Pendahuluan Diagram Alir Pemodelan Sistem Perpipaan Pada Isometrik dan CAESAR II

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Pendahuluan

Bab ini berisikan metodologi yang digunakan untuk menyelesaikan permasalahan pada skripsi ini. Secara umum metodologi yang digunakan dalam skripsi ini yaitu: Analisa perhitungan tegangan pipa dengan menggunakan software CAESAR II 5.10, lalu kemudian divalidasi antara perhitungan secara teoritis dan perhitungan menggunakan software CAESAR II 5.10. Hasil dari analisa software akan ditampilkan pada bab IV. Dalam skripsi ini dilakukan studi kasus perhitungan tegangan pada sebuah sistem perpipaan untuk menentukan aman atau tidaknya sebuah sistem perpipaan yang dirancang menggunakan data-data yang didapat dari Perusahaan Perkebunan di Tebing Tinggi yang telah disesuaikan dengan standar perpipaan yang ada yaitu ASME B1.31, dimana data yang diperoleh dapat dilihat pada table 3.1 dan 3.2.

3.2. Studi Kasus

3.2.1. Spesifikasi Pipa

Adapun spesifikasi pipa yang digunakan dalam skripsi ini dapat dilihat pada tabel 3.1. Tabel 3.1 Spesifikasi Pipa NO. Spesifikasi Pipa 1. Panjang Pipa 75 meter 2. Schedule Pipa 40 3. Densitas Pipa 0.00785 kg � 3 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 4. Material Pipa A53 B 5. Poison Rasio Pipa 0.2920 mm 6. Diameter Luar Pipa OD 219.0750 mm 7. Ketebalan Pipa 8.179 mm 8. Modulus Elastisitas C 2.0340E+008 KPa 9. Toleransi Pipa 12.500 Sumber. PT Perkebunan Nusantara III PKS Rambutan Tebing Tinggi

3.2.2. Spesifikasi Fluida

Data fluida ini akan digunakan untuk proses analisa dengan menggunakan software CAESAR II 5.10. Spesifikasi fluida tersebut dapat dilihat pada tabel 3.2. Tabel 3.2 Spesifikasi Fluida NO. Spesifikasi Fluida 1. Jenis Fluida Crude Palm Oil CPO 2. Temperatur Fluida 60 � C 3. Berat Jenis Fluida pada temp. 30 � 0,0008843 ��cm 3 4. Faktor Koreksi 1,0005916 Sumber. PT Perkebunan Nusantara III PKS Rambutan Tebing Tinggi UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

3.3. Diagram Alir

Penelitian Secara garis besar pelaksanaan penelitian ini akan dilaksanakan berurutan dan sistematis seperti ditunjukkan pada gambar 3.1 Gambar 3.1 diagram alir penelitian Tidak SELESAI KESIMPULAN Ya PENGOLAHAN DATA: Simulasi data statiktik komputerisasi PENGUMPULAN DATA: - Data Pipa - Data Beban Data Fluida ANALISA DATA START Indentisifikasi masalah dan menetapkan tujuan penelitian STUDI AWAL: Studi literatur UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

3.4. Urutan Proses Analisa

Untuk melakukan analisa pada sistem perpipaan ini, maka dibuat urutan proses agar dalam pengerjaan skripsi ini dapat berjalan baik. Urutan ini dilakukan oleh penulis dimulai dari awal hingga pembahasan tentang materi skripsi ini.

3.4.1 Pembuatan data awal

Pada tahap ini dilakukan pembuatan data sistem perpipaan sebagai model. Data-data yang diperlukan seperti spesifikasi perpipaaan, kode standar yang digunakan.

3.4.2 Studi literatur

Untuk mendapatkan informasi yang berkenaan dalam penyelesaian masalah ini, maka dilakukan studi literatur. Informasi berkenaan masalah ini diperoleh dari buku-buku dan jurnal-jurnal yang berhubungan dengan sistem perpipaan secara umum yang diperoleh dari berbagai sumber.

3.4.3 Metode Pengerjaan

Metode pengerjaan yang dilakukan adalah studi literatur yang didukung oleh data pendukung yang digunakan untuk memasukkan data-data perpipaan kedalam bentuk pemodelan pada software CAESAR II 5.10.

3.4.3.1 Pemodelan Sistem Perpipaan

Pemodelan yang dibuat meliputi : a. Input nomor nodal from node to node b. Input dimensi pipa UNIVERSITAS SUMATERA UTARA c. Input panjang dan orientasi pipa koordinat x,y, dan z d. Input Material pipa e. Input kode standar f. Input temperatur dan tekanan

3.4.3.2 Mengecek Error pada Pemodelan

a. Cek fisik pemodelan untuk kesalahan penggambaran orientasi koordinat, ukuran panjang b. Running error check dari program CAESAR II, untuk mengetahui adanya error dan peringatan pada pemodelan

3.4.3.3 Pemodelan Tumpuan

a. Input identifikasi material b. Input identifikasi penampang c. Input nomor nodal d. Input dimensi tumpuan e. Input besar beban

3.4.3.4 Analisa Besarnya Tegangan Pipa

Besarnya beban yang terjadi dengan kode yang dipilih ASME B31.3 dengan bantuan program CAESAR II ver 5.10 yang telah disesuaikan dan disamakan dengan jenis yang dipakai pada instalasi perpipaan pada kasus yang ditentukan dilapangan. Hasil analisa besarnya tegangan pipa pada tiap – tiap titik yang ditentukan pada setiap node yang terdapat disetiap UNIVERSITAS SUMATERA UTARA satu satuan panjang pipa dihasilkan dengan menjalankan program untuk tegangan pada batas – batas pembebanan tetap statik .

3.4.4 Pembahasan

Dari hasil analisa, beban yang diberikan pada sistem perpipaan, dapat ditentukan apakah beban yang diterima melebihi dari batas yang diijinkan atau tidak. Adapun proses pengerjaan dinyatakan dalam diagram alir pada gambar 3.2. UNIVERSITAS SUMATERA UTARA ERROR CHECK INPUT SISTEM PERPIPAAN DAN DATA PIPA INPUT SUPPORT PERPIPAAN ERROR ??? ANALISA LOAD ya tidak OVER LOAD ????? START ya tidak Proses A UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Gambar 3.2 Diagram Alir Simulasi PERBANDINGAN LOAD OUTPUT END Proses A UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

3.5. Identifikasi Masalah

Pembebanan yang dialami sistem perpipaan pada analisa tegangan Oil Tank sistem ini adalah pembebanan statik atau pembebanan tetap yaitu pembebanan yang tidak berubah terhadap waktu, Pada umumnya pembebanan ini terbagi menjadi dua bagian yaitu pembebanan yang diakibatkan oleh berat pipa beserta komponen – komponen pendukung pipa, dan berat yang diakibatkan oleh fluida yang mengalir pada pipa yang merupakan fluida CPO Crude Palm Oil. Secara umum dapat dilihat pada gambar 3.3 : Gambar 3.3 Kondisi Pipa Mendatar Pada gambar diatas diatas terlihat bahwa arah aliran fluida bergerak kearah kanan, dengan kecepatan yang kecil, pada batasan analisa tegangan pada sistem Oil Tank ini aliran fluida yang bergerak dengan kecepatan yang rendah maka dapat diabaikan atau di asumsikan bahwa fluida yang mengalir didalam pipa, pembebanan yang diberikan oleh fluida CPO adalah pembebanan berat yaitu masa jenis fluida pada temperature tertentu dikalikan dengan volume fluida yang mengisi pipa bagian dalam. Pembebanan statik pada fluida merupakan pembebanan berat yang mengasumsikan fluida dalam keadaan diam � = 0. Dengan demikian maka akan didapatkan bahwa jenis pembebanan yang dialami oleh sistem pipa yaitu : y x UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 1. � 1 Berat Pipa = massa jenis pipa x luas penampang pipa x panjang pipa keseluruhan 2. � 2 Berat Fluida = massa jenis fluida x volume pipa keseluruhan 3. � 3 Berat Komponen = Berat tiap – tiap jenis komponen yang digunakan. Sehingga Pembebanan total yang diterima oleh sistem perpipaan secara statik atau dalam kondisi diam dapat dilihat pada persamaan. W = � 1 + � 2 + � 3 Pada kondisi tersebut hanya ada beban berat dalam kondisi diam yang diterima oleh sistem perpipaan Oil Tank dimana tekanan P yang dialami sistem pipa dalam keadaan standar atau dalam keadaan normal P = P standar udara luar, dan temperatur yang diterima oleh sistem pipa adalah temperatur rendah � = 60℃ dimana memungkinkan terjadi tegangan termal akibat adanya perbedaan yang cukup besar dengan suhu kamar 27 ℃ akan tetapi dalam analisa pada skripsi ini dibatasi hanya untuk analisa beban statik tetap sehingga tegangan termal yang dialami pipa dapat diabaikan � �= 0 .

3.5.1 Kondisi Pipa Mendatar Horizontal

Pada sistem perpipaan Oil Tank terdapat banyak sususan pipa mendatar dan susunan pipa tegak, pada situasi dimana pipa terletak mendatar maka jenis pembebanan yang dialami adalah pembebanan yang arahnya tegak lurus terhadap panjang pipa, yang dapat dilihat pada gambar 3.4 : UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Gambar 3.4 Kondisi Pipa Tegak Dianchor Pembebanan pada pipa mendatar merupakan jenis pembebanan seragam, yang bebannya merata di setiap titik yang terdapat pada pipa, beban dari fluida merupakan bentuk beban seragam. Fluida yang mengalir pada pipa merupakan fluida kontiniu yang volumennya sama di setiap titik di sepanjang pipa. Gambar 3.5 Diagram Benda bebas Dari gambar 3.5 diatas yang merupakan bentuk dari diagram benda bebas yang terjadi pada pipa mendatar yang dibebani oleh beban berat pipa dan beban �� � W = W 1 + W 2 �� � �� � W A B L � � � � wL A B � 2 L � 2 � �� � �� � �� C = ½ Do = Ro y x � 2 � 1 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA berat fluida akan didapat momen maksimum untuk pipa mendatar dapat diperoleh melalui penurunan persamaan berikut ini : + ∑ � � = 0 �� � � 2 � − � �� � = 0 � �� = �� 2 2 � � �� = �� 2 + ∑ � � = 0 ; �� − � �� − � �� = 0 � �� = �� − � �� � �� = �� − �� 2 � �� = �� 2 Untuk persamaan 0 ≤ x ≤ � 2 Gambar 3.6 Potongan Diagram Benda Bebas untuk 0 ≤ x ≤ � 2 Dari diagram benda bebas diatas dapat diketahui momen maksimum dan gaya geser dengan persamaan ; A x � �� wx V M � 2 � 2 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA + ∑ � � = 0 ; −�� + � �� − � = 0 �� 2 − �� − � = 0 � = � � � 2 − �� + ∑ � = 0 − �� � 2 � � + �� �² 2 � + � = 0 � = � 2 �� − � 2 Dengan diketahuinya x adalah � 2 maka momen maksimum pada kasus diatas dapat dihitung dengan mensubtitusikan � 2 kedalam nilai x pada persamaan momen tersebut, sehingga akan diperoleh persamaan untuk momen maksimum dari pipa pada kondisi mendatar. � ��� = � 2 �� � � 2 � − � �² 4 � � � ��� = �� 2 8 Maka momen maksimum yang dialami oleh pipa mendatar merupakan momen yang letaknya di tengah dari panjang pipa yang dianalisa, dengan demikian tegangan maksimum akan terjadi di titik tengah dari pipa satuan yang dianalisa, dengan mensubstitusikan nilai persamaan momen yang diperoleh ke dalam persamaan tegangan untuk tegangan lentur maka nilai tersebut dapat UNIVERSITAS SUMATERA UTARA mewakili dari setiap nilai dari tegangan pipa dalam kondisi mendatar, diagram untuk momen dan gaya geser dapat dilihat pada gambar 3.7. Diagram momen dan gesernya dapat dilihat pada gambar 3.7. Gambar 3.7 Diagram momen dan gaya geser Sehingga persamaan tegangan yang dialami oleh benda berikut adalah : � = � � � � � = �� 2 � 8 � Dimana : � = �� 2 = �� � = � 64 ��² − ��² Untuk tegangan geser pada kondisi pipa mendatar yaitu dengan mensubstitusikan nilai gaya geser kedalam nilai tegangan, Gaya geser maksimum adalah : w �� 2 �� 2 V � 2 �� 2 − � 2 M � 2 � ��� = �� 2 8 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA � = � � � 2 − �� , maksimum untuk x = 0 � = � � � 2 − 0� = � � � 2 � Sehingga nilai tegangan geser maksimum yang diterima oleh pipa mendatar adalah : � ��� = � � � ��� = �� � 2 � �� R relatif kecil maka nilai tegangan gesernya dapat diabaikan, sehingga � 1,2 adalah : � 1,2 = � � � + � � 2 � ± �� � � − � � 2 � 2 + � �� 2 , Dimana nilai tegangan geser yang dialami pipa mendatar Dari batasan nilai yang diperoleh untuk kondisi pipa mendatar, � � = 0 � = 0 Maka akan diperoleh tegangan utama dari pipa mendatar yaitu : � 1,2 = � � � + � � 2 � ± �� � � − � � 2 � 2 + � �� 2 � 1,2 = � � � + 0 2 � ± �� � � − 0 2 � 2 + 0 2 � 1,2 = � � � 2 � ± � � � 2 � � 1 = � � � 2 = 0 Dengan demikian nilai tegangan utama dari sistem pipa yang tersusun mendatar atau horizontal adalah sama dengan nilai tegangan lentur yang diterima UNIVERSITAS SUMATERA UTARA oleh pipa, dengan mengasumsikan nilai tegangan geser dan tegangan terhadap sumbu y adalah nol.

3.5.2. Kondisi Pipa Tegak Vertikal

Pada kondisi pipa tegak akan berbeda dengan kondisi pipa mendatar, kondisi pipa tegak akan mendapatkan pembebanan yang searah dengan panjang pipa, pembebanan yang dialami oleh pipa tegak adalah pembebanan dari berat pipa dan komponen – komponen pipa yang melekat pada pipa, yang dapat dilihat pada gambar 3.8 Gambar 3.8 Kondisi Pipa Tegak Pada kondisi tegak pipa hanya dibebani berat pipa dan tidak dipengaruhi oleh berat fluida atau � 2 = 0, pembebanan tertumpu pada titik berat bend, pada pipa titik berat tersebut terletak dibagian tengah dimana titik berat terdapat karena bentuk pipa yang simetris. x � 1 ≠ 0 y � 2 = 0 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Gambar 3.9 Penampang Pipa Pipa pada kondisi tegak atau vertikal, jenis pembebanan yang diterima oleh pipa adalah pembebanan dari berat pipa dan tidak dipengaruhi oleh berat fluida yang mengalir didalam pipa tersebut, dimana : � = � 1 Berat Pipa � � = � 4 Do² − Di² Sehingga tegangan yang diterima oleh pipa pada kondisi vertikal adalah tegangan dari gaya aksial atau gaya yang diterima dari berat pipa. � � = � � � = � 1 � 4 Do² − Di²

3.6 Pengenalan Software

CAESAR II adalah sebuah software Computer Aided Engineering CAE yang digunakan untuk mechanical design dan analysis pada sebuah sistem perpipaan. Program CAESAR II dikembangkan oleh COADE Engineering Software, yaitu sebuah perusahaan pembuat software khusus dibidang mechanical engineering yang sudah terkenal dan bermarkas di Amerika Serikat. CAESAR II diperkenalkan tahun 1984 dan dipakai secara luas untuk menganalisa “stress” pada pipa secara de facto. CAESAR II adalah standar � � � UNIVERSITAS SUMATERA UTARA industri teknik dan energi dunia. CAESAR II memiliki banyak pilihan dan kemampuan dibandingkan software sejenisnya. Pengguna CAESAR II dapat mendesain program yang benar-benar sesuai dengan kebutuhan dalam penghitungan stress analisa pada pipa. CAESAR II memiliki kemampuan analisa statik dan dinamis berdasarkan standar pipa dan cide internasional yang berlaku, yakni B31.3, ASME, British Standart, US Navy, Z662, RCCM, Stoonwezen, BS7159, Codeti. TBK, FDBR, UKOOA,IGE, Det Norske. Tampilan CAESAR II sangat berguna untuk mengetahui pengaruh statik dan dinamik pada sistem perpipaan. Software CAESAR II ini sendiri telah banyak dipakai oleh perusahaan- perusahaan besar Oil Gas dunia, konsultan-konsultan asing bidang Oil Gas dan para Piping Stress Engineer. Bahkan ada beberapa perusahaan yang membuka lowongan pekerjaan untuk Engineer dengan syarat menguasai software CAESAR II. CAESAR II merupakan alat untuk melakukan perencanaan dan perhitungan dari suatu piping system. Dalam proses tersebut secara singkat, para pengguna CAESAR II membentuk sebuah model dari piping system tersebut. Kemudian, berdasarkan input tersebut, CAESAR II mengolah data dan melakukan perhitungan untuk kemudian menampilkan hasil perhitungan dalam bentuk displacement, gaya-gaya yang bekerja pada tumpuan dan stresss pada seluruh bagian dari piping system tersebut. Dengan menggunakan hasil perhitungan tersebut, CAESAR II kemudian membandingkannya dengan batas-batas nilai yang diizinkan sesuia dengan kode dan standar yang sudah diakui penggunaannya didunia. UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

3.6.1 Penggunaan CAESAR II dan Prosedur Simulasi

CAESAR II secara umum bisa digunakan untuk perhitungan piping sistem aboveground maupun untuk piping sistem underground. Ada dua jenis perhitungan yang biasa dilakukan dengan CAESAR II, yaitu perhitungan Static Stress Analysis dan Dynamic Stress Analysis. Termasuk didalamnya perhitungan karena beban angin dan gempa bumi.CAESAR II juga mempunyai fasilitas untuk melakukan perhitungan dan perencanaan komponen equipment. CAESAR II bukan saja sebagai alat untuk melakukan perhitungan dan perencanaan awal pada sebuah pembangunan plant baru, tetapi juga sangat berguna dalam hal pemecahan sebuah permasalahan yang timbul pada waktu operasi ataupun dalam hal perubahan dan perencanaan ulang subuah piping system dalam upaya peningkatan kemampuan sebuah plant. Software ini dimulai dengan dua kali menekan icon CAESAR II sehingga akan muncul tampilan utama yang ditunjukkan gambar . Pada tampilan ini terdapat beberapa bagian penting yaitu : main menu dan main toolbar. Langkah- langkah yang dilakukan untuk membuat pemodelan pipa dengan CAESAR II adalah memilih piping input seperti yang ditunjukkan gambar 3.11. CAESAR II akan menampilkan kotak berupa data satuan yang digunakan dalam pemodelan. UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Gambar 3.10 Tampilan Awal CAESAR II Gambar 3.11 Data satuan yang digunakan dalam pemodelan

3.6.1.1 Memasukkan Data Input Pipa

Setelah masuk ke dalam piping input seperti ditunjukkan pada gambar 3.12, maka properties-properties dari potongan-potongan sistem perpipaan dimasukkan pada tampilan tersebut. UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Gambar 3.12 Piping input pada CAESAR II Panjang awal potongan sistem perpipaan dalam arah x, y dan z dimasukkan pada tampilan yang ditunjukkan pada gambar. 3.13 Pada CAESAR II, potongan-potongan pipa dimodelkan dari node titik satu ke node selanjutnya. Pada bagian ini dimasukkan pula nama material pipa yang digunakan, diameter, schedule, tebal isolasi, nilai korosi, dan densitas dari fluida yang mengalir, densitas pipa dan densitas isolasi. Gambar 3.13 Input panjang awal potongan UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Gambar 3.14 Input properties pipa Sementara itu tekanan dan temperatur yang beroperasi pada setiap jalur pipa pada sistem perpipaan dimasukkan pada tampilan yang ditunjukkan pada gambar 3.14. Keduanya merupakan input penting yang akan memberikan pengaruh terhadap tegangan-tegangan yang akan terjadi pada sistem perpipaan selama analisa. Pemodelan sistem perpipaan kemudian dilanjutkan dari node yang telah dibuat sebelumnya. Pada componet toolbar dapat dipilih berbagai macam tipe komponen untuk dibuat pemodelannya, seperti pipa lurus, belokan, percabangan, katup, flens, reducer dan tumpuan.

3.6.1.2 Memeriksa Pemodelan

Sebelum melakukan analisa berdasarkan pemodelan yang telah dibuat, perlu dilakukan pemeriksaan.Pemeriksaan ini dilakukan dengan memilih ToolStart Run pada main menu. Jika masih terjadi kesalahan pada pemodelan yang dibuat akan muncul error dan warning yang menunjukkan tempat terjadinya kesalahan. Jika pemodelan sudah benar maka akan muncul catatan yang UNIVERSITAS SUMATERA UTARA menunjukan bahwa model yang dibuat tidak terjadi kesalahan seperti yang ditunjukkan gambar 3.15. Gambar 3.15 Error dan warning pada pengecekan bila terjadi kesalahan Gambar 3.16 Error dan warning bila tidak ada kesalahan pada pemodelan

3.6.1.3 Analisa Statik

Sebelum melakukan analisa statik, kita dapat melakukan pemilihan jenis beban yang akan dianalisa dengan memilih icon edit static load case. Bagian ini menunjukkan pilihan beban-beban yang akan dianalisa diantaranya beban Weight W, Thermal T dan Pressure P pada sistem perpipaan yang telah dimodelkan. UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Gambar 3.17 Pemilihan jenis beban pada pemodelan Setelah dilakukan pemilihan jenis beban, maka dapat dilakukan analisa statik dengan memilih Batch Run. Dalam analisa statik dapat memilih jenis beban yang akan dianalisa, diantaranya beban operasional dan sustain. Output dari hasil analisa yang dapat dicari adalah displacement, restraint summary dan stress summary. Pada kasus skripsi ini hanya akan dilakukan analisa statik dengan pembebanan berat yang meliputi berat pipa dan berat fluida Crude Palm Oil CPO untuk mengetahui gaya dan momen yang diterima tumpuan. Hasil analisa dapat ditampilkan dengan memilih View Report pada main menu. Bagian ini sangat penting karena akan memberikan laporan mengenai daerah-daerah kritis pada sistem perpipaan, sehingga memungkinkan perancang untuk melakukan modifikasi untuk mencegah terjadinya kegagalan. Software CAESAR II ini digunakan sebagai alat bantu dalam melakukan analisa beban yang diterima sistem perpipaan agar perhitungan dapat dilakukan dengan lebih mudah dan singkat. UNIVERSITAS SUMATERA UTARA BAB IV ANALISA, HASIL SIMULASI DAN DISKUSI

4.1 Pemodelan Sistem Perpipaan Pada Isometrik dan CAESAR II

Langkah awal yaitu pembuatan model berdasarkan jalur perpipaan yang diambil atau diteliti untuk diproses kedalam CAESAR II. Jalur perpipaan yang akan dimodelkan adalah jalur sistem perpipaan pada Oil Tank di salah satu perusahaan perkebunan di Tebing Tinggi, Sumatera Utara. Analisa dilakukan dengan cara memodelkan sistem perpipaan yang terlihat pada gambar isometrik pipa ke dalam software CAESAR II. Bentuk isometrik digambarkan dengan menggunakan software AutoCAD 2010. Bentuk isometrik pada sistem perpipaan ini dibuat untuk melihat secara keseluruhan bentuk dari sistem perpipaan yang akan dianalisa,dimana bentuk isometrik ini telah menggambarkan routing sistem perpipaan untuk pipa Oil Tank atau tangki penyimpanan minyak CPO. Gambar isometrik ini mempermudah dalam melakukan analisa dan pemodelan bentuk sistem perpipaan. Untuk lebih jelasnya bentuk permodelan isometrik sistem perpipaan Oil Tank dapat dilihat pada gambar 4.1 : UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Gambar Isometric Sistem Perpipaan Oil Tank Gambar 4.1 Bentuk isometrik system perpipaan Oil Tank UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 1. Membuat file baru di CESAR II. Klik file-new, maka akan tampil kotak seperti dibawah ini. Masukkan nama file kemudian tentukan folder penempatan file tersebut, lalu tekan OK. Gambar 4.2 Kotak Penulisan Nama Kalkulasi pada awal dimulainya proses pemasukan data 2. CAESAR II akan menampilkan kotak yang merupakan data satuan yang digunakan di CAESAR II. Tekan OK. Gambar 4.3 Kotak Standar Satuan yang digunakan di CAESAR II UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 3. Selanjutnya adalah proses pemasukan data, yang pertama adalah memasukkan nilai node pertama elemen 10-14 besertadengan dimensi yaitu 5400 mm pada kolom DZ. Interval node yang digunakan dalam pemodelan ini sebesar 10, dengan pemakain node khusus seperti node 14,15,16, dan seterusnya untuk pemodelan equipment – equipment tambahan. Gambar 4.4 Kotak Penulisan Node Pertama Selanjutnya memasukkan data-data dari pipa diameter, schedule,, data temperatur dan tekanan. Pada kasus ini menggunakan pipa 8”, ketebalan 8,179 mm, schedule 40, serta tidak mempunyai insulasi. Kemudian memasukkan data temperature dan tekanan. Gambar 4.5 Kotak Penulisan Data Pipa, Temperatur dan Tekanan UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Selanjutnya memasukkan data material pipa. CAESAR II akan secara otomatis menghitung Modulus Elasisitas dan Poisson’s Ratio. Dalam kasus ini menggunakan pipa High Carbon, tipe A53B. Fluid density untuk Crude Palm Oil CPO adalah 0.00088430 kg �� 3 . Hasil pemodelan pipa lurus dan spesifikasinya ditunjukkan pada gambar 4.6. Gambar 4.6 Pemodelan Pipa Lurus beserta Data Sifat atau Karakteristik Material Pipa Kemudian menentukan ASME code. Karena fluida yang dialirkan adalah Crude Palm Oil CPO maka digunakan ASME Code B31.3 dalam kasus ini. UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Gambar 4.7 Kotak Penulisan Data Code yang digunakan 4. Proses pembuatan Anchor sebagai permulaan dari kalkulasi piping stress maka umumnya digunakan Anchor sebagai support diawal dan diakhir dari jalur pipa. Gambar 4.8 Pemodelan Anchor 10 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 5. Pembuatan flange, dengan kelas 300. Gambar 4.9 Pemodelan flange dan ukuran flange pada DZ 6. Pembuatan gate valve pada node 15-16, hasil pemodelan gate valve dapat dilihat pada gambar 4.10. Gambar 4.10 Pemodelan Gate Valve UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 7. Node 14-15 dan 16-17 pembuatan flange pada ujung valve pada DZ. 8. Node 17-20 adalah pembuatan pipa sepanjang -1400 mm pada DZ 9. Node 20-30 adalah pembuatan elbow 90 , hasil pemodelan elbow dapat dilihat pada gambar 4.11. Gambar 4.11 Pemodelan pembuatan elbow 11. Node 30-70 adalah pembuatan pipa sepanjang 2400 mm pada DX, dan pada node 40,50, dan 60 dipasang support pada +Y UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Gambar 4.12 Kotak pembuatan support 12. Node 70 adalah pembuatan elbow 90 13. Node 70-120 adalah pembuatan pipa sepanjang 3500 mm pada DZ, dan pada node 80, 90, 100, dan 110 dipasang support pada +Y. 14. Node 120-130 adalah pembuatan pipa sepanjang -4000 mm pada DY. 15. Node 130-131 adalah pembuatan pipa sepanjang 1400 mm pada DX. UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 16. Node 131-132 dan 134-135 adalah pembuatan flange pada ujung valve pada DZ. 17. Pembuatan gate valve pada node 132-134. 18. Node 135-140 adalah pembuatan pipa sepanjang 1400 mm pada DX. Hasil pemodelan dari CAESAR II pada sisi discharge dan auxiliary dapat dilihat pada gambar 4.13. Gambar 4.13 Model yang ditampilkan hasil input data di CAESAR II Setelah model dibuat, maka langkah berikutnya untuk melakukan static analysis adalah dengan melakukan proses yang disebut dengan“error checking”. Ketika icon error checking telah di tekan maka CAESAR II akan melakukan pemeriksaan terhadap input dan semua data yang telah di-input sebelumnya. UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Gambar 4.14 Icon Error Checking pada Menu Bar Hasil dari error checking adalah sebagai berikut : o Warning : Jika dianggap kesalahan yang ditemukan tidaklah berbahaya dalam arti tidak mengakibatkan kesalahan fatal dalamhitungan. o Fatal Error : Jika kesalahan inputan sedemikian besar dan dikhawatirkan hasil perhitungan akan sangat menyimpang dari code dan satndar yang digunakan. Pada kasus ini tidak terdapat warning ataupun fatal error. Gambar 4.15 Hasil Output Error Checking Batch Run Error Checking UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Untuk analisa statik kita harus menentukan beban yang terjadi dalam sistem perpipaan, dalam sistem perpipaan dikelompokkan menjadi tiga beban utama, yaitu : 1. Sustained Load 2. Thermal Load Expansion Load 3. Occasional Load Untuk kasus ini kita ingin menganalisa pada keadaan Sustained Load. Gambar 4.16 Pemilihan Analisa Untuk Beban Sustain UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Piping Code: B31.3 = B31.3 -2006, May 31, 2007 CODE STRESS CHECK PASSED : LOADCASE 1 SUS W+WW Highest Stresses: kPa CodeStress Ratio : 79.5 Node 60 Code Stress: 109638.8 Allowable: 137892.0 Axial Stress: 1744.8 Node 128 Bending Stress: 109637.3 Node 60 Torsion Stress: 3510.3 Node 70 Hoop Stress: 0.0 Node 14 3D Max Intensity: 109798.2 Node 60 NODE Bending Stress KPa Torsion Stress KPa SIF In Plane SIF Out Plane Code Stress KPa Allowable Stress KPa Ratio Piping Code 10 36554.4 823.6 1.000 1.000 36556.2 137892.0 26.5 B31.3 14 0.0 0.0 0.000 0.000 0.0 0.0 0.0 B31.3 15 0.0 0.0 0.000 0.000 0.0 0.0 0.0 B31.3 15 0.0 0.0 0.000 0.000 0.0 0.0 0.0 B31.3 16 0.0 0.0 0.000 0.000 0.0 0.0 0.0 B31.3 16 0.0 0.0 0.000 0.000 0.0 0.0 0.0 B31.3 17 0.0 0.0 0.000 0.000 0.0 0.0 0.0 B31.3 17 31865.2 - 823.6 1.000 1.000 31867.0 137892.0 23.1 B31.3 18 12429.8 823.6 1.000 1.000 12431.6 137892.0 9.0 B31.3 18 30299.4 - 823.6 2.438 2.032 30301.2 137892.0 22.0 B31.3 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA NODE Bending Stress KPa Torsion Stress KPa SIF In Plane SIF Out Plane Code Stress KPa Allowable Stress KPa Ratio Piping Code 19 19252.1 750.8 2.438 2.032 20036.8 137892.0 14.5 B31.3 19 19252.1 - 750.8 2.438 2.032 20036.8 137892.0 14.5 B31.3 20 14742.9 240.7 2.438 2.032 15913.4 137892.0 11.5 B31.3 28 12635.2 - 240.7 2.438 2.032 13303.4 137892.0 9.6 B31.3 29 7908.6 2259.3 2.438 2.032 8335.8 137892.0 6.0 B31.3 29 7908.6 - 2259.3 2.438 2.032 8335.8 137892.0 6.0 B31.3 30 4756.4 2957.5 2.438 2.032 4757.9 137892.0 3.5 B31.3 35 8108.2 2957.5 1.000 1.000 8109.7 137892.0 5.9 B31.3 36 8772.8 - 2957.5 1.000 1.000 8774.3 137892.0 6.4 B31.3 40 25518.0 2957.5 1.000 1.000 25519.5 137892.0 18.5 B31.3 40 25518.0 - 2957.5 1.000 1.000 25519.5 137892.0 18.5 B31.3 50 10473.5 2957.5 1.000 1.000 10474.9 137892.0 7.6 B31.3 50 10473.5 - 2957.5 1.000 1.000 10474.9 137892.0 7.6 B31.3 60 109637.3 2957.5 1.000 1.000 109638.8 137892.0 79.5 B31.3 60 109637.3 - 2957.5 1.000 1.000 109638.8 137892.0 79.5 B31.3 68 11385.3 - 2957.5 2.438 2.032 11386.8 137892.0 8.3 B31.3 69 18712.8 - 115.2 2.438 2.032 18715.1 137892.0 13.6 B31.3 69 18712.8 115.2 2.438 2.032 18715.1 137892.0 13.6 B31.3 70 14540.0 - 3510.3 2.438 2.032 14541.8 137892.0 10.5 B31.3 75 8088.3 - 3510.3 1.000 1.000 8090.1 137892.0 5.9 B31.3 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA NODE Bending Stress KPa Torsion Stress KPa SIF In Plane SIF Out Plane Code Stress KPa Allowable Stress KPa Ratio Piping Code 76 7963.1 3510.3 1.000 1.000 7964.9 137892.0 5.8 B31.3 80 93010.1 - 3510.3 1.000 1.000 93011.9 137892.0 67.5 B31.3 80 93010.1 3510.3 1.000 1.000 93011.9 137892.0 67.5 B31.3 90 2118.4 - 3510.3 1.000 1.000 2120.2 137892.0 1.5 B31.3 90 2118.4 3510.3 1.000 1.000 2120.2 137892.0 1.5 B31.3 100 24839.7 - 3510.3 1.000 1.000 24841.5 137892.0 18.0 B31.3 100 24839.7 3510.3 1.000 1.000 24841.5 137892.0 18.0 B31.3 110 24371.3 - 3510.3 1.000 1.000 24373.1 137892.0 17.7 B31.3 110 24371.3 3510.3 1.000 1.000 24373.1 137892.0 17.7 B31.3 118 2456.4 3510.3 2.438 2.032 2458.2 137892.0 1.8 B31.3 119 10564.1 - 2715.3 2.438 2.032 11090.1 137892.0 8.0 B31.3 119 10564.1 2715.3 2.438 2.032 11090.1 137892.0 8.0 B31.3 120 16648.3 - 332.4 2.438 2.032 17456.6 137892.0 12.7 B31.3 125 7849.5 - 332.4 1.000 1.000 8708.7 137892.0 6.3 B31.3 126 7848.4 332.4 1.000 1.000 8784.6 137892.0 6.4 B31.3 128 18414.0 332.4 2.438 2.032 20158.8 137892.0 14.6 B31.3 129 10148.5 - 1528.1 2.438 2.032 11425.4 137892.0 8.3 B31.3 129 10148.5 1528.1 2.438 2.032 11425.4 137892.0 8.3 B31.3 130 9932.4 - 1831.9 2.438 2.032 9933.9 137892.0 7.2 B31.3 131 7909.2 - 1831.9 1.000 1.000 7910.7 137892.0 5.7 B31.3 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA NODE Bending Stress KPa Torsion Stress KPa SIF In Plane SIF Out Plane Code Stress KPa Allowable Stress KPa Ratio Piping Code 132 0.0 0.0 0.000 0.000 0.0 0.0 0.0 B31.3 132 0.0 0.0 0.000 0.000 0.0 0.0 0.0 B31.3 134 0.0 0.0 0.000 0.000 0.0 0.0 0.0 B31.3 134 0.0 0.0 0.000 0.000 0.0 0.0 0.0 B31.3 135 7715.0 1831.9 1.000 1.000 7716.5 137892.0 5.6 B31.3 140 9419.3 - 1831.9 1.000 1.000 9420.8 137892.0 6.8 B31.3 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

4.2 Perhitungan Pembebanan Pipa