## Analisa Fleksibilitas Sistem Perpipaan Pada Suction Dan Discharge Air Gan Compressor
Pekik Mahardhika * , Dianita Wardani * , Hafizh Akbar Alam*
 Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya Program Studi Teknik  Perpipaan
Jl. Teknik Kimia Kampus ITS, Surabaya 60111,  Indonesia E-mail:  pekikmahardhika@ppns.ac.id

## Abstrak
Pada penelitian ini d ila kukan analisa fleksib ilitas pada jalur masuk dan keluar sistem perpipaan ko mpresor. Fluida pada  jalur  sistem  perpipaan  ko mpresor  adalah  udara.  Udara  merupakan  fluida  yang  bersifat  dinamis  dan ko mpresibel. Ja lur sistem perpipaan ini  merupakan ja lur pipa yang terhubung dengan mesin rotasi (ko mpresor). Jalur  perpipaan  yang  terhubung  dengan  mesin  rotasi  termasuk  kriteria   perpipaan  kritis.  Analisa  ini  untuk me mastikan  bahwa  jalu r  sistem  perpipaan  air  gan  compressor  dalam  keadaan  aman.  Analisa  fleksbilitas  pada ma ka lah ini me mbahas tentang gaya pada pipa, gaya pada penopang pipa, pergera kan & rotasi pada ja lur pipa, dan translasi & rotasi akibat terjad inya getaran dari ko mpresor. A lat bantu yang digunakan pada penelitian in i adalah Bentley Autopipe v8i. Be rdasarkan hasil dan kesimpu lan bahwa pipa jalu r suction dan discharge saat mengala mi beban statis me miliki gaya pipa ma ksimu m terbesar pada sumbu -Fx point N09 sebesar 20745 kg, gaya penopang pipa terbesar pada sumbu Fx point D15 sebesar 20737 kg, pergera kan pipa terbesar pada sumbu -Dy point B27 sebesar 22,47 mm, dan rotasi pipa terbesar pada sumbu -Rx po int B27 sebesar 0,38 deg. Ketika pipa terjadi beban dinamis  mengala mi translasi terbesar pada sumbu  -Tx point  H10 sebesar 4,7422  mm dan  rotasi terbesar pada sumbu -Rx po int H09 sebesar 5,9234 deg.  Kesimpulan pada penelit ian in i ada lah  menurut code ASME  B31.3 bahwa sistem perpipaan air gan compressor dinyatakan aman.

## Kata  kunci: fleksibilitas, getaran,  kompresor,  udara

## Abstract
This research will analyze the flexibility of the suction and discharge compressor piping system. The  fluid in the compressor piping system line is air. Air is a  fluid that has dynamic and compressible properties. This piping system line is a  line pipe connected to a rotation machine (compressor). The line pipe connected to the rotationl machine is a pipe critical criteria (piping system is mandatory to analyzed further). This analysis is to ensure that the air gan compressor piping system line are safe. Flexibility analysis in this paper discusses about the force on the pipe, the force on the pipe support, displacementt & rotation on the line pipe, and translation & rotation due to vibration from the compressor. The tools used in this research are Bentley Autopipe v8i. Based on the results and conclusions that the suction and discharge pipe when occurs static loads have the largest maximum pipe force on the -Fx axis at point N09 is 20745 k g, the largest pipe support force on the Fx axis at point D15 is 20737 k g, the largest pipe displacement on the -Dy axis at point B27 is 22.47 mm, and the largest pipe rotation on the -Rx axis at point B27 is 0.38 deg. When the pipe occurs dynamic load have the largest translation on the -Tx axis at point H10 is 4.7422 mm and the largest rotation on the -Rx axis at point H09 is 5.9234 deg. The result of the research is according to ASME B31.3 Code that air gan compressor piping system is safe.
Keywor ds  : flexibility,  vibration,  compressor,  air

## 1. Pendahuluan
Pipa  merupakan  media   yang  digunakan  untuk me mba wa, mendistribusikan, menca mpur, me misahkan,  me lepaskan,  mengukur,  mengontrol atau  mengecek  aliran  fluida,  dan  mentransmisikan tekanan  flu ida  [1].  Fluida  pada  ja lur  perpipaan ko mpresor ini adalah udara.  Udara  merupakan flu ida
yang  bersifat  dinamis  dan  kompresibel  [2].  Ja lur sistem  perpipaan  ini  me rupakan  ja lur  p ipa  yang terhubung  dengan  mesin  rotasi  (ko mpresor).  Ja lur perpipaan  yang  terhubung  dengan  mesin   rotasi termasuk kriteria  perpipaan krit is  [3]. Ja lur perpipaan ko mpresor  disebut pulsating  line . Pulsating  line me rupakan  ja lur  perp ipaan  yang  terhubung   dengan mesin rotasi [4]. Sehingga ja lur pipa yang terhubung
Vol.  15 No. 1, April  2023, 56-62 e -ISSN: 2548-9828
dengan  kompresor  harus  dianalisa  leb ih  lan jut fle ksibilitasnya. Fle ksibilitas dalam perencanaan dan perancangan  pada  sebuah  sistem  perpipaan  harus dirancang  agar  ma mpu  menahan  beban  yang  terjadi [5].  Analisa  beban  statis  merupakan  ana lisa  pada beban yang disebabkan oleh pengaruh internal seperti tekanan  fluida,  te mperatur  flu ida,  berat  pipa  serta berat ko mponen yang terdapat pada sistem perpipaan [3].  Sedangkan  analisa  beban  dinamis  bisa  berupa analisa  modal ataupun analisa harmoni . Maka lah  ini me lanjutkan  penelitian  sebelumnya  yaitu  me mbahas tentang evaluasi pada aspek tegangan saja pada pipa yang terhubung dengan air gan compressor , dan jalur perpipaan  tersebut  dinyatakan  aman    menurut  code ASME  B31.3  [6].  Pada  ja lur  in i  yang  dibahas   yaitu analisa  fle ksibilitas  dengan  me mpert imbangkan beban statis dan beban dinamis. Ka rena dala m proses desain  sistem  perpipaan  perlu   dila kukan  analisa akibat  beban  statis  atau  dinamis  untuk  menja min kea manan  desain  dan  operasional  pipa  [7].  Ob jek penelitian  ini  ada lah  sistem  perpipaan  pada air  gan compressor .  Tujuan  dari  penelit ian  in i  untuk me mastikan  apakah   fle ksibilitas  jalur  perp ipaan air gan  compresor dinyatakan  aman   atau  tidak berdasarkan ASME  B31.3 ka rena ja lur perp ipaan ini me rupakan pulsating  line menurut  DNV  D101 sehingga  harus  dianalisa  lebih  lanjut   [8].  Studi fle ksibilitas  suatu  sistem  perp ipaan  dituju kan  untuk me mastikan apakah beban statis, gaya statis, defleksi statis  akibat  beban-beban  tekanan  dan  berat  dalam keadaan aman [9].

## 2. Metode

## 2.1 Data Penelitian
Data penelitian pada ma kalah in i terdapat pada tabel 1 sampai tabel 3 berikut:
Tabel  1. Sifat Fisik Material Pipa Sifat Fisik Nilai Material  Pipa API 5L  Grade  B Specified Minimum Yield Strength (kg/cm 2 ) 2460,74 Ultimated Strength (kg/cm 2 ) 4218,41 Poison’s ratio 0,300 Modulus Elastisitas (x 2,074
Sifat Fisik Nilai 10 6 kg/cm 2 ) Densitas (kg/m 3 ) 7833,4 Tabel  2. Spesifikasi Material Pipa S pesifikasi Nilai Material Pipa API 5L Grade B API 5L Grade B API 5L Grade B API 5L Grade B API 5L Grade B NPS 12 8 6 4 3 ND  (mm) 300 200 150 100 80 OD  (mm) 323,8 219,1 168,3 114,3 88,9 Schedule 40 40 40 40 40 Rating 150# 150# 150# 150# 150# Tabel  3. Data Sifat Fluida Data Nilai Satuan Tekanan Desain ( Suction) 1,1 bar Tekanan Desain ( Discharge ) 13,2 bar Temperatur Desain ( Suction ) 25 °C Temperatur Desain ( Discharge ) 40 °C Specific Gravity 0,0012 -

## 2.2 Tinjauan Pustaka
Analisis  fle ksibilitas  perpipaan  untuk  me mastikan kesesuaian yang cukup untuk s istem perpipaan utama pada  kondisi  desain.  Analisis  dilakukan  dengan mengevaluasi  dan  menguji  sistem  perp ipaan  yang dimodelkan  di bawah berbagai skenario  kasus beban. Tingkat fle ksibilitas penerimaan harus sesuai dengan code yang digunakan. Tujuan dari analisis fle ksibilitas  adalah  untuk  me mastikan  bahwa  tata letak dan penahan perpipaan aman dan pekerjaan pipa dapat dioperasikan untuk berbagai dan banyak beban. Dasarnya  sistem  perpipaan  in i  diana lisis  dengan metode  analisis   beban  statis.  Analisis  lanjutan  dari beban  statis  menggunakan  analisis  beban  dinamis ( modal  analysis )  karena   pipa  d ihubungkan  dengan peralatan berputar (kompresor).
Rumus frekuensi cut off :  [10]
(1) Keterangan:
E = Modulus  elastisitas  material  (psi) ρ = Massa jenis pipa (lb/in 3 ) L  = Panjang  pipa (ft)

## 2.3 Metode
Metode  penelitian  dengan  judul  ana lisa  fle ksibilitas sistem  perpipaan suction dan discharge  air  gan compressor dapat dilihat pada ga mbar 1. Pene lit ian ini me lanjutkan  penelitian   sebelumnya  yang  mengenai evaluasi  tegangan  pada  jalur  perp ipaan air  gan compressor menurut ASME B31.3. Ob jek penelit ian ini  ada lah  sistem  perpipaan air  gan  compressor . Metode  penelitian  pada  ma kalah   in i  dilaksanakan dengan  beberapa  tahapan  meliputi  me laku kan modeling dan simulasi sistem pe rpipaan, menganalisa hasil output report gaya pada pipa, menganalisa hasil output report gaya pada penopang pipa, menganalisa hasil output  report pergerakan  ( displacement )  pipa, menganalisa  hasil output  report rotasi  pipa,  serta menganalisa  hasil output  report translasi  dan  rotasi akibat fre kuensi (getaran). Fle ksibilitas pada penelitian ini yang dimaksud me liputi gaya pada pipa serta penopang pipa, pergerakan serta rotasi pipa, dan translasi serta rotasi pipa ketika  terjadi getaran. Code yang  digunakan  pada  penelitian  ini  berdasarkan ASME B31.3.
Gambar  1. Diagram  Alir  Penelitian
Skenario  pada  penelitian   in i  adalah  perta ma me la kukan pemodelan dari salah satu data pendukung
yaitu  gambar  isomet ri  sistem  perp ipaan air  gan compressor pada  gambar  2.  Setelah   dilaku kan pemodelan  dari  data  penelitian  dan  gambar  isometri tersebut  akan  disimu lasikan  menggunakan  Bentley Autopipe v8i.  Bentley Autopipe v8i a kan  me mbantu mensimu lasikan  fle ksibilitas  yang  dima ksud  pada penelitian ini.  Hasil output report simulasi dilaku kan analisa. Tujuan dari penelit ian in i untuk  me mastikan apakah ja lur perp ipaan air gan compresor dinyatakan aman atau tidak.
Gambar  2. Isometri Sistem  Perpipaan Air Gan Compressor

## 3. Hasil dan Pembahasan
Pada  tahap  hasil  dan  pembahasan  ini  dita mpilkan hasil  modeling dan simulasi pada ja lur perpipaan air gan compressor dilanjutkan dengan pembahasan hasil output  report simulasi  aspek  fle ksibilitasnya.  Hasil modeling dan simulasi div isualisasikan pada gambar 3 sampa i ga mbar 12 serta dirangku m nila i ma ksimu m fleksibilitasnya  pada tabel 4 sampai tabel 8.
Tabel  4. Kesimpulan  Gaya Pipa Maksimum No Parameter Gaya (kg) Point Point Point N09 N01 N09 Fx Fy Fz 1 Gaya pipa maksimum -20738 -3878 -957 2 Kombinasi beban (GR  + T + P2) (GR  + T + P2) (GR + T + P2)
Gambar  3. Gaya Pipa Maksimum  Sumbu  Fx  dan Fz pada point N09
Gambar  4.  Gaya Pipa Maksimum  Sumbu Fy pada point N01
Hasil output  report dari  simu lasi  dan  pemodelan menunjukkan bahwa pada point N09 mengala mi gaya yang  paling  besar  ke  a rah  sumbu  -Fx  maupun  -Fz. Gaya tersebut terjadi a kibat pengaruh beban sustain, temperatur, dan tekanan fluida ja lur discharge dengan ko mbinasi  beban  (GR  +  T  +  P2)  sehingga  gaya menuju arah -Fx  dan -Fz.
Tabel  5. Kesimpulan  Gaya Penopang Maksimum
No Parameter Gaya (kg) Point Point Point D15 N01 N10 Fx Fy Fz 1 Gaya penopang maksimum 20737 -5434 -1941 2 Kombinasi beban (GR  + T + P2) (GR  + T + P2) (GR  + T + P2)
Gambar  5. Gaya Penopang Maksimum  Sumbu Fx pada point D15
Gambar  6. Gaya Penopang Maksimum  Sumbu Fy pada point N01
Gambar 7. Gaya Penopang Maksimu m Su mbu Fz pada point N10
Hasil output  report dari  simu lasi  dan  pemodelan menunjukkan bahwa  penopang pipa pada point D15 mengala mi gaya yang paling besar ke arah sumbu Fx. Gaya tersebut terjadi a kibat pengaruh beban sustain, temperatur,  dan  tekanan  flu ida  pada  jalur discharge dengan  kombinasi  beban  (GR  +  T  +  P2)  sehingga gaya menuju arah Fx.
Tabel  6. Kesimpulan  Pergerakan Pipa Maksimum No Parameter Pergerakan  (mm) Point Point Point B27 B27 K02 Dx Dy Dz 1 Pergerakan Pipa Maksimum -4,90 -22,47 -3,04 2 Beban Kombinasi (GR + T + P2) GR (GR + T +
P2)
Gambar  8. Pergerakan Maksimum  Sumbu Dx  pada Point B27
Gambar  9. Pergerakan Maksimum  Sumbu Dy pada Point B27
Gambar  9. Pergerakan Maksimum  Sumbu Dz  pada
Hasil output  report dari  simu lasi  dan  pemodelan menunjukkan  bahwa  pipa  mengala mi  pergera kan paling  besar  pada  point  B27  ke  a rah  sumbu  -Dy sebesar  22,47  mm.  Pergera kan  terjadi  pada  pipa dikarena kan pengaruh beban s ustain (GR) yang terdiri dari beban sustain dari tekanan flu ida dan berat pipa itu sendiri sehingga bergerak ke arah te rbesar menuju arah -Dy.
Tabel  7. Kesimpulan  Rotasi Maksimum No Parameter Rotation (deg) Point Point Point B27 B24 D10F Rx Ry Rz 1 Rotasi Maksimum -0,38 0,07 0,08 2 Kombinasi Beban GR (GR + T +P2)
(GR + T +P2)
Gambar 10. Rotasi Ma ksimu m Su mbu  Rx pada Po int
B27
Gambar 11. Rotasi Maksimu m Su mbu Ry pada Point
B24
Gambar 12. Rotasi Maksimu m Su mbu Rz pada Point D10F
Hasil output  report dari  simu lasi  dan  pemodelan menunjukkan  bahwa   pipa  mengala mi  rotasi  paling besar pada point B27 ke arah sumbu -Rx sebesar 0,38 deg.  Nila i  rotasi  yang  terjadi  tersebut  dikarena kan pengaruh beban s ustain (GR) yang terdiri dari beban sustain dari tekanan fluida  dan berat pipa  itu sendiri sehingga berotasi ke sumbu -Rx..
Tabel  8. Kesimpulan  Translasi Maksimum  Akibat Getaran No Parameter Translasi (mm) Point Point Point H10 H11 H10 Tx Ty Tz 1 Translasi Maksimum -4,7422 -3,8441 2,9445 Tabel  8. Kesimpulan  Rotasi Maksimum  Akibat Getaran No Parameter Rotasi (deg) Point Point Point H09 H10 H08 Rx Ry Rz 1 Rotasi Maksimum -5,9234 -5,9166 -2,7441
Hasil output  report dari  simu lasi  dan  pemodelan dengan beban dinamis dengan metode modal analisis menunjukkan bahwa  pipa  mengala mi translasi paling besar  pada  point  H10  kearah  sumbu  -Tx  sebesar 4,7422  mm  dan  juga  mengala mi  rotasi  paling  besar pada  point  H09  ke  arah  su mbu  -Rx  sebesar  5,9234 mm.  Dari  hasil output  report menunjukkan  bahwa getaran  me mberikan  da mpakl  eb ih  signifikan
dibandingkan  hanya  beban  statis  saja  terhadap translasi dan rotasi pada pipa.

## 4. Kesimpulan
Pada  penelit ian  sebelumnya  te lah  dibahas  evaluasi pada  aspek  tegangannya.  Pada  hasil  penelit ian sebelumnya  disimpu lkan  bahwa  nila i  tegagan  yang terjadi  pada  pipa  yang  terhubung  dengan air  gan compressor dinyatakan  aman  (me menuhi  krite ria tegangan ijin) berdasarkan code ASME  B31.3.  Pada hasil dan pembahasan pada penelitian ini d isimpulkan bahwa  pipa  jalur suction dan discharge pada  saat mengala mi  beban  statis   me miliki  n ilai  gaya  pipa ma ksimu m  te rbesar  pada  sumbu  -Fx  point  N09 sebesar 20745  kg, nilai gaya penopang pipa terbesar pada  sumbu  Fx  point  D15  sebesar  20737  kg,  n ilai pergerakan pipa terbesar pada sumbu -Dy point  B27 sebesar 22,47 mm, dan nilai rotasi p ipa terbesar pada sumbu -Rx point  B27 sebes ar 0,38 deg.  Ketika p ipa terjadi  getaran  (beban  dina mis)  mengala mi  translasi terbesar  pada sumbu  -Tx  point  H10  sebesar  4,7422 mm  dan  rotasi  terbesar  pada  sumbu  -Rx  point  H09 sebesar  5,9234  deg.  Da ri  penelit ian  in i  dapat disimpulkan  bahwa pipa  ja lur suction dan discharge air  gan  compressor ini  mengala mi  pergera kan maupun  rotasi  dikarenakan  mengala mi  beban  statis dan  beban  dinamis.  Beban  dina mis  me mberikan dampak  lebih  besar  terhadap  pergerakan  dan  rotasi pipa. Beban dina mis me mberikan dampa k lebih besar terhadapa  pergerakan  dan  rotasi  karena  p ipa mengala mi getaran secara berulang. Walaupun beban dinamis  me mbe rikan  da mpak  leb ih  besar  terhadap pergerakan  dan  rotasi  pipa  tetapi  jalur  perpipaan  ini masih memenuhi  kriteria  code ASME B31.3  (aman).
Walaupun  me menuhi  kriteria  code  ASM E  B31.3 tetapi  suatu  sistem  perpipaan  perlu  dilaku kan rancangan kembali pada posisi penopang pipa dengan optimasi ruang yang tersedia. Sehingga bisa diperoleh nila i-n ila i  fle ksibilitas  yang  lebih  baik  dala m  hal kriteria  aman menurut code [11].

## Ucapan Terimakasih
Terima  kasih  kepada semua piha k-p ihak yang sudah terlibat dan me mbantu me mbe rikan fasilitas penelitian  in i  di  lab  permodelan  sistem  perpipaan PPNS.

## Referensi
[1]  ASME, ASME B31.3: Process Piping . 2018.
[2]  Niken  Aninsi,  “ Rangku man  dan  Contoh  Soal Flu ida Dinamis hingga Huku m Bernoulli,” 2022. https://katadata.co.id/safrezi/berita/614abc548dd 37/rangku man-dan-contoh-soal-fluida-d ina mis-
hingga-hukum-bernoulli
[3]  A.  Cha msudi, Dik tat-Piping  Stress  Analysis . 2005. [Online].
Available : https://www.scribd.com/document/259036537/ Di%0Aktat-Pipe-Stress-Analysis
[4]  P.  Mahardhika,  “PENENTUA N  A LLOWABLE
SPAN  ANTA R  PENYANGGA  PIPA  SLF BERDASARKAN  TEGA NGA N,  DEFLEKSI,
FREKUENSI A LAMI,” J. IPTEK , vol. 21, no. 2, pp. 27–34,
Dec. 2017,
doi:
10.31284/j.iptek.2017.v21i2.149.
[5]  M.  Hasan,  E.  Santoso,  and  P.  Mahardhika, “DESAIN  EXPANSION  LOOP  PADA  LINE 116SV203-150-16H20 FATY
ACID DESTILATION PT. WILMAR NA BATI
INDONESIA,”  in Proceedings  Conference  on
Piping Engineering and its Application ,
Surabaya, 2017, pp.  31–36.  [On line]. Available : http://journal.ppns.ac.id/index.php/CPEAA/artic le/view/387
[6]  Pekik  Mahardhika,  Ha fizh  A kbar  Ala m,  Shifa Salsabilla,  “Evaluasi  Tegangan  Pada  Jalu r
Perpipaan Air  Gan Co mpressor Menurut ASME
B31.3,”  in Seminar  Nasional  Fakultas  Tek nik ,
Unimal,  Jul. 2022,  vol. 1.
[7]  P. Mahardhika, “Penerapan  metode time h istory untuk  fenomena  water  hammer,” J .  Tek nol.
Marit. , vol. 1, no. 2,  pp. 37–44,  2018.
[8]  DNV, DNV  GL  D101  Structural  analysis  of piping systems . 2017.
[9]  Gree r,  B.,  Harper,  C.,  Rahna ma,  R., Improved Thermal  Piping  Analysis  for  Reciprocating Compressor  Piping  Systems .  Austin:  BETA
Machinery, 2012.
[10]  Autopipe,  “Exa mp le Case  System  Water Hammer.”  Bentley, 2008.
[11]  A.  W.  Husodo,  P.  Mahardhika,  and  V.  V.  V.  A, “ANALISA FLEKSIBILITAS
SISTEM PERPIPAAN  PADA  FATTY  A CID  PLA NT AKIBAT PERGESERAN POSISI EVAPORATOR,” J. Integrasi , vol. 11, no. 2, pp.
112–118,
2019,
doi:
https://doi.org/10.30871/ji.v11i2.1663.