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)