Minggu, 18 Agustus 2013

Kriteria Design Piping Di Area Pump

Pump, atau Pompa, secara umum mempunyai dua nozle utama, yaitu Suction dan Discharge. Dalam proses perencanaan piping system di area pompa ini, ada beberapa hal yang perlu diperhatikan, baik secara general maupun secara lebih khusus tergantung “service fluida” nya.
Secara umum yang perlu diperhatikan, tidak terbatas dengan daftar ini saja, yaitu:
  1. Suction Piping haruslah diusahakan sependek mungkin dengan jumlah fitting yang minimum.
  2. Pipe Support yang pertama pada pipa diusahakan pada pondasi pompa, sehingga mencegah terjadinya perbedaan penurunan permukaan tanah yang umum terjadi. Jadi, diusahakan pondasi pipe support integral dengan pondasi pompa, dengan kata lain support pertama haruslah sedekat mungkin ke nozzle pompa.
  3. Hindari “overhead loops” di piping jika mungkin, jika tak terhindarkan,pasang Vent di High Point.
  4. Untuk pompa dengan nozzle yang berada di samping, maka Suction yang vertical sangat dianjurkan
  5. Jika space tidak mencukupi pemasangan 3 kali diameter pipa requirement, pasang Vertical vane di center of LR 90 Elbow. Hal ini harus di check oleh Mechanical Engineer atau Process Engineer dan juga Vendor
  6. Elbow 90 Deg harus dipasang antara Valve dan pompa, seperti gambar dibawah.
  7. Perlu atau tidaknya Drain Valve sangat tergantung jenis fluida yang mengalir.
  8. Temporary Strainer ditempatkan pada posisi yang lebih disukai, seperti pada gambar dibawah. Alternative, bisa ditempatkan di Valve Downstream Flange dengan strainer mengarah ke Pump atau pada pump nozzle dengan strainer mengarah menjauhi pump. Check ke Process Engineer atau Mechanical Engineer jika ingin memasang Strainer di Nozzle.
  9. Check clearance of strainer projecting terhadap Elbow 90 Deg.
  10. Gunakan Concentric Reducer di Suction yang vertical jika disetujui oleh Process atau Mechanical Engineer. Jika tidak, gunakan exccentric bottom flat reducer.
  11. Jika Valve terletak dekat ke Pump, maka gunakan Flat Type Temporary Strainer yang bisa diselipkan di Flanged joint Downstream end of Valve.
  12. Gambar 1 sampai 5, adalah untuk End or Side Suction Pumps, sedangkan gambar 5 adalah untuk Side Suction Pumps only.
  13. Semua Discharge Line mesti dilengkapi dengan Check Valve. Jika ada kemungkinan terjadinya Hydraulic Shock pada system, maka digunakan Valve type “Non-Slamming Type Check Valve”, dan loading support mesti di check.
  14. Semua Valves disekitar pump mesti mudah di akses untuk “Hand Operation” tanpa menggunakan “Chain or Extend into operational passageways”.
  15. Temporary Strainer type “Bath Tub” mesti dipertimbangkan penggunaanya jika kemungkinan akan sulit untuk di “re-alignment” dengan Nozzle pompa.
  16. Valve di Discharge line mesti dipasang sedekat mungkin dengan Nozzle.
  17. harus disediakan daerah bebas diatas “Caisson PUmp” untuk kemudahan penarikan kabel dan pompa.
  18. Unutk pompa jenis reciprocating, gunakan pipe support type Clamp, jangan type Welded demi menghindari terjadinya “Fatique Fracture” pada support weld. Design mesti sedemikian sehingga pistons dapat dikeluarkan tanpa menggangu system piping

SLUG FLOW



Dalam beberapa hari kedepan, akan saya tuliskan beberapa sub bab dalam buku saya yang akan diterbitkan dalam waktu dekat ini, Agustus ini sih insya allah, sekedar gambaran beberapa bagian isinya. Dimulai dengan tulisan tentang Slug Flow.
=========
Slug Flow adalah suatu kondisi dimana didalam suatu pipa mengalir dua jenis aliran secara bersamaan. Hal ini bisa terjadi pada aliran dua phase, dimana didalam pipa, pada setengah bagian bawah berisi fluida cair yang bisa saja air dan minyak, sedangkan dibagian atas berisi fluida gas yang bias saja merupakan campuran gas alam dengan udara.
Akibat dari adanya dua fase dalam pipa maka akan menimbulkan bermacam aliran sebagai berikut:
  • Bubbly Flow: yaitu adanya gas didalam fluida cair yang mengalir didalam pipa.
  • Plug Flow: yaitu gas tadi cukup besar untuk membentuk plug yang masuk didalam aliran fluida tadi.
  • Stratified Flow: yaitu gas mengalir diatas fluida cair tapi dengan kecepatan yang lebih tinggi.
  • Slug Flow: yaitu Fluida yang mengalir sedemikian cepat yang kemudian memerangkap gas sehingga membentuk kantung yang berisi gas dan udara. Efek ini disebut dengan slugging. Bisa menghasilkan rekanan yang besar dan pada gilirannya akan dapat menimbulkan getaran (vibration).
Hal ini sebisa mungkin dihindari, dan biasanya dipasang apa yang disebut dengan Slug Catchers.
Slug Cathers biasanya dipasang dekat equipment yan gakan melindungi equipment dari gaya slugging dan dari vibrasi.
Pengaruh yang paling terasa adalah pada bagian elbow ketika aliran berobah arah, sehingga ada gaya yang menerjang elbow. Pengaruh yang ditimbulkan oleh slug flow ini kurang lebih sama dengan apa yang diakibatkan oleh Water hammer. Biasanya kecepatan gas mengalir didalam pipa adalah lebih tinggi dari kecepatan fluida.
Impact yang dihasilkan bisa sangat besar pada elbow, sehingga diusahakan kondisi ini berada dalam keadaan minimal, jika memungkinkan.
Gaya Statis yang dihasilkan pada elbow 90 derajat adalah sebagai berikut:
Dimana:
  • F r = Gaya yang terjadi, KN
  • rho = Density dari Fluida, Kg/m3
  • A = Luas penampang melintang dari pipa, mm2
  • V = Kecepatan Fluida, m/s
  • theta = Sudut dari elbow, deg
  • g = konstanta gravitasi, m/s2
  • DAF = Dynamic Amplification Factor, biasanya
    digunakan 2.
Beberapa kondisi yang perlu diperhatikan adalah:
  • Perhitungan dari slug force ini menggunakan metode “Conservation of momentum”.
  • Jika menggunakan SI unit, maka nilai g bisa diabaikan.
  • Asumsi digunakn dialam menentukan panjangnya pipa yang kena pengaruh slug ini, yaitu paling tidak satu elbow terisi penuh oleh aliran slug.
  • Density dari slug diasumsikan konstan sepanjang pipa dan diameter.

ASME B31.CODE PRESSURE DESIGN



Di Amerika Serikat sendiri, code yang dipakai untuk keperluan disain dan konstruksi piping system yang bertekanan (pressure piping) adalah ASME B31 Pressure Piping Code. ASME B31 Pressure Piping code meliputi piping system yang mempunyai tekanan operasi mulai dari tekanan vakum sampai diatas tekanan atmosfir.
ASME B31 Code terdiri atas sejumlah “section” yang berdiri sendiri dan diterbitkan juga secara terpisah. Namun kesemuanya tetaplah berada dibawah naungan dan arahan dari ASME Commitee B31 Code for Pressure Piping, yaitu sebagai berikut:

ASME B31.1 Power Piping: Adalah untuk sistim pemipaan yang sering ditemukan pada pembangkit tenaga listrik, pemanasan dengan menggunakan sistemn geothermal, maupun pemanasan central dan sistim pendingin.
ASME B31.3 Process Piping: : Adalah untuk sistim pemipaan yang banyak kita temukan di Pabrik petrokimia, kilang minyak, pabrik kimia, pharmaceutical, tekstil, kertas, semi-konduktor, cryogenic plant, utility di process plant, terminal penampungan minyak dan gas alam, pabrik pemrosesan bahan makanan dan lainnya. Memang harus diakui B31.3 adalah code yang sangat luas pemakaiannya.
ASME B31.4 Pipeline Transportation System for Liquid Hydrocarbons and other Liquids: Banyak ditemukan pada sistim pipeline yang menghantarkan fluida yang umumnya dalam bentuk cair dari sebuah Pabrik ke sebuah terminal, maupun didalam terminal itu sendiri.
ASME B31.5 Refrigeration Piping: : yaitu untuk sistim pipa yang digunakan pada sistim pendingin baik untuk refrigerant maupun untuk secondary.
ASME B31.8 Gas Transportation and Distribution Piping Systems: : adalah untuk sistim pipeline yang menghantarkan suatu produk yang umumnya adalah berbentuk gas, mulai dari tempat dia ditemukan sampai ke pabrik pengolahannya, termasuk diarea kompresor, maupun diarea “metering stations”.
ASME B31.9 Building Services Piping: Ini adalah khusus untuk sistim pemipaan yang sering kita lihat di gedung-gedung bertingkat baik milik umum maupun industri, dan juga komplek perumahan yang bertingkat banyak.
ASME B31.11 Slurry Transportation Piping System: : Yaitu sistim pipa yang menghantarkan suatu cairan yang banyak mengandung komponen padat dari suatu pabrik atau terminal ke pabrik atau terminal lainnya. Juga termasuk didalamnya adalah sistim pipa yang berada didalam pabrik atau terminal tersebut.
Adalah merupakan tugas dan tanggung jawab dari pemilik suatu proyek atau “owner” untuk memutuskan Code section mana yang akan digunakan pada proyek milik mereka.
Namun ada beberapa hal yang mesti diperhatikan didalam menentukan code section mana yang akan digunakan, yaitu:
 Keterbatasan dari Code section
 Persyaratan Hukum dimana akan digunakan
 Kemungkinan adanya Code dan Standard yang lain yang juga harus dipenuhi.

Jadi, dengan demikian, jelas lah bahwa ASME B31 Code bukanlah sebuah buku petunjuk yang memberikan informasi secara detil akan sebuah pekerjaan. Tetapi, ASME B31 code hanyalah memberikan petunjuk akan persyaratan minimum untuk instalasi pipa sesuai dengan peruntukannya.

TIME FOR QUIZ

Mungkin nggak ada salahnya kalau kita coba-coba menjawab beberapa pertanyaan yang sering muncul apda saat interview atau paling tidak untuk sekadar menambah wawasan:
Open Book.
  1. What is the Piping Code for Design of piping systems in Process Piping, Power Piping?
  2. What is the difference between Pipe and Tube?
  3. What is NB and OD?
  4. From which size onwards NB of pipe equal to OD?
  5. Can you remember what is the OD of the following pipe without looking to the book?
    1/2 in
    3/4 in
    1 in
    2 in
    3 in
    4 in
    6 in
    8 in
    10 in
    12 in
  6. When do we use Eccentric Reducer and Concentric Reducer?
  7. Why can’t we use Concentric Reducer at pump suction ? Explain.
  8. What is the different between Machine Bolt and Stud Bolt?
  9. When do we need Dampener, Expansion Joint and Mechanical Snubber? and Why?
  10. Do you know the rule of thumb for piping stress analysis around the pump? Please describe.
  11. Do you know the rule of thumb for piping stress analysis around compressors, turbine and heat exchanger? Please describe.
  12. Do you know the rule of thumb for piping stress analysis aroound tower or pressure vessel? Please describe.
  13. What is Steam Tracing?
  14. Why Full Bore Pipe is using in connecting pipeline of launcher?
  15. When checking Piping Stress Sketch, what parameter you normaly need to check?
  16. What Code you normaly use for checking the Nozzle load on Compressors, Turbine, Heat Exchanger, Pump, Air Cooler?
  17. What is the ANSI/ASME Code for dimensional Steel Flanges and Fittings?
  18. Name the Flange Facing.
  19. Do you know the flange facing called as AARH?
  20. If you would like to make a branch connection, from which side pipe normaly take the branch connection?
  21. Control Valve. What kind of support arangement on Control Valve?
  22. Why do wee need to provide HPV (High Point Vent) and LPD (Low Point Drain) in Piping?
  23. Do you know about Weldolet, Sockolet? Please Explain.
  24. What is the normal upstream and downstream straight length of orifice flow meter?
  25. What is composite flange?
  26. Do you know about Insulated Joint? Pleas explain.
  27. What are insulating gasket kits?
  28. Have you done the analysis of Jacketed Piping? What do you normaly need to consider during analysis?
  29. What do you need to take into account when performing stress analysis around Tank?
  30. What is the relation between Brinnell Hardness Number and Rockwell Hardness Number?
  31. What is the minimum distance between two welds in a pipe?
  32. During fabrication, you observed that one samll crack has appeared on a fresh plate, what type of measure you will take to obtain desired quality with minimum wastage?
  33. Describe the different types of destructive and non-destructive tests?
  34. What is PWHT? Why is it required?
  35. What is the minimum thickness of pipe that requires stress relieving to be done as per ASME B31.3?
  36. What is NACE MR-0175 for?
  37. Hydrotest Pressure. Do you know how to calculate the test Pressure? Please describe.
  38. Do you know heat exchanger? What fluid in Shell Side and what fluid in Tube Side?
  39. Do you know Glandless Piston Valves. Where these valves are used?
  40. Have you done estimation of piping system during proposal? How do you do that?
  41. Why do we need to do Stress Analysis?
  42. What are the steps in piping stress analysis?
  43. Tell me about the type of the stressess during normal operation?
  44. What do you need to prepare and and then to input into CAESAR II or Autopipe for Stress Analysis?
  45. What type of loads available in the stresss analysis calculation? Please Explain.
  46. Do you know about Load Cases in Stress Analysis? Please Explain.
  47. What is Load Case for Sustained Load, Expansion Load, Stress Range, Occasional Load, Spring?
  48. What is the failure theory under ASME B31.3?
  49. Do you know what type of piping failure during its operation?
  50. What is the desired life cycle for piping during operation?
  51. How to calculate thermal expansion in a pipe?
  52. Do you know SIF (Stress Intensification Factor)? Explain and give some examples?
  53. Pipe Support. What is the pipe support span?
  54. What is the criteria to determine the span of pipe support?
  55. How do we decide an anchor point at Expansion Loop on pipe rack?
  56. What is the steam out condition?
  57. On Heat Exchanger, where do you provide an anchor support and slotted support? and Why?
  58. Do you know PTFE on Support? Why we need that?
  59. Tell me about spring support.Why we need it? And how many type of spring support? Explain as much as you can.
from many sources, including experience
PS: Jawabannya nanti ya..

PIPELINE

Kita tahu bahwa dalam dunia Engineering, ada disiplin Piping Engineering dan ada pula disiplin Pipeline Engineering. Dua-duanya mempunyai karakteristik yang berbeda dan hampir disemua perusahaan EPC dan Oil Company memisahkan antara kedua disiplin tersebut kedalam department yang berbeda.
Engineer yang bekerja di kedua disiplin tersebut juga mempunyai profesi yang berbeda, yaitu Piping Engineer dan Pipeline Engineer.

Adalah jarang sorang Piping Engineer juga Pipeline Engineer, walau bukannya tidak bisa. Bisa sekali malah. Dan jika anda bisa kedua-duanya dan kemudian mempunyai pengalaman kerja di kedua aspek tersebut, niscaya skill anda akan jadi sangat bermanfaat, ibarat mempunyai senjata rahasia atau pisau bermata dua.
Apa sih syaratnya untuk menjadi Piping Engineer mungkin kita sudah pernah bahas sebelumnya. Lalu:
Apa sih syaratnya atau apa sih hal-hal yang perlu diketahui untuk bisa menjadi seorang Pipeline Engineer?
Pipeline Engineer terbagi dua bagian, yaitu:
  1. Offshore Pipeline Engineering
  2. Onshore Pipeline Engineering
Sekarang, mungkin kita bisa mulai dengan Offshore Pipeline Engineering.
———————— &&&&&&&&& ——————————————————————
Sebagaimana namanya, maka Offshore Pipeline Engineering adalah suatu sistim pemipaan yang berlokasi di Offshore, dan lebih tepatnya lagi berlokasi dibawah laut, diatas seabed.
Seperti halnya di Onshore Piping System, maka di Offshore Pipeline juga dikenal dengan Flowline yang terdapat didasar laut yang menghubungkan sumur-sumur minyak ataupun gas untuk kemudian dialirkan ke permukaan laut menuju Platform.
Dari Platform, biasanya akanada pipa lain yang akan mengalirkan hasil produknya ke daratan, melalui jaringan pipa bawah laut, yang kadang disebut juga dengan Offshore Trunk Line.
Code and Specifications:
  1. API RP 1111: Design, Construction, Operation and Maintenance of Offshore Hydrocarbon Pipelines
  2. ASME B31.8: Gas Transmission and Distribustion Piping Systems
  3. ASME B31.4: Liquid Transportation Systems for Hydrocarbons, Liquid Petroleum Gas, Anhydrous Ammonia, and Alcohols
  4. DNV 1981: Rules For Submarine Pipeline Systems
  5. DNV RP E-305: On-Bottom Stability Design of Submarine Pipelines
  6. DNV Guidelines 14: Free Spanning Pipelines
  7. DNV RP-F103: Cathodic Protection of Submarine Pipeline by Galvanic Anodes
  8. dan lain sebagainya:
Pipeline Design
Didalam melakukan perhitungan Design dari pipeline system, maka hal-hal berikut ini perlu dilakukan analisa:
  1. Pipeline Sizing
  2. Pipeline Route Selection
  3. Pipeline Wall Thickness Design
  4. Pipeline Internal and External Corrosion Coating Design
  5. Pipeline Crossing Design
  6. Pipeline Trenches for buried pipeline section
  7. Cathodic Protection design for pipelines
  8. Installation and Tie-in method
  9. Pipelien Stability under installation, testing and operational conditions (concrete weight coating)
  10. Pipeline Mechanical design including stresses and expansion
  11. Pipeline Spanning
  12. Upheaval and Lateral Buckling
  13. Pipeline Shore approach design
  14. Pipeline expansion spool flexibility analysis
Didalam melakukan design, perlu juga dilakukan assessment terhadap pengaruh dari lingkungan (environtment analysis) terhadap pipeline system, dengan menggunakan beberapa scenario seperti Flooded Scenario, Hydrostatic test scenarion dan Operational Scenario.
Disamping itu, ketika melakukan pipeline routing, maka sangat diperlukan untuk memilih lokasi pipeline yang aman dan terhindar dari benturan dengan existing structures, platform, dirlling rig, daerah anchor kapa laut, dan juga tak kalah penting memperhatikan contur dan feature dari permukaan dasar laut atau seabed.
Dalam hal menentukan diameter dari pipeline, maka harus dilakukan berdasarkan Hydraulic and Thermal analysis.
Ketebalan pipa (wall thickness) dipilih berdasarkan Internal Design Pressure, dan kemudian harus dicheck terhadap collaps, buckling initiation dan buckling propagation akibat tekanan dan gaya luar. Terkahir, pipeline wall thickness mesti di check juga terhadap stress pada saat installasi.
Colaps and Buckling Analysis harus dilakukan pada kondisi installasi dan operasi dengan mengunakan “worst case load conditions”, dengan juga memperhatikan dan menggunakan worst case dari kedalaman laut termasuk ketinggian gelombang pada permukaan.
Setelah itu, perlu dihitung Spanning Analysis untuk mengetahui kondisi aman pipeline terbentang tanpa support (allowable free span lengths) sekaligus mengetahui keamanan pipeline dalam keadaan diberi beban kombinasi.
Kriteria yang digunakan:
  • Static Span stress criteria
  • Vortex shedding criteria
  • Euler Buckling criteria
Pipeline yang terletak dan terbaring diatas permukaan dasar laut haruslah diperiksa kestabilannya mengingat kondisi dibawah laut adalah bervariasi, terutama akibat aliran arus bawah laut, baik ayng vertikal maupun horizontal.
Analysa ini disebut juga dengan On-Bottom Stability Analysis.
Mengingat kondisi air laut, maka Pipeline perlu dilindungi dari perbagai gangguan lur dengan menggunakan kombinasi antara Coatings dan Cathodic Protection.
Pada saat pipeline mulai mendekati pantai (shore approach), maka perlu juga didisain metode yang akan digunakan, yang umumnyabisa berbentuk trenching dan backfilling disepanjang pantai.
Terkahir, pada bagian ujung pipeline yang muncul di daratan,maka perlu dilakukan perhitungan longitudinal expansion of pipeline pada saat operasi dan hydrostatic test. Ini disebut Pipeline End Expansion Analysis.