## INFOMATEK
Volume 22 Nomor 2 Desember 2020
ANALISIS DAN PERANCANGAN LOOPS PADA SISTEM PEMIPAAN JALUR PIPA GAS DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM CAESAR II
Insan Kamil Komaruzaman*, Jojo Sumarjo, Aa Santosa
Jurusan Teknik Mesin

## Universitas Singaperbangsa Karawang
Abstrak :  Sistem  pemipaan  merupakan  berfungsi  untuk  mengalirkan  fluida  (Zat  cair,  gas)  dari  satu  tempat ketempat lainnya bisa dalam bentuk pipeline ataupun piping. Sistem pemipaan harus dirancang sedemikian rupa supaya  terhindar  dari  kecelakaan  yang  diakibatkan  oleh  kelebihan  beban/ Overload maupun  kelebihan  panas  / Overheat .  Salah  satu  cara  untuk  membuat  sistem  pemipaan  aman,  maka  dibuat  sebuah  loops  untuk  menjaga supaya  tidak  terjadi  expansion  thermal. Untuk  itu  dalam  perancangan  pipa  salah  satu  yang  harus  dilakukan adalah analisis tegangan ( stress analysis ),yang mana harus diupayakan agar tegangan maksimum yang terjadi pada  pipa  tidak  melebihi  tegangan  izin  material  yang  digunakan  dalam  perancangan.  Dalam  Penelitian  ini dirancang  sebuah loops pada  sistem  pemipaan  untuk  mengalirkan  gas  yang  bertemperatur  140 0 F  dengan tekanan  didalam  pipa  sebesar  1000  psi,  dengan  jarak  antar  reservoir  sejauh  1  km  dengan  kondisi  seperti  itu dikhawatirkan akan terjadi bending pada pipa tersebut. Perancangan dan analisis sistem pemipaan ini merujuk kepada  Code  Asme  B31.3  dengan  material  A-335  P11.  Hasil  penelitian  dengan  menggunakan  simulasi  ini menunjukan  bahwa  tegangan  maksimum  yang  terjadi  pada  pipa  dengan  pressure  100  Psi,  temperatur  140 o F sebesar  2025,6  lb/sq.in.  Dicplacement  (pergerakan)  maksimal  terjadi  pada  node  29  sebesar  0,0635  in  dalam arah  sumbu  z.  Gaya  terbesar  terjadi  pada  node  18  dan  29  searah  sumbu  y  sebesar  3400,6  lb.  Nilai  tegangan maksimum  tersebut  masih  jauh  di  bawah  tegangan  izin  materialnya  sebesar  30000  lb/sq.in,  dan  pipa  tidak mengalami overstress karena tegangan yang terjadi tidak melebihi tegangan izin maksimum dari meterial pipa, sehingga loops yang direncanakan dikatakan aman.
Kata kunci: Loops, Expantion thermal, Sistem pemipaan, Overload, Overheat

## I. PENDAHULUAN 1

## 1.1 Latar Belakang
Suatu  sistem  pemipaan  akan  mengalami pembebanan  pada  kondisi  oprasi  atau  tidak beroperasi,  beban-beban  ini  mengakibatkan terjadinya  tegangan,  seperti  tegangan sustain
*) komaruzaman23@gmail.com
Pertama diterima: 8 September 2020 Direvisi: 20 November 2020 Disetujui untuk publikasi: 23 November 2020
dan  tegangan ekspansi (Armansyah  dkk.  [1]),
(ASME  [2]).  Adapun  opsi  yang  digunakan untuk  mengurangi  beban  ekspansi  adalah dengan  menambahkan  design expansion loops (Lazuardi [3]).
1.2 Beban Sustain ( Sustain Loads )
Beban sustain adalah  beban  yang  bekerja terus-menerus  selama  operasi.  Beban  ini
merupakan kombinasi beban yang diakibatkan oleh tekanan internal dari fluida yang dialirkan dan  beban berat (berat fluida dan berat pipa). [3].  Pada  beban sustain terjadi  tegangan akibat internal  pressure dan  tegangan  akibat gaya berat sistem perpipaan.
1.3  Beban Ekspansi  Termal ( Expansion
Load )
Beban ekspansi merupakan  beban  yang timbul  akibat  adanya  perpindahan  pada struktur  pipa  ( ekspansi  termal )  pada  sistem perpipaan.  Beban ekspensi  termal dapat dibagi menjadi (Migas Indonesia [4]).

## 1.4 Expansion loop
Expansion  loop  adalah  suatu  metoda  yang digunakan pada desain sistem perpipaan yang intinya  mengurangi  tegangan  akibat  muai  dan susut  nya  si  pipa.  Muai  dan  susut  semata2 disebabkan  oleh  ‘Perubahan  Temperature’ dari  kondisi  ambien  ke  kondisi  operasi (Kannapan [5]).
Gambar 1 .
Bentuk Loop [5]
Ketika  terjadi  pertambahan  beban  pada  pipa, maka  funsi  loop  disini  adalah  untuk  menjaga supaya tidak terjadi bending secara permanen, loop akan bergerak secara
fleksibel  sehingga  pipa  akan  aman  dari kegagalan.
Gambar 2. Gerakan loop akibat expantion [5]
Gambar 3. Ukuran Loop  [5]
Panjang  Span  (L)  bisa  dicari  berdasarkan defleksi dan stress [5], (Harahap [6]).
(1)
(2)
Langkah  berikutnya  mencari ukuran  tinggi  (H)
dan lebar (W) Loop
(3)
(4)
Mencari  S A ( allow  Stress )  Tegangan  yang diijinkan
(5)

## 1.5 Caesar II
Caesar  II  adalah  program  komputer  untuk perhitungan  Stress  Analysis  yang  mampu
mengakomodasi kebutuhan perhitungan Stress  Analysis  seperti    tegangan  yang diakibatkan  oleh  beban  termal  atau  beban luar.  Sofwere  ini  sangat  membantu  dalam Engineering  terutama  desain  Mechanical  dan sistem perpipaan dengan menggunakan simple  beam  element  kemudian  menentukan kondisi  pembebanan  sesuai  dengan  mondisi yang dikehendaki. Dengan memberikan/
membuat  inputan  tersebut  Caesar  II  mampu menghasilkan hasil analisa berupa stress yang terjadi,  beban,  dan  pergeseran  terhadap sistem yang kita analisa [5].

## II. METODOLOGI
Data Penelitian tentang Stress Analysis pada pipa penyalur gas ini merujuk kepada standar Code ASME B31.3.
Tabel 1. Data Penelitian DESIGN STANDAR CODE ASME B31.3 Outside Doameter (Do) 10 inch Corrosion Allowance 0,118 inch Design Tempetaur 140 Internal Design Pressure (Pi) 1000 Psi Joint Efficiency (E) 1 (seamless) Desain Safety Factor 0,3 Pipeline  Material  &  Specified Minimum Yield Strenght 65.000 Psi Modulus elastisitas 2.07E + 05 Desain Factor(F) 0,72

## III. ANALISIS DAN PEMBAHASAN

## 3.1 Perhitungan Ukuran Loop
Perhitungan  dimulai  dengan  mencari  panjang Span  (L)  yang  diakibatkan  oleh  tegangan Pers.  (1),  maka  didapat  sebesar  9,9  feet. Mencari  panjang  Span  (L)  yang  diakibatkan oleh  Defleksi  Pers.  (2)  maka  didapat  sebesar 306,49 feet.
Span yang direkomendasikan 9,9 feet (terkecil)
L   =    9,9 ft = 3,5 m L  =  W + 2(H) Sehingga  3,3  =  1 + 2(0,75)
W =  1   meter dan  H  =  0,75 meter Ukuran  Loop  hasil  perhitungan  berdasarkan tegangan dapat dilihat pada Gambar 4.

## Gambar 4.
Ukuran Loop hasil perhitungan berdasarkan tegangan.

## 3.1  Data  Hasil  Simulasi  dengan  Sofwere Caesar II
Hasil  simulasi  akibat  temperatur  dan  tekanan pada loop dapat dilihat pada Gambar 5.

## Gambar 5.
Hasil simulasi akibat temperatur dan tekanan pada loop.
Hasil  penelitian  mengenai  pergerakan  pipa yang  terjadi  akibat  tekanan  dan  temperatur dan  berat  pipa  untuk  tiap  node  dapat  dilihat pada  Tabel  2.  Tabel  3  memperlihatkan  gaya- gaya  yang  terjadi  pada  tiap  node.  Sedangkan Tabel  4  memperlihatkan  hasil  pengukuran mengenai  data  tegangan  yang  terjadi  pada tiap  node  akibat  temperatur,  tekanan  dan berat pipa.
Tabel 2. Data pergerakan pipa akibat tekanan dan temperatur, dan berat  pipa tiap node
Tabel 3. Data gaya-gaya yang terjadi tiap node
Tabel 4. Data tegangan yang terjadi tiap node akibat temperatur, tekanan dan berat pipa
Data  tegangan  yang  terjadi  tiap  node  akibat temperatur,  tekanan  dan  berat  pipa  adalah sebagai berikut:
Perhitungan  dengan  simulasi  Caecar  II tegangan  yang  terjadi  sebesar  3761  lb/in 2 untuk tegangan axial, tegangan lentur sebesar 4089,9  lb/in 2 hasil  tersebut  masih  berada  di bawah  tegangan  yang  diijinkan  sehingga desain pemipaan.

## IV. KESIMPULAN
Loops  digunakan  dalam  sistem  pemipaan untuk  mencegah  terjadinya  expansion  yang diakibatkan  oleh  perubahan  suhu  atau  beban dari  pipa  tersebut.  loop  akan  bergerak  secara fleksibel  sehingga  pipa  akan  aman  dari kegagalan
Setelah melakukan perhitungan untuk merancang  dimensi  loops  maka  didapat tingggi loops (H) = 1 meter, lebar loops (W) = 1 meter dan jarak span 3 meter.
Material  pipa  dari  API  5L  dengan  tegangan yang  diijinkan  sebesar  30.000  lb/in 2 ,  setelah melakukan perhitungan dengan simulasi Caecar II tegangan yang terjadi sebesar  3761 lb/in 2 untuk  tegangan  axial,  tegangan  lentur sebesar  4089,9  lb/in 2 hasil  tersebut  masih berada  di  bawah  tegangan  yang  diijinkan sehingga desain pemipaan. Untuk jalur gas ini bisa  dikatakan  aman,  sistem  pemipaan  ini merujuk kepda Code  ASME B31.3.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Armansyah, R., Satrijo, D., Prahasto, T. Desain  dan  Analisis  Tegangan  Sistem Perpipaan  Main  Steam  (Low  Pressure) pada  Combined  Cycle  Power  Plant,
Jurnal  Teknik  Mesin ,  Vol.  4,  No.  2,
2016, 187-196.
[2] ASME  B31.3, Process  Piping  Code Design Requirements, Virtual Training [3] Lazuardi,  B.,  Kusuma,  G.E., Desain Insulasi Expansion loops pada Penggantian Jalur Pipa Transfer Ammonia , PPNS, 2013. [4] Migas Indonesia.Com Diskusi Konfigurasi  Pipa  Expansion  Loops , 2010.
[5] Kannapan, S. 1986. Introduction to Pipe
Stress  Analysis.  Jhon  Wiley  And  Sons, Inc., U.S.A
[6] Harahap, S.H. Analisis Pengaruh Expansion  loop  pada  tegangan  pipa dan gaya Nozel, BATAN, 2010