya bisa berupa gas, cair ataupun vapour yang mempunyai temperatur tertentu. Dalam analisa sistem perpipaan turbin 052-P-103 B pada RCC OFFGAS to PROPYLENE PROJECT memiliki batasan untuk tegangan maksimal yang diijinkan sebesar 3144.5 kg/cm2, sedangkan batas maksimal untuk regangan yang terjadi pada kondisi operasi sebesar 100 mm dan pada kondisi sustain sebesar 15 mm. Batasan yang diijinkan untuk momen dan gaya yang terjadi memiliki persentase yang tidak boleh lebih dari 100% terhadap batasan yang mampu diterima atau ditahan oleh nozzle pada equitment turbin 052-P-103 B tersebut. Jika terjadi over stress akibat adanya tegangan dan regangan yang berlebih maka perlu dilakukan modifikasi yang mengacu pada code ANSI/ASME B31.3 sehingga didapat rancangan sistem pemipaan yang aman dan optimum. Perhitungan secara manual menggunakan rumus standard dari code ANSI/ASME B31.3 dilakukan untuk membandingkan dengan hasil perhitungan menggunkan software Caesar II .
Kata Kunci: Caesar II, Gaya, Momen, Tegangan, Regangan. I.
usaha di bidang minyak dan gas bumi
Pendahuluan PT.
PERTAMINA
adalah
tersebut. Seiring dengan meningkatnya
Perusahaan
Perseroan
untuk
permintaan dan kebutuhan akan bahan
bidang
bakar minyak, maka untuk menunjang
minyak dan gas bumi, baik di dalam
produksi dibangun RCC OFFGAS to
maupun di luar negeri serta kegiatan usaha
PROPYLENE
lain yang terkait atau menunjang kegiatan
Balongan,Indramayu Jawa Barat.
menyelenggarakan
usaha
di
PROJECT
di
Dalam produksi
menjalankan
proses
diperlukan
sebagai
turbin
penggerak
mekanis
peralatan
yang
pemprosesan
untuk
sebagai :
memutar
digunakan
F A
σ=
dalam
bumi.
Untuk
dengan,
pasokan
energi
σ
= tegangan (N/m2)
gerak pada ROPP Balongan yang besar
F
= gaya tegak lurus terhadap
digunakan
potongan (N)
memenuhi
minyak
dengan σ. Secara matematis didefinisikan
kebutuhan turbin
untuk
menghasilkan
tenaga gerak yang besar dan memerlukan
A
sistem perpipaan untuk mengalirkan fluida kerja pada turbin tersebut.
= luas (m2) Tegangan
menghasilkan
Perpipaan yang dimaksud di sini
normal
tarikan
yang
(traction
tension)
pada
pada
tegangan
tarik
instalasi atau konstruksi pipa pada suatu
tegangan
pabrik atau kilang, dimana pipa digunakan
disebut tegangan tekan (compressive
sebagai alat transportasi dari aliran, baik
stress).
adalah
suatu
sistem
perpipaan
yang berupa gas atau cairan.
permukaan
atau
(tensile
normal
Komponen
yang
disebut
stress).
Jika
mendorong
yang
lain
dari
Sistem perpipaan turbin 052-P-103
intensitas gaya adalah yang bekerja
B ROPP Project (Pertamina Balongan)
sejajar dengan bidang yaitu tegangan
memerlukan analisis tegangan berkaitan
geser (shearing stress). Tegangan geser
dengan analisis statis. Analisis tegangan
dilambangkan
merupakan
matematis didefinisikan sebagai :
bagian
yang
bertanggung
jawab
atas
pelaksanaan
sistem
perpipaan.
paling
disain
dan
τ=
Untuk
dengan
τ.
Secara
V A
menghindari terjadinya kegagalan harus
dengan,
dilakukan
sistem
σ
= tegangan (N/m2)
perpipaan dapat beroperasi dengan baik
V
= gaya sejajar terhadap potongan
pada
(N)
perhitungan
saat
terjadi
agar
pembebanan
saat
operasi.
II
A
Landasan Teori
2.1
2.2
Tegangan (stress) normal
tegangan, panjang batang akan berubah.
tegangan normal (normal stress) pada
Jika panjang awal batang adalah L dan
sebuah
perubahan panjang batang adalah δ L,
Tegangan
irisan
pembebanan langsung kemudian timbul
disebut
titik.
terhadap
Regangan (Strain) Jika sebuah batang diberikan
Intensitas gaya yang tegak lurus atau
= luas (m2)
dilambangkan
maka regangan adalah hasil dari sebagai Tegangan yang dikatakan konstan
berikut : Regangan
(ε)
Perubahan Panjang Panjang Awal
=
=
adalah
tegangan
L
bahan, tidak mempunyai satuan.
Gambar 2.1 Regangan Pada Batang
mencapai
selama
Gambar 2.3 Metode offset untuk menentukan titik
[ 1]
[2]
Untuk
bahan-bahan
yang
tidak
jenis
memiliki titik luluh yang tidak dapat
diagram. Untuk Gambar 2.2 (a), untuk baja
ditentukan secara secara langsung, untuk
tuang, bahan liat yang banyak digunakan
dapat memperolehnya digunakan metode
untuk konstruksi. Jenis lain adalah Gambar
ofset. Hal ini dijelaskan pada gambar 2.3.
2.2 (b).. Titik batas akhir dari diagram
2.4
tegangan-regangan kegagalan
(pecah)
yang
spesimen.
sanggup
menahan
regangan yang besar termasuk sebagai bahan-bahan
Hukum Hooke
menyatakan
penuh
Bahan-bahan
dua
proposional
bahan berproduksi .
Hubungan Tegangan-Regangan umum dikenal
batas
[4]
luluh bahan
Secara
dapat
meregang 15 sampai dengan 20 kali (2.3) daripada yang terdapat sebelum
δL
Regangan adalah ukuran deformasi dari
2.3
tersebut
yang
liat.
Kebalikannya
adalah bahan yang rapuh.
Selama material dalam batas elastisitas, deformasi yang dihasilkan oleh berbagai pembebanan akan secara menyeluruh
pulih
kedalam
keadaan
semula jika beban dihilangkan, dengan kata lain tidak ada deformasi permanen. Hukum Hooke secara sederhana dapat ditulis:
Tegangan σ = = kons tan Re gangan ε (2.4) Konstanta Gambar (a)
Gambar(b)
dinamakan
Gambar 2.2 (a) dan (b) Diagram teganganregangan pada carbon steel
[2]
diberikan modulus
simbol
E
yang
elastisitas
atau
modulus Young sehingga :
E=
σ F δL PL = ÷ = ε A L AδL
Pipa
(2.5)
berongga
terbuat yang
dari
silinder
digunakan
untuk
menghantarkan suatu cairan atau untuk mendistribusikan
2.5 Jenis Tegangan Tegangan
yang
terjadi
dalam
sistem perpipaan dapat dibagi dua, yaitu Tegangan Normal (Normal Stress) dan Tegangan Geser (Shear Stress). Tegangan
normal
terdiri
dari
tiga
komponen tegangan, yang masing-masing adalah: 1. Tegangan Longitudinal (Longitudinal Stress), yaitu tegangan yang searah panjang pipa. 2. Tegangan Tangensial atau Tegangan Keliling (Circumferential Stress atau Hoop Stress), yaitu tegangan yang tegak lurus jari-jari. 3. Tegangan Radial (Radial Sttress), yaitu
cairan
bertekanan.
Umumnya pipa terbuat dari material yang mudah untuk digunakan, baik dari segi proses
produksi
Sistem
maupun
perpipaan
pemakaian.
biasanya
terdiri
komponen-komponen pipa (pipa, gasket, katup, flange, serta komponen lainnya) yang
dirakit
untuk
mengalirkan,
mencampur, memisah atau mengontrol laju dari aliran fluida itu sendiri. ¾
Kriteria Analisis Pipa Kriteria
untuk
critical
line
merupakan fungsi suhu dan diameter pipa yang ditunjukkan dalam bentuk grafik pada Gambar 2.13 (Chamsudi, 2005).
tegangan searah jari-jari penampang pipa. Tegangan Geser terdiri dari dua komponen tegangan, yang masing-masing adalah: 1. Tegangan Geser (Shear Stress), yaitu tegangan akibat gaya geser, 2. Tegangan Puntir atau Tegangan Torsi (Torsional
Stress),
yaitu
Gambar 2.12 Kriteria Critical Line Untuk Sistem Pipa Terhubung dengan Rotating Equipment
[1]
tegangan
akibat momen puntir pada pipa.
Catatan :
2.6 Ekspansi Thermal
1) Kriteria “A”
: Tidak perlu dianalisa
Ekspansi thermal adalah perpanjangan
2) Kriteria “B”
:
karena pengaruh suhu secara paralel dengan arah panjangpipa (arah aksial)[7].
Dikoreksi
dengan
metode yang sederhana 3) Kriteria “C”
: Detail analisa dihitung
dengan komputer 2.7 Sistem Perpipaan a) Pipa
¾
Rating Pipa
Penentuan
rating
pada
sistem
perpipaan ditentukan oleh tekanan dan suhu yang bekerja.
¾
. Tebal dinding pipa
dinding
Di
kalangan
pipa
sering
industry, juga
tebal
dinyatakan
dengan schedule, yaitu terdiri dari 5, 5S, 10, 10S, 20, 20S, 30, 40, 40S, 60, 80, 80S,100, 120, 140, 160. Ukuran tersebut menyatakan perbandingan rata-rata 1000 Gambar 2.13. Grafik temperatur dengan tekanan kerja
P/S, dimana P adalah tekanan fluida kerja
yang diijinkan untuk ASME B16.5 flange dan fitting
dan S adalah tegangan yang diijinkan
untuk material grup 1.1
Sistem
[4]
perpipaan
dapat
diklasifikasikan ke dalam Class 150, 300, 400, 600, 90, 1500, dan 2500. Penentuan rating ditentukan oleh tekanan-suhu dari sistem perpipaan.
dalam satuan psi. Semakin tinggi nilai schedule-nya maka semakin tebal dinding pipa tersebut. Ketebalan yang dibutuhkan pada pipa
lurus
dapat
dihitung
dengan
persamaan (2.19) sebagai berikut:
Material Pipa
tm = t + c
Material yang umum digunakan
Ketebalan minimum dari T untuk
pada pipa untuk industri ialah baja karbon
pipa yang dipilih, mempertimbangkan
(carbon
minus toleransi seharusnya tidak kurang
¾
namum
steel),
pembuatannya
umumnya
dalam merupakan
(2.19)
dari tm.
campuran dari berbagai unsur logam,
Untuk
seperti karbon, phosphor, mangan, nikel,
dengan
chrom,
dihitung dengan persamaan (2.20):
alumunium,
campuran
vanadium
lainnya.
dan
sehingga
karbon
tekanan
t=
pengelompokannya menjadi: a. Low carbon steel, 0.05-0.25 %
ketebalan
¾
dari
pipa
dalam
PD 2.(SE + PY )
lurus dapat
(2.20)
dengan , c
=
b. Medium carbon steel, 0.25-0.5 % c.
dinding
Jumlah
dari
toleransi
mekanis untuk permukaan
karbon
beralur
High carbon steel, 0.5 % dan lebih
dengan mesin dimana jika
kandungan karbon
toleransi
Ukuran pipa
toleransi
Standard
ukuran pipa umumnya
dinyatakan dengan NPS (Nominal Pipe
atau
dikerjakan
tidak
diberikan,
diasumsikan
sebesar 0,5 mm (0,02 inci). D
=
Diameter
luar
dari
pipa
Size), yang menunjukkan ukuran pipa
yang tertera pada table
dengan angka yang tertulis setelahnya.
standar
atau
spesifikasi
atau yang telah terhitung.
d
=
diameter dalam dari pipa. Untuk
perhitungan
disain
Pada perhitungan analisis tegangan
tekanan, diameter dalam dari
yang diakibatkan perubahan temperatur
pipa adalah nilai maksimum
maka akan mengembang dan timbul
pada
tegangan. Perumusan tegangan ini pada
spesifikasi
yang
diminta. Eq
=
ASME B31.3 sebagai berikut
B.31.3, 2002) =
S a = f (1,25S c + 0,25S h )
Quality factor (tabel A-1A atau table A-1B pada ASME
P
2.8 Pembebanan
Tekanan
Nilai f didapat dari tabel sebagai berikut: Tabel 2.3. Nilai faktor pengurang tegangan (f)
pada
pressure
Siklus (N)
gage. S
T
=
=
Stress
value
for
material
14000-22000
0,8
B.31.3, 2002)
22000-45000
0,7
45000-100000
0,6
>100000
0,5
dinding
dengan
ketebalannya dari
pipa
spesifikasi
lebih
yang
(ASME B31.3. Process Pipping. ASME. 2002)
besar
Jenis –jenis pembebanan adalah sebagai berikt:
tebal minimum
perhitungan spesikasi
(terukur minimum
hasil
a) Beban Sustain
atau
b) Beban Occasional
yang
c) Beban Ekspansi d)
diminta). Ketebalan
yang
=
Ketebalan
minimum
diperlukan, Y
=
Pembebanan Angin
sesuai 2.9 Penyangga atau Support
dengan tekanan disain. tm
1,0 0,9
pembelian
=
<7000 7000-14000
Ketebalan
[4]
f
(dari tabel A-1 pada ASME
sesuai
t
(2.22)
Support
yang
termasuk
digunakan
adalah
untuk
alat
yang
menahan
atau
mekanisme, korosi, erosi.
memegang sistem perpipaan. Support
koefisien dari tabel 304.1.1
dirancang untuk dapat menahan berbagai
(ASME
2002),
macam bentuk pembebanan baik statis
berlaku untuk t < D/6 dan
maupun dinamis. Penempatan support
untuk
harus memperhatikan dari pergerakan
B.31.3, bahan
yang
telah
ditunjuk. Nilai dari Y dapat di
sistem
interpolasi untuk t ≥ D/6
pembebanan yang mungkin terjadi pada berbagai
perpipaan kondisi.
terhadap
profil
Berdasarkan
pembebanannya penyangga pipa dapat dibagi menjadi dua yaitu pembebanan statis dan pembebanan dinamis.
Jarak antar penyangga secara sederhana
yang digunakan untuk menggerakkan
ditentukan oleh persamaan sebagai berikut
pompa, fan, kompresor. Tidak berkaitan
:
dengan peralatan yang digerakkan.
10 ZS W
L=
(2.35)
Gaya dan Momen yang Diizinkan
Pada Turbin Uap
dengan, L
2.11
=
Jarak
maksimum
diizinkan untuk
antara
pipa
yang
penyangga
horizontal lurus
(mm) Z
=
Modulus pipa (mm3)
S
=
Tegangan
Gaya dan momen yang bekerja pada turbin uap khususnya pada steam inlet, extraction dan exhaust connection harus mengikuti aturan NEMA SM.23. Total resultan gaya dan momen yang
yang
diijinkan
(tergantung pada bahan pipa, suhu, tekanan, dan code yang
bekerja pada turbin pada sambungan manapun seharusnya tidak melebihi nilai dari :
3FR + M R ≤ 500 De
digunakan) W
=
Berat
per-satuan
panjang
dengan, FR
(N/mm)
(2.36)
=
Gaya
resultan
(lb)
pada
)
(2.37)
sambungan [1]
Tabel 2.4 Jarak Span Minimum
FR = MR
=
(F
2 x
+ Fy2 + Fz2
Momen resultan (lb-ft) pada sambungan MR =
De
=
(M
2 x
+ M y2 + M z2
)
(2.38)
Ukuran pipa efektif (inci) pada sambungan dalam inci, hingga diameter 8 inci. Untuk ukuran
Untuk peletakan
pipa
kritikal
penyangga
penentuan
untuk
pipa
ditentukan oleh analisis dengan bantuan komputer.
Peletakan penyangga juga
harus memperhatikan letak pipa yang terdapat pada sekitarnya, letak pondasi struktur penyangga sipil (rak pipa). 2.10
NEMA SM.23 NEMA SM.23 berkaitan dengan
turbin uap single stage dan multistage
lebih besar dari pada itu, di gunakan nilai : De =
(16 + No min al Diameter)
(2.39)
3
Resultan kombinasi dari gaya dan momen pada sambungan inlet dan exhaust, yang telah dirumuskan pada garis tengah pada sambungan exhaust seharusnya persamaan,
tidak
melebihi
nilai
dari
Resultan tidak boleh melebihi :
Mx
2 FC + M C ≤ 250 DC = =
Resultan gaya kombinasi dari Resultan momen kombinasi dari inlet dan exhaust, dan momen yang diperoleh dari gaya (lb-ft)
DC
=
dari
MC
yang
paralel dengan poros turbin
inlet dan exhaust (lb) MC
Komponen
berputar pada sumbu horizontal
(2.40)
dengan, FC
=
Diameter
(inci)
dari
bukaan
My
=
Komponen
dari
MC
yang
berputar pada sumbu vertikal Mz
=
Komponen
dari
MC
yang
berputar pada sumbu horizontal pada
sudut
kanan
dengan
sumbu poros turbin.
lingkaran sama dengan jumlah luasan pada bukaan inlet dan
III. DATA DAN PEMBAHASAN
exhaust hingga nilai diameternya
3.1 Data Sistem Perpipaan
sebesar kurang dari atau sama
Data
sistem
perpipaan
yang
dengan 9 inci untuk nilai DC yang
dianalisis adalah sistem perpipaan yang
lebih besar maka :
terhubung dengan turbin uap 052-P-103 B. Merupakan sistem pipa inlet dan exhaust pada turbin uap 052-P-103 B. Sistem perpipaan (18 + EqiuvalentDiame
DC =
yang dianalisis adalah pipa dengan nomor perhitungan ROPP-RI_185. Gambar 2.30. Gambar komponen gaya dan momen pada konstruksi turbin
Tabel 3.1 Tabel Nomor Jalur Pipa
[8]
Komponen dari resultan tersebut harus tidak boleh melebihi : Fx = 50 DC
Mx = 250 DC
Fy = 125 DC
My = 125 DC
Fz = 100 DC
Mz = 125 DC
Tabel 3.2 Tabel Kondisi Sistem Perpipaan
Dimana : Fx
=
komponen horizontal dari
FC
yang paralel dengan poros turbin
Adapun skema (Flow chart) dalam
Fy
=
Komponen vertikal dari FC
analisis sistem perpipaan inlet, exhaust,
Fz
=
Komponen horizontal dari FC
Turbin 052-P-103 B menggunakan CAESAR
pada sudut kanan dengan poros
II versi 5.10. adalah sebagai berikut:
turbin
3
Dengan (2.20)
rumus ke
dalam
subtitusi
persamaan
persamaan
(2.19)
diperoleh nilai ketebalan minimum yang dibutuhkan Untuk diameter luar 4 inci adalah 0,277 cm. Ukuran yang digunakan dalam proyek adalah 4 inci dengan schedule 40. Sedangkan untuk diameter luar 6 inci ketebalan minimum yang dibutuhkan adalah 0,201 cm. Ukuran yang digunakan dalam proyek adalah 6 inci dengan schedule 40 Gambar 3.1 Flow Chart Analisis Bagian 1
3.3
Penentuan Rating Pipa Berdasarkan
grafik
temperatur
dengan tekanan pada gambar (2.14) maka
untuk
sistem
perpipaaan
dengan suhu 210 °C dan tekanan 7 kg/cm2 dipilih rating dengan class 150
(ASME
B16.5-1991)
dengan
material A53 (grup 1.1). Sedangkan untuk suhu 280°C dan tekanan 29 kg/cm2 dipilih rating dengan class
Gambar 3.2 Flow Chart Analisis Bagian 2
300
3.1.1 Properties Bahan Pipa Pada sistem perpipaan ini menggunakan
(ASME
B16.5-1991)
dengan
material A53 (grup 1.1)
tiga bahan pipa dengan properties sebagai berikut :
3.4
1. Bahan Pipa •
:
Sistem Perpipaan
ASME A53 Grade B.36 Class 10 Yield Sc
2 2
program CAESAR II versi 5.10.
:1406 kg/cm
2. Berat jenis pipa :7833,4399 kg/m :19°C
4. Faktor korosi (c):1,6 mm
3.2
Perhitungan Pipa
Ketebalan
Untuk memodelkan sistem perpipaan area turbin 052-P-103 B menggunakan
:2250 kg/cm
3
3. Suhu sekitar
Pemodelan dan Analisis Statis
Dinding
aktual yang terjadi tidak melebihi material allowable stress yang telah ditentukan code ASME B31.3. Dapat terlihat bahwa tegangan aktual yang terjadi tidak ada yang melebihi 100% material allowable stress ASME B31.3. 3.4.3
Analisis
Gaya
dan
Momen
Nomor Perhitungan ROPP-RI185 Analisis
Gambar pemodelan dengan CAESAR II
3.4.1
Hasil Analisis dengan Caesar II
3.4.2
Analisis
Tegangan
Nomor
Perhitungan ROPP-RI-185 Pada
sub
bab
ini
diperlukan
gaya
sebagai
dan
momen
masukan
untuk
melanjutkan ke analisis NEMA SM 23 untuk mengetahui allowable pada sistem inlet, exhaust, dari turbin. Berikut adalah
hanya
grafik gaya dan momen yang terjadi pada
mencantumkan tegangan terbesar yang
nozzle
terjadi
EXHAUST (Node 4000) dalam kasus
pada
sistem
perpipaan
nomer
INLET
(Node
4010)
dan
perhitungan ROPP-RI-185. Berikut adalah
pembebanan
tabel hasil perhitungan tegangan yang
Expantion dari sistem perpipaan ROPP-
didapat dari analisis statis menggunakan
RI-185.
program CAESAR II :
Gaya dan Momen pada pembebanan
Tabel 3.5 Tabel Hasil Analisis Tegangan
Operating,
dan
Sustain
Operating
Nomor Perhitungan ROPP-RI-185 Case
Node
100
Stress
Allowable
Persentase
(kg/cm2)
(kg/cm2)
(%)
60
80
(HYD)
650
548.4
2460.5
22.3
40
(SUS)
650
667.6
1288.2
51.8
20 0
(OCC)
529
713.6
1713.3
41.7
(OCC)
650
655.9
1713.3
38.3
(EXP)
529
1976.9
3144.5
62.9
Keterangan : (HYD) Hydrotest Condition; (SUS)=Sustain;
(OCC)=
Occasional;
(EXP)=Expansion Dari tabel 5.1 menunjukkan bahwa tegangan
yang
terjadi
pada
-20
FX & MX FY & MY
gaya
overstress. Tegangan aman jika tegangan
gaya
momen
FZ & MZ
Exhaust
-40 -60 -80 -100
Gambar 3.11 Grafik Gaya dan Momen pada Operating
nomor
perhitungan ROPP-RI-185 tidak terjadi
momen Inlet
Gaya dan Momen pada pembebanan Sustain
beban individu masing-masing nozzle maupun
120
beban
sebagai
kombinasi
100
terhadap pusat gravitasi atau pada nozzle
80
pembuangan (exhaust nozzle) adalah
60
keduanya lebih kecil dari beban yang
40
FX & MX
20
FY & MY FZ & MZ
0 gaya -20
momen
gaya
Inlet
diperkenankan
berdasarkan
standart
NEMA SM 23. Perhitungan individual dan
momen Exhaust
gabungan (kombinasi) NEMA SM 23 tidak
-40 -60
dapat dipisahkan dan merupakan satu
-80
kesatuan
Gambar 3.12 Grafik Gaya dan Momen
yang
harus
dipenuhi
oleh
sistem perpipaan turbin uap.
pada Sustain
Berdasarkan gambar turbin yang
Gaya dan Momen pada pembebanan
diberikan oleh vendor diperoleh jarak
Expantion
koordinat (x,y,z) masing-masing nozzle
60
terhadap titik pusat gravitasi seperti yang
40
tertera pada tabel berikut ini:
20
Tabel 3.8. Jarak nozzle dengan titik pusat
0 gaya
momen
-20
Inlet
gaya
gravitasi turbin
momen Exhaust
-40
FX & MX
Jarak koordinat sumbu
FY & MY FZ & MZ
-60
Nozzle
nozzle ke titik pusat gravitasi turbin (mm)
-80 -100
x
-120
-
Inlet Gambar 3.13 Grafik Gaya dan Momen pada Expantion
3.5
beban
aktual
Exhaust
yang
diperbolehkan pada masing-masing nozzle telah ditetapkan dalam standart, yaitu standart NEMA SM 23 untuk turbin. Beban
node-node
dengan menggunakan CAESAR II dapat sebagai
beban
51.001
466.999
0
-351.0
0
yang
terhubung
tabel sebagai berikut : Tabel 3.9. Daftar Nozzle dan diameter
Nozzle
yang
Nod e
Nomor Perhitunga n
diperkenankan pada nozzle turbin apabila beban-beban tersebut baik ditinjau sebagai
dengan
turbin, node-node diperlihatkan dalam
aktual yang terjadi dari hasil analisis disebut
z
Dari gambar isometrik diperoleh
Analisis NEMA SM 23 Batasan
399.999
y
Inlet
4010
052-MS-
Nominal Diamete r (inci) 4
Sistem
perpipaan
MS12-4”-
aman
dibandingkan
H-65MM
desain
awal
052-LS-
berdasarkan pada perhitungan
¾
5002-
Exhaus
4000
t
5031-
bisa
lebih
gambar diperoleh
menggunakan program CAESAR
6
MS11-6”-
yang
II dengan tegangan maksimum yang dihasilkan sebesar 1976.9
H-65MM
Kg/cm2
yang masih dibawah
Berikut grafik Gaya dan Moment yang
allowable yang ditentukan oleh
bekerja pada nozzle (Nozzle loadings),
code
sebesar
3144.5 Kg/cm . ¾
Persentase
yang
dihasilkan
berdasarkan pada perhitungan
100
secara
80 60
manual
maupun
menggunakan program CAESAR
40
II
20
FX & MX
0 -20
B31.3
2
nilai ini diperoleh dari perhitungan analisis statis dengan menggunakan CAESAR II :
ASME
dan
FY & MY
gaya
momen
gaya
Inlet
momen
FZ & MZ
sebesar 66.64% pada 39.3
%
pada
inlet
exhaust
menunjukan gaya dan momen
Exhaust
-40
secara
-60
gabungan
-80
individual yang
maupun
terjadi
pada
system perpipaan terhadap turbin
-100
052-P-103 B telah memenuhi
Gambar 3.14 Grafik Beban Aktual Nozzle Setelah beban pada nozzle telah diketahui
standart NEMA
besarnya maka analisis NEMA SM 23
ditunjukan
dapat
persentase
dihitung
dan
dari
hasil
SM 23 yang
dengan tidak
lebih
besar dari
perhitungannya analisa sistem perpipaan
100%.terhadap batas ijin yang
turbin 052-P-103 B telah memenuhi syarat
telah ditetapkan.
NEMA SM 23, yaitu dengan persentase
¾
Berdasarkan pada perhitungan
sebesar 94.74 % terhadap batas ijin yang
analisis
telah ditetapkan.
program CAESAR II yang telah dilakukan,
dilakukan
hasil
mengunakan
bahwa
sistem
perpipaan area turbin 052-P-103
IV PENUTUP Dari
statis
analisis
terhadap
sistem
yang
telah
perpipaan
B tidak ditemukan kegagalan. Hal ini
ditunjukan
dengan
maksimum
nilai
ROPP - RI – 185 dapat disimpulkan
regangan
yang
sebagai berikut:
dihasilkan pada kondisi Opesasi sebesar -70.488 mm yang masih
berada dibawah batas ijin yang
5.
100 mm. Sedangkan regangan
McGraw-Hill. Michigan.
pada
6.
Paul R. Smith.,
1987. Piping
konsisi sustain sebesar -4.844 mm
and Pipe Support Systems.
masih
McGraw-Hill. New York
dibawah batas ijin yang 7.
15 mm. Dengan
tidak
adanya
sistem
perpipaan
yang
mengalami
kegagalan
dalam
perhitungan
dalam tegangan, regangang, gaya maupun pada momen yang terjadi. Menunjukan material
bahwa
pemilihan
berdasarkan
pada
temperature dan pressure yang terjadi pada kondisi operasi dan penggunaan
tumpuan
pada
system perpipaan area turbin 052P-103 B dinyatakan aman dan telah
memenuhi
code
dan
setandar yang berlaku yaitu code ASME B.31.3 dan NEMA SM23.
DAFTAR PUSTAKA Sammataro,R. F., 1991 . Pressure Vessels and piping Division. American Society of Mechanical Engineers. California . Frick,
Heinz.1979.
Mekanika
Teknik-Statika & Kegunaannya. Kansius, Yogyakarta. 3.
Situs internet : www.bindergrp.com
4.
Steeter V.L., 1961. Handbook of Fluid Dynamic. McGraw-Hill,New York.
Meherwan, P. Boycee. 1982. Gas Turbine
menggunakan CAESAR II baik
2.
Nayyar.
1992."Pipinghandbook".
ditetapkan dalam project sebesar
1.
L.,
ditetapkan dalam project sebesar maksimum yang terjadi
¾
Mohinder
Handbook.
Engineering Gulf
Profesional
Publishing. Houston, Texas. 8.
Situs
internet
www.rekayasa.co.id/intranet.
:
