2.8 Pipe Support
Karena pipa dipengaruhi oleh ekspansi termal. Mendukung dalam sebuah langkah sistem perpipaan termal dalam arah yang berbeda. Pipe support oleh dua jenis support-kaku (rigid support) dan fleksibel (flexible support) .
Penentuan letak kritis pipe support berdasarkan jarak defleksibilitas pipa.
2.9 Insulasi Pipa
Pipa insulasi adalah isolasi termal digunakan untuk mencegah hilangnya panas dan keuntungan dari pipa, untuk menghemat energi dan meningkatkan efektivitas sistem termal
1. Rockwool (serat mineral)
2. Glasswool & Fibreglass
3. Kalsium silikat
Penentuan tebal isolasi
2.10 Caesar II. 5.10Pipe Strees Analysis
Gambar,6 tampilan caesar
2.11 Heat Losses Pipe Calculation
III. METODOLOGI
Metodologi yang dipakai untuk penyelesaian tugas akhir ini secara lengkap dapat dlihat gambar dibawah dengan tahapan-tahapan seperti berikut :
1. Studi Literatur
Studi literatur dilakukan untuk memperoleh informasi dan referensi yang relevan untuk menunjang proses penyusnan tugas akhir. Literatur dapat berupa jurnal, paper, artikel, buku, pengamatan lapangan, maupun dari media elektronik (internet). Informasi pada tahap ini bertujuan untuk mempelajari mengenai teori perpindahan panas, sistem bahan bakar, sistem steam boiler dan thermal oil boiler serta cara perhitungan jumlah panas yang dibutuhkan dan analisa ekonomi antara steam boiler dan thermal oil boiler.
2. Studi Lapangan dan pengumpulan data
Studi lapangan yang dilanjutkan dengan pengambilan data dan pengumpulan data yang meliputi:
− Data desain sistem pemanas dan sistem bahan bakar
− Data spesifikasi steam boiler dan harga − Data spesifikasi thermal oil dan harga − Data spesifikasi pompa, valve, gasket, elbow
dan harga
− Data volume dan temperatur masing-masing tanki bahan bakar.
− Data distribusi kalor, koil pemanas dan konsumsi bahan bakar untuk steam boiler
3. Desain sistem thermal oil boiler
Merancang desain sistem pemanas thermal oil boiler dengan mengacu pada sistem bahan bakar HFO yang ada serta dengan mempertimbangkan sistem pemanas steam boiler yang telah
4. Perhitungan Perbandingan steam boiler existing system
Merancang desain sistem pemanas steam boiler dengan mengacu pada sistem bahan bakar HFO yang ada serta dengan mempertimbangkan sistem pemanas yang sudah ada untuk acuan velocity.
5. Analisa Perbandingan Tegangan Pipa
Menghitung dan menganalisa perbandingan tegangan pipa pemakaian steam boiler & thermal oil boiler untuk kebutuhan pemanas system bahan bakar
6. Analisa Heat Losses Pipa
Menghitung dan menganalisa perbandingan heat losses pipa pemakaian steam boiler & thermal oil boiler untuk kebutuhan pemanas system bahan bakar
IV. ANALISA DAN PEMBAHASAN 3.1. Hasil Desain & Perhitungan Teknis 3.1.1. Beban Pemanas
Tabel. Beban pemanas tanki No Nama Tanki Volume tanki (m3) Beban Pemanas (kW) 1 Tanki Storage 4.1 192,7 63,16 2 Tanki Storage 4.2 159,1 61,72 3 Tanki Storage 4.3 220,1 64,67 4 Tanki Storage 4.4 220,1 64,67 Total beban pemanas tanki storage 254,2 kW 5 Tanki settling 4.8 46,6 96,2 6 Tanki settling 4.9 46,6 96,2
Total beban pemanas tanki settling 192,4 kW 7 Tanki service 4.7 33,5 22,22 Tabel. Beban pemanas heater
No Nama heater Beban Pemanas (kW) 1 Preheater separator 1 (item
433)
19,33 2 Preheater separator 2 (item
433)
19,33 3 Final heater for M/E (item
421)
38,7
Total beban pemanas 77,36 kW
Tabel. Beban pemanas tracing pipa bahan bakar
No Nama Beban Pemanas
(kW) 1 Trace heating for storage tank to
settling tank
20,64 2 Trace heating for settling tank to
HFO separator
2,889 3 Trace heating for HFO separator to
service tank
2,393 4 Trace heating for Service tank to
final heater
5,738 5 Trace heating for final heater to
main engine
1,259 Total beban pemanas tracing 30,527 kW Total Beban pemanas adalah : 546,2 kW
3.1.2. Laju Aliran Fluida Pemanas
Tabel. laju aliran pemanas
No Nama Tanki Laju Aliran
(m3/h) 1 Tanki Storage 4.1 2,455 2 Tanki Storage 4.2 2,399 3 Tanki Storage 4.3 2,514 4 Tanki Storage 4.4 2,514 5 Tanki settling 4.8 3,739 6 Tanki settling 4.9 3,739 7 Tanki service 4.7 0,864 8 Preheater separator 1 (item 433) 0,7512 9 Preheater separator 2 (item 433) 0,7512 10 Final heater for M/E (item 421) 1,5025 11 Total laju aliran pipa tracing 1,1866
Total 21,66 m3/h
3.1.3. Kebutuhan pipa koil pemanas tanki
Tabel. Pipa koil pemanas tanki
No Nama Tanki Panjang Pipa koil (m) Jumlah laluan 1 Tanki Storage 4.1 21,93 7 2 Tanki Storage 4.2 21,43 6 3 Tanki Storage 4.3 22,45 6 4 Tanki Storage 4.4 22,45 6 5 Tanki settling 4.8 33,4 6 6 Tanki settling 4.9 33,4 6 7 Tanki service 4.7 14,25 3
3.1.4. Kebutuhan Isolasi pipa pemanas
Penentuan isolasi pipa pemanas dengan menggunakan rekomendasi dari referensi yang didapat dari studi literatur. Penentuan tebal isolasi dilihat dari tabel dibawah ini.
Tabel. Recommended thickness of insulation for high temperature
3.1.5. Perhitungan Kecepatan aliran Thermal Oil dengan Existing pipa steam
No diameter (m) Kapasitas(m3/s) Luas (m2) Kece - Patan (m/s) OD w ID (m3/h) (m3/s)
1 Dari boiler ke manifold utama 0,07 6 0,00 29 0,07 02 20,47 73 0,005 69 0,00 39 1,5 2 Dari manifold ke distributor 1 tank heating
0,07 6 0,00 29 0,07 02 2,253 72 0,000 63 0,00 39 0,2 3 Dari Manifold ke distributor 2 tank heating
0,07 6 0,00 29 0,07 02 9,881 55 0,002 74 0,00 39 0,7 4 Dari manifold ke distributor 4 tank heating
0,07 6 0,00 29 0,07 02 8,342 06 0,002 32 0,00 39 0,6 5 Dari distributor 1 ke final heater (item 421)
0,03 18 0,00 26 0,02 66 1,502 51 0,000 42 0,00 06 0,8 6 Dari distributor 1 ke preheater separator (item 433)
0,04 46 0,00 26 0,03 94 0,751 21 0,000 21 0,00 12 0,2
7 Dari distributor 2 ke storage tank 4.1 0,03 8 0,00 26 0,03 28 2,455 07 0,000 68 0,00 08 0,8 8 Dari distributor 2 ke storage tank 4.2/4.3/4.4
0,04 45 0,00 26 0,03 93 7,426 48 0,002 06 0,00 12 1,7 9 Dari distributor 4 ke day tank 4.7
0,02 0,00 26 0,01 48 0,863 62 0,000 24 0,00 02 1,4 10 Dari distributor 4 ke settling tank 4.8
0,02 0,00 26 0,01 48 3,739 22 0,001 04 0,00 02 6,0 11 Dari distributor 4 ke settling tank 4.9
0,02 0,00 26 0,01 48 3,739 22 0,001 04 0,00 02 6,0
3.2. Hasil Perhitungan Tegangan Pipa 3.2.1 Steam Boiler
3.2.2 Thermal Oil Boiler
3.3. Hasil Perhitungan Heat Losses Pipa Kebutuhan Bahan Isolasi
Bahan isolasi yang digunakan adalah glasswool (fiberglass) dengan ketebalan 1 inchi (25 mm) untuk external heating dan 38 mm untuk untuk pipa bahan bakar dan pipa tracer. Sepesifikasi glasswool yang digunakan adalah sebagai berikut :
Type : Other Heat Insulation Materials Place of Origin : Hebei, China (Mainland) Brand name : Gootren
Material : Glass fiber Density : 20 kg/m3 Length (m) : 15 Width(m) : 1,2
Heat conductivity coefficient(w/mC.) : 0,04
Total luas pipa sama dengan luas isolasi yang dibutuhkan untuk membungkus pipa pemanas tersebut.
3.3.1 Steam Boiler
V. KESIMPULAN
Berdasarkan analisa tegangan pipa yang telah dilakukan dengan menggunakan software CAESAR II serta perhitungan secara manual, didapatkan kesimpulan sebagai berikut :
1. Berdasarkan analisa tegangan pada pipa pada sistem pemanas steam boiler dan bahan bakar ini, didapatkan atau layak untuk diinstall, karena hasil analisa memperlihatkan bahwa dengan desain temperatur untuk sistem bahan bakar yaitu 500 - 1500 C dan Desain pressure 10 Bar masih berada pada kondisi allowable dari besar stress / tegangan yang diberikan oleh
standard Code ASME B31.1
2. Berdasarkan analisa tegangan pada pipa pada sistem pemanas thermal oil boiler ini, didapatkan atau layak untuk diinstall, karena hasil analisa memperlihatkan bahwa dengan desain temperatur untuk sistem bahan bakar yaitu 500 - 1500 C dan Desain pressure 6 Bar masih berada pada kondisi allowable dari besar stress / tegangan yang diberikan oleh standard Code ASME B31.1
3. Hal yang paling dominan didalam mengurangi terjadinya stress yang tinggi ialah dengan menempatkan support pipa yang sesuai, karena salah satu dari beberapa fungsi pipe support ialah dapat menyerap gaya yang terjadi pada pipa
4. Untuk Program CAESAR yang digunakan sebagai alat bantu analisa ini, dapat dikatakan keakuratan mencapai 50 ~ 70 %, sehingga diperlukan analisa atau perhitungan secara manual. Ketidak akuratan dari perangkat lunak ini terlihat dari, bentuk animasi yang tidak sesuai dengan bentuk numerik yang diberikan oleh CAESAR.
5. Berdasarkan analisa rugi panas (heat losses) didapatkan atau layak untuk dipasang, karena hasil analisa memperlihatkan bahwa rugi panas tidak terlalu besar sekitar < 10 % dari suplai panas yang ditranfer.
6.
Hal yang paling dominan didalam mengurangi rugi panas yang tinggi ialah dalam pemilihan bahan isolasi dan ketebalan yang dibutuhkan.
SARAN
1.
Selain peletakan pipe support, hal yang
paling penting ialah pemilhan material dari
pipa yang digunakan, karena pipa memiliki
karakteristik masing-masing yang sangat
berhubungan dengan temperatur ataupun
pressure pada kondisi operasi
2.
Agar analisa yang dihasilkan oleh
perangkat lunak ini dapat berfungsi secara
maksimal, seorang pipe stress engineer
harus mengidealkan kondisi aktual secara
benar, semisal untuk bentuk support yang
didesain ataupun letak support, bahkan
hingga vessel ataupun desain dari pompa.
DAFTAR PUSTAKA
Holman J.P, (1997), “Perpindahan kalor edisi keenam”, Mechanical Engineering Southern Methodist University
Dardiri, Lukman, (2008), Tugas Akhir, “Analisa Ekonomis Perbandingan Konsumsi Bahan Bakar Thermal Oil Boiler dan Steam Boiler untuk Pemanas HFO Kapal Dry Cargo Vessel 18.500 DWT”. Teknik Sistem Perkapalan FTK-ITS. Surabaya
Bee Code. (2006). “Fluid Piping System Prepared for Bureau of Energy Efficiency and Indian Renewable Energy Development Agency“, Devki Energy Consultant Pvt, Ltd. New Delhi, India
Purnomo, Didik, (1998), Tugas Akhir, “Analisa Perbandingan Kebutuhan Kalor Antara Thermal Oil Tracing dan Electrical Tracing pada Kapal Dry Cargo 18500 DWT”, Teknik Sistem Perkapalan FTK-ITS, Surabaya
“Thermal Energy Equipment : Boiler & Thermal Fluid Heater”, (2011), Energy Efficiency Guide for Industry in Asia – www. energyefficiencyasia.org.
“Peralatan Termal : Distribusi steam Dan penggunaannya”, (2011), Pedoman Efesiensi Energi Untuk Industri di Asia - www. energyefficiencyasia.org.
“Ikrar ,Halyuan Purba (2011) : “Analisa Tegangan Pipa PLTD MFO Bali Pasanggaran 55 MW dengan bantuan perangkat lunak”. Teknik Sistem Perkapalan FTK-ITS. Surabaya
