Tugas 1 Pipa & FittingHendrik Panthron P.M. , Transportasi Bahan dan Padatan A, 11/320155/TK/38980ProblemsSeorang Mahasiwa yang sedang kerja praktek mendapatkan tugas untuk evaluasi Menara Absorber. Pada proses penghilangan gas CO2 di Menara Absorber, pipa untuk larutan Benfield dirancang untuk mengalirkan larutan tersebut pada kisaran 160-220 ton/jam. Larutan Benfield memiliki specific gravity 0,87. Setelah dilakukan TA ternyata pipa Benfield harus diganti, namun pada saat operasi pada kecepatan 171,4 ton/jam pipa sudah bergetar. Berapa diameter yang digunakan saat itu dan supaya tidak bergetar berapa minimum diameter yang digunakan?SolutionA.Known:1.Spesifikasi larutan Benfield 50%warna= water whitepH= 11,5hazard=toxic substancesource: MSDS Benfield Solution

2. Kondisi OperasiKondisi larutan Benfield masuk menara absorber pada proses Benfield diambil dari jurnal Chowdhury, 2013 sebagai berikut :Suhu=83 oC= 181,4 oFTekanan=28,5 bar=418,95 psiMass Flowrate=220 ton/jam=47,6 kg/sKarakteristik larutan saat kondisi operasi diestimasi menggunakan ASPEN Plus:Densitas =742,242 kg/m3Viskositas=0,005408 g/cm-s = 0,0005408 kg/m-s

3. Perancangan Pipa untuk larutan BenfieldA. Penentuan Material PipaMaterial= ASTM A53 B Carbon SteelPertimbangan= Tekanan operasi cukup tinggi tidak bisa mengguna pipa PVC biasa dan karena senyawa tidak korosif maka pemilihan carbon steel sudah cukup ekonomis dan efisien.Analisis :Fenomena pipa bergetar dapat disebabkan oleh kecepatan fluida dalam pipa yang melebihi batas, menurut Rule of Thumb (RoT) kecepatan fluida encer (Benfield 50%) dalam pipa hanya dalam kisaran 1 -3 m/s. Untuk dasar perhitungan, diasumsikan kecepatan pipa sudah melebi batas, yaitu 3,2 m/s.

Jika dilihat dari Perry, Table 18-10 untuk cross-sectional area untuk alirannya didapatkan sebesar untuk NPS 6 in OD 6,25 in Sch.No 40 S.Jadi, diperkirakan spesifikasi pipa yang digunakan saat terjadi vibrasi adalah untuk NPS 6 in OD 6,25 in Sch.No 40 S.

B.Perhitungan diameter optimum :Harga pipa akan naik dengan semakin besarnya diameter, tetapi biaya pemompaan akan semakin turun dengan semakin besarnya diameter pipa karena gesekan akan berkurang. Diameter ekonomis adalah diameter pipa yang memberikan biaya total (biaya pembelian pipa dan fitting + pemompaan) yang paling rendah minimum. Dari pertimbangan harga pipa,fitting dan instalasi yang dinyatakan dengan : K (1+F). dn maka diameter optimum diperoleh :

dopt = dengan:H: waktu operasi per tahun, jam/thp: harga listrik,/KwhE: efisiensi pompa, %G: kecepatan aliran, kg/detd: diameter pipa,m: densitas fluida, kg/m3: kekentalan fluida, kg/(m/det)a: capital charge,%b: biaya perawatan, %K: koefisien yang menunjukkan hubungan antara harga pipa dengan diameterF: harga fitting dan instalasin: pangkat untuk d

jika disederhanakan:H: untuk pabrik Kimia, 8000 jam/thnE : diambil 0,6F: 1,5-6,75K dan n tergantung jenis pipa, misal untuk Carbon steel harga = K dn = 3,9 d0,6 dalam poundsterling/m Stainless steel harga = 1,6 d0,9 dalam poundsterling/m

Maka diperoleh untuk Carbon steel:dopt = 352,8 G0,52 0,03 -0,37Karena pangkat kecil maka dapat dianggap tetap : 0,03 = 0,8sehingga dopt untuk Carbon steel = 282 G0,52 -0,37Sedangkan dopt untuk stainless steel = 226 G0,5 -0,35

Kemudian dimasukkan nilainya dengan kapasitas maksimum operasi,yaitu 220 ton/jam :Dopt = 352,8 (220)0,52 (0,0005408)0,03 (742,242)-0,37Dopt= 403,16 mmDopt= 40,316 cmDopt= 0,40 mDopt = 15,87 in

Menentukan Schedule Number (Sch.No.)

Dimana, P = tekanan operasi, psi S = maximum allowable stress, psiUntuk maximum allowable stress material Carbon Steel, dari Coulson, 1985 Table 13.2 sebesar 135 N/mm2 = 19585,5 psi

Menurut Perry, Table 18-10 dipilih NPS 16 in, Sch. No. 30,ST (Standart Wall)Jadi diameter minimum yang digunakan untuk memastikan tidak terjadi vibrasi selama pabrik beroperasi adalah 16 in.Spesifikasi pipa pemasukan umpan (Perry, TABLE 10-18)Bahan: ASTM A53 B Carbon SteelSch.No: 30, STNPS: 16 inThickness: 0,375 inID: 15,25 inOD: 16 in

Daftar PustakaAnonim, 2015, MSDS Benfield Solution, Sydney : Redox Pty Ltd.Chowdhury, N.B. 2013, ChemCAD Simulation of Benfield Processes to Remove CO2 from Natural Gas and Inspection of Temperature Profile of Key Units, Advances in Mechanical Engineering and its Application (AMEA) Vol.3, No. 2. Coulson, J.M. and Richardson J.F., 1985, An Introduction to Chemical Engineering Design, Volume 6, Pergamon Press, Oxford.Perry, R.H. and Green, D.W., 1986, Perrys Chemical Engineers Handbook, 6th edition, Mc Graw Hill Book Co., New York.