Aplikasi Teknologi, Mesin & Mekanika

Pengenalan Prosedur Desain Pipa

25 August 2009 8,237 views penulis: Ahmad Hikam Print This Post Print This Post
Pipa LNG: ilustrasi

Pipa LNG: ilustrasi

Kalau kita melihat pabrik kimia, kilang minyak atau pabrik LNG, kita akan menyaksikan pipa-pipa berbaris menghubungkan antara vessel, tower, pompa dan lainnya. Mereka bagaikan pasta spageti metal raksasa yang tercecer. Bagi seorang insinyur pipa (piping engineer), penampakan luar yang indah memang bukan tujuan desain tata letak pipa, tetapi ada keindahan dan kepuasan tersendiri saat melihat barisan pipa tersebut.

Banyak hal yang harus diperhatikan oleh piping engineer saat mendesain. Lingkup seorang piping engineer bukan hanya pipa, tetapi juga elemen yang ada di pipa tersebut, seperti elbow, reducer, flange, valve, steam trap, strainer dan masih banyak lagi. Berikut ini beberapa garis besar tentang bagaimana mendesain pipa secara umum.

1. Standar Desain

Standar apa yang dipakai adalah hal yang pertama-tama harus diperhatikan. Standar untuk pipa di pabrik pembangkit listrik berbeda dengan standar untuk pipa di pabrik yang memproduksi LNG. Berbeda pula jika dibandingkan dengan standar untuk pipa transfer gas. Masing-masing mempunyai standar yang berbeda. Misalnya untuk pabrik pembangkit listrik menggunakan ASME B31.1 sebagai patokan mendesain. Untuk pabrik yang memproduksi LNG menggunakan standar ASME B31.3. Sedangkan untuk pipa transfer gas menggunakan ASME B31.8.

Selain ASME (American Society of Mechanical Engineers) yang dibuat oleh Amerika, beberapa negara membuat standar sendiri yang harus dipenuhi saat akan membuat pabrik di negara tersebut. Contohnya Australia dengan AS (Australian Standards)-nya, Jepang dengan JPI (Japan Petrochemical Industry)-nya dan Inggris dengan BS (British Standards)-nya.

Selain standar itu, ada pula persyaratan dari pemilik pabrik, misalnya perusahaan minyak Shell dengan DEP-nya (Design and Engineering Practice), ExxonMobil dengan GP (Global Practice)-nya.

Standar manakah yang akan dipakai, haruslah ditetapkan sejak awal.

2. Jenis, Tekanan, Suhu dan Besar Arus dari Fluida

Dengan standar yang telah ditetapkan, maka perhitungan ketebalan menentukan material yang akan digunakan dan menentukan besarnya pipa dan elemen pipa lainnya dapat dilakukan berdasarkan jenis, tekanan, suhu dan besar arus dari fluida yang akan mengalir saat pabrik beroperasi.

Untuk menentukan material yang akan digunakan, piping engineer harus memilih material yang sesuai dari material-material sudah distandarisasikan seperti material ASTM (American Society for Testing and Materials). Misalnya pipa untuk fluida hydrocarbon dengan suhu rendah sampai -50 C, pipa carbon steel dengan kode ASTM A 333 banyak digunakan. Sedangkan untuk fluida hydrocarbon yang korosif dan bersuhu rendah banyak menggunakan pipa stainless steel dengan kode ASTM A 312.

Tentang dimensi pipa, valve, flange dan elemen pipa lainnya, tidak usah mendesain dari awal, dimensi tersebut sudah ditetapkan di beberapa standar, kita hanya tinggal memilih, sesuai hasil perhitungan dari tekanan dan besar arus fluida.

Untuk mempermudah, dibuatlah daftar yang disebut service class yang berisi rangkuman kelompok-kelompok material berdasarkan jenis, tekanan dan suhu fluida. Di service class ini setiap elemen diberi kode tersendiri yang harus tertulis di elemen untuk mempermudah dalam mengontrol barang dan mempermudah saat konstruksi.

3. Jalur Pipa

Gambaran konstruksi pipa

Gambaran konstruksi pipa

Setelah service class ditetapkan, mulailah didesain bagaimana jalur pipa yang akan dibangun. Menentukan jalur pipa harus mempertimbangkan hal-hal seperti berikut.

a. Efek perubahan suhu.

Pipa mengalamai pemuaian atau penyusutan tergantung suhu saat beroperasi. Untuk itu dibutuhkan fleksibilitas pipa untuk dapat menyerap perubahan panjang tersebut. Salah satu cara yang biasa dilakukan adalah memperbanyak loop atau belokan dengan elbow. Biasanya sketsa jalur pipa yang telah didesain, dimasukkan ke dalam komputer untuk perhitungan dan simulasi efek perubahan suhu. Jika simulasi menunjukkan hasil yang tidak bagus, maka desainer harus mengulang desain jalur pipa itu.

b. Akses untuk operasi dan pemeliharaan.

Akses juga harus dipikirkan terutama untuk mengoperasikan dan memelihara valve, pompa dan peralatan lainnya. Jalur pipa harus diatur sedemikian rupa supaya mendukung hal tersebut dan supaya tidak terjadi tabrakan antar pipa atau pipa dengan elemen lain. Ini adalah hal yang sulit jika desain dilakukan hanya dalam dua dimensi. Karena itu, pengembangan menjadi tiga dimensi sudah menjadi keharusan. Diikuti kemajuan komputer, model tiga dimensi pun semakin maju bukan hanya sebagai tampilan, tetapi juga bisa melakukan beberapa simulasi bersamaan sehingga lebih mengefektifkan kinerja desain.

c. Penopang pipa.

Tipe apa dan di mana penopang pipa itu harus ditempatkan juga merupakan hal yang penting. Penopang juga mempunyai peranan penting dalam evaluasi efek perubahan suhu pada pipa. Kesalahan pada penopang juga dapat mengakibatkan kerusakan pada pompa dan kompresor.

d. Persyaratan lain.

Flow meter yang membutuhkan panjang pipa lurus tertentu untuk ketelitian ukuran adalah salah satu contohnya. Pipa juga ada yang harus dibuat dengan kemiringan tertentu untuk memastikan cairan dan gas mengalir ke arah yang diinginkan. Larangan adanya low pocket pada jalur pipa, pipa dengan fluida bersuhu rendah tidak boleh diletakkan berdampingan dengan pipa dengan fluida bersuhu tinggi, dan macam persyaratan lainnya juga harus diperhatikan.

e. Ekonomis dan kemudahan konstruksi.

Walaupun tertulis paling akhir, ini merupakan hal yang harus dipikirkan sejak awal. Untuk menyerap pemuaian atau untuk membuat akses yang baik, biasanya elbow menjadi lebih banyak. Ini sebenarnya mengakibatkan proses las menjadi lebih banyak yang berarti kurang ekonomis dan lebih berat konstruksinya. Keahlian untuk memadukan persyaratan-persyaratan di atas dengan ekonomis dan konstruksi inilah yang juga dibutuhkan oleh piping engineer.

Seperti itulah secara umum tugas seorang piping engineer. Dikarenakan banyaknya lingkup kerja, sulit untuk mengerjakan semua lingkup tersebut. Pembagian tugas menjadi tiga di dalam piping engineer menjadi material, desain dan analisis adalah hal yang mungkin biasa ditemukan.

Referensi:

1. http://www.asme.org/

2. http://www.astm.org/

Penulis: Achmad Hikam

Profil Penulis:

Dilahirkan di Jakarta, 21 January 1981. Menamatkan Bachelor of Engineering dan Master of Engineering pada tahun 2005 dan 2007 di Tokyo Institute of Technology. Penelitian saat mahasiswa tentang simulasi dan pengukuran ketebalan lubrikan pada kompresor Air Conditioner. Setelah lulus master bekerja sebagai piping engineer bagian material pada salah satu perusahaan EPC di Jepang.



Daftarkan di social page berikut (klik untuk submit):



18 Comments »

  • saleh w siregar said:

    ok,,mantap Pak Ackmad.
    kalo pipanya tabrakan,,gimana pak hehe..

    salam kenal
    saleh w siregar – tukang pipa juga

  • Ahmad Hikam (author) said:

    kalo pipanya tabrakan, kayanya itu salah insinyur pipa yg mendisain nya.

    salam kenal juga pak saleh. sepertinya pak saleh lebih pengalaman nih. nanti minta diajarkan yah.

  • Rodiyan Gibran Sentanu said:

    Mas Hikam, mantap tulisannya.

    Terima kasih sudah mau berbagi.

  • Yulianus said:

    Bagaimana cara menentukan jenis material pipa yg akan di pakai bila dik. operating pressure sistemnya? sy pakai standar asme B31.8, Terima kasih…

  • Ahmad Hikam (author) said:

    Material pipa biasanya ditentukan oleh jenis dan suhu fluida yang mengalir.

    Jika Sdr. Yulianus memakai ASME B31.8, list material pipa yang bisa dipakai ada di paragraf 814.11 untuk pipa baja (carbon steel) dan 814.13 untuk pipa plastik.

    Jangan lupa juga untuk melihat spesifikasi yang ditetapkan oleh klien.

    Contoh yang ada di 814.11
    API 5L (<= yang banyak digunakan)
    ASTM A 53, A 106, A 134, A 135, A 139, A 333 (<= untuk suhu rendah), A 381, A 671 atau A 672

    Semoga dapat membantu.

  • indra said:

    Salam kenal,
    saya mencari data kemampuan kapasitas pipa galvanis dll dalam mengalirkan udaramaupun air. sebagai contoh pipa 3/4″ mampu mengalirkan air/udara berapa m3/min? ada yang bisa bantu.. Thanks

  • febi said:

    pa saya mau menanyakan mengenai design pipa sebagai contoh
    kapasitas laju aliran Air compressed = 4500 liter/menit
    dan tekana = 8,2 bar
    pipa yang digunakana adalah black steel pipe sch 40 seamless.
    yang saya tanyakan berapa diameter pipa yang harus dipakai?

    atas perhatiannya saya ucapakan terimakasih.

    thanks
    febi

  • ahikam (author) said:

    Sdr Indra dan Sdr Febi,

    Salam kenal juga. Mohon maaf balasnya telat dikarenakan kesibukan.

    Saya ingin menjelaskan sedikit, di tempat saya bekerja, perhitungan diameter pipa dilakukan oleh process engineer, bukan oleh piping engineer. Process engineer lah yang menentukan reaksi yang diinginkan, fluida yang muncul, kecepatan, suhu dan tekanan yang dibutuhkan dan lainnya.

    Untuk Sdr. Indra, mungkin hal itu tergantung dengan berapa kecepatan aliran udaranya.

    Untuk Sdr. Febi, perkiraan saya sekitar 2 inchi. Tetapi harus diperhatikan juga ttg suhu fluida yang berefek pada perhitungan ketebalan pipa.

    Mohon maaf skg tidak bisa memberikan jawaban dalam bentuk angka yang tepat. Saya akan coba menjawabnya beberapa hari lagi. Sejujurnya, ini juga menjadi bahan belajar untuk saya. Terima kasih untuk pertanyaannya.

  • Arif said:

    Setahu saya pipa galvanis punya karakteristik sangat baik untuk menahan karat tapi yang saya lihat di kilang pertamina Cilacap ( dekat sekali dengan laut) tidak memakai pipa galvanis. Yang dipakai adalah pipa dengan coating dari cat epoxy. Apakah memang secara teknis pipa galvanis kurang mendukung proses refinery minyak ?

    Terima kasih

    Arif

  • ahikam (author) said:

    Mungkin permasalahannya diakibatkan karena galvanized pipes itu mempunyai batas panjang pipa per spool nya dan harus berujung flange atau threaded untuk menyambung spool-spool nya itu.

    Untuk melapisi pipa dengan galvanize, pipa harus direndam di kolam seng, dan batas maksimal panjang spool tergantung dari sebesar apa kolam yang tersedia. Pengalaman yang saya punya, maksimum panjang kolam sekitar 10m.

    Lalu, dengan ujung flanged atau threaded, tidak semua fluida bisa diaplikasikan pada tipe ujung seperti ini. Terutama fluida yang berbahaya atau bertekanan tinggi, threaded end itu biasanya tidak diperbolehkan. Dengan flanged end mungkin masih bisa, tetapi akan sangat rawan kebocoran.

    End user pastinya akan lebih memilih welded end, yang sayangnya ini tidak bisa diaplikasikan di galvanized pipe.

    Coating epoxy pada pipa itu mencegah permukaan luar pipa dari korosi diakibatkan air laut dan itu biasa digunakan. Coating bisa dilakukan setelah pipa dilas.

    Semoga bisa menjawab pertanyaan mas Arif.

    Jika ada komentar lain, saya akan senang menerimanya.

  • rizky said:

    assalaamualaikum

    mas saya mau tanya..
    untuk pipa LNG dengan suhu -164 C, insulasi yang digunakan jenis apa ya?
    kemudian, ada referensi harga perpipaan tersebut tidak? (untuk LNG regasification plant)
    oia mas, untuk penulisan dimensi peralatan operasi, misal tangki, diameter 6′-5″ itu pembacaannya bagaimana?

    maaf bnyk bertanya, karena untuk tugas akhir saya mas :)

    terima kasih wassalam

  • rizky said:

    mas saya mau tanya..
    untuk perancangan pipa2 LNG, ada referensi harga tidak?
    saya lagi proyek FEED terminal LNG, nah harga pipa2 ini saya bnr2 gda referensi..terima kasih

  • fredy hasan said:

    salam kenal ,
    saya mau nanya ni bagaimana cara menentukan diameter pipa gas buat kitchen shet, misalkan 1 titik hood kap.326.000 btu/hr ???

  • ahmad soripada rkt said:

    asslqum mas…

    saya mau tnya… mas,bagaimna standarisai perpipaan,baik pipa gas,pipa minyak,pipa kimia,dll menurut standart jepang,amerika dan indonesia….

    mhon bntuannya ya mas.. trima ksih

  • Galih Jatmiko said:

    salam kenal…
    mohon info untuk daftar kekuatan pipa gip donk..

  • TOKO ONLINE BARU said:

    Pak saya pakai pipa blacksteel, untuk air bersih, mau tanya type pengelasan yg baik itu harusnya pakai yg mana ya kan aku baca di internet ada banyak type pengelasan, ada SAW,GMAW,FCAW,SMAW yg dipakai yg mana, mohon bantuannya?

  • emon said:

    mksh gan atas penjelasan2nya, smg bermanfaat bg kita semua…….

  • don usman said:

    assalamualaikum pak hikam
    pak saya mahasiswa mesin dari untirta saya punya rencana setelah lulus kuliah nanti saya mau training piping engineer khususnya untuk dunia pabrikasi minyak dan gas, yang saya tanyakan dimana ya pak tempat training yang bagus dari segi pengajaran dan mempunyai nama sehingga mempunyai daya serap yang bagus untuk lulusan media training tersebut?
    dan satu lagi pak saya sekarang sedang menjalani tugas ahir tentang coating untuk pipa gas yang di instal di pinggir pantai kira-kira coating apa ya pak yang cocok untuk aplikasi tersebut?
    terima kasih pak, salam kenal dan mohon bimbingnya.

Tuliskan komentar anda!

You must be logged in to post a comment.