1 ANALISA KONFIGURASI PIPA BAWAH LAUT PADA ANOA EKSPANSION TEE (Wira YudhaNata 1) , Wisnu Wardhana 2) , Soegiono 3) ) 1 Mahasiswa Teknik Kelautan, 2,3 Staf Pengajar Teknik Kelautan, FTK – ITS Abstrak Dalam perancangan pipa bawah laut perhitungan tebal pipa dan desain konfigurasi lay out merupakan faktor yang penting untuk menentukan arah perancangan secara keseluruhan baik dari segi biaya, reliabilitas, safety design, dan stress analysis. Penelitian ini membahas perancangan tebal pipa bawah laut pada kondisi tertentu dengan menggunakan standard code yaitu DNV-OS-F101 dan ASME B31.7 untuk perhitungan flange pressure pada variasi empat konfigurasi desain yang digunakan. Dari hasil perancangan didapatkan nilai tebal optimum 0.4027 inchi dan bila disesuaikan dengan specified API 5L (t s ) 0.406 inchi. analisa nilai tegangan pada variasi keempat konfigurasi desain menggunakan software AutoPipe. Dari variasi empat konfigurasi didapatkan Nilai tegangan terbesar pada konfigurasi 4 sebesar 420 N/mm 2 sedangkan nilai tegangan minimum pada konfigurasi 1 sebesar 183 N/mm 2 . Untuk flange pressure maksimum didapatkan nilai sebesar 21.117 MPa pada konfigurasi 2 dan untuk flange pressure minimum didapatkan nilai sebesar 14.401 Mpa pada konfigurasi 2. Pada keempat konfigurasi desain berdasarkan material yang digunakan didapatkan nilai cost maksimum pada konfigurasi 1 sebesar Rp 13.869.572.543 dan nilai cost minimum pada konfigurasi 3 yaitu sebesar Rp12.661.053.048 Kata kunci : Konfigurasi, Standard Codes, Cost, pipa bawah laut, DNV-OS-F101, ASME B31.7. 1. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Pipeline merupakan salah satu jenis struktur bangunan laut yang berfungsi menyalurkan hasil produksi berupa gas atau minyak dari suatu platform menuju platform lainnya (unit pemrosesan selanjutnya). Kelebihan pipeline ini dapat memenuhi kebutuhan transportasi hasil produksi secara lebih cepat dibandingkan dengan menggunakan bentuk unit penyimpanan minyak atau gas yang bersifat sementara. Pipelines digunakan untuk berbagai maksud dalam pengembangan sumber daya hidrokarbon di lepas pantai, termasuk pipa transportasi untuk ekspor, pipa penyalur untuk mengangkut produksi dari suatu platform ke pipa ekspor (Soegiono,2007). Tujuan dari perancangan perpipaan secara umum bisa diklasifikasikan sebagai berikut(Teddy, 2003) : Material seperti apa yang sesuai dengan kondisi kerja (tekanan external/internal, suhu, korosi,dsb) yang diminta dari sistem perpipaan. Pemilihan material sangat krusial karena menentukan reliabilitas keseluruhan sistem, faktor biaya, safety, dan umur pakai. Standard Code mana yang sesuai untuk diaplikasikan pada sistem perpipaan yang akan dirancang. Pemilihan Standard Code yang benar akan menentukan arah perancangan secara keseluruhan, baik dari segi biaya, reliabilitas, safety design, dan stress analisis. Perhitungan dan pemilihan ketebalan pipa tidak bisa dilakukan secara sembarangan, atau hanya berdasarkan intuisi. Pemilihan ketebalan pipa (schedule number) sebaiknya memenuhi kriteria cukup, aman, dan ketersediaan stok di pasaran. Bagaimana planning dan routing dari sistem perpipaan akan dilakukan. General arrangement, dan routing sebaiknya dilakukan dengan memperhatikan aspek inherent safety design, konsumsi pipa seminimum mungkin tanpa mengorbankan fleksibilitas serta tidak menganggu atau mengurangi kemampuan, fungsi dan operasional dari peralatan yang terkoneksi. Persoalan yang akan dibahas pada Tugas Akhir ini adalah analisa konfigurasi pipa bawah laut pada anoa ekspanison TEE untuk mendapatkan konfigurasi yang paling allowable dengan melakukan perhitungan stress analisis dan flange class rating sehingga mendapatkan pressure minimum dengan biaya dan rating yang rendah berdasarkan standard code, dimana letak beroperasinya pada Lapangan Produksi Anoa blok Natuna. Pipa yang akan dipasang adalah pipa dengan jenis grade material X-65 dan mempunyai diameter dalam 16 inchi, serta mempunyai ketebalan 0.405 inchi. 1.2 Permasalahan Permasalahan yang diangkat dalam Tugas Akhir ini adalah: 1. Berapa besar tebal pipa yang optimum pada anoa ekspansion TEE?
16
Embed
ANALISA KONFIGURASI PIPA BAWAH LAUT PADA ANOA … · yang penting untuk menentukan arah perancangan secara keseluruhan baik dari segi biaya, reliabilitas, ... oleh gaya hidrostatis
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
1
ANALISA KONFIGURASI PIPA BAWAH LAUT PADA ANOA EKSPANSION TEE
(Wira YudhaNata1), Wisnu Wardhana2), Soegiono3))
1Mahasiswa Teknik Kelautan, 2,3Staf Pengajar Teknik Kelautan, FTK – ITS
Abstrak Dalam perancangan pipa bawah laut perhitungan tebal pipa dan desain konfigurasi lay out merupakan faktor
yang penting untuk menentukan arah perancangan secara keseluruhan baik dari segi biaya, reliabilitas,
safety design, dan stress analysis. Penelitian ini membahas perancangan tebal pipa bawah laut pada kondisi
tertentu dengan menggunakan standard code yaitu DNV-OS-F101 dan ASME B31.7 untuk perhitungan
flange pressure pada variasi empat konfigurasi desain yang digunakan. Dari hasil perancangan didapatkan
nilai tebal optimum 0.4027 inchi dan bila disesuaikan dengan specified API 5L (ts) 0.406 inchi. analisa nilai
tegangan pada variasi keempat konfigurasi desain menggunakan software AutoPipe. Dari variasi empat konfigurasi didapatkan Nilai tegangan terbesar pada konfigurasi 4 sebesar 420 N/mm2 sedangkan nilai
tegangan minimum pada konfigurasi 1 sebesar 183 N/mm2. Untuk flange pressure maksimum didapatkan
nilai sebesar 21.117 MPa pada konfigurasi 2 dan untuk flange pressure minimum didapatkan nilai sebesar
14.401 Mpa pada konfigurasi 2. Pada keempat konfigurasi desain berdasarkan material yang digunakan
didapatkan nilai cost maksimum pada konfigurasi 1 sebesar Rp 13.869.572.543 dan nilai cost minimum pada
konfigurasi 3 yaitu sebesar Rp12.661.053.048
Kata kunci : Konfigurasi, Standard Codes, Cost, pipa bawah laut, DNV-OS-F101, ASME B31.7.
1. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pipeline merupakan salah satu jenis struktur
bangunan laut yang berfungsi menyalurkan hasil
produksi berupa gas atau minyak dari suatu
platform menuju platform lainnya (unit pemrosesan
selanjutnya). Kelebihan pipeline ini dapat
memenuhi kebutuhan transportasi hasil produksi
secara lebih cepat dibandingkan dengan
menggunakan bentuk unit penyimpanan minyak
atau gas yang bersifat sementara. Pipelines digunakan untuk berbagai maksud dalam
pengembangan sumber daya hidrokarbon di lepas
pantai, termasuk pipa transportasi untuk ekspor,
pipa penyalur untuk mengangkut produksi dari
suatu platform ke pipa ekspor (Soegiono,2007).
Tujuan dari perancangan perpipaan secara umum
bisa diklasifikasikan sebagai berikut(Teddy, 2003) :
Material seperti apa yang sesuai dengan kondisi
kerja (tekanan external/internal, suhu, korosi,dsb)
yang diminta dari sistem perpipaan. Pemilihan
material sangat krusial karena menentukan reliabilitas keseluruhan sistem, faktor biaya,
safety, dan umur pakai.
Standard Code mana yang sesuai untuk
diaplikasikan pada sistem perpipaan yang akan
dirancang. Pemilihan Standard Code yang benar
akan menentukan arah perancangan secara
keseluruhan, baik dari segi biaya, reliabilitas,
safety design, dan stress analisis.
Perhitungan dan pemilihan ketebalan pipa tidak
bisa dilakukan secara sembarangan, atau hanya
berdasarkan intuisi. Pemilihan ketebalan pipa
(schedule number) sebaiknya memenuhi kriteria
cukup, aman, dan ketersediaan stok di pasaran.
Bagaimana planning dan routing dari sistem
perpipaan akan dilakukan. General arrangement,
dan routing sebaiknya dilakukan dengan
memperhatikan aspek inherent safety design,
konsumsi pipa seminimum mungkin tanpa
mengorbankan fleksibilitas serta tidak
menganggu atau mengurangi kemampuan, fungsi dan operasional dari peralatan yang terkoneksi.
Persoalan yang akan dibahas pada Tugas Akhir ini
adalah analisa konfigurasi pipa bawah laut pada
anoa ekspanison TEE untuk mendapatkan
konfigurasi yang paling allowable dengan
melakukan perhitungan stress analisis dan flange
class rating sehingga mendapatkan pressure
minimum dengan biaya dan rating yang rendah
berdasarkan standard code, dimana letak
beroperasinya pada Lapangan Produksi Anoa blok Natuna. Pipa yang akan dipasang adalah pipa
dengan jenis grade material X-65 dan mempunyai
diameter dalam 16 inchi, serta mempunyai
ketebalan 0.405 inchi.
1.2 Permasalahan
Permasalahan yang diangkat dalam Tugas Akhir ini
adalah:
1. Berapa besar tebal pipa yang optimum pada
anoa ekspansion TEE?
2
2. Berapa besar pressure maksimum dan
minimum pada konfigurasi pipa bawah laut
pada anoa ekspanion TEE berdasarkan flange
class rating?
3. Mengetahui cost maksimum dan minimum
konfigurasi desain Lay out pipa bawah laut pada
anoa ekspanion TEE?
1.3 Tujuan
Adapun tujuan yang ingin dicapai dari tugas akhir
ini adalah
Permasalahan yang diangkat dalam Tugas Akhir ini
adalah:
1. Mendapatkan tebal pipa yang optimum pada
anoa ekspansion TEE?
2. Mendapatkan pressure maksimum dan
minimum pada konfigurasi pipa bawah laut
pada anoa ekspanion TEE berdasarkan flange
class rating?
3. Mendapatkan cost maksimum dan minimum
konfigurasi desain Lay out pipa bawah laut pada
anoa ekspanionTEE?
1.4 Manfaat
Manfaat yang diperoleh dari Tugas Akhir ini
diharapkan mendapatkan konfigurasi pipa bawah
laut pada anoa ekspansion TEE yang paling
allowable dengan memperhitungkan stress analisis,
pressure minimum berdasarkan class rating dan
biaya yang paling ekonomis, dimana nantinya informasi ini dapat dipakai sebagai bahan
pertimbangan dalam hal perancangan konfigurasi
pipa bawah laut yang efisien.
II. Dasar Teori
2.1 Umum
Dalam perancangan pipa bawah laut perlu diketahui
berbagai aspek teknis yang berhubungan dengan
perancangan pipa bawah laut yang meliputi,
pemilihan tipe pipa bawah laut, metode instalasi
pipa, skenario produksi reservoir, perencanaan
diameter pipa dan perencanaan tebal pipa. Pada umumnya pipa bawah laut yang digunakan dalam
industri perminyakan lepas pantai sesuai
kegunaanya (Mouselli, 1981) adalah :
♦ Flowline
Flowline berfungsi menghubungkan sumur minyak
ke platform atau ke subsea manifold lainnya.
Umumnya jenis pipa ini memiliki diameter yang
relatif kecil. Aliran didalam pipa memiliki tekanan
yang tinggi. Jenis pipa ini digunakan bila tekanan
pada reservoir cukup untuk mengalirkan fluida
melalui pipa tanpa menggunakan pompa atau kompressor.
♦ Gathering Line
Gathering Line berfungsi menghubungkan dari satu
platform ke platform lainnya (dari drilling platform
ke separate production platform). Umumnya
memiliki diameter yang lebih besar dari jenis
flowline. Nilai dari tekanan aliran didalam pipa
berkisar antara 1000–1400 psi. aliran dalam pipa
dialirkan menggunakan pompa atau kompressor.
♦ Trunk Line
Jenis pipa ini berfungsi mengangkut dari satu atau berbagai platform menuju ke pantai (darat).
Umumnya memiliki diameter yang besar dan harus
memiliki pompa atau kompressor yang cukup
memadai untuk dapat mengalirkan fluida di
dalamnya.
♦ Loading Line
Jenis pipa ini berfungsi menghubungkan platform
atau subsea manifold ke fasilitas penyimpanan
lepas pantai contohnya pada Lousiana Offshore Oil
Port (LOOP). Umumnya memiliki diameter bervariasi baik besar maupun kecil tergantung jenis
kebutuhan dan memiliki panjang berkisar antara 1 –
3 mil.
Perubahan kondisi lingkungan dari perairan
dangkal ke perairan dalam berpengaruh terhadap
kriteria desain untuk offshore pipeline, terutama
untuk pipa yang dipasang di laut dalam dimana
untuk perhitungan tebal pipa, external pressure
menjadi lebih dominan dari internal pressure
containment (Baskoro,2004). Pipa bawah laut merupakan struktur yang rawan terhadap
ketidakstabilan yang diakibatkan gaya-gaya
hidrodinamis. Kestabilan dari pipa dipengaruhi oleh
berat pipa dan ketebalan pipa. Dalam perancangan
pipa bawah laut Standard Code yang digunakan
nantinya akan dapat mendukung untuk
mendapatkan hasil perancangan pipa yang
maksimal baik dari segi dimensi pipa, stabilitas,
biaya maintenance dan produksi.
2.2 Diameter Pipa
Pada perancangan dimensi pipa, hal pertama yang harus diketahui adalah laju aliran fluida yang akan
mengalir dalam pipa pada tekanan dan temperatur
tertentu. Diameter didapatkan jika kecepatan fluida
telah diketahui. Jika kecepatan belum diketahui,
maka dapat menggunakan engineer justment.
Arnold (1998) merekomendasikan kecepatan
mínimum gas berada pada range 10-15 ft/dt, dan
maksimum 60 ft/dt.
Bila kecepatan dan laju aliran gas telah diketahui,
maka dapat ditentukan diameter pipa dari persamaan berikut (Arnold, 1998) :
3
V = 60QgTZ/(d2P) ......................................... 2.1
Keterangan:
Qg : laju aliran fluida, MMscfd
T : suhu, oR
d : diameter dalam pipa, in
P : tekanan, psia
V : kecepatan aliran fluida, ft/dt
Z : faktor kompressibilitas gas
2.3 Hoop stress
Hoop Stress adalah tekanan internal yang diakibatkan oleh fluida yang mengalir didalarn
pipa. Pada pipa bawah laut tekanan akibat fluida
diimbangi oleh tekanan eksternal yang diakibatkan
oleh gaya hidrostatis yang arahnya berlawanan.
Hoop Stress dapat ditentukan berdasarkan pada
persamaaan dibawah :
.................................... .2.2
Keterangan :
: Tegangan hoop, psi Pi : Tekanan internal, psi Pe : Tekanan eksternal, psi