mesin jurnal contoh

7/23/2019 mesin jurnal contoh

http://slidepdf.com/reader/full/mesin-jurnal-contoh 1/14

Desain Instalasi Pipa Di Bawah LautDengan Metode S-lay

HADI MUHAMMAD FAHMI1

, PRIMA M!A"#ARA1

,DA"I RUSIRA$A"1, AHMAD #AUFI% &

1 Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, ITENAS Bandung2 PT. AT Solusi Engineering Consulting, Jakarta

Email !adim"#2$gmail.%om

ABSTRAK

Dalam makalah ini, perancangan pipa di bawah laut dengan metode S-lay akan didiskusikan. Diameter luar pipa yang digunakan sebagai parameter studi kasus adalah 14 inc. Perancangan dimulai dengan menentukan

tebal pipa, melakukan analisis kestabilan pipa, melakukan analisisbentang bebas pipa dan melakukan analisis instalasi. Berbagai jenis pembebanan harus diidentikasi untuk dapat menentukan tebal pipa danbentang bebas pipa, sementara itu pelapisan concrete harus dilakukanuntuk menambah kestabilan pipa. !ntuk analisis bentang bebas pipa,kajian dilakukan dengan menggunakan analisis statik dan dinamik.Swibber resolute digunakan sebagai lay barge dalam analisis instalasidengan metode S-lay, dan analisis dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak o"pipe. Dari hasil e#aluasi dan analisis diperoleh bahwauntuk kasus ini tebal pipa yang dipilih adalah 14,$ mm, penambahan pelapis concrete adalah 4% mm, jarak maksimum bentang bebas pipadalam kondisi statik dan dinamik masing-masing adalah 1$ m dan 4& m,

dan berdasarkan analisis instalasi dapat diprediksi bahwa teganganmaksimum di daerah o#erbend adalah '( ) S*+S dan di daerah sagbend1(,% ) S*+S, serta radius kur#a minimum yang boleh terjadi adalah,% m.

ata kunci/ tebal pipa, kestabilan pipa, bentang bebas, kondisi statik dandinamik, S*+S.

ABSTRACT

0n this paper, o"shore pipeline design with S-lay method will be discussed.he outside diameter as case study parameter is 14 inch. 2s a procedure,

the wall thickness selection, on bottom stability analysis, 3ree spananalysis, and installation analysis will be per3ormed. arious type o3 theload should be identied in order to determine wall thickness and 3reespan analysis, meanwhile concrete coating can be used to increase onbottom stability. Static and dynamic analysis is implemented in 3ree spananalysis. 0n the installation analysis with S-lay method, swibber resolute isused as lay barge, using o"pipe so3tware package. Based on e#aluation

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]



and analysis, it is 3ound that the wall thickness is 14.$ mm, concretecoating thickness is 4% mm, ma5imum distance o3 3ree span are 1$ m 3or static and 4& m 3or dynamic, and it can be predicted that ma5imum stressat o#erbend area is '() S*+S, at segbend area is 1(.%) S*+S andminimum radius cur#ature is .% m.

ey words/ wall thickness, on bottom stability, 3ree span, static anddynamic condition, S*+S.

1' Pendahuluan

&e'utu!an energi min(ak dan gas semakin meningkat se!inggamendorong )eningkatan akti*itas eks)lorasi. &egiatan eks)lorasi )undilakukan !ingga di le)as )antai. +ntuk )en(alurann(a di'utu!kan"asilitas sistem pipelines. Bia(a )em'angunan o"shore pipelines le'i!'esar di'andingkan dengan 'ia(a )rouksi terutama )ada ta!a) instalasi.Preanalisis instalasi -)emili!an kete'alan )i)a, analisis kesta'ilan )i)adan 'entang 'e'as )i)a !ingga analisis instalasi tela! diatur ole! standardan kode. Program )em'antu dan )erangkat lunak /uga di)akai untukmem)ermuda! dan mem)er%e)at ta!a) )eran%angan.

Metode Instalasi

Jenis/enis metode instalasi )i)a di 'a0a! laut diantaran(a adala! S-lay , 6-lay dan 7eel lay . Setia) metode memiliki kele'i!an dan kekurangan.Metode S-lay adala! metode (ang )aling sering di)akai. am'ar 1menun/ukkan sketsa dari metode S-lay dan gam'ar 2 menun/ukkan sketsametode instalasi 6-lay .

!a()a* 1' S+etsa Metode S-lay !uo, &./



!a()a* &' S+etsa Metode J-lay Pal(e*, &0/

&' P*e-analisis Instalasi

&'1 Pe(ilihan %ete)alan Pipa

#e+anan inte*nal

Tegangan hoop -hoop stress meru)akan reaksi dari material )i)a aki'atdari tekanan internal, (ang se%ara statis da)at ditentukan 'esarann(a.

Tegangan ini di!ara)kan tidak melam)aui tegangan )lastis material )i)a(ang da)at men(e'a'kan kegagalan )i)a -busting. Persamaan hoopstress (ang tim'ul aki'at tekanan internal adala! se'agai 'erikut -ASME,21

-1

3imana

4 8oop stress

4 Tekanan internal

4 Tekanan eksternal

4 3iameter luar



4 &ete'alan nominal dinding )i)a

!a()a* ' Ilust*asi hoop stress

#e+anan +ste*nal

Struktur )i)a di 'a0a! laut akan mengalami tekanan !idrostatik dari airlaut (ang men/adi lingkungan ker/an(a dan tekanan ini dise'ut se'agaitekanan eksternal )ada )i)a. Semakin dalam lokasi )i)a, semakin 'esar)ula tekanan eksternal (ang 'eker/a )ada )i)a terse'ut. Pada kedalamantertentu dimana tekanan eksternal /au! le'i! 'esar dari tekanan internal(ang 'eker/a )ada )i)a, maka semakin 'esar )ula kemungkinan akan

ter/adin(a kegagalan -collapse )ada )i)a.+ntuk men%ega! ter/adin(a collapse terse'ut, maka 'esarn(a tekananeksternal (ang 'eker/a )ada )i)a !arus memenu!i kriteria 'erikut ini-3N5, Submarine Pipeline Systems, 212

-2

3imana

4 Tekanan eksternal -)si

4

4 Massa /enis air laut -l'6"t7

4 Per%e)atan gra*itasi -"t6s8

4 &edalaman )erairan -"t

2h



4 &arakteristik tekanan collapse -)si

4 Faktor keta!anan material

4 Faktor keta!anan sa3ety class

Lo+al Buckling

9okal buckling meru)akan suatu kondisi dimana ter/adi de"ormasi 'entuk)ada satu titik )enam)ang melintang suatu )i)a. &ondisi kritis (angter/adi meru)akan kom'inasi dari longitudinal stress dan hoop stress, danda)at dirumuskan se'agai 'erikut ini -3N5, Submarine Pipeline Systems,1#:1

-;

-<

-=

->

-?

-:

-#

-1

-11



-12

3imana

4 9ongitudinal stress

4 9ongitudinal stress - 25ial

4 9ongitudinalstress -Bending

4 :ritical longitudinal stress

4:ritical longitudinal stress - 25ial

4:ritical longitudinal stress -Bending

4 :ritical hoop stress

Propagation buckling

Propagation buckling adala! kondisi dimana )otongan melintang )i)a'eru'a! kon"igurasin(a dan meram'at di se)an/ang )i)a. Energi (angmen(e'a'kan buckle meram'at adala! tekanan !idrostatik, (angdise'a'kan karena tekanan eksternal -!idrostatik le'i! 'esar daritekanan propagation buckling )i)a, (ang 'er)eran se'agai )ena!an.-API, 2#

-1;

-1<

&'& Analisis %esta)ilan Pipa di Bawah Laut

&esta'ilan )i)a di dasar laut meru)akan !al (ang )erlu di)er!atikan )ada

)roses )eran%angan struktur )i)a di 'a0a! laut. Sala! satu %ara untukmem)erta!ankan kesta'ilan )i)a di dasar laut adala! dengan %aramemasang la)isan 'eton -concrete coating se!ingga 'erat )i)a'ertam'a! dan kesta'ilan )i)a )un da)at di%a)ai -Palmer, 2:. a(aga(a (ang 'eker/a )ada )i)a di 'a0a! laut, terdiri dari

a(a *ertikal



-1=

a(a !ori@ontal

-1>

&' Analisis Bentang Be)as Pipa

&ondisi 'entang 'e'as )i)a adala! kondisi dimana )i)a menggantungtan)a tum)uan se!ingga akan men(e'a'kan )i)a mengalamikegagalan. Bentang 'e'as )i)a terda)at 2 kondisi (aitu statik dandinamik. +ntuk kondisi dinamik ada dua kasus )ergerakan, in linedan cross ;ow. Se)erti ditun/ukkan )ada gam'ar <.

!a()a* 3' A*ah pe*ge*a+an a+i)at a*us laut Bai, &1/

9c cross ;ow

-1?

9c in-line

-1:



' Analisis Instalasi S-lay

Instalasi )i)a dengan metoda S-lay, mem'agi )i)a men/adi 2 daera! (aituo#erbend dan sagbend <lihat gambar %=. >#erbend adala! lengkungan)i)a (ang ter'uka ke'a0a! dimulai dari )i)a di barge -keluar tensioner=

!ingga u/ung stinger -stinger tip, sedangkan daera! sagbend adala!lengkungan )i)a (ang ter'uka keatas (ang dimulai dari titik 'alik-in;ection point sam)ai ke touchdown point -DP. Barge 'er"ungsise'agai tem)at )roses)roses (ang dilakukan se'elum )roses instalasise)erti )en(im)anan, )engelasan, dan )engu/ian. ensioner adala! alat(ang 'er"ungsi mendorong dan menarik )i)a )ada saat )roses instalasi.Stinger adala! struktur (ang di'uat untuk )em'entukan lengkungano#erbend. ouchdown point adala! titik /atu! )i)a di dasar laut.

Pada daera! o#erbend )i)a akan mengalami bending momen, teganganlongitudinal aki'at tensioner, dan ga(a reaksi dari tum)uan di stinger .&etika )i)a masuk kedalam air maka )i)a akan dikenai 'e'an !idrostatik

dari air. Pada daera! sagbend )i)a akan mengalami bending momen,tegangan longitudinal dan tekanan !idrostatik akan semakin 'esar karenasemakin dalam -mendekati dasar laut. Setela! )i)a men%a)ai titik

/atu!n(a -DP )i)a akan mengalami residual lay tension aki'at tegangantensioner )ada saat )roses instalasi.

+ntuk keamanan dan keselamatan )roses instalasi standar tela!mengatur tegangan maksimum (ang dii/inkan untuk daera! o#erbend:= SMS sedangkan sagbend ?2 SMS untuk kondisi statik.

!a()a* .' %on4gu*asi pipa saat instalasi Bai, &1/



Berikut ini adala! )ersamaan untuk meng!itung radius di daera!o#erbend

(19)

3imana ? 4

"aktor desain -,:=

4 Specied *inimum +ield Stress -SMS

!a()a* 5' Pe(odelan dae*ah sag)end !uo, &./

(20)

3imana@ 4 'erat satuan )i)aA0 4 kekakuan tekuk )i)a

4 tegangan e"ekti" )i)a 'agian 'a0a!

s 4 /arak )an/ang 'entang )i)a 4 sudut )ada /arak s

Persamaan diatas adala! )ersamaan non linear untuk )roses instalasi)i)a daera! sag'end -li!at gam'ar >.

Perangkat lunak ?inite element analysis -?A2 (ang 'iasa digunakanuntuk analisis instalasi adala! o"pipe, aba@us, orca;e5 .



am'ar ? menun/ukkan )roses masukan )ada )rogram o)i)e untuk data)i)a. 3ata lingkungan, data barge /uga di masukkan ke )rogram o"pipe.Setela! selesai )emasukan data dilakukan running )rogram o"pipe.am'ar : menun/ukkan ta'el keluaran o"pipe (ang meng!asilkan nilaibending momen dan )ersentase tegangan (ang ter/adi, sedangkan

gam'ar # menun/ukkan )roDl )i)a !asil dari masukkan o"pipe-konDgurasi barge roller , stinger roller .

am'ar #11 menun/ukkan ter/adi tegagan dan bending momenmaksimum ter/adi di daera! sagbend -stinger . 3engan nilai teganganmaksimum di daera! o#erbend ?2 SMS dan daera! sagbend 12,=SMS. Bending momen maksimum (ang ter/adi di daera! o#erbendmemiliki nilai ;>: &Nm. adius kur*a (ang ter/adi di o#erbend 11<,1 mdan radius sagbend 21#,?? m.

adius minimum o#erbend

(21)

7minimum (ang dii/inkan 4 #>,>= m 7(ang ter/adi 4 11<,1 m

3iketa!ui

A 4 Modulus elastisitas

D 4 3iameter luar )i)a

S*+S 4 Specied *inimum +ield Strength

D? 4 Desaign 3actor

adius sagbend (ang ter/adi

-22

4 21#,?? m

3iketa!ui

4 7esidual lay tension

i 4 koeDsien gesek sea'ed

wsub C 'erat )i)a terendam

S? 4 sa3ety 3actor



!a()a* 6' Input p*og*a( o7pipe

!a()a* 0' Output p*og*a( o7pipe



!a()a* 8' !*a4+ p*o4le pipa 9s bending oen

!a()a* 1' !*a4+ p*o4le pipa 9s total stress



!a()a* 11' !*a4+ p*o4le pipa 9s tegangan tensione*

3' %esi(pulan

3ari e*aluasi dan analisis (ang suda! dilakukan, da)atla! diam'il'e'era)a kesim)ulan )enting ss'

1. +ntuk )i)a dengan diameter luar 1< in%!, te'al )i)a (angdirekomendasikan adala! 1<,; mm, kete'alan %on%rete %oating <=mm dan 'entang 'e'as )i)a maksimum 1; -untuk stati% dan < m-untuk dinamik.

2. 9ay barge (ang digunakan adala! s0i'er resolute dengan s)esiDkasitensioner, barge roller dan stinger roller terlam)ir dida)at

− Tegangan maksimum (ang ter/adi di o#erbend 4 ?2SMS dan

sagbend 4 12,= SMS

− Bending momen maksimum ter/adi di daera! o#erbend<laybarge= 4 ;>: &Nm

− adius kur*a (ang ter/adi di o#erbend 4 11<,1 m dan sagbend

4 21#,?? m

− adius minimum kur*a (ang dii/inkan 4 #>,>= m

3engan !asil stress di o*er'end G := SMS dan sag'end G ?2 SMSserta radius minimum #>,>= m maka da)at dikatakan 'a!0a )i)a layable-da)at diinstal dengan aman.

DAF#AR PUS#A%A



API. -2#. Design, :onstruction, >peration, and *aintenance o3 >"shore8ydrocarbon Pipelines <9SD=. +SA.

ASME. -21. as ransmission and Distribution Piping Systems <2SD=.Ne0 ork +SA Assosiation So%iet( o" Me%!ani%al Engineers

Bai, . -21. Pipelines and 7iserss. 9ondon +& Else*ier.

3N5. -1#:1. Submarine Pipeline Systems <2SD=. Ho*ik Nor0a( 3etNorske 5eritas.

3N5. -212. Submarine Pipeline Systems <97?D=. Houstan +SA 3etNorske 5eritas.

uo, B. -2=. >"shore Pipelines <Design, 0nstallation, and *aintenance=.Ne0 ork +SA Else*ier.

Palmer, A. -2:. Subsea Pipeline Angineering. kla!oma +SA Penn ell.

mesin jurnal contoh

Documents

Transcript of mesin jurnal contoh