SISTEM PERPIPAAN

Pendahuluan

Ribuan tahun yang lalu digunakan untuk mengalirkan air sebagai kebutuhan air minum dan irigasi bambu digunakan di Cina sedangkan orang Persia dan Romawi menggunakan aqueducts sebagai bahan pipa 400 SM Cina memakai bambu untuk mengalirkan gas alamm ulai awal abad ke 18 teknologi bahan pipa mengalami perkembangan yang pesat Saat ini penggunaan sistem perpipaan sangat luas 

a

Sekilas tentang sistem perpipaan 

Pipa : Untuk mengalirkan fluida (zat cair, gas) dari satu atau beberapa titik ke satu atau beberapa titik lainnya 

Pengaliran fluida : 

• · Tidak boleh bocor 
• · Untuk mengalirkan fluida perlu perbedaan tekanan antara titik awal dan titik akhir. 
• · Harus diatasinya perlawanan/gesekan pipa pada fluida 
• · Kedua hal diatas memerlukan energi 

Code, Standard & Regulation 

Tujuan Standard dan Code : 

• · Untuk mendapatkan kepastian agar system pipa aman dan tidak membahayakan jiwa manusia 
• · Mengurangi biaya, hal-hal yang menyulitkan dan hal-hal yang tidak pasti. 

Code :

A group of general rules or systematic standards for design, materials, fabrication, installation, and inspection prepared in such a manner that it can be adopted by legal jurisdiction and made into law 

Standard : 

Documents prepared by a professional group having requirements believed to be good and proper engineering practice and which are written with mandatory requirements (i.e. the verb shall is used)

Recommended Practice : 

Documents prepared by a professional group indicating good engineering practices but which are optional (i.e., the verb should is used) 

Guides and Guidelines : 

Documents by agencies, organizations, and committees enumerating various engineering methods which are considered good practice, without any specific recommendation or requirement. These guides may be used at engineer’s discretation 

Contoh Code & Standard dari USA

• ANSI/ASME B31.1 Power Piping 
• ANSI/ASME B31.2 Fuel Gas Piping 
• ANSI/ASME B31.3 Chemical Plant & Petro. Ref. Piping 
• ANSI/ASME B31.4 Liquid Transportation Piping System 
• ANSI/ASME B31.5 Refrigeration Piping 
• ANSI/ASME B31.7 Nuclear Power Piping 
• ANSI/ASME B31.8 Gas Trans. & Distribution Piping 
• ANSI/ASME B31.9 Building Service Piping

Contoh Standard dan Code lainnya.

Piping Dimension :

ANSI B 36.10 for all pipes 

ANSI B 36.19 for SS and aluminum alloy pipe 

Flange : 

ANSI B 16.5 for 24” and smaller size 

API 605 FOR 26” and larger size 

Valve : 

API 598 for valve inspection and test 

API 604 for flange end ductile iron valve 

API 609 for butterfly valve 

Contoh Standard yang dibuat Negara lain

DIN (Jerman)

JIS (Jepang) : 

BS (Inggris) 

AFNOR (Perancis) 

CSA (Kanada) 

NSI (Indonesia) 

Dll

Jenis Pipa

· Tanpa sambungan (Seamless) 

· Dengan sambungan (ERW dan EFW) 

Bahan-bahan Pipa

· Carbon Steel 

· Carbon Moly 

· Galvanized 

· Ferro Nickel 

· Stainless Steel 

· PVC 

· Dll 

Komponen-komponen pada sistem Pipa

· Pipa • Special Item 

· Flange • Baut 

· Fitting • Gasket 

· Valve 

Jenis-jenis Flange

· Blind flange 

· Weld neck flange (WN) 

· Weld neck orifice flange 

· Slip on flange (SO) 

· Socket reducing flange 

· Socket weld reducing flange 

· Socket weld flange (SW) 

Jenis-jenis Pipe Fitting

· Elbow, dengan sudutnya 45, 90 dan 180 

· Reducer, jenisnya concentric dan eccentric 

· Tee jenisnya Equal dan Un-Equal Tee 

· Cross (silang) 

· Cap (Tutup) 

· Coupling, jenisnya full dan reducing 

· Union 

· Elbolet 

· Sockolet 

· Latrolet 

· Weldolet 

· Dll 

Jenis-jenis Valve

· Gate 

· Ball 

· Globe 

· Check 

· Butterfly 

· Diapragma 

· Knife 

· Needle 

· Plug 

Jenis-jenis Baut

· Machine Bolt 

· Stud bolt 

Jenis-jenis Gasket

· Ring 

· Oval Ring 

· Full face 

· Flat ring 

· Spiral 

· Double jacketed 

Material Gasket

· Asbestos 

· Graphite 

· SUS 304 

· Aluminium 

· Rubber 

· Plastik seal 

Special Item

· Spectacle blind 

· Spade 

· Spacer 

· Expansion joint 

· Flexible hose 

· Swivel joint 

· Strainer 

· Steam trap 

· Dll 

DOKUMENTASI TEKNIK SISTEM PERPIPAAN

Tanggung jawab Department Engineering

• · Rekayasa sistem perpipaan, perancangan dan layout 
• · Analisis tegangan pada pipa 
• · Perancangan tumpuan pipa 
• · Pipe rupture restrain and jetshield design 
• · Mengkoordinir kontrak dengan pembuat pipa 

Tanggung jawab Piping Engineer meliputi pula hubungannya dengan departemen lain dalam organisasi proyek sehingga perancangan, pembelian dan pemasangan sistem perpipaan yang memenuhi standard dan kode,spesifikasi teknik, jadwal konstruksi dan biaya yang direncanakan sesuai atau seiring dengan perancangan, pembelian dan pemasangan pekerjaan di departemen lain atau dengan proyek secara sistim keseluruhan. 

Dokumen Sistem perpipaan meliputi 

• · Flow diagram atau P&ID 
• · System design description 
• · Piping drawings 
• · tress isometric 
• · Fabrication isometric 
• · Support and restrain drawing 
• · Stress analysis reports 
• · Pipe rupture drawings 
• · Jet impingement drawings 
• · Certified spool piece sheet 
• · Erection isometric 
• · Technical specification 
• · Design specification 
• · Valve and miscellaneous in-line 
• · Drawings 
• · Composite drawings 
• · Scale model 
• · Piping in service inspection drawings 
• · Engineering and design guides 
• · Construction department schedule 
• · As-built drawings 
• · Design and field changes reports. 

Tahapan persiapan dokumen teknik

• · Tahap 1 Persiapan spesifikasi proyek/modifikasi, penentuan dan pemesanan komponen utama 
• · Tahap 2 Estimasi biaya proyek maupun estimasi selama proyek berlangsung. Perancangan detail sudah harus dimulai dengan penekanan pada penentuan spesifikasi, gambar dan daftar peralatan 
• · Tahap 3 Finalisasi perancangan detail dan gambar detail 

Diagram alir, line list dan spesifikasi perancangan

• Diagram alir suatu sistem perpipaan menggambarkan jenis peralatan yang dipakai dalam aliran proses serta hubungannya satu peralatang dengan yang lain 
• Hubungan antara pipa dan peralatan yang menunjukkan fungsinya masing-masing dalam aliran proses digambarkan cukup jelas . 
• Diagram alir dalam sistem perpipaan dikenal dengan nama Piping and Instrumentation Drawing (P&ID) 
• Contoh : 400-CWR-81108-AA2F-NI 
• Angka 400 menunjukkan diameter nominal pipa 400 mm (16’) 
• CWR adalah jenis fluida 
• 81108 angka 8 pertama menujukkan pipa berada di area 8 dan angka 11 menunjukkan pipa no 11 diarea 8 
• AA2F menujukkan class pipa 
• NI berarti Not Insulation 

Demikian banyaknya nomor pipa yang terdapat dalam suatu gambar diagram aliran suatu proses maka biasanya dibuatkan tabel yang berisi bermacam-macam nomor garis yang disebut line list (line index).

Pada line list disebutkan juga spesifikasi perancangan, baik untuk keperluan perancangan maupun keperluan konstruksi yang dibutuhkan dalam proyek/modifikasi. 

Spesifikasi perancangan meliputi kode/standar yang dipakai,material pipa,teknik fabrikasi,support dan komponen-komponen lain yang dibutuhkan. 

Contoh line list (line index) untuk pipa 

Layout Sistem Perpipaan (Piping Layout)

Diagram alir,line list dan spesifikasi perancangan digunakan oleh perancang sistem perpipaan untuk dapat membuat layout sistem perpipaan dan membuat gambar-gambar rancangan 

Piping layout akan membantu perancang, pelaksana maupun maintenance sehingga secara sistem akan diperoleh sistem perpipaan yang optimum, artinya akan menghasilkan rancangan sistem perpipaan yang relatif mudah untuk dipasang dan mudah pula perawatannya 

Perancangan piping layout harus memperhatikan kemudahan diakses dan kemudahan untuk memenuhi kebutuhan saat perawatan 

Contoh gambar minimum access dimensions

Contoh gambar maintenance pointers, convenient valve location 

Piping Design Drawing

Setelah piping layout selesai dibuat maka piping design drawing harus segera dibuat Piping Design drawing menunjukkan rute dari sistem perpipaan. 

Pada piping design drawing pandangan atasnya biasanya disebut plan view dan pandangan depannya disebut elevation view 

Contoh gambar plan view piping dan elevation view of piping

Komponen pada sistim perpipaan seperti valve , flange atau reducer digambar sebagai simbol dalam gambar piping design drawing

Piping design drawing harus diplotkan kepada gambar layout dimana piping akan diletakkan atau dipasangkan. 

Ukuran panjang utama dan posisi piping desig drawing harus dicantumkan. 

Contoh gambar piping sistem yang diletakkan pada suatu bangunan persegi

Contoh piping sistem untuk bangunan yang berbentuk lingkaran 

Gambar Komposit dan Model Skala

Gambar komposit merupakan gambar gabungan dari beberapa disiplin bidang seperti piping, civil (bangunan atau struktur) ,dsb sehingga koordinasi pekerjaan antar disiplin/departemen dapat terjadi dengan baik. 

Maksud lain dari gambar komposit adalah untuk membuat alokasi ruangan bagi setiap peralatan 

Contoh gambar : Komposit sistem perpipaan dan peralatannya.

Cara lain untuk maksud yang sama seperti diatas adalah model skala. 

• · Model skala adalah model 3 dimensi yang diperkecil dari model asli 
• · Biaya untuk membuat model skala relatif mahal, sekitar 0.1% dari biaya total 
• · Akurasi dimesi dari model skala tidak dapat dijadikan patokan. 
• · Dimensi yang akurat dari bentuk sebenarnya tetap harus melalui gambar teknik. 

Gambar Isometrik sistem perpipaan

Dibeberapa jenis pekerjaan, ada kelompok perancang yang menjadikan gambar piping design drawing sebagai sumber informasi untuk pekerjaan perancangannya, tetapi ada juga kelompok yang sumber informasinya adalah gambar isometrik (3-dimensi) sistem perpipaan. 

Gambar isometrik digunakan jika yang dipentingkan adalah lay-out konseptual bukan dimensi skala eksak

Gambar isometrik untuk sistim perpipaan digunakan juga untuk keperluan proses pembanguan dan pemodelan untuk menganalisis tegangan. 

Contoh gambar Isometrik dari piping sistem 

Stress Isometrics

• Stress isometrics dikembangkan dengan menggunakan piping drawings dan isometrics drawing sebagai acuan. 
• Beberapa item, seperti katup (valve) dsb. Lokasi fungsi maupun garis aksi dari support harus diperlihatkan 

Dimensi antara titik nodal yang perlu diperhatikan dalam stress isometrics : 

1. Arah positif sumbu linier maupun angular sb. x, y dan z sistem koordinat global harus diberitahu. 

2. Posisi piping system harus mengacu pada lokasi bangunan. 

3. Penentuan titik nodal dibuat berdasarkan perkiraan letak terjadinya tegangan dan defleksi pipa yang tinggi, adanya tumpuan atau peralatan lain. 

4. Parameter lain dari perancangan perpipaan (seperti ukuran pipa, berat, temperature, tekanan, material berat katup dsb) dapat dicantumkan pada gambar isometriknya sendiri atau dapat juga dicantumkan pada dokumen pendukung lain. 

Contoh stress isometric dari suatu sistem perpipaan 

In-Service Inspection Drawings

Pada sistem yang normal dibutuhkan in-service inspection untuk memberikan deteksi awal terhadap potensi kegagalan dengan memberikan derajat perhatian yang proporsional untuk setiap jenis peratalan. 

Pada beberapa sistem in-service inspection (ISI) tidak dilakukan sampai terjadinya kebocoran 

Bagaimanapun pada power piping, pemeriksaan periodik untuk kebutuhan maintenance adalah penting.

Untuk nuclear power plant, Section XI of the ASME Boiler and Pressure Vessel Code menggambarkan aturan untuk in-service inspection. 

Perancangan sistem perpipaan harus dapat merefeksikan batas minimum yang dibutuhkan untuk peralatan yang mempunyai performance dengan batas tekanan inspeksi tertentu. 

Bagi keperluan in-service inspection dibuat gambar-gambar untuk membantu inspektor dalam pekerjaannya. 

Gambar yang dibuat dapat menggambarkan tentang las-lasan atau/dan komponen yang harus diperiksa 

Contoh Gambar untuk keperluan in-service drawing.

3 PIPING DESIGN LOADS

Pendahuluan

Pipe Stress Analysis 

Bertujuan untuk menjamin keamanan operasi sistem perpipaan dengan verifikasi integritas struktur yang mendapat berbagai kondisi pembebanan 

Hal diatas dapat dilakukan dengan melakukan perhitungan & perbandingan parameter berikut terhadap harga-harga yang diijinkan. 

· Tegangan yang terjadi pada dinding pipa 

· Perpindahan akibat espansi pipa 

· Beban-beban pada nozle 

· Frekuensi pribadi sistem 

Stress analysis juga bertanggung jawab pada penentuan beban-beban tumpuan (support) sehingga sistem dapat direstrain dengan baik

Piping Design

Dibagi menjadi 2 bagian besar : 

I. Overall system design : 

· Fluid distribution system 

· All in line equipment (vessel, pumps, valves) 

II. Detailed component design : 

· Component 

· Piping Support 

Analisis sistem memberikan input ke analisis komponen dalam bentuk beban-beban komponen dari sistem perpipaan dan beban-beban tumpuan

Sistem Perpipaan

Typically dibagi menjadi 2 kategori 

1. Hot system, design temp > 150oF (66oC) 

2. Cold system, design temp. < 150oF (66oC) 

Hot system pipelines memerlukan analisis fleksibilitas yang teliti untuk menentukan gaya-gaya thermal, tegangan dan perpindahan. 

Klasifikasi sistem perpipaan juga dilakukan berdasarkan fungsinya (dijelaskan dalam code) 

Piping Loads 

Jenis-jenis beban pada sistem perpipaan dapat diklasifikasikan menjadi 3 :

1. Sustained Load : 

Beban yang bekerja terus-menerus selama operasi normal (Contoh : berat, tekanan, dll) 

2. Occasional Load : 

Beban yang terjadi “kadang-kadang” selama operasi normal (Contoh : angin, gempa, dll) 

3. Expansion Load : 

Beban akibat perpindahan pada struktur pipa (Contoh : thermal expansion, diff. Anchor displacement. Dll) 

Beban yang bekerja pada sistem perpipaan harus diteruskan ke struktur bangunan penumpu melalui peralatan-peralatan penumpu & restrains.