Designing Piping System

Asslamu'alaikum kawan-kawan semua, Posting saya kali ini akan menjelaskan tentang Sistem Perancangan Pemipaan atau Designing Piping System. Apabila masih ada kekurangan dalam penjelasan di postingan saya ini, para pembaca bisa mengkoreksi supaya ada pemahaman yang lebih baik dan benar. Selamat Membaca semoga dapat menambah wawasan dan ilmu pengetahuan :)

Sebuah sistem piping atau pemipaan merupakan transportasi yang paling umum dan efisien yang bertujuan mengantarkan fluida-fluida dari satu titik ke titik yang lainnya.

Didalam sebuah pabrik petrokimia, hektar demi hektar piping dapat dilihat disetiap arah dan berada pada beberapa tingkatan.

Piping membangun 25%-35% material untuk sebuah pabrik pengolahan, membutuhkan 30%-40% pekerja bangunan, dan menggunakan 40%-48% jam kerja engineering.

[1.] Pentingnya piping dalam kenyataannya dapat melebihi persentase ini. Sebuah sistem piping secara keseluruhan tersusun dari komponen-komponen dengan jumlah yang banyak. Kegagalan dari hanya satu buah komponen memiliki potensi mematikan keseluruhan plant atau pabrik, atau yang lebih buruk lagi dapat menyebabkan masalah serius pada keamanan publik. Disisi lain, piping secara umum dipertimbangkan sebagai hal yang memiliki teknologi rendah oleh akademisi. Sangat sedikit perguruan tinggi yang mengajarkan tentang materi ini. Sehingga menyisakan para engineer untuk menambah pengetahuan hanya melalui praktek nyata dilapangan.

Untuk mencari tahu dimana tegangan pipa yang layak dalam proses perancangan piping, pertama mari kita cari tahu prosedur yang dilibatkan dalam sebuah sistem pemipaan. Sebuah sistem pemipaan dirancang dalam langkah-langkah berikut dengan disiplin teknik yang berbeda:

(1) Proses Engineer, memberikan persyaratan dasar proses dan kapasitas pabrik (plant), menentukan diantaranya hal-hal seperti: alur aliran (flow path), media aliran, kuantitas dan kondisi operasi. Mereka kemudian memasukkan semua informasi ini kedalam proses diagram-diagram alir atau process flow diagram.

(2) Material Spesifikasi Engineer bertugas menetapkan kategori sesuai spesifikasi untuk sistem pemipaan berdasarkan proses aliran dan reaktivitas dari cairan yang terkandung.

Spesifikasi masing-masing berlaku untuk kombinasi tertentu dari jenis cairan atau fluida, kisaran suhu (temperature range), dan rentang tekanan (pressure range)

Spesifikasi material secara normal meliputi material pipa, ketebalan dinding pipa untuk tiap ukuran pipa, korosi dan erosion allowance, flange class, tipe valve, fitting, tipe percabangan koneksi serta tipe gasket, dan lain-lain.

(3) Sistem Engineer mengkombinasikan proses diagram alir. Spesifikasi material, dan equipment data sheet untuk membuat diagram operasional pemipaan. Mereka memilih spesifikasi material yang dapat diaplikasikan dan menentukan ukuran untuk tiap jalur saluran atau line berdasarkan kuantitas, penurunan tekanan (pressure drop) yang diperbolehkan, dan kestabilan aliran.

Diagram pemipaan secara umum dikombinasikan dengan sirkuit kontrol dan instrumen menjadi diagram intrumen dan pemipaan atau yang lebih dikenal dengan P&ID (Piping dan Intrument Diagram.

Item-item khusus seperti aliran potensial dua fasa dan daerah untuk aliran slug (slug-flow zone) juga diidentifikasikan pada diagram ini untuk pertimbangan dalam perancangan dan analisa.

Pada P&ID sebuah daftar line menjelaskan semua pipe spool yang dibangun. Daftar line ini berisi sebagian besar perancangan, upset, dan parameter yang digunakan dalam layout, analisis, dan fabrikasi dari sistem pemipaan.

(4) Piping Designer, berkoordinasi dengan disiplin yang lain, menyusun keseluruhan layout pabrik, melakukan studi rute pipa, menentukan lokasi pipe rack, dan menempatkan aktual pemipaan yang menghubungkan ke tempat-tempat yang ditunjuk.

Mereka membuat layout dan membuat support pemipaan dengan aturan dan prosedur yang telah ditetapkan oleh tiap masing-masing perusahaan. Pada umumnya, tiga set gambar dipersiapkan. Set pertama adalah gambar perencanaan skematik (schematic planning drawing), digunakan sebagai penghubung antara departemen-departemen yang berlainan. Kegiatan-kegiatan dan komentar-komentar dari disiplin terkait diselesaikan dan dicatat dalam gambar-gambar ini. Pipe support juga dicatat didalam set gambar ini.

Set kedua adalah gambar gabungan (composite drawing), terdiri dari gambar skala dari semua pipa-pipa dan peralatan dalam area. Gambar-gambar ini digunakan dalam pengkonstruksian, yang dikembangkan dan berubah dari perencanaan gambar bab pertama.

Set gambar yang ketiga adalah piping isometric, yang digunakan untuk mengecek tegangan (stress) dan fabrikasi di workshop.

(5) Piping Mechanical Nngineer mengecek tegangan dan suport-suport dari sistem. Menggunakan P&ID, mereka mengembangkan mode pengoperasian sehingga semua kondisi pengoperasian dianalisa secara benar.

Ketepatan Support-support dan restaint dipilih dan diletakkan untuk mengoptimalkan biaya keseluruhan dan performa dari sistem. Mereka juga merancang atau menentukan item-item pipa secara khusus, seperti sambungan ekspansi (expansion joint), flue head, koneksi khusus, spring hanger, support getaran (vibration support), dan sebagainya.

Ini mungkin sedikit mengejutkan bahwa perancangan sebuah sistem pemipaan begitu dilibatkan. Tentunya pada proyek besar, tidak hanya setiap disiplin yang diperlukan, tetapi upaya ini juga melibatkan cukup sedikit orang. Piping desain dan piping mekanikal adalah dua disiplin yang membutuhkan jumlah personel yang paling banyak.

Namun, untuk proyek kecil ditangani oleh sebuah perusahaan kecil, umumnya hanya satu atau dua orang yang ditugaskan untuk mengurus semua pekerjaan dari berbagai disiplin ilmu.

Dalam contoh kasus, kegiatan pipe stress sering diabaikan. Karena sistem pemipaan memiliki keuletan, pemipaan akan bekerja sepanjang waktu, meskipun tanpa melakukan cek stress yang tepat. Ini mungkin bisa diterima untuk pemipaan kecil non-hazardous, akan tetapi tidak untuk sebagian besar pada sistem pemipaan untuk publik dan industri, yang mana memerlukan sistem pemipaan yang aman dan beroperasi sepanjang waktu.

Ruang lingkup dari kegiatan pipe stress dan support telah meningkat secara eksponensial dalam tiga dekade terakhir. Ini disebabkan pada kebutuhan yang ketat untuk persyaratan plant yang modern. Sebagai contoh, di tahun 1960-an, tenaga pipe stress dan support menggunakan 4000 jam kerja untuk pabrik petrokimia.

Sebuah Pabrik pembangkit tenaga nuklir di masa itu akan menggunakan kira-kira jumlah jam kerja pipe stress yang sama. Pada saat ini, tenaga pipe stress dan support yang diperlukan untuk pabrik petrokimia telah meningkat 10 kali hingga 50.000 jam kerja. Upaya yang diperlukan untuk sebuah pembangkit tenaga nuklir telah tumbuh 1000 kali lipat mencapai hingga setinggi 2 juta jam kerja.

[2] Dengan pertumbuhan yang eksponensial dalam jam kerja yang dilibatkan, kemungkinan mendapatkan sub-standard output dari beberapa engineer sangatlah tinggi. Sebuah alat penghemat waktu, seperti program komputer pipe stress yang effisien, tidak hanya menurunkan secara signifikan biaya perancangan sebuah pabrik, akan tetapi juga memperbaiki secara besar kualitas dari pabrik. Pekerjaan yang baik dimulai dengan pemahaman yang baik dari ruang lingkup pekerjaan yang perlu untuk dikerjakan.

(Credit To: Liang-Chuan (L.C.) Peng and Tsen-Loong (Alvin) Peng-Pipe Stress Engineering)

Pipe Stress Analysis

Assalamu'alaikum...

Kali ini saya akan coba untuk membahas tentang Analisa Tegangan Pipa atau Pipe Stress Analysis yang bisa juga dengan sebutan Analisa Fleksibilitas Pipa.

Pipe Stress Analysis (PSA) atau Analisa Tegangan Pipa dilakukan untuk menghitung atau menganalisa tegangan dalam sistem pemipaan atau piping system yang terkena beban-beban pada saat sistem beroperasi normal, seperti adanya beban akibat tekanan, beban berat, dan ekspansi termal, serta beban-beban yang sewaktu-waktu bisa muncul seperti angin, gempa bumi, dan water hammer. Water hammer adalah efek kejut pada pipa dikarenakan aliran suatu fluida yang sedang mengalir dalam suatu pipa ditutup oleh valve atau katup. Yang mana pipa tersebut akan mengalami suatu getaran.

Dikarenakan pada semua sistem pemipaan terhubung pada peralatan mekanik seperti bejana tekan atau vessel, tangki, pompa-pompa, turbin, dan kompresor, analisa tegangan pipa juga melibatkan evaluasi pengaruh gaya dan momen pada pemipaan yang menghubungkan ke peralatan mekanik tersebut.

Pada saat tegangan pada pipa dikontrol menggunakan susunan penumpu dan penahan atau support dan restraint, ruang lingkup tegangan pada pipa juga mencakup penumpu-penumpu pipa. Ruang lingkup keseluruhan dalam pekerjaan ini secara umum ditujukan sebagai mekanik pemipaan atau piping mechanical.

Sebelum ditemukannya komputer yang cukup handal. Analisa tegangan pipa dilakukan oleh para engineer khusus.

Hanya perusahaan-perusahaan besar dan lembaga khusus yang memiliki personil untuk mengerjakan pekerjaan ini. Para ahli ini melakukan perhitungan menggunakan alat bantu hitung selama berminggu-minggu hanya untuk menganalisa fleksibilitas dari sebuah sistem pemipaan yang rumit dan kompleks untuk menyerap (menahan) atau mengabsrobsi ekspansi panas atau thermal expansion pada pipa.

Karena hanya beberapa para ahli atau engineer ini yang mengetahui bagaimana cara menganalisa tegangan pipa, kebanyakan para engineer yang melakukan pekerjaan ini menyebutnya sebagai sebuah subjek yang misterius.

Para engineer melihat ada expansion loops, offsets, dan support khusus seperti spring hanger dan constant effort support, akan tetapi pada kenyataannya masih belum memahami benar mengapa semua itu ada.

Batasan analisa tegangan pipa yang berhubungan dengan fleksibilitas pemipaan untuk menahan ekspansi panas atau thermal expansion disebut dengan analisa fleksibilitas pipa.

Dengan hadirnya komputer elektronik di era 70-an, dan personal komputer secara khusus di tahun 80-an, akhirnya setiap orang tahu bagaimana cara menganalisa tegangan pada pipa. Akan tetapi pada kenyataanya banyak universitas dan akademisi yang tidak menawarkan pelajaran berkaitan tegangan pipa. Sehingga pengetahuan dan keahlian untuk menganalisa tegangan pada pipa dan juga tentang teknik pemipaan dipelajari dan dipraktekan sendiri.

Para praktisi yang menemukan program komputer terbaik dan paham secara manual akan melakukan pekerjaan yang terbaiknya. Dengan pesatnya perkembangan teknologi komputer, pada saat ini sebuah analisa fleksibilitas dikerjakan hanya dalam waktu beberapa menit menggunakan piranti lunak atau software yang tepat.

Oleh karena itu, tugas seorang stress engineer telah beralih dari perhitungan tegangan tradisional menjadi teknik tegangan. Penekanan tidak hanya pada perhitungan tegangan, akan tetapi lebih banyak pada bagaimana cara menggunakan alat analisa untuk merancang sebuah pabrik yang lebih baik.

Biar bagaimanapun, hanya karena untuk mendapatkan kalkulasi tegangan, para engineer kadang terlalu banyak tergantung pda komputer dan lupa tentang dasar-dasar dan kepekaan (sense) teknik yang umum. Tanpa adanya dasar-dasar yang baik, bisa menjadi tidak adanya aware atau suatu “kepedulian” dari output yang dihasilkan oleh komputer yang kurang cukup beralasan.

Pada saat sekarang, membuat perhitungan dengan sebuah komputer begitu cepat dimana sering kita mendengar tentang pendekatan “what-if” dalam teknik rekayasa. Apakah semua pendekatan “what-if” ini menyelesaikan pembuatan beberapa trial atau percobaan secara acak dan berharap bahwa salah satu dari hasil trial ini akan mengenai sasaran cepat atau lambat.

Permasalahannya adalah setelah beberapa kali melakukan trial, kebanyakan orang kehilangan kemampuan untuk memahami secara nalar (sense) dari percobaan-percobaan ini. Semakin banyak mereka mencoba, semakin banyak juga mereka bingung. Oleh sebab itu dibutuhkan suatu dasar-dasar dan pemahaman yang cukup baik untuk mengatasi problem-problem yang muncul dalam melakukan Analisa Tegangan Pipa atau Pipe Stress Analysis.

(Credit To : Liang-Chuan (L.C.) Peng and Tsen-Loong (Alvin) Peng - Pipe Stress Engineering)

Apa Itu Piping?

Assalamu'alaikum...

Ini adalah post pertama saya tentang bidang yang berkaitan dengan Piping. Semoga postingan saya dapat memberi manfaat bagi yang ingin belajar tentang Piping.

Piping atau Sistem Perpipaan sama halnya seperti sistem pembuluh darah yang ada didalam tubuh manusia. Sebagai contoh adalah Pembuluh nadi dimana pembuluh ini membawah darah dari jantung dan mengandung banyak sekali oksigen pada umumnya.

Dalam dunia piping pada suatu sistem perpipaan yang ada pada saat ini, suatu plant atau pabrik bisa mendistribusikan air bersih untuk penduduk disuatu wilayah-wilayah tertentu.

Suatu sistem perpipaan pada dasarnya digunakan untuk mengalirkan fluida baik itu berbentuk cair atau liquid, bahan kimia, campuran gas, gas, uap dari suatu lokasi ke lokasi yang lain.

Sistem perpipaan dalam pembangkit tenaga panas memiliki uap bertekanan tinggi serta memiliki temperatur yang tinggi yang digunakan untuk pembangkit listrik.

Pada sebuah pipa kilang minyak atau sering disebut pipeline, membawa minyak mentah dari sumur minyak atau well menuju ke tangki penyimpanan atau menuju ke kilang minyak untuk dilakukan pemrosesan lebih lanjut.

Perancangan, pembangunan, operasi dan perawatan dari bermacam-macam sistem perpipaan melibatkan pemahaman dasar perpipaan atau piping, material yang dipakai, pertimbangan-pertimbangan umum dan khusus dalam suatu perancangan, fabrikasi dan instalasi, pemeriksaan, pengujian dan keperluan inspeksi, serta adanya aturan-aturan setempat yang digunakan disuatu wilayah atau negara.

Piping atau pemipaan meliputi pipa-pipa, flange, percabangan atau fitting, bolting, gasket, katup atau valve, dan komponen-komponen yang berisi tekanan. Selain itu perpipaan juga meliputi pipe hanger dan support-support serta alat-alat untuk mencegah tekanan yang berlebih dan tegangan berlebih dari komponen-komponen berisi tekanan.

Jadi, pipa adalah satu elemen atau sebuah bagian dari sistem perpipaan atau piping. Oleh karena itu bagian-bagian pipa saat digabungkan dengan fitting atau percabangan, katup (valve), dan peralatan mekanik lainnya dan ditumpu secara tepat disebut Piping.

(Credit To: Mohinder L Nayyar, P. E.- Piping Handbook)