UTS Pipa Kelompok 11

Tugas Perancangan Pipa Bawah Laut

UJIAN TENGAH SEMESTER PERANCANGAN PIPA BAWAH LAUT

Oleh:

AHMAD SABILUL M. FERIS BAGAS P.

4314100022 4314100110

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER FAKULTAS TEKNOLOGI KELAUTAN DEPARTEMEN TEKNIK KELAUTAN SURABAYA 2017

Jurusan Teknik Kelautan

-1-


BAB I PENDAHULUAN 1.1 LATAR BELAKANG

Sistem perpipaan merupakan bagian yang selalu ada dalam dunia industry saat ini, misalnya industry gas dan pengilangan minyak, industry air minum, dan juga penyedia

energi

listrik

bagi

manusia

melalui

pembangkit.

Dalam

pengaplikasiannya, pipa biasanya digunakan untuk penyalur fluida yang memiliki tekanan, temperature, serta sifat fisik dan kimia yang mengakibatkan efek negative yang serius pada kesehatan dan lingkungan bila sampai terlepas ke udara bebas. Kegagalan dalam system perpipaan dapat menyebabkan masalah, seperti penghentian operasi pabrik untuk perbaikan bahkan sampai menyebabkan kerusakan lingkungan dan hilangnya nyawa seseorang. Oleh sebab itu dalam merancang dan mendesain suatu perpipaan haruslah sesuai standart yang diminta, hal ini agar desain pipa yang ada memiliki nilai yang baik dalam desain dan juga aman dalam proses operasi. Dalam analisa standart keamanan suatu desain pipa maka perlu dilakukan perhitungan terhadap parameter – parameter – parameter parameter seperti, analisa pada data lingkungan yang telah ada, analisis perhitungan wall thickness , analisis perhitungan concreate coating , analisis untuk berat minimal dari pipa yang telah didesain serta analisis perencanaan dari jumlah anode yang akan digunakan untuk proteksi katodik. Analisis tersebut juga dilakukan untuk mengetahui masa operasi dari pipa yang telah didesain serta mengetahui dimensi pipa yang sesuai dan aman.

1.2 MASALAH

Dengan adanya permasalahan tersebut, maka dilakukan identifikasi masalah yang ada untuk menentukan proses penyelesaiannya. Permasalahan yang ada berupa: a. Hitunglah Inside Diameter ! b. Hitunglah Wall Thickness ! c. Hitunglah berat minimal pipa yang disyaratkan stabilitas !


-2-


d. Hitung dan rencanakan tebal concrete coating ! e. Hitung dan rencanakan perlindungan korosi dengan menggunakan Sacri ficial Anode dan I mpressed Current ! f.

Rencanakan metode Instalasi !

g. Rencanakan metode proteksi pipa setelah diinstalasi !

h. TUJUAN

Dari permasalahan yang ada maka didapat tujuan yang dapat dicapai berupa : a. Menganalisis perhitungan dari Inside Diameter b. Menganalisis perhitungan dari wall thickness. c. Menghitung berat minimal pipa yang disyaratkan stabilitas d. Menghitung tebal concrete yang akan digunakan. e. Menghitung perlindungan korosi dengan menggunakan Sacri ficial Anode dan I mpressed Current . f.

Menganalisis metode instalasi pipa yang akan digunakan.

g. Menganaisis metode proteksi pipa setelah diinstalasi.


-3-


BAB II DASAR TEORI 2.1 PERANCANGAN PIPA

Dalam mendesain pipa, kita perlu menganalisa detail dan kriteria pipa yang dibutuhkan. Oleh sebab itu kita gunakan persamaan-persamaan yang telah ada dan sudah diteliti kebenarannya. 2.1.1 Persamaan Weymouth :

Persamaan Weymouth digunakan karena persamaan ini berfungsi untuk menghitung fluida dengan tekanan tinggi, aliran cepat dan diameter besar. Persamaan ini digunakan apabila untuk menghitung diameter dalam pipa apabila diketahui laju aliran fluidanya.

− /   .    = 1.1    .. 

(2.1)

dengan Qg = gas-flowrate d = Inside Diameter pipa P1 = Tekanan Hidrostatis P2 = Tekanan Desain L = Panjang pipa S = Specific Gravity Gas Z = Compressibility Factor Gas T1 = Temperatur Gas 2.1.2 Persamaan Panhandle “B” :

Dalam menghitung diameter dalam pipa juga dapat digunakan persamaan dari Panhandle B. Persamaan ini digunakan apabila menghitung diameter dalam pipa dengan laju aliran fluida yang telah diketahui.

(−) /  .  = ,  . ..


(2.2)

-4-

Tugas Perancangan Pipa Bawah Laut 2.1.2 Perhitungan Ketebalan Pipa Menggunakan ASME B31. 4

Bila dibandingkan dengan standar ASME B31.3, maka ASME B31.4 ini tidak lebih rinci untuk perhitungan pipa. Dalam penggunaannya ASME B31.4 ini seringkali digunakan untuk menghitung transportasi cairan dalam pipa. Persamaan untuk menghitung ketebalan pipa bisa menggunakan persamaan :

 = 0,72    =   = ( +)

(2.3) (2.4) (2.5)

Dimana :

t = tebal pipa tA = tebal Allowance tn = tebal total

2.2 Gaya Hidrodinamik (Hydrodynamic Forces)

Serangkaian pipa lepas pantai dapat menerima beban atau te gangan dari berbagai macam gaya yang ada di lingkungan laut, seperti gaya gelombang dan beban arus, untuk pipa yang diletakan di atas sea bed akan mendapatkan gaya lift force dan drag force serta osilasi akibat dari vortec shedding .

2.2.1 Stabilitas Pipa

Lift force dan drag force yang di hasilkan oleh arus dan aliran gelombang dapat merusak kestabilan pada pipa lepas pantai. Ketebalan pipa, ukuran pipa dan densitas berat lapisan dapat digunakan untuk mengendalikan kestabilan pipa. Persamaan drag force dan lift force dapat di tulis sebagai berikut :

1

F D



F L



W

2 1 2

.  .C D . D.V .  .C L . D.V

 F L 

2

2

F D

( 2.6 ) ( 2.7 ) ( 2.8 )



Dengan keterangan :


-5-


Cd : koefisien drag Cl : Koefisien lift d

: Diameter luar pipa (mm)

Fd : drag force (N/m) Fl : Lift Force (N/m) v : effective velocity (m/s) Umumnya perhitungan pada perancangan pipa lepas pantai mnggunakan data sebagai berikut : 1.untuk harga koefisien Cd : 0,7 – 1,3 2. untuk harga koefisien Cl : 0,7 – 1,5

2.3 Concrete Coating

Pada umumnya selain dilapisi oleh concrete coating , pipa juga dilapisi oleh lapisan anti korosi, seperti pada gambar di bawah ini.

B Concrete La isan Anti Korosi Steel Pipe

W

Gambar 2.1 Potongan Melintang Pipa Bawah Laut ( Mousselli, 1981) Mousselli (1981) merumuskan persamaan untuk menghitung properti pipa yang sesuai sebagai berikut: W as



W ac



2.68( D 2  c

576



D1

2

)

(( D  2t c ) 2


( 2.9 )

 D

2

)

( 2.10 )

-6-

Tugas Perancangan Pipa Bawah Laut W aw

W a

B

 w

576

(( D  2t c



2t w )

2



2

( D  2t c ) )

 W as  W ac  W aw



W s



0.35( D  2t c



W a





2t w ) 2

B

( 2.11 )

( 2.12 ) ( 2.13 ) ( 2.14 )

Keterangan: D

: diameter luar steel pipe, in

Di

: diameter dalam steel pipe, in

tc

: tebal corrosion coating , in

tw

: tebal weight coating , in

Was

: berat baja di udara, lb/ft

Wac

: berat corrosion coating di udara, lb/ft

Waw

: berat weight coating di udara, lb/ft

Wa

: berat pipa di udara, lb/ft

Ws

: berat pipa tenggelam, lb/ft

B

: gaya bouyancy, lb/ft

c

: berat jenis lapisan anti korosi, lb/ft3

w

: berat jenis lapisan beton, lb/ft3

Halliwell (1986) menyatakan bahwa densitas beton yang umum digunakan untuk melapisi pipa berkisar antara 2250-3050 kg/m 3. Densitas beton berbanding terbalik dengan dengan ketebalan lapisan beton, semakin besar densitas beton, maka semakin tipis ketebalannya. PGN (2000) menyatakan bahwa ketebalan lapisan concrete harus berada pada range 38-150 mm.

2.4. Cathodic Protection

Pada jalur pipa bawah laut sangat rawan terhadap korosi. Akan tetapi hal tersebut dapat dicegah dengan menggunakan metode pemasangan anode. Perhitungan dasar dalam penentuan jumlah anode pada jalur pipa diberikan oleh Total E&P Indonesia sebagai berikut:

2.4.1 Arus yang dibutuhkan


-7-


Untuk mengetahui jumlah anode yang diperlukan, maka harus dihitung arus yang dibutuhkan terlebih dahulu dengan menggunakan persamaan berikut:

I   x.S . Jp  (1  x).S . Jpr 

( 2.15 )

Jpr = Jp.b

( 2.16 )

Keterangan: I

: arus total untuk permukaan yang dipertimbangkan, mA

S

: area yang dilindungi, m 2

Jp

: nilai kerapatan arus untuk bare steel pada temperatur desain, mA/m2

Jpr

:nilai kerapatan arus untuk coated steel pada temperatur desain, mA/m2

B

: faktor coating breakdown

x

: persentase area permukaan yang rusak

2.4.2 Berat minimum Anode

Persamaan berat minimum anode yang berfungsi untuk mempertahankan tingkat perlindungan melalui service life dan berdasarkan arus rata-ratanya adalah sebagai berikut:

W min 

I m T  8760 C  u

( 2.17 )

Keterangan: W

: total berat anode, kg

Im

: arus rata-rata, A

T

: service life, tahun

C

: kapasitas arus anode, A.jam

u

: utilization factor

Nilai-nilai berikut akan digunakan untuk perhitungan perlindungan cathodic, menurut bentuk anode:


-8-


Tabel 2.1 Utilization Factor (Indonesie, 2004)

Utilization F actor

Tipe Anode Long slender stand-off made by continuous casting

0.95

Long slender stand-off made by traditional mould casting

0.90

Long flush mounted anode

0.85

Short flush mounted anode

0.80

Half-shell bracelet anode

0.85

Magnesium anode in soil

0.80

2.4.3 Tahanan Anode

Tahanan anode dihitung untuk menentukan jumlah anode yang dibutuhkan untuk mempertahankan tingkat cathodic protection pada akhir service life. Pada tabel berikut ini dapat dilihat formulasi tahanan sesuai dengan jenis anode-nya:

Tabel 2.2. Anode Resistance (Indonesie, 2003) Anode Type Long slender stand-off L  4r

Long flush mounted L  lebar atau tinggi

Resistance Formula Ra



R a



 4 L   ln  1 r 2 L   

 2  S

Keterangan: R a

: tahanan anode, 



: resistivitas lingkungan, .m

L

: panjang dari stand-off anode, m

R

: diameter anode, m

S

: rata-rata aritmatik dari panjang dan lebar anode, m


-9-


Tahanan anode dihitung pada saat mendekati akhir service

life-nya dengan

mempertimbangkan pengurangan jari-jari anode dan panjangnya campuran yang digunakan. Pada formula berikut diasumsikan bentuk akhir anode adalah silinder, sehingga harus dihitung panjang dan jari-jari akhir anode:

L f

r f



Lo .1 (0.1.u )



m fina l



m final L final . .





d 2 4

m0 .1 u  

( 2.18 )

( 2.19 )

( 2.20 )

Keterangan: L0

: panjang anode awal, m

Lf

: panjang anode akhir, m

r 0

: jari-jari anode awal, m

r f

: jari-jari anode akhir, m

m0

: massa anode awal, kg

mf

: massa anode akhir, kg

η

: densitas anode, kg/m3

d

: diameter inti baja anode, m

2.4.4 Anode Current Output

Hasil arus pada anode pada masing-masing bagian service life sama dengan:

 Ec  Ea   R  

I  

( 2.21 )

Keterangan: I

: hasil arus anode, A

Ec

: tingkat proteksi minimum (V.w.r.t.Ag/AgCl)

Ea

: arus potensial aliran anode (V.w.r.t.Ag/AgCl pada air laut)

R

: tahanan anode yang sesuai


- 10 -


BAB III METODOLOGI Dalam Tugas Perancangan Pipa Bawah Laut ini secara umum proses pengerjaannya meliputi : 3.1 Studi literatur

Studi dan pengumpulan literatur sebagai bahan-bahan acuan dan sumber teoriteori yang diperlukan dalam Tugas Perancangan Pipa Bawah Laut kali ini.

3.2. Kegiatan persiapan

DATA AWAL FLUID

Gas

FLOWRATE

1500 MMSCFD

DESIGN PRESSURE

130 bar

DESIGN TEMPERATURE

95°C

HIDROSTATIC PRESSURE

195 bar

FLUID DENSITY

95 kg/m3

PIPE GRADE

X-70

RENCANA PANJANG PIPA

1650 m

CODE

ASME B.31.4

TINGGI GELOMBANG (H)

3m

PERIODE GELOMBANG (T)

10 detik

ARUS PERMUKAAN

0.84 m/detik

KEDALAMAN (d)

105 m


- 11 -

Tugas Perancangan Pipa Bawah Laut Check Wallthickness

3.3

Dengan menggunakan

t P P S   2  . f d . f e. f t , persamaan i o d

dichek apakah

tebal pipa (wallthickness) memenuhi atau tidak.

3.4

Perhitungan Berat Minimum

Perhitungan berat minimum, terlebih dahulu harus menghitung hydrodynamic forces, yang meliputi: gaya drag dan gaya lift. Setelah diketahui hydrodynamic forces dengan menggunakan persamaan W



F L



F D  sa n d

, maka didapat

berat minimum pipa.

Perhitungan Tebal Concrete

3.5

Perhitungan concreate coating yang perlu digunakan untuk pelapisan pipa tersebut, termasuk ketebalan concreate coating yang akan digunakan. Dalam hal ini digunakan persamaan sebagai berikut ..............

3.6.

Perhitungan Jumlah Anode dan Berat Anode

Dengan menggunakan anode dengan jenis GALVALUM III - ICS 3300 ASOBP, lalu dihitung banyaknya arus yang dibutuhkan untuk melindungi pipa dengan persamaan I   x.S . Jp  (1  x).S . Jpr  , maka dapat diketahui jumlah anode yang dibutuhkan.

3.7

Pembahasan .

Dilakukan analisis-analisis perhitungan terhadap pipa yang akan didesain serta diilakukan pengecekan ulang terhadap hasil analisis yang telah kita lakukan sebelumnya. Baik mulai dari ukuran pipa, wallthickness, stabilitas pipa, berat minimum pipa, concreate coating, jumlah anode dan berat anode tersebut.


- 12 -


3.8

Kesimpulan.

Mulai Data awal pipa Analisis wall thickness Data Lingkungan Menentukan teori gelombang Menentukan parameter gelombang

Perhitungan berat minimal

Perhitungan tebal concrete

Perhitungan jumlah anode

Memenuhi Kriteria

tidak

ya SELESAI


- 13 -


Penjelasan dari metodologi tersebut yaitu: Pertama dari data pipa yang ada kita menganalisis wall thickness pada desai pipa tersebut. Langkah berikutnya kita menentukan teori gelombang kemudian menentukan parameter gelombang. Setelah itu dari perhitungan gaya hidrodinamis yang didapat langkah berikutnya yaitu menghitung berat minimal pipa. Kemudian menentukan tebal concrete. Selanjutnya melakukan analisa perhitunga jumlah anode. Langkah terakhir menentukan apakah analisa-analisa tersebut memenuhi kriteria atau tidak. Jika tidak maka kembali menentukan parameter gelombang, namun jika telah memenuhi maka perancangan pipa beserta analisanya telah selesai dan kita perlu menentukan instalasinya dengan metode apa berdasarkan kedalaman pipa yang akan di instal.


- 14 -


BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN

4.1

DATA AWAL PIPA

FLUID

Gas

FLOWRATE

1500 MMSCFD

DESIGN PRESSURE

130 bar

DESIGN TEMPERATURE

95°C

HIDROSTATIC PRESSURE

195 bar

FLUID DENSITY

95 kg/m3

PIPE GRADE

X-70

RENCANA PANJANG PIPA

1650 m

CODE

ASME B.31.4

TINGGI GELOMBANG (H)

3m

PERIODE GELOMBANG (T)

10 detik

ARUS PERMUKAAN

0.84 m/detik

KEDALAMAN (d)

105 m

4.2 Analisa Inside Diameter

Menggunakan Persamaan Weymouth :

− /   .    = 1.1    .. 

Dari perhitungan menggunakan persamaan weymounth didapat hasil diameter dalam pipa sebesar 8,815 inchi. Menggunakan Persamaan Panhandle “B” :

(  ) /  .  =  25,2  .  ..

Bila menggunakan persamaana dari Panhandle B, didapat hasil diameter dalam pipa sebesar 9,319 inch. Dari hasil perhitungan kedua persamaan tersebut dipilih dari persamaan Waymounth karena persamaan ini lebih cocok bila diterapkan pada pipa aliran gas


- 15 -


dengan diameter 0,8 – 11,8 inchi. Setelah itu kita lihat pada table NPS dicari hasil yang melebihi dari hasil perhitungan, sehingga didapat hasil diameter dalam sebesar 9,75 inchi dan diameter luar pipa sebesar 10,75 inchi. 4.3 Analisa Wall Thickness

Menggunakan persamaan yang ditentukan di ASME B.31.4 :

 = 0,72    =   = ( +)

Dengan nilai join faktor sebesar 1 dan juga dengan asumsi ketebalan allowance pada pipa sebesar 0,05 inch maka didapat hasil ketebalan total pipa sebesar 0,251 inchi. Dengan melihat tabel nilai ketebalan pipa yang ada maka diambil nilai yang lebih besar dari hasil perhitungan, sehingga didapatkan nilai sebesar 0,5 inchi. 4.4

Berat Minimum

Untuk mengetahui besarnya berat minimum pipa, diketahui bahwa menggunakan teori gelombang airy. Dari teori gelombang tersebut dapat diketahui besarnya gaya lift dan gaya drag, dari perhitungan didapatkan:

W



F L



F D  sa n d

dengan

F L



1

2

. . . . 2  C m D U ef



 massa jenis air laut

Cm

= koefisien lift (0,7-1,5)

D

= diameter luar pipa

U ef U o 

2

2



 . H sign

T

.

 

0,778.U o .

cosh k (d  y) sinh kd

cos 

D y o

0 , 286

3   H   . H cosh 2k (d  y)





4  L  T

sinh kd

cos 2

Untuk mendapatkan rumus U o diatas terlebih dahulu menentukan teori gelombang dari grafik Region of Validity dengan menghitung


- 16 -


d 



105m

gT 2

H sign 2

gT



2

9,81.10 s

3m 

9.81.10

2

s





0,107

0.003058

Didapatkan teori gelombang stokes orde-2, untuk mendapatkan nilai L menggunakan persamaan: L0

gT 

2

.

2

 = 0.6721  Dan

 = 0.685  Nilai-nilai tersebut didapat dari tabel


- 17 -


dengan bantuan excel didapatkan L = 153,2846 m. Maka 2

U ef U o 

U o

2



 . H sign

T

.

0,778.U o .

cosh k (d  y) sinh kd

3   H   . H cosh 2k (d  y)

cos 





4  L  T

.3m cosh 0.0409(0,27305) . cos 0 0 10 sinh 0.0409(105)





U 0

U ef

2

U ef



0, 286

D yo



3

.3m



sinh kd

cos 2

.3m cosh 2.0,0409(0,27305)



4 153,28 10

sinh 0.0409(105)

cos 0 0

0,025m / s

 0,27305   0,778.(0,025) .   0,27305 

0, 286

2



.

.

0,02206m / s


- 18 -


Kemudian mencari angka reynold

Dari hasil perhitungan didapat nilai Re sebesar 6,485 x 10 3 . Nilai Re ini berguna untuk menentukan nilai C D , CL , dan C M . Dengan niliai CD sebesar 1,3 dan CL sebesar 1,5 serta CM sebesar 2,0. Sehingga didapatkan hasil gaya sebagai berikut.

FL

= 0,5. 1025. 1,5. 0,273. 0,02206^2 = 0.06812 Kg/m

FD

= 0,5. 1025. 1,3. 0,273. 0,02206^2 = 0,08856 Kg/m

Jadi berat minimal pipa yang terendam didapat sebesar. W



0,068 

1 0,5

0,08856



0,24526 Kg / m

4.5 Perhitungan Concrete

Adapun perhitungan tebal concrete yaitu sebagai berikut: W ac



W aw



W a

B

(( D  2t c ) 2  D 2 )

576  w

576

(( D  2t c



2t w ) 2  ( D  2t c ) 2 )

 W as  W ac  W aw



W s

 c

0.35( D  2t c



W a





2t w ) 2

B

Dengan, D=

diameter luar pipa baja, in

Di =

diameter dalam pipa baja, in

tc =

tebal lapisan tahanan korosi, in


- 19 -

Tugas Perancangan Pipa Bawah Laut tw =

tebal lapisan beton (concrete), in

W as =

berat baja di udara, lb/ft

W ac =

berat lapisan tahanan korosi di udara, lb/ft

W aw =

berat beton di udara, lb/ft

Wa = B=

berat total pipa di udara, lb/ft gaya buoyancy, lb/ft

Ws =

berat total submerged dari pipa , lb/ft

Dengan asumsi tc = 0 (langsung dilapisi concrete) Maka melalui proses iterasi didapatkan besar tebal concrete = 0,05 in

Pembuktian iterasi sebagai berikut: Tabel 5. Iterasi Penentuan Tebal Concrete w

tw

π

D2

Di2

Wac

Was

150

0.05

3.14

115.56

95.06

0

54.94

150

0.1

3.14

115.56

95.06

0

150

0.15

3.14

115.56

95.06

150

0.2

3.14

115.56

150

0.25

3.14

150

0.3

150

Waw

B

Wa

Ws

1.767

41.203

56.707

15.504

54.94

3.549

41.966

58.489

16.524

0

54.94

5.349

42.736

60.289

17.553

95.06

0

54.94

7.164

43.513

62.104

18.591

115.56

95.06

0

54.94

8.996

44.297

63.936

19.639

3.14

115.56

95.06

0

54.94

10.844

45.088

65.784

20.697

0.35

3.14

115.56

95.06

0

54.94

12.709

45.886

67.649

21.763

150

0.4

3.14

115.56

95.06

0

54.94

14.590

46.691

69.530

22.839

150

0.45

3.14

115.56

95.06

0

54.94

16.488

47.503

71.428

23.925

Ws (tabel)

≥ Ws yang diijinkan (berat pipa)

15,504 lb/ft

≥

0,1648 lb/ft

(OK)

Syarat stabilitas arah lateral (Ikhwani, 2003) S ( F D



F L )   (W submer ged  F L )

S yaitu angka keamanan ≥ 1,1 Asumsi S = 50 dan μ sebesar 0,5 (clay) maka: 50(0,08856  0,06812)  0,5(15,504  0,06812)

7,8347 =


7,7177

(OK)

- 20 -


4.6 Cathodic Protection dengan Sacrificial Anoda

1)

Arus yang dibutuhkan Dalam perhitungan arus proteksi yang dibutuhkan, dapat menggunakan

persamaan.

I



A f

i

Dengan menentukan nilai A (luas penampang pipa) sebesar 1414,672 m 2 dari perhitungan dan nilai f sebesar 1,3 serta nilai i sebesar 0,0215 A/m2. Maka akan didapat nilai arus yang dibutuhkan sebesar 39,54 Ampere

2)

I

= 1414,672 x 1,3 x 0,0215

I

= 39,54 A

Massa Anoda M



I  t  8760 u  

Dengan nilai I yang telah diketahui sebesar 39,54 Ampere, nilai t yang merupakan waktu operasi pipa sebesar 30 tahun, dan nilai ε magnesium yang diketahui sebesar 1230 A H/kg. Maka didapatkan nilai massa dari masing-masing anoda sebesar 6,8683 Kg. 3)

Jumlah Anoda N  Ntot

M m 

N  SF

Dari nilai M yang telah diketahui dan nilai dari m (massa tiap magnesium) sebesar 0,27 Kg, dan SF sebesar 1,5. Maka akan didapat nilai Ntot yaitu jumlah anoda total. N = 6,8683/0,27 = 25,4 Ntot = 25,4 x 1,5 = 38,15 Maka dari hasil perhitungan tersebut dapat dikettahui bahwa jumlah anoda total sebesar 38,15 atau mendekati 39 4)

Jarak antar Anoda. a

L 

N tot


- 21 -


Dengan menggunakan panjang pipa yang telah diketahui yaitu sebesar 153,2846 m dan jumlah anoda total yang telah diketahui, ma ka didapatkan nilai jarak antar anoda sebesar 4,01715 m 5)

Perhitungan Resistensi Anoda Ra



 4l   ln  1 2 l  D  

dimana l

=1m



  ohm-cm

D = 0,2 m maka A = Luas Area Anode A =b.h A = 1414,67 m 2

Ra

Ra

 

55000  4.1  1  ln 2.3,14.1  0,2 

172418,9 ohm

Pada perancangan cathodic protection yang sesuai dengan dimensi pipa dapat disimpulkan bahwa jumlah total anode yang dibutuhkan sepanjang pipa adalah 39 units dengan berat masing-masing anoda 6,87 kg.

4.7 Cathodic Protection dengan I mpressed Current

Setelah dilakukan perhitungan dengan sacrificial Anode sampai dengan perhitungan resistensi anoda, maka pada impressed current berikut ini akan dilanjutkan untuk menghitung resistensi groundbed dan kabel, resistensi pipa, resistensi kebocoran, dan verivikasi potensial attenuation. 1) Perhitungan resistensi groundbed dan kabel F  1 

 2l / e  ln  0.656N tot  ln  4l / d   1

Rg



Ra

F N tot

Dari perhitungan sebelumnya dan data-data yang telah tersedia maka dilakukan perhitungan groundbed ini, sehingga mendapatkan hasil faktor interferensi sebesar


- 22 -

Tugas Perancangan Pipa Bawah Laut 0,9712 dan resistensi kabel (Rc) sebesar 200 Ohm serta resistensi groundbed sebesar 4388,511 Ohm 2) Resistensi Total

RT



Rg  Rc 2



RC

Dengan nilai dari Rg dan Rc yang telah diketahui maka didapat nilai Resistensi total sebesar 152194,2552 Ohm. 3) Tegangan rectifier dan arus keluaran rectifier

U

f1  RT  I f



Dari data yang dimiliki berupa f sebesar 1,3 dan kebutuhan arus yang ada maka didapatkan nilai tegangan rectifier harus lebih dari 7823105,688 V

I n



f 2  I f

Dari perhitungan yang dilakukan didapatkan nilai arus keluaran rectifier sebesar 51,401 Ampere. 4) Menghitung Resistensi Pipa Rs



  Lu





 t D  t

Dari perhitungan untuk mencari nilai Rs, didapat nilai resistensi pipa sebesar 2,3342 x 10 -8 Ohm. 5) Resistensi kebocoran R L



RC   D 

Lu

Dengan menggunakan persamaan yang ada maka didapat nilai resistensi kebocoran sebesar 159154,943 Ohm. 6) Konstanta Atenuasi Rs  

R L

Berdasarkan perhitungan yang telah dilakukan mendapatkan nilai konstanta atentuasi senilai 3,829 x 10 -7 7) Verivikasi Potensial attenuation

Dengan Nilai Emin = -0,95 V dan Enat = -0,5 V

 Ex  E min Enat Maka didapat nilai ∆Ex sebesar -0,45 V Kemudian, Jurusan Teknik Kelautan

- 23 -

Tugas Perancangan Pipa Bawah Laut  Ed  ( Ex) cosh( L)

Didapat nilai ∆Ed sebesar -0,45 V Setelah itu,

Ed  Enat  Ed Maka nilai Ed sebesar -0,95 V Sehingga verifikasi potensial drain point dapat dikoreksi dengan

-1.05 V  Ed Menurut perhitungan hal itu sudah memenuhi.

4.8 Metode instalasi pipa

Metode instalasi yang akan digunakan pada perancangan pipa ini adalah S-la y. Kita ketahui bahwa metode ini sering digunakan dalam proses instalasi pipa untuk perairan dangkal sampai kedalaman sekitar 300 meter saja, sedangkan pada perancangan pipa ini akan di instalasi pada kedalaman 105 meter sehingga sangat cocok menggunakan metode ini. Pada metode ini membutuhkan stinger untuk mengontrol bending bagian atas dan tensioner untuk mengontrol bagian bawah. Selain itu keberadaan stinger digunakan untuk membentuk overbend dan ketika pipa telah menyentuh dasar perairan maka akan membentuk segbend . Laut yang lebih dalam membutuhkan stinger yang lebih panjang dan tensioner yang lebih kuat. Tahapan-tahapan yang dilakukan dalam instalasi pipa dengan teknik S-lay ini adalah sebagai berikut: 1. Proses pengelasan pipa dilakukan di bagian roller pada barge (dengan kondisi pipa sudah dilapisi oleh concrete). 2. Kemudian dilakukan proses pengecekan las dengan Non Distructive Test (NDT). 3. Setelah pipa lolos tahap NDT maka selanjutnya akan dilakukan pelapisan pada sambungan.


- 24 -


4. Tensioner pada barge akan menarik pipa yang akan dipasang ke arah dalam dan memastikan bahwa tegangan dari semua pipa tidak melebihi tegangan ijin. 5. Setelah instalasi selesai akan dilakukan proses hidrostatis tes. 4.9 Metode Proteksi Pipa Setelah Instalasi

Banyak hal yang harus di lakukan oleh para engineer pipa bawah laut untuk memproteksi pipa bawah laut tersebut (pipeline protection) yang di akibatkan beberapa faktor antara lain: kapal- kapal yang tenggelam / karam, lego jangkar dan tarikan jangkar serta kejatuhan jangkar, kegiatan pengerukan, kegiatan perikanan oleh para nelayan, juga di sebabkan oleh scouring (perpindahan material di bawah air karena gelombang dan arus) juga bisa di sebabkan oleh tekanan langsung dari objek-objek padat. Untuk menghindari kemungkinan terjadinya hal-hal tersebut di atas, ada beberapa solusi yang harus di lakukan untuk melindungi pipa bawah laut atau memproteksi pipa bawah laut tersebut. Akan tetapi untuk kasus ini, untuk memproteksi pipa bawah laut kami menggunakan trenching. Metode trenching ini, di Indonesia diatur dalam Peraturan Menteri RI No. 68 tahun 2011. Dan disebutkan pada pasal 45 bahwa pipa alur-pelayaran dengan kedalaman lebih dari 40 (empat puluh) meter, kabel laut, dan pipa bawah laut harus dipendam 1 (satu) meter di bawah permukaan dasar laut (natural seabed). Menurut kami proteksi ini paling aman untuk digunakan.


- 25 -


BAB V KESIMPULAN Dari penyelesaian di atas dapat disimpulkan sebagai berikut: a. Wall thickness dari pipa tersebut aman sesuai kriteria API 5L b. Berat minimum pipa 0.24526 kg/m c. Tebal concrete yang digunakan untuk melapisi pipa setebal 0.05 inch dan memenuhi persyaratan stabilitas. d. Jumlah anode yang dibutuhkan untuk proteksi katodik sebanyak 39 buah dengan berat masing-masing anode 6,87 kg e. Lebih menggunakan sacrificial Anode daripada Impressed Current. Hal ini dikarenakan dalam perawatan lebih mudah untuk Sacrificial Anode dan harga lebih murah karena menggunakan seng serta bahan seng mudah didapat.Sedangkan bila menggunakan Impressed Current maka perlu menggunakan arus DC tegangan rendah. f.

Metode instalasi yang akan digunakan pada perancangan pipa ini adalah Slay. Kita ketahui bahwa metode ini sering digunakan dalam proses instalasi pipa untuk perairan dangkal sampai kedalaman sekitar 300 meter saja, sedangkan pada perancangan pipa ini akan di instalasi pada kedalaman 105 meter sehingga sangat cocok menggunakan metode ini.

g. Dalam proteksi pipa setelah instalasi maka digunakan metode trenching . Metode trenching ini, di Indonesia diatur dalam Peraturan Menteri RI No. 68 tahun 2011


- 26 -

Tugas Perancangan Pipa Bawah Laut DAFTAR PUSTAKA

Djatmiko, E. B. 2012 Perilaku dan Operabilitas Bangunan Laut di Atas Gelombang Acak. ITS Press : Surabaya.

Ikhwani, Hasan. 2003. Diktat Kuliah Perancangan Pipa Bawah Laut . Teknik Kelautan ITS

Mousselli, 1981.Offshore Pipeline, “Design, Analysis and Methods”. PennWell Publishing Company,Oklahoma


- 27 -

UTS Pipa Kelompok 11

Recommend Documents