Beban pada Sistem Perpipaan

Jika anda bekerja di desain sistem perpipaan, tentu tak asing lagi dengan istilah stress analysis. Sebuah desain sistem perpipaan yang telah dibuat pasti akan dihitung tegangan (stress) yang terjadi pada sistem tersebut sebelum dilanjutkan pada proses konstruksi. Mengapa stress pada sistem perpipaan wajib dihitung?

Pertama, untuk memastikan stress yang terjadi sepanjang pipa tidak melebihi allowable stress atau tegangan maksimum yang diizinkan. Allowable stress yang dimaksud ditentukan dalam ASME B31.1 atau ASME B31.3 sesuai jenis proyek perpipaan yang sedang kita hitung. Kedua, memastikan gaya dan momen pada nozzle dari equipment yang berhubungan dengan pipa tidak melebihi allowable stress untuk nozzle tersebut.

Ketiga, sebagai dasar untuk menghitung rancangan pada penyangga/support agar tidak melebihi batasan beban yang di ijinkan. Keempat, untuk menghitung displacement atau perpindahan pipa terbesar agar tidak terjadi gesekan antar pipa yang berdekatan. Yang terakhir, memastikan flange conection tidak bocor.

Baca juga:

Salah satu bagian yang paling berpengaruh dalam stress yang dialami pipa adalah beban atau load dari sistem pipa itu sendiri. Suatu sistem perpipaan pipa akan menerima beban yang bersumber dari berat pipa, berat fluida, tekanan dalam , temperature , berat fitting, berat insulasi, tekanan luar, angin, gempa dan lain lain. Beban yang diterima akan ditahan oleh pipa sesuai kemampuan pipa yang tergantung pada material pipa. Beban pipa bisa dikategorikan menjadi dua macam yaitu:

Beban Statik

Yaitu beban yang diam atau tidak bergerak namun beban ini terus menerus ada. Beban statik terdiri dari tekanan, temperature, dan berat pipa.

a. Pressure atau tekanan

Tekanan adalah gaya persatuan luas yang tegak lurus dengan arah gaya. Tekanan pada sistem perpipaan bisa berasal dari dalam maupun dari luar. Tekanan dari dalam bisa dari tekanan operasi kemudian tekanan dari luar bisa berupa saat kondisi vacum/hampa.

b. Temperature

Temperature pada pipa dapat menyebabkan thermal expansion yaitu pemuaian atau pengerutan akibat temperatur yang besarnya dipengaruhi oleh sifat material pipa. Pada pemuaian dan pengkerutan pipa akan menimbulkan defleksi dan beban pada support.

c. Berat pipa

Berat pada pipa berasal dari pipa itu sendiri dan semua yang ditambahkan pada pipa seperti insulasi, fitting atau sambungan, fluida, dan kondisi lingkungan(salju, pasir, tanah).

Macam – macam jenis berat pada pipa yaitu:

- Berat mati, yaitu berat pipa persatuan panjang ditambah berat insulasi, berat fitting dan berat komponen komponen yang terpasang,

- Berat operasi yaitu berat mati pipa ditambah berat fluida yang mengalir dalam pipa,

- Berat ocosional yaitu berat yang ada pada kondisi tertentu saja seperti berat salju berat pasir.

Beban Dinamik

Yaitu beban yang bergerak yang menyebabkan pipa bergerak/ bergetar. Umumnya getaran itu disebabkan oleh equipment yang terhubung dengan system penggerak seperti motor, turbin, pompa dan lain lain. Pada beban dinamik bisa di kelompokkan kedalam tiga jenis yaitu random, harmonic dan impulse.

a. Random

Beban random adalah beban akibat dari alam sehingga tidak bisa diprediksi kapan akan terjadi dan berapa kali terjadi. Sumber beban random ini berasal dari angin dan gempa bumi.

b. Harmonic

Beban ini akan berjalan terus sepanjang waktu operasi disebabkan oleh equipment yang bergetar.

c. Impulse

Beban akibat aliran fluida yang menyebabkan getaran akibat tidak teraturnya aliran seperti perubahan tekanan yang biasanya terjadi di PSV, aliran turbulensi, water hammer dan aliran dua fase/slug flow.

Penggabungan dari beban beban di atas kemudian menjadi load case untuk melakukan analisa pada sistem perpipaan. Load case yang sering digunakan adalah:

a. Sustained load : Adalah case untuk beban akibat berat mati pipa + berat occosional

b. Operating load : Adalah case untuk beban akibat berat mati pipa + berat operasi

c. Expansion load : Adalah case untuk beban akibat ditahannya pemuaian.

d. Occasional load : Adalah case untuk beban akibat berat dinamik yang disebabkan dari beban random seperti angin dan gempa.

Baca juga:

Itulah berbagai jenis beban atau load yang bekerja pada sebuah sistem perpipaan yang digunakan untuk menganalisa stress yang terjadi pada sistem tersebut. Saat ini sudah banyak sekali software canggih yang memudahkan para engineer menghitung stress pada pipa, misalnya Caesar II, Autopipe, dll. Meski demikian, sangat penting untuk memahami dasar dari pipe stress itu sendiri, salah satunya dari beban penyebabnya. Tulisan ini saya buat dengan bantuan beberapa referensi dan sedikit pengalaman mengerjakan proyek perpipaan. Semoga bermanfaat bagi yang membutuhkan.

Terima kasih telah berkunjung, jika ingin memberi tanggapan atau berbagi ilmu silahkan meninggalkan komentar.