HARIAN EGB202 KD001 KE MESIN DIESEL PLTMG LANGGUR 20 MW MALUKU TENGGARA
Pascal Eristo Sitorus1* , Toegas Soegiarto1
1Teknik Mesin Kilang , PEM Akamigas, Jl. Gajah Mada No.38, Mentul, Kec. Cepu, Kab.Blora, 58315
*E-mail: pascalenginerring29@gmail.com
ABSTRAK
PLTMG LANGGUR 20 MW MALUKU TENGGARA merupakan perusahaan BUMN pem- bangkit listrik tenaga minyak dan gas bumi dengan menggunakan mesin diesel berbahan bakar bio- solar (B-30). Untuk sarana mengalirkan bahan bakar biosolar (B-30) dari tangki harian EGB202 KD001 ke mesin diesel menggunakan sistem perpipaan yang berdiameter nominal 2 inch dan 3 inch dengan kapasitas aliran bahan bakar 9.200 m3/h, tekanan operasi 15 bar, suhu operasi 38.7 oC, vis- kositas 4.496 mm2/s, specific gravity 0.82 dengan menggunakan spesifikasi pipa diameter nominal 2 inch ASTM A 53 Grade B Sch 80 dan pipa diameter nominal 3 inch ASTM A 53 Grade B sch 40. Saat dilakukan perhitungan untuk menghitung diameter ekonomis menggunakan metode Least Annual Cost pengoperasian kondisi saat ini, maka diameter nominal pipa yang dapat digunakan cukup 1 ½ inch sch 40, sedangkan kapasitas alir bahan bakar biosolar (B-30) maksimal 59.4851 GPM setara dengan 13.509 m3/h untuk kondisi terpasang saat ini pipa berdiameter nominal 2 inch sch 80 dan un- tuk pipa diameter nominal 3 inch sch 40 yaitu sebesar 150.937 GPM setara dengan 34.278 m3/h. Pada pipa bahan bakar diameter nominal 2 inch sch 80 dan 3 inch sch 40 masing- masing memiliki laju korosi sebesar 0.0086 in/tahun dan 0.0037 in/tahun. Sedangkan sisa umur operasi pipa diameter nominal 2 inch sch 80 yaitu 8.814 tahun dan pipa diameter nominal 3 inch 40 yaitu 21.703 tahun.
Kata kunci: Biosolar (B-30), variabel operasi, instalasi pipa, ASME B31.1, optimasi.
1. PENDAHULUAN
Di dalam sistem perusahaan pembangkit listrik, khususnya PLTMG Langgur 20 MW Ma- luku Tenggara membutuhkan berbagai sarana fasilitas pendukung guna kelancaran proses sis- tem pembangkit listrik. Sarana pendukung yang berada di PLTMG Langgur 20 MW Maluku Tenggara di antara nya stationary equipment berupa instalasi perpipaan, khususnya instalasi perpipaan untuk menyalurkan bahan bakar biodiesel (B-30) dari tangki harian ke mesin diesel.
Untuk itu performa instalasi perpipaan bahan bakar 2 inch dan 3 inch harus handal sehingga diperlukan inspeksi dan pemeliharaan secara terjadwal.
Berdasarkan hasil inspeksi pada bulan april tahun 2021 dengan mengukur ketebalan actual pipa diameter nominal 2 inch sch 80 yaitu sebesar 5.1 mm dan 3 inch sch 40 yaitu sebesar 5.3 mm, sebagai hasil pengukuran laju korosi yang tinggi. Sehingga akan terjadi penurunan per- forma dari instalasi pipa tersebut. Dari latar belakang tersebut, penulis mengambil judul “Opti- masi Sistem Perpipaan Bahan Bakar dari Tangki Harian EGB202 KD001 ke Mesin Diesel PLTMG Langgur 20 MW Maluku Tenggara”
Tujuan penulis melakukan optimasi kondisi sistem perpipaan bahan bakar biosolar (B-30) dari tangki bahan bakar harian EGB202 KD001 ke mesin diesel antara lain :
1. Menghitung ketebalan dinding pipa, laju korosi dan sisa umur pipa bahan bakar diameter nominal 2 inch sch 80 dan pipa diameter nominal 3 inch sch 40 dengan spesifikasi Seam-
40 ;
3. Menghitung kapasitas aliran fluida bahan bakar biosolar (B-30) optimal pada pipa di- ameter nominal 2 inch sch 80 dan pipa diameter nominal 3 inch sch 40 ;
4. Menghitung diameter ekonomis instalasi pipa untuk diameter nominal 1 ½ inch, ter- masuk penempatan jalur support yang ideal pada kapasitas operasi sekarang 9.200 m3/h.
Penulis membatasi penulisan mengenai perhitungan hasil optimasi sistem perpipaan bahan bakar bisolar (B-30) dari tangki bahan bakar EGB202 KD001 ke mesin diesel khususnya untuk pipa diameter nominal 2 inch sch 80 dan pipa diameter nominal 3 inch sch 40, sebagai berikut:
1. Mengoptimasi kekuatan pipa menggunakan ASME B31.1 ;
2. Mengoptimasi diameter ekonomis pipa menggunakan Least Annual Cost untuk kondisi operasional saat ini ;
3. Mengoptimasi laju korosi dan sisa umur pipa ; 2. METODE
Optimasi instalasi perpipaan bahan bakar biosolar (B-30) menggunakan ASME B 31.1.
Sistematika optimasi sebagai berikut :
Gambar 1. Metode Optimasi Instalasi Perpipaan Bahan Bakar Biosolar (B-30)
3. PEMBAHASAN
A. Hasil Optimasi
Berdasarkan perhitungan optimasi instalasi perpipaan bahan bakar biosolar (B-30) untuk kondisi operasional saat ini dapat diperoleh sebagai berikut :
(Sumber : Dokumen Spesifikasi)
Tabel 2 Data Spesifikasi Pipa Bahan Bakar Diameter Nominal 3 Inch Sch 40 (Sumber : Dokumen Spesifikasi)
Tabel 3. Data Karakteristik Bahan Bakar B-30 (Dokumen Perusahaan)
Data Karakteristik Bahan Bakar B-30
Jenis Fluida B-30
Pdesign (Tekanan Desain) 15 / 217.55 Bar / Psi
Poperasi (Tekanan Operasi) 8.1 / 117.45 Bar / Psi
Tdesign (Suhu Desain) 60 oC
Top (Suhu Operasi) 38.7 oC
SG (Specific Gravity) 60oF 0.83 -
SG (Specific Gravity) Operasi 0.82 -
µ (Viskositas) 60 oF 4.496 / 3.37 mm2/s (Centistoke) / CP
pH 5.2 -
o 3
Spesifikasi Pipa Diameter Nominal 2 Inch Sch 80
Standard Kekuatan Pipa ASME B31.1
Standard Material Carbon Steel ASTM A 53 Gr.B
OD (Outside Diameter) 2.375 inch
ID (Inside Diameter) 1.939 inch
Tdesain (Thickness Design) 0.218 inch
Smin (Allowable Stress) 20000 psi
E (Joint Efficiency Factor) 1 Seamless
Y (Value of Coefficient) 0.4 -
Pdesain (Tekanan Desain) 15 bar
Tahun Awal Operasi 2019 Tahun
Tahun Ini 2021 Tahun
Waktu Operasi 2 Tahun
Corrosion Allowance (CA) untuk 20
Tahun 3 mm
Corrosion Rate (CR) 0.15 mm/y
Perencanaan Umur Pipa 20 Tahun
Spesifikasi Pipa Diameter Nominal 3 inch sch 40
Standard Kekuatan Pipa ASME B31.1
Standard Material Carbon Steel ASTM A 53 Gr.B
OD (Outside Diameter) 3.500 inch
ID (Inside Diameter) 3.068 inch
Tdesain (Thickness Design) 0.216 inch
Smin (Allowable Stress) 20000 psi
E (Joint Efficiency Factor) 1 Seamless
Y (Value of Coefficient) 0.4 -
Pdesain (Tekanan Desain) 15 bar
Tahun Awal Operasi 2019 Tahun
Tahun Ini 2021 Tahun
Waktu Operasi 2 Tahun
Corrosion Allowance (CA) untuk 20 Tahun 3 mm
Corrosion Rate (CR) 0.15 mm/y
Perencanaan Umur Pipa 20 Tahun
a. Perhitungan Diameter Ekonomis
Pada perhitungan diameter ekonomis menggunakan pipa diameter nominal 2 Inch Sch 80
• Mencari Nilai Viskositas Operasi
SG Operasi = 0.82 (Dari Grafik pada Lampiran) ; μ Operasi = 4.496 cst . SG Operasi
μ Operasi = 4.496 cst . 0.82 μ Operasi = 3.687 cp
• Konversi nilai Q dari m3/h ke GPM 9.204 m3/h = 40.52 GPM
• Menghitung Diameter Ekonomis De = 0.276 . Q0.479. S0.142 . μ0.027
De = 0.276 . 40.520.479 . 0.820.142 . 3.6870.027 De = 0. 276 . 5.89 . 0.9722 . 1.036 .
De = 1.637 inch.
Untuk mengalirkan bahan bakar B-30 dengan kapasitas 9.204 m3/h cukup menggunakan pipa berukuran NPS 1 ½ inch untuk kondisi saat ini.
b. Perhitungan Ketebalan Pipa Minimum
Pada hasil perhitungan ketebalan pipa minimum terdapat pada dua kondisi pada pipa diameter nominal 2 inch sch 80 dan pipa diameter nominal 3 inch sch 40, sebagai beri- kut :
• Ketebalan Minimum Pipa Diameter Nominal 2 Inch Sch 80 (Untuk Kondisi Desain)
𝑡𝑚𝑖𝑛 = P . dout 2 . S . E + 2 . P . Y
𝑡𝑚𝑖𝑛 = 217.55 Psi . 2.375 inch
2 . 20000 Psi . 1 + 2 . 217.55 Psi . 0.4 𝑡𝑚𝑖𝑛 = 516.68
40000 + 174.04 𝑡𝑚𝑖𝑛 = 0.0129 inch
(Untuk Kondisi Operasi) 𝑡𝑚𝑖𝑛 = P . dout
2 . S . E + 2 . P . Y
𝑡𝑚𝑖𝑛 = 117.45 Psi . 2.375 inch
2 . 20000 Psi . 1 + 2 . 117.45 Psi . 0.4 𝑡𝑚𝑖𝑛 = 278.94
40000 + 93.96 𝑡𝑚𝑖𝑛 = 0.007 inch
Dari perhitungan diatas, ketebalan saat ini masih dapat melayani kapasitas aliran 9.204 m3/h dan tekanan desain 15 bar (217.55 Psi), karena memiliki ketebalan minimum 0.0129 inch dan tekanan operasi 8.1 bar (117.45 Psi) dengan ketebalan minimum 0.007 inch masih lebih kecil dari kondisi tebal saat ini yaitu 0.2008 inch.
• Ketebalan Minimum Pipa Diameter Nominal 3 Inch Sch 40
𝑡𝑚𝑖𝑛= P .dout
2 . S .E +2 . P . Y
𝑡𝑚𝑖𝑛 = 217.55 Psi . 3.5 inch
2 . 20000 Psi . 1 + 2 . 217.55 Psi . 0.4 𝑡𝑚𝑖𝑛 = 761.425
40000 + 174.04 𝑡𝑚𝑖𝑛 = 0.0189 inch.
(Untuk Kondisi Operasi) 𝑡𝑚𝑖𝑛 = P .dout
2 . S .E +2 . P . Y
𝑡𝑚𝑖𝑛 = 117.45 Psi . 3.5 inch
2 . 20000 Psi . 1 + 2 . 117.45 Psi . 0.4 𝑡𝑚𝑖𝑛 = 411.075
40000 + 93.96 𝑡𝑚𝑖𝑛 = 0.0103 inch
Dari perhitungan diatas, ketebalan saat ini masih dapat melayani kapasitas aliran 9.204 m3/h dan tekanan 15 bar (217.55 Psi), karena memiliki ketebalan minimum 0.0189 in dan tekanan operasi 8.1 bar (117.45 Psi) dengan ketebalan minimum 0.0103 inch masih lebih kecil dari kondisi tebal saat ini yaitu 0.2087 inch.
c. Menghitung Kapasitas Maksimum Pipa
Perhitungan kapasitas maksimal pada pipa diameter nominal 2 inch sch 80 dan pipa diameter nominal 3 inch sch 40 sebagai berikut :
• Kapasitas Maksimum Pipa Diameter Nominal 2 Inch Sch 80 D in = 2.375 inch – (2 . 0.2008 inch) = 1.9734 inch
Q0.479 = D in
0.276 . S0.142 . μ0.027
Q0.479 = 1.9734 inch
0.276 . 0.820.142 . 3.6870.027
Q0.479 = 1.9734
0.276 . 0.975 . 1.036 Q = 59.4851 GPM
Pipa 2 inch sch 80 mampu mengalirkan dengan kapasitas maksimum sebesar 59.4851 GPM atau 13.509 m3/h untuk kondisi saat ini.
• Kapasitas Maksimum Pipa Diameter Nominal 3 Inch Sch 40 D in = 3.50 inch – (2 . 0.2087 inch) = 3.0826 inch
Q0.479= D in
0.276 . S0.142 . μ0.027
Q0.479= 3.0826 inch
0.276 . 0.820.142 . 3.6870.027
Q0.479= 3.0826 inch 0.276 . 0.975 . 1.036
Q = 150.937 GPM
Pipa 3 inch sch 40 mampu mengalirkan dengan kapasitas maksimum sebesar 150.937 GPM atau 34.278 m3/h untuk kondisi saat ini.
d. Perhitungan Ketebalan Required
Perhitungan ketebalan required pipa diameter pipa 2 inch sch 80 dan pipa diameter nominal 3 inch sch 40 pada kondisi desain dan operasi.
• Ketebalan Required Pipa Diameter Nominal 2 Inch Sch 80 (Untuk Kondisi Desain)
𝑡𝑟𝑒𝑞𝑢𝑖𝑟𝑒𝑑 = 𝑡𝑚𝑖𝑛𝑖𝑚𝑢𝑚+ CA
𝑡𝑟𝑒𝑞𝑢𝑖𝑟𝑒𝑑 = 0.0129 inch + 0.118 inch 𝑡𝑟𝑒𝑞𝑢𝑖𝑟𝑒𝑑 = 0.1309 inch
(Untuk Kondisi Operasi) 𝑡𝑟𝑒𝑞𝑢𝑖𝑟𝑒𝑑 = 𝑡𝑚𝑖𝑛𝑖𝑚𝑢𝑚+ CA
𝑡𝑟𝑒𝑞𝑢𝑖𝑟𝑒𝑑 = 0.007 inch + 0.118 inch 𝑡𝑟𝑒𝑞𝑢𝑖𝑟𝑒𝑑 = 0.125 inch
• Ketebalan Required Pipa Diameter Nominal 3 Inch Sch 40 (Untuk Kondisi Desain)
𝑡𝑟𝑒𝑞𝑢𝑖𝑟𝑒𝑑 = 𝑡𝑚𝑖𝑛𝑖𝑚𝑢𝑚+ CA
𝑡𝑟𝑒𝑞𝑢𝑖𝑟𝑒𝑑 = 0.0189 inch + 0.118 inch 𝑡𝑟𝑒𝑞𝑢𝑖𝑟𝑒𝑑 = 0.1369 inch
(Untuk Kondisi Operasi) 𝑡𝑟𝑒𝑞𝑢𝑖𝑟𝑒𝑑 = 𝑡𝑚𝑖𝑛𝑖𝑚𝑢𝑚+ CA
𝑡𝑟𝑒𝑞𝑢𝑖𝑟𝑒𝑑 = 0.0103 inch + 0.118 inch 𝑡𝑟𝑒𝑞𝑢𝑖𝑟𝑒𝑑 = 0.1283 inch
f. Perhitungan Corrosion Rate
Berikut perhitungan laju korosi pada pipa diameter nominal 2 inch sch 80 dan pipa diameter nominal sch 40
• Corrosion Rate Pipa Diameter Nominal 2 Inch Sch 80
T aktual diambil nilai yang paling terkecil yaitu 5.1 mm atau 0.2008 in Cr = tinitial − tactual
time years between tinitial and tactual Cr =0.218 in − 0.2008 in
2 Tahun
Cr = 0.0086 in/year (0.2184 mm/year)
• Corrosion Rate Pipa Diameter Nominal 3 Inch Sch 40
T aktual diambil nilai yang paling terkecil yaitu 5.3 mm atau 0.2087 in Cr = tinitial − tactual
time years between tinitial and tactual
Cr =0.216 inch − 0.2087 inch 2 Tahun
• Mean Corrosion Rate (Rata-Rata Laju Korosi) Cr =0.2187
mm
year + 0.094 mm/year 2 Tahun
Cr = 0.156 mm/year g. Perhitungan Remaining Life
• Remaining Life Pipa Diameter Nominal 2 Inch Sch 80 RL =tactual − trequired
corrosion rate
RL =0.2008 inch − 0.125 in 0.0086 𝑖𝑛
𝑦𝑒𝑎𝑟 RL = 8.814 Tahun
• Remaining Life Pipa Diameter Nominal 3 Inch Sch 40 RL =tactual − trequired
corrosion rate
RL =0.2087 in − 0.1283 in 0.0037 𝑖𝑛
𝑦𝑒𝑎𝑟 RL = 21.73 Tahun
4. SIMPULAN .
Berdasarkan hasil pengamatan dan perhitungan “OPTIMASI SISTEM PERPIPAAN BA- HAN BAKAR 2 INCH DAN 3 INCH DARI TANGKI BAHAN BAKAR KE MESIN DIESEL PLTMG LANGGUR 20 MW MALUKU TENGGARA”, maka dapat diambil simpulan sebagai berikut :
1. Pada analisa diameter ekonomis pipa 2 inch sch 80 yang mengalir sebesar 9.204 m3/h dapat terpenuhi dengan pipa 1 ½ inch, sedangkan pada pipa 3 inch sch 40 tidak terpengaruh ukuran diameter ekonomis yang ideal karena hasil diameter ekonomis dari hasil perhi- tungan 2 inch sch 80 dapat menggantikan pipa 3 inch sch 40 dengan ukuran pipa ideal yaitu 1 ½ inch.
2. Pada kapasitas maksimal pada sistem perpipaan bahan bakar B-30 pada pipa 2 inch sch 80 yaitu sebesar 59.4851 GPM atau 13.509 m3/h. Sedangkan pada pipa 3 inch sch 40 yaitu sebesar 150.937 GPM atau 34.278 m3/h.
3. Ketebalan minimal yang dapat mengoperasikan pada suhu 38.7 oC dan tekanan operasi 8.1 bar pada pipa 2 inch sch 80 adalah 0.007 in, sedangkan ketebalan minimum pada pipa 3 inch sch 40 adalah 0.0103 in
4. Laju korosi pada pipa 2 inch sch 80 adalah sebesar 0.0086 in / tahun
Sedangkan pada pipa 3 inch sch 40 adalah sebesar 0.0037 in / tahun (0.094 mm / tahun).
Untuk laju korosi rata - rata pada pipa yaitu 0.156 mm / tahun.
5. Perhitungan sisa umur pada pipa 2 inch sch 80 diambil dari nilai pengukuran terkecil ketebalan pipa, sehingga hasil yang didapat pipa bisa beroperasi kurang lebih 8.814 tahun.
Umur pipa yang tersisa sangat pendek disebabkan karena vibrasi pada pipa terlalu besar, sehingga fluida biosolar (B-30) yang mengalir pada pipa dan elbow mengakibatkan kavitasi
6. Perhitungan sisa umur pada pipa 3 inch sch 40 diambil dari pengukuran terkecil ketebalan pipa, sehingga hasil yang didapat pipa bisa beroperasi kurang lebih 21.703 tahun lagi.
5. DAFTAR PUSTAKA
[1] ASME B.31.1, 2007. “Power Piping”
[2] Mohinder L. Nayyar.2000. “Piping Handbook”,Seven Edition.
[3] API 570, 2009, “Piping Inspection Code, In-Service Inspection, Rating, Repair, and Alternation of Piping System”, Third Edition, American Petroleum Institute
[4] API RP 574, 2016, “Inspection Practices for Piping System Components”, Fourth Edi- tion, American Petroleum Institute
[5] Optimum Pipe Size Selection, 1978, Claude B. Nolte, Germany.
[6] Sam Kannapan,1986, Introduction to Pipe Stress Analysis, Jhon Wiley & Sons Inc,Can- ada.
[7] Standard of Tubular Exchanger Manufacturers Association, Third Edition, 1952 New York.
[8] Media Nofri dan Arif Fardiansyah,2018. Analisis Sifat Mekanis Pipa Carbon Steel Grade A A 106 dan Grade B A 53 untuk Proses Produksi pada Kilang LNG. Bina Teknika : Desember XIV-2.
Daftar Simbol
CA = Korosi yang diijinkan, mm/tahun Cr = Laju korosi, mm/tahun
de = Diameter ekonomis , mm
E = Faktor kekuatan sambungan pipa Ea = Modulus Elastisitas, Kg/cm2 ID = Diameter dalam, inch OD = Diameter luar, inch P = Tekanan desain, kg/cm2 Q = Kapasitas aliran, m3/min RL = Sisa umur pipa, tahun S = Nilai kekuatan pipa, kg/cm2 SG = Specific gravity
S = Tegangan ijin material, kg/cm2 T = Ketebalan pipa, mm
Y = Koefisien fabrikasi µ = Viskositas, centipoise
