Kata Pengantar

Puji syukur kepada Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan

karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas sarjana yang berjudul

“Studi Dan Perancangan Sistem Perpipaan Tailing Untuk Pertambangan emas“.

Tugas sarjana disusun sebagai salah satu syarat kelulusan untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik Mesin dan

Dirgantara, Institut Teknologi Bandung.

Penyusunan tugas sarjana ini tentunya tidak lepas dari bantuan dan

dukungan dari pihak lain. Oleh karena itu pada kesempatan ini penulis ingin

mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

1. Almarhum ayahku tercinta Tantawil Dahari, ibuku tercinta Endang

Fajarsari, kakakku tersayang Fari Pratomosiwi, dan seluruh keluarga

atas doa, dukungan, pengorbanan, kesabaran, dan curahan kasih

sayangnya selama ini.

2. Prof. Dr. Ir. IGN. Wiratmaja Puja, sebagai dosen pembimbing penulis

yang telah memberikan ilmu, pengalaman berharga, bimbingan, dan

masukan-masukan selama penyusunan tugas sarjana ini.

3. Dr. Ir. Sigit Yoewono, selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin

Institut Teknologi Bandung.

4. Para dosen pengajar Program Studi Teknik Mesin ITB yang telah

mencurahkan seluruh tenaga dan meluangkan waktu untuk

memberikan ilmunya kepada penulis.

5. Staf dan karyawan Laboratorium EDC, Pak Wayan, Pak Bagus, Pak

Rahman, Mas Dadang, Mas Jajang, Mas Iin atas semangat dan

bantuannya.

6. Pak Sur, Bu Ria, Pak Ridwan, serta seluruh staf dan karyawan Fakultas

Teknik Mesin dan Dirgantara atas bantuannya selama ini.

7. Alit W.S, Annofianton J.S, Aris I, Dheyhiras, Dikha M.S, Edgar M,

Ginanjar, Hendro, Kuntadi P, Lukman A.P, Lutfy A, Nicholas A,

Okky E, Okta P.M, Pungky R.P, Reza N, Rino U, Riza D.B, Utami R,

Subban M, Vani V, Yoppy S.A dan seluruh teman bermain dan belajar

dari mahasiswa mesin angkatan 2006 yang tidak disebutkan satu

persatu.

8. Teman Laboratorium EDC, Ramadhani, Immanuel, Bob Jovan, Niko

Septian, Dani Darma Putra, Andre, Fendo, Gilang, Fifi, Achrizal,

Fadhil ,Adli , Tessal, Bilal, Atika, Kamal, Frans, Miko, Eko, Firman

yang telah setia membantu penulis.

9. August M, Christian S, Dion L, Septianus T, Valen A, dan teman –

teman lainya yang selalu siap diajak bermain untuk refreshing.

10. Keluarga Kosan WAA 24 dan Progo 22, Apis, Bobi, Ari kuncoro,

Andrie , Simon, Adrie P.N, Hasto, Bismile, Primasari Elda, dan Elyn.

11. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan namanya satu-persatu yang

telah mendukung penulis.

Semoga Allah SWT selalu menyertai dan memberikan rahmat-Nya yang

berlimpah serta membalas semua amal baik atas segala bantuan yang telah

diberikan kepada penulis.

Penulis sangat berharap tugas sarjana ini dapat memberikan pengetahuan

bagi semua pihak yang membaca. Namun masih banyak perbaikan yang

diperlukan untuk menyempurnakan tugas sarjana ini. Oleh karena itu, kritik dan

saran membangun terhadap tugas sarjana ini sangat diharapkan penulis untuk

perbaikan di masa mendatang.

Bandung, 25 Juni 2010

Penulis

Daftar Isi

Contents

Kata Pengantar..........................................................................................................i

Daftar Isi.................................................................................................................iii

Daftar Gambar.......................................................................................................vii

Daftar Tabel.............................................................................................................x

Bab 1 Pendahuluan.................................................................................................1

1.1 Latar Belakang..........................................................................................1

1.2 Tujuan Penulisan.......................................................................................5

1.3 Ruang Lingkup..........................................................................................6

1.4 Metodologi Penulisan................................................................................6

1.5 Sistematika Penulisan................................................................................8

Bab 2 Tinjauan Pustaka........................................................................................10

2.1 Pengolahan Tambang..............................................................................10

2.1.1 Crushing And Grinding [4]................................................................11

2.1.2 Flotation [4].......................................................................................12

2.1.3 Pembuangan Tailing [4].....................................................................12

2.2 Slurry.......................................................................................................13

2.2.1 Jenis Slurry[7]....................................................................................13

2.2.2 Tipe Aliran Slurry............................................................................14

2.3 Karakteristik Slurry.................................................................................16

2.3.1 Konsentrasi Solid [7].........................................................................16

2.3.2 Masa Jenis [7]....................................................................................17

2.3.3 Viskositas [7].....................................................................................17

2.4 Sistem Perpipaan Slurry Pada Pertambangan.........................................18

2.5 Analisis Hidrolik Slurry..........................................................................20

2.5.1 Kecepatan Pengendapan Partikel.....................................................20

2.5.2 Mekanika Aliran Slurry dalam Pipa [10]............................................25

2.6 Analisis Tegangan Pada Sistem Perpipaan.............................................30

2.6.1 Beban – Beban pada sistem Perpipaan [7].........................................30

2.6.2 Tegangan – Tegangan pada Sistem Perpipaan.................................31

2.7 Pemilihan Material Pipa [15].....................................................................37

2.8 Kode dan Standar Sistem Perpipaan.......................................................39

2.9 Kode ASME B31.11 Slurry Transportation Piping system [14]...............39

2.9.1 Perhitungan Tebal Pipa....................................................................40

2.9.2 Penentuan Momen...........................................................................40

2.9.3 Kriteria Tegangan yang Diperbolehkan [14]......................................41

2.10 Analisis Aliran Slurry dengan Program Bantu Fluent............................43

2.10.1 Penggambaran Menggunakan Autodesk Inventor...........................43

2.10.2 Pemodelan dan Meshing Menggunakan Gambit.............................43

2.10.3 Simulasi Aliran Dengan Menggunakan Fluent................................45

2.10.4 Metodologi analisis [24].....................................................................46

2.11 Analisis Tegangan Pipa dengan Program Bantu Autopipe.....................48

2.11.1 Pemasukan Data Pada Autopipe......................................................49

2.11.2 Pembuatan Model Pada Autopipe....................................................49

2.11.3 Pemasukan Input dan Analisis.........................................................49

Bab 3 Data Operasional dan Sistem Perpipaan Tailing Pertambangan Batu Hijau

....................................................................................................................51

3.1 Lokasi Fasilitas Penghasilan dan Penyaluran Tailing.............................51

3.2 Fasilitas Utama Sistem Penyaluran Tailings Slurry................................52

3.2.1 Dearation box...................................................................................54

3.2.2 Onshore Pipeline..............................................................................55

3.2.3 Choke Station...................................................................................56

3.2.4 Offshore Pipeline.............................................................................57

3.3 Kondisi Berdasarkan Desain Basis.........................................................58

3.3.1 Kapasitas Sistem..............................................................................58

3.3.2 Karakteristik Slurry..........................................................................59

3.3.3 Rheology..........................................................................................59

3.4 Kondisi Operasi Aktual...........................................................................62

3.4.1 Tailings process plant ( Throughput )..............................................62

3.4.2 Kapasitas Sistem aktual...................................................................63

3.4.3 Distribusi Ukuran Partikel...............................................................66

3.5 Syarat Kondisi Operasi............................................................................66

3.6 Data Sistem Tailings Slurry Perpipaan Pertambangan Batu Hijau.........66

3.7 Data Lingkungan Pertambangan Batu Hijau...........................................67

Bab 4 Analisis Hidrolik Aliran, Simulasi Aliran pada Pipa Berorifice, Dan

Pemodelan Onshore Tailing Pipeline.........................................................69

4.1 Analisis Hidrolik Aliran..........................................................................69

4.1.1 Perhitungan Karakteristik Slurry.....................................................69

4.1.2 Perhitungan Hidrolik Aliran Slurry.................................................74

4.1.3 Perhitungan Tebal Pipa....................................................................81

4.2 Analisis Optimasi Sistem Perpipaan.......................................................82

4.3 Analisis Tegangan Sistem Perpipaan......................................................92

4.3.1 Pemodelan Sistem Perpipaan...........................................................92

4.3.2 Analisis Tegangan pada Beban Sustain...........................................93

4.3.3 Analisis Tegangan Akibat beban Ekspansi......................................94

4.3.4 Analisis Tegangan Akibat Beban Occasional ( Gempa ).................95

4.3.5 Analisis Tegangan Akibat Beban Occasional ( angin )...................97

4.4 Modifikasi Sistem Perpipaan..................................................................98

4.5 Studi Parameter Hasil Analisis Tegangan.............................................102

4.5.1 Studi Parameter Akibat Peningkatan Tekanan Operasi.................102

4.5.2 Studi Parameter Akibat Peningkatan Beban gempa......................103

4.5.3 Studi Parameter Akibat Peningkatan Beban Angin.......................104

Bab 5 Kesimpulan dan Saran.............................................................................106

5.1 Kesimpulan............................................................................................106

5.2 Saran......................................................................................................107

Daftar Pustaka......................................................................................................108

Daftar Gambar

Gambar 1.1 Peta hasil lokasi pertambangan dunia [1]..............................................1

Gambar 1.2 Produksi Pertambangan Dunia [1].........................................................3

Gambar 1.3 Pertambangan Batu Hijau [2].................................................................3

Gambar 1.4 Grafik pencapaian karakteristik slurry tahun 2002 – 2027 [3]..............4

Gambar 2.1Foto lokasi pertambangan Batu Hijau [4].............................................10

Gambar 2.2 Batuan hasil proses crushing [6]..........................................................11

Gambar 2.3 Pemisahan mineral berharga dan batuan induk [3]..............................12

Gambar 2.4 Contoh lokasi penampungan tailing slurry [1].....................................13

Gambar 2.5 Contoh settling dan non-settling slurry [1]..........................................14

Gambar 2.6 Contoh partikel pembentuk aliran slurry tipe homogen dan heterogen [8].............................................................................................................................15

Gambar 2.7 Contoh Perbandingan Konsentrasi Solid Larutan [9]..........................16

Gambar 2.8 Skema umum sistem perpipaan slurry jenis full flow dan open

channel [23]...............................................................................................................19

Gambar 2.9 Grafik Perhitungan Koefisien Durand (FL) [7]...................................21

Gambar 2.10 Contoh slurry dengan ukuran partikel tak seragam [8]......................22

Gambar 2.11 Grafik perhitungan Re dan Cd [7]......................................................23

Gambar 2.12 Grafik perhitungan nilai m [7]...........................................................24

Gambar 2.13 Grafik perhitungan nilai z [7].............................................................25

Gambar 2.14 Contoh Hydraulic Grade Line [11].....................................................26

Gambar 2.15 Nomenklatur pipa [12]........................................................................27

Gambar 2.16 Nomenklatur patikel slurry [12].........................................................28

Gambar 2.17 Gaya aksial pada pipa [1]...................................................................32

Gambar 2.18 Gaya geser pada pipa [13]..................................................................33

Gambar 2.19 Momen lentur dan torsi pada pipa [1]................................................34

Gambar 2.20 Momen torsi pada pipa.....................................................................34

Gambar 2.21 Tegangan longitudinal pipa..............................................................35

Gambar 2.22 Tegangan tangensial pipa.................................................................36

Gambar 2.23 Tegangan radial Pipa........................................................................37

Gambar 2.24 Momen akibat pembebanan [1]..........................................................40

Gambar 2.25 Tampilan proses meshing pada program bantu Gambit...................44

Gambar 2.26 Tampilan Proses Pendefinisian........................................................45

Gambar 2.27 Tampilan Penetuan Kondisi Batas...................................................46

Gambar 2.28 Tampilan Penentuan Syarat Konvergensi dan Iterasi......................46

Gambar 2.29 contoh bentuk cell persegi................................................................48

Gambar 2.30 Tampilan Pemasukan Spesifikasi Pipa............................................49

Gambar 2.31 Tampilan Penentuan Data Analisis..................................................50

Gambar 3.1 Peta lokasi tambang Batu Hijau [16]....................................................51

Gambar 3.2 Layout Batu Hijau onshore pipeline [17].............................................52

Gambar 3.3 Sistem penanganan tailing slurry [2]...................................................53

Gambar 3.4 Deaeration box [2]...............................................................................54

Gambar 3.5 Onshore tailing pipeline[2]..................................................................56

Gambar 3.6 Choke station [2]..................................................................................57

Gambar 3.7 Lokasi Transisi offshore pipeline [2]...................................................57

Gambar 3.8 Model 3D offshore pipeline [2]...........................................................58

Gambar 3.9 Grafik yield stress terhadap konsentrasi solid [19]...............................60

Gambar 3.10 Model Hidrolik untuk Kondisi Berdasarkan Desain Basis [16].........61

Gambar 3.11 Grafik Pencapaian Karakteristik Slurry tahun 2002 – 2011 [3].........62

Gambar 3.12 Peta gempa indonesia SNI 2003-1726-20034 [22].............................68

Gambar 4.1 Grafik konsentrasi solid 2007............................................................71

Gambar 4.2 Grafik distribusi kumulatif konsentrasi solid 2007............................72

Gambar 4.3 Grafik konsentrasi solid 2008............................................................72

Gambar 4.4 Grafik Ddistribusi kumulatif konsentrasi solid 2008.........................73

Gambar 4.5 Grafik tingkat viskositas....................................................................74

Gambar 4.6 Metodologi perhitungan.....................................................................75

Gambar 4.7 Analisis hidrolik sistem untuk kondisi desain basis...........................78

Gambar 4.8 Analisis hidrolik sistem untuk kondisi rata – rata tahun 2007...........79

Gambar 4.9 Analisis hidrolik sistem untuk kondisi rata – rata tahun 2008...........80

Gambar 4.10 Hidrolik sistem untuk kondisi 3167 t/h througput...........................84

Gambar 4.11Tampilan model pipa dengan orifice................................................86

Gambar 4.12 Tampilan kontur penurunan tekanan................................................87

Gambar 4.13 Grafik penurunan tekanan pipa........................................................87

Gambar 4.14 Kontur kecepatan pada pipa.............................................................88

Gambar 4.15 Kontur garis kecepatan pada pipa....................................................88

Gambar 4.16 Grafik kecepatan pada pipa..............................................................89

Gambar 4.17 Hidrolik sistem untuk kondisi 3167 t/h througput dengan 15 orifice

................................................................................................................................91

Gambar 4.18 Tampilan keseluruhan model autopipe............................................92

Gambar 4.19 Hasil analisis tegangan akibat beban sustain...................................94

Gambar 4.20 Hasil analisis tegangan akibat beban ekspansi.................................95

Gambar 4.21 Hasil analisis tegangan akibat beban gempa....................................96

Gambar 4.22 Hasil analisis tegangan akibat beban gempa....................................97

Gambar 4.23 Hasil analisis tegangan akibat beban angin......................................98

Gambar 4.24 Modifikasi sistem perpipaan point A23...........................................99

Gambar 4.25 Modifikasi sistem perpipaan point A29...........................................99

Gambar 4.26 Modifikasi sistem perpipaan point 17............................................100

Gambar 4.27 Modifikasi sistem perpipaan point A20.........................................101

Gambar 4.28 Grafik tegangan maksimum akibat variasi tekanan operasi...........103

Gambar 4.29 Grafik tegangan maksimum akibat variasi beban gempa..............104

Gambar 4.30 Grafik tegangan maksimum akibat variasi beban angin................105

Daftar Tabel

Tabel 2.1 Data Kekuatan material berdasarkan grade pipa [14]..............................38

Tabel 3.1 Spesifikasi Onshore pipeline [2]..............................................................55

Tabel 3.2 Spesifikasi orifice [18]..............................................................................56

Tabel 3.3 Desain Throughput Sistem Transpot Tailing [19]....................................58

Tabel 3.4 Distribusi Ukuran Partikel Tailings Slurry [19].......................................59

Tabel 3.5 Tabulasi data tailings Process Plant [3]..................................................63

Tabel 3.6 Karakteristik Aliran pada Perpipaan Tanpa Penggunaan Orifice [16].....64

Tabel 3.7 Karakteristik Aliran pada Perpipaan dengan Penggunaan 6 Orifice [16] 65

Tabel 3.8 Distribusi ukuran partikel tahun 2004 – 2008 [16]...................................66

Tabel 3.9 Data meteorologi tambang batu hijau [21]...............................................67

Tabel 4.1 Hasil Perhitungan Karakteristik Slurry 1 january 2007 - 22 january

2007........................................................................................................................70

Tabel 4.2 Data perhitungan tebal pipa yang dibutuhkan.......................................81

Tabel 4.3 Hasil perthitungan tebal pipa yang dibutuhkan.....................................82

Tabel 4.4 Hasil simulasi aliran dengan penggunaan orifice..................................85

Tabel 4.5 Hasil analisis tegangan akibat beban sustain.........................................93

Tabel 4.6 Hasil analisis tegangan akibat beban ekspansi......................................94

Tabel 4.7 Hasil analisis tegangan akibat beban gempa..........................................95

Tabel 4.8 Hasil analisis tegangan akibat beban sustain pada modifikasi sistem

perpipaan..............................................................................................................101

Tabel 4.9 Hasil analisis tegangan akibat beban gempa pada modifikasi sistem

perpipaan..............................................................................................................101

Tabel 4.10 Hasil analisis tegangan akibat beban angin pada modifikasi sistem

perpipaan..............................................................................................................102

Bab 1

Pendahuluan

1.1 Latar Belakang

Pertambangan adalah proses pengambilan mineral berharga ataupun

material – material lainnya yang berasal dari dalam bumi. Semua komponen yang

tidak dapat dihasilkan melalui proses agricultural ataupun proses laboratorium,

biasanya termasuk barang hasil tambang. Sebagai contoh dari barang hasil

tambang diantaranya adalah besi, batu bara, emas, timah, tembaga, dan juga

berlian. Pada Gambar 1.1 berikut menampilkan peta lokasi pertambangan dunia.

Gambar 1.1 Peta hasil lokasi pertambangan dunia [1]

Saat ini, diantara sejumlah besar jenis barang tambang, emas adalah salah

satu barang tambang yang paling sering dicari. Awal mula populernya

pertambangan emas adalah fenomena yang disebut dengan Californian gold rush

yang terjadi tahun 1800. Californian gold rush adalah fenomena terjadinya

peningkatan jumlah pertambangan pencari emas di California secara drastis.

Dengan jumlah pelaku tambang yang sangat banyak di california, beberapa pihak

sadar bahwa untuk meningkatkan kesempatan mereka menemukan emas, mereka

harus mempercepat proses pertambangan yang ada. Maka cara yang dihasilkan

adalah perihal pemisahan emas dari tanah ataupun batuan dengan menggunakan

air. Air yang bercampur dengan tanah dan telah berbentuk slurry, akan sulit untuk

dipisahkan kembali menjadi air dan tanah. Maka dari itu, slurry tersebut biasanya

akan dialirkan ke tempat lain agar tidak mengganggu proses pertambangan emas

mereka. Hal inilah yang nantinya akan menjadi fondasi dasar pengembangan

sistem transportasi slurry.

Saat ini, terdapat dua jenis sistem yang biasa dipakai untuk melakukan

transportasi slurry, yaitu sistem kanal dan sistem perpipaan. Penggunaan sistem

perpipaan sebagai sarana transportasi slurry jarak jauh baru mulai dipergunakan

secara luas pada tahun 1960. Pada tahun 2000 sudah terdapat lebih dari 50

penggunaan perpipaan untuk transportasi slurry jarak jauh, ini berarti terdapat

pertambahan 1 perpipaan untuk setiap tahunnya dalam kurun waktu 50 tahun

terakhir. Seiring dengan bertambahnya jumlah pertambangan dunia, kebutuhan

untuk melakukan transportasi slurry untuk mengalirkan sisa proses pertambangan

juga semakin meningkat. Maka dari itu, diperlukan adanya analisis desain untuk

menjaga keamanan dan integritas perpipaan yang dioperasikan untuk melakukan

transportasi slurry.

Masing – masing negara memiliki tingkat pertambangan yang berbeda,

tergantung dari jumlah mineral yang dimiliki negara tersebut. Berikut akan

ditampilkan tingkat industri pertambangan negara – negara di dunia pada Gambar

1.2.

Gambar 1.2 Produksi Pertambangan Dunia [1]

Tampak pada data diatas, Indonesia memiliki tingkat industri

pertambangan yang cukup tinggi, termasuk diantaranya adalah emas dan tembaga.

Berikut pada Gambar 1.3 adalah salah satu contoh fasilitas pengolahan tambang

yang terletak di Indonesia.

Gambar 1.3 Pertambangan Batu Hijau [2]

Batu Hijau adalah pertambangan tembaga milik P.T. Newmont Nusa

Tenggara. Pada pertambangan Batu Hijau ini terdapat fasilitas berupa process

plant untuk melakukan pengolahan bijih tambang tembaga yang didapat, dan juga

sistem perpipaan untuk menyalurkan sisa hasil tambang. Sistem perpipaan yang

digunakan dibagi menjadi dua bagian, yaitu onshore pipeline dan offshore

pipeline. Onshore pipeline digunakan untuk mentransportasikan slurry sisa proses

pengolahan ke batas tepi pantai, lalu offshore pipeline akan meneruskan aliran

slurry hingga ke tempat pembuangan akhir. Pertambangan Batu Hijau ini

menggunakan teknik Deep Sea Tailings Disposition, dimana slurry hasil tambang,

akan dibuang ke dasar laut yang berlokasi dekat dengan palung laut, agar slurry

dapat terus mengalir ke dasar palung.

Berdasarkan ketetapan pemerintah, maka penempatan akhir slurry

memiliki lokasi di bawah laut dengan jarak 3 kilometer dari pantai, dan memiliki

kedalaman 125m dibawah permukaan laut. Selain itu, pemerintah juga

memberikan ketetapan yang membatasi secara spesifik perihal karakteristik

slurry yang dialirkan, termasuk diantaranya adalah batas konsentrasi solid dan

massa jenis. Berikut akan ditampilkan grafik tingkat konsentrasi solid yang

dihasilkan oleh tambang Batu Hijau untuk tahun sejak tahun 2002.

Mill Throughput - Final Tail %Solid 2002 - 2027 filtered by 95% Mill Availability

-

20,000

40,000

60,000

80,000

100,000

120,000

140,000

160,000

180,000

200,000

J-02 J-03 J-04 J-05 J-06 J-07 J-08 J-09 J-10 J-11 J-12 J-13 J-14 J-15 J-16 J-17 J-18 J-19 J-20 J-21 J-22 J-23 J-24 J-25 J-26 J-27

Date

DM

T/d

ay

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

% S

olid

Throughput - TPD T'put Forecast Act %Solid Est Min % Solid AVG ore

Kepmen 2002 min Kepmen 2005 min Kepmen 2007

Low est throughput @ 95% Mill Availability w as 64K TPD @ Tailing density of 17%

Gambar 1.4 Grafik pencapaian karakteristik slurry tahun 2002 – 2027 [3]

Tampak pada Gambar 1.4 diatas, dalam kurun waktu 2 tahun terakhir,

batasan – batasan yang diberikan pemerintah berkaitan dengan karakteristik

slurry tadi seringkali tidak terpenuhi oleh P.T. Newmont. Hal ini disebabkan oleh

berbagai macam hal, diantaranya adalah produksi bijih yang memang berkurang

dan tingkat kekerasan bijih tambang yang meningkat.

Untuk dapat tercapainya kondisi operasi yang aman dan memenuhi izin

yang ditetapkan, maka perlu dilakukan study dan analisis integritas berkaitan

dengan aspek sistem perpipaan yang ada. Study dan analisis integritas sistem

perpipaan ini akan dilakukan sesuai dengan kode dan standar yang berlaku. Jika

analisis integritas tidak dilakukan dengan benar, maka sistem perpipaan memiliki

kemungkinan mengalami kegagalan, seperti tekanan internal dan external

berlebih, kondisi erosive berlebih yang membuat pipa bocor sebelum masa

pakainya habis, aliran gagal mengalir, dan lain sebagainya.

Pada penulisan tugas sarjana ini, akan dilakukan study dan analisis

integritas sistem perpipaan slurry darat, meliputi analisis hidrolik sistem, analisis

optimalisasi aspek sistem perpipaan, perhitungan ketebalan pipa, serta analisis

tegangan pada sistem perpipaan. Dengan dilakukannya analisis ini, diharapkan

sistem perpipaan slurry di pertambangan Batu Hijau dapat beroperasi dengan

aman dan dengan kondisi aliran yang memenuhi syarat dan ketentuan yang

ditetapkan.

1.2 Tujuan Penulisan

Tujuan yang ingin didapatkan dari penulisan tugas sarjana ini adalah

sebagai berikut :

Memahami hubungan antara karakteristik aliran yaitu konsentrasi solid,

berat jenis tailings, dan ukuran patrikel Tailings slurry terhadap laju aliran

yang terjadi di dalam pipa.

Mendapatkan nilai ketebalan pipa yang sebaiknya digunakan berdasarkan

kode dan standar terkait.

Mendapatkan tingkat konsentrasi solid tailing dan berat jenis slurry tailing

yang berada di atas izin yang ditetapkan dengan mengoptimalisasi aspek

sistem perpipaan yang telah ada.

Mendapatkan kriteria keamanan untuk sistem perpipaan berdasarkan kode

dan standar dengan melakukan modifikasi pada sistem perpipaan.

1.3 Ruang Lingkup

Di dalam penulisan tugas sarjana ini, akan dilakukan hal – hal seperti yang

tertera berikut :

a. Analisis karakteristik aliran slurry yang terjadi sebagai dasar untuk

melakukan analisis hidrolik aliran.

b. Analisis hidrolik sistem, yaitu hubungan antara karakteristik aliran

seperti halnya konsentrasi solid, ukuran diameter partikel, dan massa

jenis aliran terhadap kondisi aliran yang terjadi di dalam pipa

c. Analisis optimalisasi aspek sistem perpipaan terhadap kemungkinan

peningkatan konsentrasi solid sesuai dengan ketetapan yang

diberikan.

d. Pemodelan laju aliran yang terjadi akibat penggunaan orifice plate

sebagai bentuk optimalisasi aspek sistem perpipaan dengan

menggunakan program bantu Fluent.

e. Pemodelan dan analisis tegangan sistem perpipaan dengan program

Autopipe. Jika sistem perpipaan mengalami kegagalan pada saat

analisis, maka dilakukan modifikasi sistem perpipaan.

f. Studi parameter dengan mengubah kondisi operasi sistem perpipaan,

meliputi perubahan tekanan operasi, perubahan parameter gempa, dan

perubahan kecepatan angin.

1.4 Metodologi Penulisan

Tahapan-tahapan yang dilakukan dalam penulisan tugas akhir ini adalah:

a. Studi Literatur:

Mempelajari piping handbook berkaitan dengan jenis slurry dan tipe

aliran slurry didalam pipa secara umum.

Mempelajari slurry system handbook berkaitan dengan karakteristik

hidrolik aliran slurry secara umum.

Mempelajari kode yang dipakai dalam perancangan sistem perpipaan,

yaitu ASME B31.11 Slurry Transportation Piping System.

Mempelajari sistem perpipaan secara umum, diantaranya komponen

pada sistem perpipaan, proses pembuatan pipa, analisis hidrolik,

pemilihan ketebalan pipa, dan analisis tegangan sistem perpipaan.

Mempelajari program bantu Gambit, Fluent, dan AutoPIPE sebagai

cara untuk melakukan perhitungan dan analisis dalam perancangan dan

optimalisasi sistem perpipaan.

b. Melakukan analisis aliran:

Melakukan perhitungan karakteristik aliran slurry, termasuk

diantaranya adalah konsetrasi solid, massa jenis, dan volume fraksi

solid.

Melakukan analisis hidrolik aliran untuk mengetahui karakteristik aliran

fluida yang terjadi.

Melakukan verifikasi hasil analisis hidrolik aliran pada kondisi tertentu,

apakah sesuai dengan data yang diberikan atau tidak.

Menentukan ketebalan pipa yang cocok sesuai karakteristik fluidanya.

c. Melakukan analisis optimalisasi aspek sistem perpipaan :

Menentukan alternatif optimalisasi sistem perpipaan yang akan dipakai.

Melakukan pemodelan aliran yang terjadi karena penggunaan orifice

plate.

Melakukan verifikasi data hasil simulasi terhadap data yang ada.

Melakukan pemodelan penggunaan orifice plate dalam upaya

pencapaian tingkat konsentrasi solid yang diinginkan.

Menentukan jumlah penggunaan orifice plate berdasarkan hasil

simulasi.

d. Melakukan analisis tegangan:

Melakukan pemodelan sistem perpipaan dengan program Autopipe

berdasarkan kode B31.4 Liquid Transportation System for

Hyrocarbons, Liquid Petroleum gas, Anhydrous Ammonia, And

Alcohols.

Melakukan pendekatan analisis tegangan secara manual untuk

mengetahui apakah sistem perpipaan aman atau tidak berdasarkan

kriteria dalam kode ASME 31.11 Slurry Transportation Piping System.

Memodifikasi sistem perpipaan jika kriteria tegangan tidak memenuhi

kode ASME B31.11 Slurry Transportation Piping Syste.

Melakukan studi parameter dengan memberikan variasi kondisi operasi,

seperti variasi tekanan kerja, beban gempa, dan kecepatan angin.

1.5 Sistematika Penulisan

Tugas sarjana ini akan membahas tentang study dan perancangan sistem

perpipaan slurry pertambangan berdasarkan kode ASME B31.11 Slurry

Transportation Piping System. Isi dari tugas sarjana ini terdiri dari lima bab,

yaitu :

Bab 1 Pendahuluan, berisi latar belakang, tujuan, ruang lingkup,

metodologi, dan sistematika penulisan. Pembahasan berawal dari penjelasan awal

tentang pertambangan dan awal mula pengembangan sistem transportasi slurry.

Seiring dengan berjalanya waktu, transportasi slurry dengan menggunakan sistem

perpipaan menjadi semakin banyak digunakan, dan analisis untuk menjamin

kemanan dan integritas pipeline yang digunakan harus lebih diperhatikan. Slurry

yang dialirkan ke tempat penampungan juga harus memenuhi batasan izin yang

ditetapkan. Maka dari itulah study dan perancangan sistem perpipaan slurry pada

tailings slurry pipeline di pertambangan Batu Hijau milik P.T. Newmont

digunakan sebagai study kasus dalam tugas akhir ini.

Bab 2 Tinjauan Pustaka, berisi dasar tentang proses pengolahan tambang,

teori jenis dan tipe aliran slurry, pendekatan perancangan slurry pipeline, analisis

hidrolik sistem perpipaan, analisis tegangan sistem perpipaan, pemilihan material

pipa, kriteria perancangan kode ASME B31.11 Slurry Transportation Piping

System, tahapan pemodelan dan simulasi aliran dengan menggunakan Gambit dan

Fluent, dan tahapan pemodelan sistem perpipaan dengan Autopipe.

Bab 3 Data Operasional dan Sistem Perpipaan Tailing Pertambangan Batu

Hijau , berupa data-data yang digunakan untuk melakukan analisis hidrolik aliran

dan perancangan sistem perpipaan. Diantaranya adalah lokasi fasilitas penghasilan

tailings, fasilitas utama sistem penyaluran tailing slurry, kondisi operasi

berdasarkan desain basis dan kondisi actual, persyaratan operasi yang ditetapkan

untuk sistem, data sistem perpipaan dan kondisi lingkungan di daerah

pertambangan.

Bab 4 Analisis Hidrolik Aliran, Simulasi Aliran pada Pipa Berorifice, Dan

Pemodelan Onshore Tailing Pipeline, berisi hasil perhitungan hidrolik aliran dan

perhitungan ketebalan pipa dengan menggunakan Microsoft excel, pemodelan

geometri pipa ber-orifice dengan menggunakan gambit, pemodelan laju aliran

pipa ber-orifice dengan menggunakan Fluent, pemodelan sistem perpipaan dengan

menggunakan Autopipe, analisis tegangan sistem perpipaan terhadap beban-beban

pada pipa, modifikasi sistem perpipaan, dan studi parameter terhadap variasi

kondisi operasi sistem perpipaan.

Bab 5 Kesimpulan dan Saran, berisi kesimpulan dari analisis yang

dilakukan berdasarkan tujuan yang telah ditetapkan dan saran berdasarkan

kesimpulan yang telah didapat.

Bab 2

Tinjauan Pustaka

2.1 Pengolahan Tambang

Pertambangan adalah proses pengambilan mineral berharga ataupun

material – material lainnya yang berasal dari dalam bumi. Pada umumnya,

mineral berharga hasil pertambangan tadi masih bersatu dengan batuan induknya

dan belum dapat diolah lebih lanjut. Agar mineral berharga - sebagai contohnya

adalah emas, tembaga, timah – dapat diolah lebih lanjut dan dijual, mineral

tersebut harus dapat dipisahkan dari batuan induknya. Pemisahan mineral dari

batuan induknya dapat dilakukan dengan cara mekanikal ataupun secara kimiawi.

Study yang mempelajari teknik dan cara pengambilan mineral berharga dari

batuan induknya secara mendalam bernama extractive metallurgy. Gambar 2.5

menampilkan salah satu fasilitas pengolahan dan pemisahan bijih tambang yang

terdapat di Indonesia.

Gambar 2.5Foto lokasi pertambangan Batu Hijau [4]

Dalam proses pengolahan bijih tambang, umumnya pemisahan dilakukan

secara mekanikal. Pada pemisahan secara mekanikal, proses pemisahanya terdiri

dari 3 tahapan, yaitu crushing and grinding process, flotation process, dan yang

terakhir adalah pembuangan tailing. Berikut akan dilakukan pembahasan lebih

dalam tentang proses pemisahan mineral dan batuan induk secara mekanikal.

2.1.1 Crushing And Grinding [4]

Crushing dan grinding adalah proses pengecilan ukuran suatu materi

dengan cara menghancurkan materi tersebut. Ketika materi tersebut dihancurkan,

ikatan materi akan terpisah dan akan dihasilkan partikel dengan ukuran yang lebih

kecil. Bijih tambang yang diperoleh dari proses pertambangan adalah gabungan

antara mineral beharga dan batuan induk. Ketika bijih tambang tersebut dikenakan

proses tersebut, maka ikatan antara mineral dan batuan akan terpisah, dan akan

terbentuk dua partikel yang berbeda dengan ukuran yang relatif sama. Pemisahan

mineral berharga dan batuan biasa akan memakan waktu lama apabila dilakukan

secara manual. Untuk mempercepat proses pemisahan, maka sisa proses grinding

tadi akan dipindahkan seperti terlihat pada Gambar 2.6, untuk masuk ke proses

berikutnya, yaitu flotation.

Gambar 2.6 Batuan hasil proses crushing [6]

2.1.2 Flotation [4]

Flotation atau biasa disebut washing, adalah proses pemisahan antara

mineral berharga dan serpihan batuan biasa yang memiliki ukuran relatif sama

dengan menggunakan bantuan air. Setelah terpisah, maka mineral berharga akan

dipindahkan ke tempat pengolahan selanjutnya, untuk dicuci dan dikeringkan.

Sedangkan batuan tidak berharga sisa hasil proses dan tidak dibutuhkan – biasa

disebut dengan tailing - akan dibuang. Karena menggunakan air dalam proses

pemisahannya, maka tailing akan dibuang dalam fasa gabungan dengan air, dalam

bentuk slurry. Gambar 2.7 menampilkan contoh hasil pemisahan bijih tambang,

yang akan menghasilkan konsentrat dan batuan ampas ( tailing ).

Gambar 2.7 Pemisahan mineral berharga dan batuan induk [3]

2.1.3 Pembuangan Tailing [4]

Tailing adalah batuan ampas yang tidak memiliki nilai guna. Karena

terdapat penggunaan air pada proses pemisahan secara flotation, maka tailing

yang akan dialirkan akan memiliki fasa slurry karena telah bercampur dengan air.

Tailing yang dihasilkan dari proses tambang tidak dapat dibuang sembarangan

karena memiliki kemungkinan mengandung zat yang bersifat toxic. Maka

biasanya tailing dibuang di tempat penampungan yang telah dibuat terlebih

dahulu. Selain dibuang ke tempat penampungan di darat, tailing juga dapat

dibuang ke bawah laut. Gambar 2.8 menampilkan contoh dam buatan untuk

tempat menampung tailing sisa hasil pertambangan.

Gambar 2.8 Contoh lokasi penampungan tailing slurry [1]

2.2 Slurry

Slurry adalah campuran yang terbentuk dari fasa solid dan liquid. Slurry

banyak ditemui di Fasilitas pengolahan mineral, sebagai contohnya adalah

fasilitas pertambangan milik Newmont. Biasanya cairan campuran pembentuk

slurry adalah air. Berikut akan dibahas mengenai jenis slurry dan Tipe aliran

slurry.

2.2.1 Jenis Slurry[7]

Berdasarkan karakteristik pengendapan partikel solid pembentuknya,

slurry dapat dikategorikan menjadi 2 jenis, yaitu :

Settling Slurry

Adalah jenis slurry yang membutuhkan turbulensi untuk menjaga agar

partikel solid tetap bergerak bersama aliran dan tidak terdeposisi. Tampak

pada Gambar 2.9, pada botol di sebelah kiri adalah settling slurry, karena

partikel padatannya tampak mengendap di bagian bawah botol

Gambar 2.9 Contoh settling dan non-settling slurry [1]

Non-Settling Slurry

adalah jenis slurry yang partikel solid dan liquidnya akan selalu

bercampur, bahkan dengan kondisi tanpa aliran. Tampak pada Gambar

2.9, pada botol di sebelah kanan adalah non-settling slurry, karena partikel

padatanya tidak mengalami pengendapan.

2.2.2 Tipe Aliran Slurry

Berdasarkan kecepatan aliran, distribusi partikel solid, dan diameter

partikel solid, maka aliran slurry dapat dikategorikan menjadi 4 tipe, yaitu :

2.2.2.1 Aliran Homogen [7]

Pada aliran homogen, partikel solidnya terdistribusi secara merata

diseluruh bagian pipa. Aliran homogen biasa ditemukan pada slurry dengan

konsentrasi solid yang tinggi dan memiliki ukuran partikel yang kecil. Slurry

memperlihatkan ciri aliran homogen biasanya tidak akan mengalami pengendapan

jika sedang mengalir. Gambar 2.10 menampilkan contoh partikel pembentuk

slurry dengan tipe aliran homogen yaitu silt dan clay.

Gambar 2.10 Contoh partikel pembentuk aliran slurry tipe homogen dan heterogen [8]

2.2.2.2 Aliran Heterogen [7]

Pada kondisi aliran heterogen, terdapat perbedaan sebaran partikel pada

luas permukaan bagian dalam pipa. Aliran heterogen memiliki ciri slurry dengan

tingkat konsetrasi solid yang rendah dan partikel pembentuknya yang cepat

mengendap. Dapat dilihat pada Gambar 2.10, akan ditampilkan contoh partikel

pembentuk slurry dengan tipe aliran heterogen yaitu sand dan gravel.

2.2.2.3 Aliran Intermediate [7]

Kondisi aliran intermediate terjadi ketika sebagian dari partikel pembentuk

slurry terdistribusi secara homogen, sedangkan sisanya terdistribusi secara

heterogen. Hampir semua aplikasi aliran slurry pada industry berkaitan dengan

jangkauan ukuran partikel yang luas. Kondisi aliran intermediate biasa terjadi

pada sistem transportasi tailings slurry dari fasilitas Pengolahan tambang dan

transportasi dari coal water slurries.

2.2.2.4 Aliran Saltation [7]

Pada kondisi aliran saltation, partikel solid memiliki kecepatan

pengendapan yang tinggi. Turbulensi pada aliran tidak lagi cukup untuk menjaga

agar partikel tetap berada dalam campuran. Partikel akan bergerak dengan cara

bergeser di bagian bawah pipa.

2.3 Karakteristik Slurry

Karakteristik aliran pada settling slurry sangat dipengaruhi oleh kecepatan

partikel mengendap. Sedangkan karakteristik aliran pada non-settling slurry

dipengaruhi oleh massa jenis dan viskositas slurry.

2.3.1 Konsentrasi Solid [7]

Adalah perbandingan jumlah fraksi partikel solid yang terdapat dalam

suatu campuran slurry. Gambar 2.11 menampilkan perbedaan jumlah partikel

solid untuk larutan dengan konsentrasi solid yang berbeda. Perhitungan

konsentrasi solid dapat dilakukan dengan menggunakan persamaan (2.1)

Cw=Berat Partikel Solid ×100

Berat total Slurry(2.1)

Dimana Cw=konsentrasi solid larutan (%)

Gambar 2.11 Contoh Perbandingan Konsentrasi Solid Larutan [9]

2.3.2 Masa Jenis [7]

Masa jenis, didefinisikan sebagai jumlah massa fluida yang terkandung

dalam satu satuan volume, memiliki satuan kg/m3. Massa Jenis Slurry dapat

dihitung dengan menggunakan persamaan (2.2)

ρm= 100

Cw

ρs

+(100−Cw )

ρl

(2.2)

Dimana ρm=¿ massa jenis Slurry (kg/m3)

ρ s=¿ massa jenis Solid (kg/m3)

ρl=¿ massa jenis liquid (kg/m3)

2.3.3 Viskositas [7]

Viskositas merupakan ukuran perbandingan antara tegangan geser dan laju

regangan geser. Semakin tinggi viskositas suatu fluida, maka akan semakin susah

fluida tersebut mengalir. Maka viskositas juga dapat diartikan sebagai tingkat

tahanan fluida terhadap pergerakan. Viskositas slurry sangat dipengaruhi oleh

fraksi volume solid pada slurry. Perhitungan fraksi volume dan viskositas dapat

dilakukan dengan menggunakan persamaan 2.3. dan 2.4

μm

μ l

=1+2.5 C v+10.05 C v2+0.00273 exp (16.6 C v )(2.4)

C v=Cw

ρm

100 ρs

(2.3)

Dimana C v=¿ fraksi volume solid (%)

μm=¿ Viskositas Slurry (Pa.s)

μl=¿Viskositas Liquid ( 0.001 Pa.s )

2.4 Sistem Perpipaan Slurry Pada Pertambangan

Untuk memindahkan fluida dari satu tempat ke tempat yang lain,

penggunaan pipa adalah alternatif yang sering dipakai. Pipa merupakan suatu

komponen yang berfungsi untuk mengalirkan fluida dari satu tempat ke tempat

lain. Sistem perpipaan dapat didefinisikan sebagai rangkaian pipa-pipa yang

digunakan untuk mengalirkan fluida untuk pemprosesan pada suatu plant yang

disebut piping system dan juga sebagai rangkaian pipa yang digunakan untuk

mentransmisikan dan mendistribusikan fluida dari satu tempat ke tempat lain

dengan jarak yang relative jauh yang disebut dengan pipeline system.

Penggunaan pipeline untuk melakukan transportasi slurry untuk suatu

jarak tertentu adalah alternatif yang sangat menarik. Saat ini, hampir semua

industry pertambangan menggunakan pipeline untuk mengalirkan bijih tambang,

konsentrat, dan juga tailing.

Untuk mengalirkan bijih tambang dan tailings, terdapat dua jenis sistem

perpipaan slurry yang sering digunakan, yaitu jenis open channel dan jenis full

flow. Sistem perpipaan slurry dengan jenis full flow biasanya memiliki komponen

utama pompa sentrifugal, pipeline dan sistem distribusi di tempat

penampungannya. Sedangkan sistem perpipaan slurry jenis open channel, adalah

sistem yang mengalir hanya dengan menggunakan gaya gravitasi, biasanya

memiliki komponen tempat penampungan awal, pipeline dan sistem distribusi.

Berikut akan ditampilkan diagram umum sistem perpipaan slurry jenis open

channel pada Gambar 2.12.

Gambar 2.12 Skema umum sistem perpipaan slurry jenis full flow dan open channel [23]

Perancangan sistem perpipaan slurry memiliki beberapa faktor yang harus

diperhatikan, agar perancangan dapat dilakukan dengan baik berdasarkan aspek

ekonominya. faktor – factor yang harus diperhatikan tadi antara lain adalah :

Lokasi Fasilitas Pertambangan

Adalah lokasi tempat beradanya fasilitas dan tempat tujuan

dialirkanya slurry. Jarak dan hubungan lokasi kedua tempat ini

akan menentukan head keseluruhan yang diperlukan oleh sistem

Rute pipeline

Adalah penentuan rute yang dilalui oleh pipa. Jalur terbaik yang

sebaiknya dipilih oleh pipeline adalah jalur dengan jarak terkecil,

kemiringan dataran yang tidak curam, dan memiliki tingkat

ketinggian yang relative tidak berubah – ubah.

Karakteristik slurry

Transportasi slurry sangat berbeda dengan transportasi fluida lain

seperti air. Masing – masing kondisi slurry dengan campuran yang

berbeda akan memiliki property yang berbeda, sehingga

pendekatan perancangannya juga akan berbeda.

Kapasitas throughput

Tergantung dari kapasitas throughputnya, diameter pipeline yang

digunakan juga akan berbeda untuk meminimalkan cost.

2.5 Analisis Hidrolik Slurry

Analisis hidrolik pada sistem perpipaan dilakukan untuk mengetahui

karakteristik fluida di dalam pipa dengan berbagai parameternya. Parameter yang

harus diperhatikan dari suatu aliran slurry di dalam pipa adalah kecepatan

deposisi, debit, laju aliran massa, rugi – rugi aliran, perbedaan tekanan, dan lain-

lain.

2.5.1 Kecepatan Pengendapan Partikel

Pada kondisi aliran slurry heterogen dan intermediate, diperlukan adanya

turbulensi pada aliran untuk menjaga agar partikel tetap bergerak bersama aliran.

Pada kecepatan rendah, partikel akan mengendap di bagian bawah pipa. Tingkat

batas kecepatan minimum yang harus dijaga agar tidak terjadi pengendapan

partikel disebut kecepatan deposisi. Kecepatan aliran slurry sewaktu

pengoperasian harus selalu berada diatas kecepatan deposisi, agar tidak terjadi

pengendapan partikel dan penyumbatan aliran pada pipa.

Tergantung dari jenis distribusi ukuran partikel, kecepatan deposisi dapat

dihitung secara berbeda.

2.5.1.1 Partikel dengan Distribusi Ukuran Seragam [7]

Pada aliran slurry yang dianggap memiliki distribusi ukuran partikel yang

relatif sama, kecepatan pengendapan partikel aliran tersebut dapat dihitung

dengan menggunakan persamaan (2.5)

V D=FL √2 gD (s−1 )(2.5)

Dimana V D=¿ Kecepatan pengendapan partikel aliran ( m/s)

g=¿ Percepatan gravitasi ( m/s2 )

D=¿ Internal Diameter pipa ( m )

s=¿ Solid Spesifik gravity

FL=¿ Koefisien Durand ( dicari menggunakan grafik pada Gambar 2.13)

Gambar 2.13 Grafik Perhitungan Koefisien Durand (FL) [7]

2.5.1.2 Partikel dengan Distribusi Ukuran Tidak Seragam [7]

Hampir semua slurry yang digunakan pada dunia industry memiliki

distribusi ukuran partikel yang tidak serupa. Berikut akan ditampilkan contoh

slurry dengan ukuran distribusi partikel yang tidak seragam pada Gambar 2.14.

Untuk aliran slurry yang demikian, maka kecepatan pengendapan partikelnya

dapat dihitung menggunakan persamaan (2.6)

V D= {5 C v (1−C v )2m−1( D

d )[ D√gd (s−1)gc

]18 ( 1

Z )}815 √gd (s−1)

(2.6)

Dimana V D=¿ Kecepatan pengendapan partikel aliran ( m/s)

Z=¿ Dapat dicari menggunakan gafik pada Gambar 2.17

d=¿ Diameter Partikel ( m )

gc=¿ Satuan konversi ( untuk sistem S.I = 1 )

m=¿ Eksponen kecepatan pengendapan, dicari menggunakan grafik pada

Gambar 2.16

Gambar 2.14 Contoh slurry dengan ukuran partikel tak seragam [8]

Perhitungan z dan m dapat dicari dengan menggunakan grafik yang tertera

pada Gambar 2.16 dan Gambar 2.17. Tetapi terlebih dahulu harus didapatkan

hubungan antara nilai Cd dan Reynold. Perhitungan dapat dilakukan dengan

menggunakan persamaan (2.7) dan (2.8)

CD ℜw2 =

4 g d3 ( ρs−ρl ) ρl

3 μl2 gc

2 (2.7)

ℜw=ρ wo d

μl

(2.8)

Dimana CD=Koefisien Drag

ℜ=bilangan Reynold

Gambar 2.15 Grafik perhitungan Re dan Cd [7]

Kecepatan partikel mengendap pada air murni, Wo, dapat dihitung dengan

menggunakan persamaan (2.9)

W o2=

4 gd (ρ s−ρl)3CD ρl

(2.9)

Dimana W O=Kecepatan partikel terdeposisi pada air murni (m/s)

Setelah Wo dihitung, maka dengan menggunakan grafik pada Gambar 2.16

dibawah, maka akan didapatkan nilai eksponen kecepatan pengendapan, m, dapat

diketahui. Kemudian nilai m tersebut dapat digunakan untuk melakukan

perhitungan W, yaitu kecepatan pengendapan partikel endapan pada slurry,

dengan menggunakan persamaan (2.10)

W =W o(1−C v)m(2.10)

Dimana w=Kecepatan partikel terdeposisi pada slurry (m/s)

Gambar 2.16 Grafik perhitungan nilai m [7]

Kemudian nilai z dicari dengan menggunakan grafik yang terdapat pada

Gambar 2.17. Nilai z ini dapat dipakai untuk melakukan perhitungan kecepatan

deposisi berdasarkan persamaan (2.6)

Gambar 2.17 Grafik perhitungan nilai z [7]

2.5.2 Mekanika Aliran Slurry dalam Pipa [10]

Dalam melakukan analisis hidrolik aliran pipa, digunakan beberapa

persamaan Bernoulli sebagai dasar perhitungan. Persamaan Bernoulli merupakan

bentuk penerapan hukum kekekalan energi. Persamaan Bernoulli ini menyatakan

bahwa energi pada dua titik yang berbeda haruslah sama besar. Persamaan

Bernoulli dapat dilihat dalam persamaan (2.11) berikut.

P1

ρg+

V 12

2 g+Z=

P2

ρg+

V 22

2 g+Z+H l major+H l minor (2.11)

Dimana P=Tekanan fluida( N/m2 )

V=Kecepatan alirandi dalam pipa ( m/s )

Z=Ketinggian (m)

ρ=Massa jenisaliran (kg / m3 )

g=P ercepatan gravitasi( m / s2 )

Hlmajor=rugi−rugi aliranakibat gesekan

Hllminor=rugi−rugialiran akibat komponen sistem

Persamaan Bernoulli tersebut dapat ditampilkan dalam bentuk grafik,

dengan hanya mengambil komponen kettinggian dan head static dari persamaan

tersebut. Bentuk grafik persamaan ini biasa disebut dengan Hydraulic Grade Line.

Berikut akan ditampilkan contoh dari tampilah HGL pada Gambar 2.18.

H=P1

ρg+Z (2.12)

Gambar 2.18 Contoh Hydraulic Grade Line [11]

2.5.2.1 Rugi – Rugi Aliran Karena Gesekan pada pipa

Pada saat fluida mengalir di dalam pipa, fluida akan mengalami gesekan

dengan pipa. Akibat adanya gesekan tersebut, akan terjadi penurunan head awal

sistem. Hal ini biasa disebut dengan rugi – rugi gesekan, atau major head loss.

Pada slurry dengan kondisi aliran intermediate, terdapat partikel yang tersebar

secara homogen dan heterogen, maka cara terbaik untuk menghitung rugi – rugi

yang terjadi adalah dengan memisahkan perhitungan untuk aliran homogen dan

aliran heterogen. Kemudian rugi – rugi total slurry adalah penjumlahan dari rugi

aliran homogen dan rugi aliran heterogen yang terjadi. Perhitungan biasa

dilakukan secara iteratif.

a. Rugi – rugi aliran Homogen [12]

Rugi – rugi akibat gesekan pada aliran slurry homogen, dapat dihitung

dengan menggunakaan persamaan (2.13) dan (2.14) berikut. D dalam persamaan

adalah diameter pipa, seperti yang tertera pada Gambar 2.19.

f n=( ∆ PD1

4 L ) /( ρU 2

2 )(2.13)

f D=( 0.25

{log10 [ ε / D3.7

+ (5.74/ℜ0.9 )]}2 )(2.14)

Gambar 2.19 Nomenklatur pipa [12]

Dimana FD=Koefisien gesek Darcy

Fn=Konstanta Fanning=14

× F D

D1=Diameter dalam pipa, seperti pada gambar 2.15

ε=keka saran permukaan pipa

∆ P=Rugi−rugi slurry homogen=il=Pa/m

ℜ=Bilangan Reynold= ρVDμm

b. Rugi – rugi aliran Heterogen [12]

Rugi – rugi akibat gesekan pada aliran heterogen, dapat dihitung dengan

menggunakan persamaan berikut. D dalam persamaan adalah diameter partikel,

seperti yang tertera pada Gambar 2.20.

im−il

C v il

=K e [ Di g ( ρ s/ ρl−1 )V 2 ( 1

√CD)]

3 /2

(2.15)

CD= 24ℜp

(1+0.173ℜp0.675 ) 0.413

1+1.163 ×104 ℜp−1.09

(2.16)

Gambar 2.20 Nomenklatur patikel slurry [12]

Dimana im=Rugi−rugi slurry heterogen=Pa/m

K e=konstanta Eksperimental

ℜ=Bilangan Reynold partikel=ρV d p

μm

d p=Diameter partikel slurry , seperti pada gambar 2.16

Ketika rugi – rugi total telah didapatkan, maka akan dibandingkan

kerugian total hasil perhitungan dengan kerugian total berdasarkan data aktual

yang dimiliki pada kondisi tertentu. Apabila terdapat perbedaan perhitungan,

maka akan dilakukan proses iterasi sebagai berikut untuk mendapatkan konstanta

iterasi.

log10CC A

=−( 1.8 W O

β K x U f)(2.17)

U f=V √ f n

2(2.18)

Dimana log10CC A

=konstanta iterasi

β=konstanta Ismail

K x=konstantaVon Karmal

U f=kecepatan gesekan ( m/s )

Ketika hasil perhitungan yang didapatkan telah konvergen dan mendekati

data aktual yang dimiliki, maka proses iterasi dihentikan, dan konstanta iterasi

tadi digunakan dalam perhitungan untuk kondisi lain.

2.5.2.2 Rugi – Rugi Aliran Pada Komponen Sistem [10]

Pada saat fluida mengalir di dalam pipa dan melewati komponen sistem

perpipaan, fluida akan mengalami perubahan bentuk aliran. Perubahan tadi akan

menyebabkan terjadinya penuruhan head sistem. Hal ini biasa disebut dengan rugi

– rugi minor. Rugi – rugi akibat sistem perpipaan dapat dihitung dengan

menggunakan persamaan berikut.

hL=KV 2

2 g(2.19)

Dimana hL=rugi−rugi minor aliran (m )

K=koefisien rugiminor

2.6 Analisis Tegangan Pada Sistem Perpipaan

Pengetahuan mengenai sifat-sifat mekanik material sangat penting dalam

merancang suatu sistem perpipaan. Dengan pengetahuan tersebut, dapat kita

ketahui jenis beban dan tegangan yang dapat terjadi pada sistem perpipaan.

Berikut akan dijelaskan lebih lanjut tentang beban dan tegangan sistem perpipaan.

2.6.1 Beban – Beban pada sistem Perpipaan [7]

Sistem perpipaan akan selalu menerima beban saat beroperasi. Setiap

beban tersebut harus dianalisis untuk mendapatkan hasil rancangan yang aman.

Berikut ini adalah kriteria – kirteria beban yang bekerja pada sistem perpipaan.

2.6.1.1 Beban sustain

Beban sustain adalah beban yang dialami oleh sistem perpipaan secara

terus - menerus selama kondisi operasi. Beban ini merupakan kombinasi beban

yang diakibatkan oleh tekanan internal dan berat sistem perpipaan. Beban ini

dikategorikan menjadi dua, yaitu :

a. Beban mati ( Dead load )

Beban ini meliputi berat komponen-komponen sistem perpipaan, berat

isolasi, dan berat struktur sistem perpipaan itu sendiri.

b. Beban Berubah ( live Load )

Beban ini meliputi berat fluida yang mengalir di dalam pipa tersebut atau

fluida lain ketika sedang dilakukan kondisi pengujian sistem perpipaan.

Semua beban berat tersebut diteruskan ke tumpuan sehingga tumpuan-

tumpuan pada sistem perpipaan harus dirancang supaya mampu menahannya.

2.6.1.2 Beban Occasional

Beban occasional adalah beban yang memiliki kemungkinan terjadi pada

sistem perpipaan pada saat operasi. Beban ini dapat disebabkan oleh beberapa hal,

yaitu:

a. Beban Gempa

Adalah beban yang diakibatkan oleh gempa bumi yang terjadi di tempat

instalasi sistem perpipaan. Kriteria seismik dalam perancangan dapat dilakukan

dengan mengestimasi potensi terjadinya gempa.

b. Beban Angin

Adalah beban yang ditimbulkan oleh angin yang bertiup ke arah

permukaan sistem perpipaan. Kecepatan angin tergantung pada kondisi lokal dan

bervariasi terhadap ketinggian.

c. Beban Occasional lain

lain yang dapat diakibatkan oleh getaran, beban relief valve discharge,

beban impak, dan lain-lain.

2.6.1.3 Beban Ekspansi termal

Beban ekspansi termal adalah beban yang timbul akibat adanya ekspansi

termal pada sistem perpipaan. Beban ekspansi termal ini dapat diakibatkan oleh

beberapa hal, diantaranya yaitu :

a. Beban ekspansi termal yang terjadi akibat pembatasan gerak oleh tumpuan

saat sistem perpipaan mengalami ekspansi.

b. Beban ekspansi termal yang terjadi akibat perbedaan temperatur yang

besar dan sangat cepat dalam dinding pipa sehingga menimbullkan

tegangan.

c. Beban ekspansi termal yang terjadi akibat perbedaan koefisien ekspansi

pipa yang dibuat dari dua logam yang berbeda.

2.6.2 Tegangan – Tegangan pada Sistem Perpipaan

Secara umum, tegangan yang terjadi pada pipe dapat dikategorikan

menjadi beberapa tipe tegangan, diantaranya yaitu :

2.6.2.1 Tegangan Normal karena Gaya Aksial [13]

Tegangan normal yang terjadi pada batang ini diakibatkan oleh gaya tekan

maupun gaya tarik bekerja pada arah aksial sejajar sumbu pipa. Tegangan ini

bekerja dalam arah aksial yang sejajar dengan sumbu pipa. Berikut akan

ditampilkan pada Gambar 2.21, gaya aksial yang terjadi pada pipa beserta

persamaan perhitunganya.

σ=F x

A(2.20)

Dimana σ=Tegangannormal

F x=Gaya aksial

A=Luas permukaan pi pa

Gambar 2.21 Gaya aksial pada pipa [1]

2.6.2.2 Tegangan Geser karena Gaya Geser [13]

Tegangan ini bekerja dalam arah tegak lurus dengan sumbu pipa dan

diakibatkan oleh gaya geser yang tegak lurus dengan sumbu pipa. Berikut akan

ditampilkan pada Gambar 2.22, gaya geser yang terjadi beserta persamaan untuk

melakukan perhitungannya.

τ=VQA

(2.21)

Dimana τ=T egangan geser

V=gaya geser

Q=faktor shear

Gambar 2.22 Gaya geser pada pipa [13]

2.6.2.3 Tegangan normal Akibat Momen Lentur [13]

Tegangan ini bekerja dalam arah normal akibat adanya momen lentur

karena beban pada pipa. Nilai tegangan ini akan maksimum ketika berada di titik

terjauh dari sumbu netral, tetapi di pipa dianggap seragam karena dinding pipa

yang tipis. Berikut akan ditampilkan Gambar 2.23, contoh tegangan yang terjadi

akibat momen lentur, beserta persamaan untuk melakukan perhitungannya pada

persamaan (2.22)

σ= M cI

= MZ

(2.22)

Dimana M=Momen lentur

c=Jarak sumbunetral ke titik terjauh

I=Momen inersia pipa

Gambar 2.23 Momen lentur dan torsi pada pipa [1]

2.6.2.4 Tegangan Geser Akibat Momen Torsi[13]

Tegangan ini terjadi akibat adanya momen torsi karena beban puntiran

pada pipa. Tegangan ini bekerja pada tebal penampang pipa. Berikut akan

ditampilkan pada Gambar 2.24, tegangan yang terjadi akibat momen torsi, beserta

persamaan untuk melakukan perhitungannya pada persamaa (2.23 ).

τ=M T c

J(2.23)

Dimana M T=Momentorsi

J=momeninersia pipa

Gambar 2.24 Momen torsi pada pipa

2.6.2.5 Tegangan Longitudinal Akibat Tekanan yang Bekerja Dalam Pipa [13]

Tegangan pada dinding pipa dengan arah longitudinal yang terjadi akibat

tekanan yang bekerja di dalam pipa. Tegangan ini sejajar dengan sumbu pipa.

Berikut akan ditampilkan pada Gambar 2.25, tegangan longitudinal akibat tekanan

fluida kerja, beserta persamaan yang digunakan untuk melakukan pendekatan

perhitungan, pada persamaan ( 2.25 ).

σ l=P Ai

Am

(2.24)

persamaanya dapat diubah ke bentuk yang lebih mudah, yaitu

σ l=P Do

4 T(2.25)

Dimana σ l=Tegangan Longitudinal Pipa

P=Tekanan Fluidakerja

Do=Diameter Luar Pipa

T=Tebal Pipa

Gambar 2.25 Tegangan longitudinal pipa

2.6.2.6 Tegangan Tangensial Akibat Internal Pressure [13]

Tegangan pada dinding pipa dengan arah tangensial yang terjadi akibat

tekanan yang bekerja di dalam pipa. Tegangan ini tegak lurus dengan sumbu pipa.

Berikut akan ditampilkan pada Gambar 2.26, tegangan tangensial akibat tekanan

fluida kerja, beserta persamaan yang digunakan untuk melakukan pendekatan

perhitungan, pada persamaan ( 2.26 ).

σ h=

P (ri2+

ri2+ro

2

r2 )ro

2−ri2 (2.26)

Untuk pipa , diasumsikan bahwa dindingnya memiliki ketebalan yang

tipis. Maka persamaanya dapat diubah menjadi

σ h=P Do

2T(2.27)

Dimana σ h=Tegangantangensialpipa

Gambar 2.26 Tegangan tangensial pipa

2.6.2.7 Tegangan Radial Akibat Internal Pressure [13]

Tegangan pada dinding pipa dengan arah radial, yaitu berlawanan menuju

dinding pipa akibat tekanan yang terjadi di dalam pipa. Berikut akan ditampilkan

pada Gambar 2.27, tegangan longitudinal akibat tekanan fluida kerja, beserta

persamaan yang digunakan untuk melakukan pendekatan perhitungan, pada

persamaan ( 2.28 ).

σ r=

P(ri2−

ri2 ro

2

r2 )2T

(2.28)

Dimana σ r=Tegangan Radial Pipa

Gambar 2.27 Tegangan radial Pipa

2.7 Pemilihan Material Pipa [15]

Material logam mulai digunakan untuk sistem perpipaan secara reguler

dimulai pada tahun 1950. seiring pemberlakuan standar API 5L yang berkaitan

dengan pemilihan material baja untuk sistem perpipaan. Pada akhir tahun 1980-an

terdapat berbagai macam jenis material baja untuk pipa berdasar pada grade yang

ditetapkan oleh API. diantaranva X42. X46. X52. X56, X60.dan X65 . selain dari

jenis pipe yang ditentukan berdasarkan API 5L, terdapat juga jenis material pipa

yang ditentukan berdasarkan standar ASTM, diantaranya adalah A-53, A-106, dan

A-139. Jenis ASTM yang paling sering digunakan adalah ASTM A-139 grade B.

Pada masing-masing grade tersebut terdapat perbedaan sifat - sifat

mekanik yang bergantung pada kandungan kimia dan material penyusunnya.

Secara umum spesifikasi dalam manufaktur material baja untuk sistem perpipaan

mengacu pada komposisi kimi, kekuatan material, dan toleransi terhadap proses

manufaktur yang digunakan untuk pembentukan pipa. Untuk mendapatkan

material pipa yang benar dan sesuai dengan perancangan sistem terdapat beberapa

kriteria yang dapat digunakan dalam analisis pemilihan material pipa. antara lain:

a. Sifat-sifat mekanik. meliputi:

• strength yaitu kekuatan material pipa terhadap beban statik.

• toughness yaitu ketangguhan material pipa terhadap beban dinamik.

• ductility yaitu keuletan yang dimiliki oleh material pipa. dimana

berhubungan dengan proses instalasi sistem perpipaan

b. Weld ability yaitu kemampuan material pipa untuk mudah dilas pada

proses penyambungan dalam proses intalasi.

c. Corrosion resintance yaitu ketahanan material pipa terhadap adanya

korosi

d. Cost. berhubungan dengan harga material pipa yang akan dipakai.

e. Availability, berhubungan dengan ketersediaan material pipa di pasaran

dalam jumlah yang banyak. Hal ini perlu dianalisis untuk menghindari

adanya special order yang memungkinkan pengeluaran biaya yang besar.

Dalam sistem perpipaan dikenal istilah SMYS (Specific Minimum Yield

Strength) dan SMTS (Specific Minimum Tensile Strength dimana masing masing

menujukan kekuatan luluh dan kekuatan tarik dan material pipa. Penamaan grade

kode API 5L. Berikut akan ditamplikan beberapa kekuatan material pada

Tabel 2.1 Data Kekuatan material berdasarkan grade pipa [14]

Grade Pipa SMYS

API 5L X42 42000

API 5L X46 46000

API 5L X52 52000

API 5L X56 56000

API 5L X60 60000

API 5L X65 65000

API 5L X70 70000

ASTM A 106 Gr. C 40000

ASTM A 135 Gr.A 30000

ASTM A 135 Gr.B 35000

ASTM A 139 Gr.A 30000

ASTM A 139 Gr.B 35000

ASTM A 333 Gr. 6 35000

2.8 Kode dan Standar Sistem Perpipaan

Kelayakan rancangan suatu sistem perpipaan harus diperhatikan dengan

seksama. Kelayakan rancangan sistem perpipaan dari segi mekanikal dapat

diketahui dengan melakukan analisis yang seperti yang telah ditetapkan dalam

kode dan standar. Kode dan standar sistem perpipaan dibuat untuk menjamin

keamanan rancangan sistem.

Kode dan standar yang umum dipakai dalam perancangan sistem

perpipaan adalah:

a. ASME B31.1 Power Piping

b. ASME B31.3 Process Piping

c. ASME B31.4 Liquid Transportation System for Hyrocarbons,

Liquid Petroleum gas, Anhydrous Ammonia, And Alcohols.

d. ASME B31.7 Nuclear Power Piping

e. ASME B31.11 Slurry Transportation Piping System

f. ASME B16.5 Pipe Flange and Flange Fitting

g. API 5L Specification for Line Pipe

h. API 570 Piping Inspection Code

i. API 574 Inspection Practices for Piping Components

Pembagian kode dan standar ini memungkinkan perancangan sistem

perpipaan untuk memilih kode dan standar yang paling mendekati aplikasi

pemakaiaannya. Analisis sistem perpipaan pada fasilitas Tranportasi Slurry hasil

pertambangan akan memakai Kode ASME B31.11 Slurry Transportation Piping

System

2.9 Kode ASME B31.11 Slurry Transportation Piping system [14]

ASME B31.11 adalah kode yang digunakan dalam perancangan sistem

Perpipaan yang digunakan untuk memindahkan fluida kerja tertentu, yaitu slurry.

Kode ini mengatur persyaratan-persyaratan untuk perancangan, pemilihan

material, fabrikasi, konstruksi, inspeksi, dan pengujian sistem perpipaan.

2.9.1 Perhitungan Tebal Pipa

Tebal pipa yang dibutuhkan akibat tekanan internal rancangan dapat

dihitungan dengan menggunakan persamaan berikut.

tm=Pi . D

2S(2.29)

t n=tm+A (2.30)

t req=tm

(1−MT )(2.31)

Dimana tm=Tebal minimum berdasarkanTekanan kerja fluida

t n=tebal minimum ditambahallowance

t req=Tebal yangdibutuhkan

S=teganganizin Material

A=allowance korosi dan mekanik

MT=Toleransi Manufaktur Pipa(%)

2.9.2 Penentuan Momen

Pada sistem perpipaan, timbul beban momen akibat banyaknya kasus

pembebanan. Tegangan pipa akibat momen bending dan torsi dapat dihitung

dengan menggunakan harga momen inplane, momen outplane, dan momen torsi

yang bekerja, seperti pada yang ditunjukkan pada Gambar 2.28

Gambar 2.28 Momen akibat pembebanan [1]

Dimana Mi = Momen Inplane

Mo = Momen Outplane

Mt = Momen Torsi

2.9.3 Kriteria Tegangan yang Diperbolehkan [14]

Kriteria tegangan pada ASME B31.11 dapat dikategorikan menjadi 3,

diantaranya yaitu :

2.9.3.1 Kriteria Tegangan Akibat Beban Sustain

Sistem perpipaan akan aman dari beban sustain jika nilai seluruh tegangan

longitudinal yang diakibatkan beban berat, tekanan, dan beban sustain lainnya

tidak melebihi nilai tegangan izin material pada yang ditentukan. Persamaan yang

mengatur kriteria tersebut adalah sebagai berikut.

P D o

4 t n

+0.75 i M A

Z≤ 0.75 SA (2.32)

Dimana i=Faktor Intensifikasi tegangan

M A=Momen akibat Beban Sustain

Z=Modulus Sektion

SA=0.72 S y

Sy=SMYS dari material

2.9.3.2 Kriteria Tegangan Akibat Beban Occasional

Sistem perpipaan akan aman dari beban occasional jika nilai seluruh

tegangan longitudinal kombinasi dari beban sustain dan beban occasional tidak

melebihi nilai tegangan izin material pada temperatur yang ditentuka. Persamaan

yang mengatur kriteria tersebut adalah sebagai berikut.

P D o

4 t n

+0.75 i M A

Z+

0.75i M b

Z≤ 0.88 S y (2.33)

Dimana M B=Momen akibat Beban Occasional

Untuk kriteria B31.4, batasan dari beban occasional yang terjadi adalah

0.8 dari Sy.

2.9.3.3 Kriteria Tegangan Akibat Beban Ekspansi Termal

Sistem perpipaan akan aman dari beban ekspansi termal jika nilai tegangan

ekspansi (SE) tidak melebihi nilai tegangan ijin untuk ekspansi termal (SA)

ditambah selisih tegangan ijin material. Kriteria ini dihitung dengan persamaan

2.22 dan 2.23 berikut.

Untuk pipa yang ditahan ( restrained )

Sl=E∝ (T 2−T 1)−∂ Sh ≤0.9 S y(2.34)

Dimana Sl=Tegangan kompresive longitudinal

Sh=Tegangantangensial Pipa

T 1=Temperatur saat Instalasi

T 2=Temperatur minimalatau maximal

E=Modulus elastisitas Material

∝=Koefisien Ekspansi termal

∂=Ratio Possion

Untuk pipa yang bebas ( unrestrained )

SE=√Sb2+4 St

2 ≤ SA (2.35)

Dimana SE=Tegangan karena ekspansi

Sb=Teganganbending total

Sb=√( ii M i )2+ (io M o )2+Z

St=M t

2 Z=TeganganTorsional

2.10 Analisis Aliran Slurry dengan Program Bantu Fluent

Pemodelan aliran dilakukan untuk mengetahui pola aliran dan penurunan

tekananan pada aliran dalam pipe dengan geometri tertentu. Pemodelan dilakukan

dengan tahapan Sebagai Berikut :

Penggambaran segmen pipa yang akan dianalisis dengan

menggunakan program bantu Autodesk Inventor.

Pemodelan dan meshing menggunakan program bantu Gambit.

Simulasi aliran menggunakan program bantu Fluent.

2.10.1 Penggambaran Menggunakan Autodesk Inventor

Segmen pipa dengan geometri tertentu yang akan dianalisi digambar

dengan menggunakan inventor. Kemudian setelah gambar awal selesai, maka

komponen tersebut di simpan kedalam bentuk yang dapat diproses lebih lanjut

menggunakan gambit, diantaranya adalah : IGS, Step.

2.10.2 Pemodelan dan Meshing Menggunakan Gambit

Gambit ( Geometry and Mesh Building Intelligent toolkit ) digunakan

untuk membentuk dan melakukan meshing terhadapa model yang telah digambar.

Gambit merupakan program bantu PreProcessor yand di desain untuk membantu

membuat model dan melakukan diskritisasi pada model untuk analisis komputasi

Fludia dinamik.

Model yang dibentuk menggunakan program gambit adalah bentuk tempat

fluida mengalir, dan buka komponen tempat fluida mengalir. Tahapan – tahapan

penting pemodelan pada gambit adalah sebagai berikut.

2.10.2.1 Pembentukan Meshing

Proses pemberian meshing dilakukan sebanyak dua kali. Yang pertama

untuk daerah di sekitar segmen aliran fluida dan yang kedua untuk volume fluida.

Pada daerah di sekitar segmen perlu dilakukan meshing edge terlebih dahulu,

sedangkan untuk keseluruhan aliran fluida dilakukan meshing volume.

Gambar 2.29 Tampilan proses meshing pada program bantu Gambit

2.10.2.2 Penentuan Daerah Batas

Setelah model komponen telah selasai di mesh, maka model akan

diberikan daerah batas. Daerah batas ini berguna untuk memasukan jenis kondisi

batas yang digunakan ketika model aliran di simulasi dengan menggunakan

program fluent. Tampilan pemasukan dondisi batas dapat mengacu pada Gambar

2.29

2.10.2.3 Penentuan Material yang Akan Disimulasikan

Tahapan ini dilakukan dengan tujuan untuk menentukan tipe material yang

akan mengalir pada bentuk yang telah dibuat pada proses sebelumnya. Tipe

material dapat berupa solid dan fluid. Selain itu ditentukan juga di daerah mana

saja material tersebut akan mengalir dan dianalisis. Tampilan pemasukan material

dapat mengacu pada Gambar 2.29

2.10.3 Simulasi Aliran Dengan Menggunakan Fluent

Fluent adalah program yang digunakan untuk melakukan simulasi aliran

fluida pada geometri yang rumit. Yang Simulasi aliran dilakukan dengan tujuan

mendapatkan gambaran akan pola aliran dan kondisi fluida yang terjadi di dalam

segmen pipa. Tahapan – tahapan penting yang akan dilakukan untuk melakukan

simulasi aliran adalah sebagai berikut.

2.10.3.1 Pendefinisian Material

Pada tahapan ini akan ditentukan jenis material yang mengalir pada

segmen pipa, beserta dengan karakteristik fluida tersebut , seperti massa jenis dan

viskositasnya.

Gambar 2.30 Tampilan Proses Pendefinisian

2.10.3.2 Pendefinisian Kondisi Batas

Daerah batas yang telah ditentukan sebelumnya melalui program gambit,

kini akan ditentukan kondisinya. Penentuan kondisi batas ini berguna agar Fluent

memiliki tebakan awal untuk menentukan kondisi di tempat lainya ketika simulasi

aliran fluida dikerjakan.

Gambar 2.31 Tampilan Penetuan Kondisi Batas

2.10.3.3 Iterasi Perhitungan

Pada tahapan ini akan ditentukan jumlah iterasi perhitungan yang

dilakukan. Pada tahap ini juga ditentukan persyaratan konvergensi yang

diinginkan, yaitu kapan suatu iterasi perhitungan dianggap sudah benar dan tidak

lagi mengeluarkan hasil yang rambang.

Gambar 2.32 Tampilan Penentuan Syarat Konvergensi dan Iterasi

2.10.4 Metodologi analisis [24]

Program bantu fluent adalah progam bantu yang digunakan untuk

melakukan computational fluid dynamic berdasarkan penggunaan prinsip

kekekalan massa, seperti pada persamaan (2.36), dan kekekalan momentum,

seperti pada persamaan ( 2.37)

∂ ρ∂t

+∇ . ( ρ V )=0 (2.36)

ρ∂V∂ t

+ρ (∇ .V ) V =−∇ p+ρ g+∇ . τ ij (2.37)

Persamaan diatas digunakan bersamaan dengan hukum kekekalan energy

akan menghasilkan persamaan diferential parsial non-linear. Adalah tidak

mungkin untuk menyelesaikan persamaan tersebut secara anaticial. Tapi dengan

penggunaan prosesor, pendekatan untuk menghasilkan penyelesaian atas

permasalahan tadi adalah mungkin dilakukan.

Dengan pengguanaan metode elemen hingga, maka konstruksi suatu

geoemetri benda akan terbagi menjadi quadrilateral yang biasa disebut dengan

cell, dan grid point yang disebut dengan nodes. Tergantung pada jenis

konstruksinya, untuk konstruksi 2 dimensi, cell dengan bentuk segitiga dapat

ditemui, sedangkan untuk bentuk 3 dimensi, cell biasanya berbentuk hexahedral

dan tetrahedral.

Dalam pendekatan dengan menggunakan metode elemen hinnga, integral

dari persamaan – persamaan kekekalan akan diterapkan pada suatu control

volume, yang memiliki definisi sebagai sebuah cell, untuk mendapatkan

persamaan khusus pada cell. Bentuk integral dari persamaan tersebut untuk

kondisi tunak dan aliran inkompresibel adalah sebagai berikut.

∫S

❑

V n . dS=0(2.38)

Integrasi dilakukan untuk permukaan kontrol volume S dan n adalah

normal dari permukaan. Secara fisik, persemaan tersebut berarti jumlah volume

yang masuk kedalam kontrol volume adalah 0. Berikut akan diperlihatkan contoh

cell and nodes pada Gambar 2.33.

Gambar 2.33 contoh bentuk cell persegi

Kecepatan pada muka i didefinisikan sebagai V i=u i i+u j j. Menerapkan

persamaan integrasi diatas untuk cell pada control volume, akan menghasilkan.

−u1 ∆ y−u2 ∆ x+u3 ∆ y+u4 ∆ x=0

Ini adalah bentuk persamaan khusus untuk cell pada gambar 2.29, yang

memiliki nilai sama dengan penjumlahan jumlah aliran yang masuk kedalam

control volume yang memiliki nilai 0. Dengan mencari nilai pada titik tengah cell

dengan menggunakan persamaan diferential khusus tadi berdasarkan nilai kondisi

batas yang ada, maka nilai kondisi aliran yang terjadi di titik tersebut dapat

diketahui. Proses pencarian nilai tersebut akan dilakukan berulang kali ( iteration

) hingga didapatkan hasil yang memiliki perbedaan ( error ) yang kecil sekali

dengan hasil – hasil yang didapat sebelumnya. Ketika hal ini telah terjadi, maka

perhitungan iterasi dianggap telah konvergen, dan nilai tersebut akan dikeluarkan

untuk titik pada cell yang bersangkutan.

2.11 Analisis Tegangan Pipa dengan Program Bantu Autopipe

Autopipe adalah sebuah program Computer Aided Engineering (CAE)

yang digunakan untuk menganalisis tegangan pada sistem perpipaan dan

komponen-komponennya. Program ini dapat melakukan analisis tegangan pada

kondisi pembebanan statik dan dinamik. Berikut akan dijelaskan mengenai

tahapan – tahapan penting dalam pembuatan model sistem perpipaan dengan

Autopipe.

2.11.1 Pemasukan Data Pada Autopipe

Untuk membuat model sistem perpipaan, harus dimasukan terlebih dahulu

data awal yang digunakan untuk membuat model. Data awal yang dimasukan

diantaranya adalah kode sistem perpipaan yang digunakan, satuan pemodelan,

tekanan dan temperature oprasi, beserta data lengkap spesifikasi pipa yang akan

dimodelkan.

Gambar 2.34 Tampilan Pemasukan Spesifikasi Pipa

2.11.2 Pembuatan Model Pada Autopipe

Untuk pemodelan akan dibuat menggunakan component toolbar. Pada

component toolbar dapat dipilih berbagai macam tipe komponen untuk

dimodelkan, seperti pipa lurus, belokan, percabangan, katup, flens, nozzle, anchor

, support dan komponen lainya.

2.11.3 Pemasukan Input dan Analisis

Analisis statik dilakukan dengan setelah kondisi yang akan di analisis,

seperti tekanan kerja, temperature kerja, beban gempa dan lain lain telah

ditentukan. Setelah kondisi ditentukan, maka analisis akan dilakukan berdasarkan

data apa saja yang ingin dimasukan dalam analisis.

Gambar 2.35 Tampilan Penentuan Data Analisis

Tampak pada Gambar 2.35, terdapat opsi kasus yang dapat dipilih untuk

dianalisis seusai dengan keinginan. Pemiliha kasus pembebanan yang berbeda

akan menghasilkan tegangan yang berbeda pula.

Bab 3

Data Operasional dan Sistem Perpipaan Tailing

Pertambangan Batu Hijau

Pada tugas sarjana ini, Studi Kasus akan dilakukan analisis berkaitan

dengan cara peningkatan konsentrasi solid dari tailings slurry pada fasilitas

pertambangan Batu Hijau milik P.T. Newmont Nusa Tenggara. Analisis juga akan

dilakukan untuk melakukan tinjauan keamanan dari sistem perpipaan yang

digunakan untuk menyalurkan tailings slurry tersebut. Untuk dapat melakukan

analisis, diperlukan data operasional tambang Batu Hijau beserta data yang

berkaitan dengan sistem perpipaan tersebut.

3.1 Lokasi Fasilitas Penghasilan dan Penyaluran Tailing

Pertambangan Batu Hijau milik P.T. Newmont terletak di pulau Sumbawa,

yang berjarak sekitar 1300 km di tenggara Kota Jakarta. Berikut akan ditampilkan

peta lokasi tambang Batu Hijau pada Gambar 3.36.

Gambar 3.36 Peta lokasi tambang Batu Hijau [16]

Tambang Batu Hijau ini memiliki ore processing plant untuk mengolah

bijih tembaga yang diperoleh. Process plant ini berada pada jarak 6,1 km dari tepi

pantai.

Tambang Batu Hijau juga memiliki perpipaan untuk melakukan

pembuangan sisa pengolahan bijih tambang. Perpipaan ini memiliki panjang

sekitar 9 km, terdiri dari 6 km onshore pipeline dan 3 km offshore pipeline.

Lokasi awal perpipaan berada pada ketinggian 113 m diatas permukaan laut.

Berikut akan ditampilkan layout onshore perpipaan yang dimiliki pada Gambar

3.37.

Gambar 3.37 Layout Batu Hijau onshore pipeline [17]

3.2 Fasilitas Utama Sistem Penyaluran Tailings Slurry

Tailings Slurry yang dihasilkan oleh tambang Batu Hijau akan dibuang ke

palung laut dengan menggunakan perpipaan. Sistem penanganan tailings slurry

Batu Hijau ini bekerja berdasarkan prinsip gravitasi. Pengertian dasar dari prinsip

ini adalah adalah pemberian ketinggian awal pada slurry sehingga memiliki head

yang cukup agar slurry dapat dialirkan ke tempat pembuangan.

Agar sistem penyaluran tailing ini berfungsi dengan baik, terdapat

beberapa fasilitas utama yang sangat penting keberadaanya. Fasilitas utama sistem

penyaluran tailings slurry ini dapat dilihat pada Gambar 3.38, yang terdiri dari :

deaeration box, yaitu tempat untuk mengeluarkan gelembung udara dari aliran

agar tidak terjadi kavitasi, onshore pipeline untuk menyalurkan slurry ke tepi laut,

choke station yaitu tempat untuk mengatur debit yang dialirkan sistem, dan yang

terakhir adalah subsea pipeline untuk mengalirkan slurry ke dasar laut.

Gambar 3.38 Sistem penanganan tailing slurry [2]

Dapat dilihat pada Gambar 3.38 keseluruhan sistem penanganan tailings

slurry tambang Batu Hijau. Sistem ini bekerja tanpa menggunakan peralatan

pendorong tambahan seperti halnya pompa. Berikut akan dijelaskan secara lebih

rinci tentang fasilitas utama sistem penyaluran slurry tersebut.

3.2.1 Dearation box

Deaeration Box berfungsi untuk membuang udara dari fluida kerja

sehingga aliran dalam pipa memiliki persentase fluida cair sepenuhnya. Hal ini

dilakukan karena keberadaan udara dalam aliran dapat meningkatkan resiko slurry

refloatation ( slurry tidak mengendap di dasar, tetapi kembali naik ke permukaan

laut ) ketika pembuangan dilakukan. Selain itu keberadaan udara pun beresiko

menimbulkan void bubble yang dapat mengurangi integritas sistem perpipaan.

Tampilan dearation box dapat dilihat pada Gambar 3.39.

Gambar 3.39 Deaeration box [2]

Bak deaerasi ini memiliki 2 bagian utama yaitu mixing zone dan

deaeration zone. Tailing dari floatation process memasuki mixing zone melalui

tailings launder. Pada bagian ini tailing kembali bercampur dengan air dari

process tank. Secara alamiah terjadilah proses agitasi berdasarkan prinsip energi

kinetik. Perlu dicatat bahwa proses deaerasi belum terjadi pada mixing zone ini.

Setelah melewati mixing zone, slurry memasuki suatu saluran vertikal ke

bagian bawah deaeration box. Turbulensi aliran saat memasuki saluran vertikal

akan meminimalisir masuknya udara ke dalam slurry. Setelah melewati saluran

vertikal tersebut, slurry memasuki bagian deaeration zone. Deaeration zone

memiliki jalur-jalur tertentu sehingga sisa kandungan udara dari aliran dapat

terpisahkan lebih lanjut. Deaeration zone ini merupakan bagian terakhir dari

deaeration box yang juga terhubung langsung dengan pipa tailing darat.

Perlu diketahui juga bahwa air yang disuplai ke dalam bak deaerasi dijaga

agar levelnya tetap berada pada 80% kapasitas penuh tangki. Pengaturan ini

bertujuan untuk menjaga konstannya kecepatan masuk slurry pada pipa tailing

darat. Jumlah tailing padat bervariasi sehingga banyaknya suplai air laut yang

ditambahkan pun disesuaikan agar kecepatan awal slurry yang diinginkan dapat

tercapai.

Deaeration box juga berfungsi untuk pengambilan sampel slurry sehingga

dapat dilakukan analisis kandungan bahan campuran serta dampaknya terhadap

lingkungan sekitar (environmental monitoring).

3.2.2 Onshore Pipeline

Pipa darat sepanjang 6,1 km mengalirkan slurry dari deaeration box

sampai suatu titik transisinya dengan pipa laut. Material yang dipakai adalah baja

karbon berdiameter 1118 mm, ketebalan 9,525 mm, dan dilapisi liner karet setebal

20mm. Program pemantauan dan external coating dilakukan secara berkala untuk

menjaga integritas pipa. Berikut akan ditampilkan tabulasi data onshore pipeline

pada Tabel 3.2 dan tampilan onshore pipeline pada Gambar 3.40.

Tabel 3.2 Spesifikasi Onshore pipeline [2]

Pipe Material ASTM A139 grade B

SMYS ( psi ) 35.000

Outside Diameter (m) 1.118

Wall Thickness (m) 0.009525

Rubber lined (m) 0.02

internal Diameter (m) 1.059

Length (m) 6100

Pipe cross section 0.881

Gambar 3.40 Onshore tailing pipeline[2]

3.2.3 Choke Station

Choke station adalah fasilitas yang terdiri dari 6 pelat orifice keramik yang

berfungsi untuk mengatur kapasitas fluida sebelum melewati pipa dasar laut. Hal

ini dilakukan agar flowrate fluida dapat diatur sehingga kecepatannya pun tidak

melebihi ketentuan batas desain pipa bawah laut (HDPE). Choke Station ini

terletak di dekat pantai, sebelum adanya transisi pipa darat dan pipa bawah laut.

Jumlah orifice yang digunakan adalah 3 orifice 23 inch dan 3 orifice 27 inch.

Berikut akan ditampilkan spesifikasi orifice yang digunakan dan tampilan

keseluruhan choke station pada Gambar 3.41. Dapat dilihat bahwa orifice dengan

ukuran 23 inch akan mengurangi debit sebesar 230 m3/h dan menghasilkan

penurunan head tepat di bagian belakang orifice sebesar 6m. Orifice dengan

ukuran 27 inch akan mengurangi debit sebesar 150 m3/h dan menghasilkan

penurunan head tepat di bagian belakang orifice sebesar 2m

Tabel 3.3 Spesifikasi orifice [18]

size ΔPressure ΔFlow in m m3/h23 6 23027 2 150

Gambar 3.41 Choke station [2]

3.2.4 Offshore Pipeline

Setelah choke station, terdapat titik transisi antara pipa darat (baja) dengan

pipa dasar laut (HDPE). Di dekat bagian transisi ini terdapat tempat inspeksi

(control point) ketebalan pipa HDPE dengan metode ultrasonic. Berikut akan

ditampilkan pada Gambar 3.42 lokasi transisi pipa dasar laut.

Gambar 3.42 Lokasi Transisi offshore pipeline [2]

Pipa dasar laut sepanjang 3,3 km menggunakan material HDPE serta

memiliki diameter dan ketebalan dinding masing-masing sebesar 1220 mm dan

110mm. Pipa tersebut diberi pemberat (weight collar) agar tetap berada di dasar

laut dan tahan terhadap gelombang/arus laut. Program pemantauan meliputi

sistem inspeksi manual maupun smart pigging untuk diameter internal dan

penggunaan ROV untuk penampang luar pipa dasar laut. Tailing keluaran dari

pipa ini akan memasuki palung laut sampai dengan kedalaman 4 km di bawah

permukaan laut. Gambar 3.43 menampilkan model tiga dimensi pipa dasar laut

yang digunakan.

Gambar 3.43 Model 3D offshore pipeline [2]

3.3 Kondisi Berdasarkan Desain Basis

Desain basis adalah dasar perancangan awal suatu sistem perpipaan. Pada

desain basis ditentukan terlebih dahulu batasan kondisi operasional yang mungkin

terjadi. Setelah kondisi operasional ditentukan, maka perpipaan mulai dirancang.

Berikut adalah batasan kondisi operasional yang ditentukan berdasarkan desain

basis yang ada.

3.3.1 Kapasitas Sistem

Perpipaan dapat mengalirkan slurry dengan jumlah Tailing dari process

plant ( throughput ) sebesar 5359 tph nominal. Kondisi operasi perpipaan

ditentukan dengan melihat jumlah tailing dari process plant serta banyaknya air

laut yang disuplai. Perkiraan throughput yang terjadi dapat dilihat pada tabel

berikut.

Tabel 3.4 Desain Throughput Sistem Transpot Tailing [19]

Kapasitas sistem Solid throughput Concentration Concentration

( tailing Production ) ( tailing perpipaan )

Minimum 2,010 tph 24 - 40 wt% 13.32 wt%Nominal 5,359 tph 30 - 40 wt% 29.19 wt%

Maximum 6,163 tph 34 - 40 wt% 32.34 wt%

3.3.2 Karakteristik Slurry

Berikut adalah data laboratorium berkaitan dengan karakteristik slurry

yang dihasilkan oleh tambang batu hijau. Dari pengetahuan tentang karakteristik

slurry tersebut rancangan sistem perpipaan dilakukan

Specific Gravity = 2,77

Solid Concentration = 13,23 – 32,34 %

Temperature = 28°C (82°F)

Distribusi Partikel = Terdapat pada tabel di bawah.

Tabel 3.5 Distribusi Ukuran Partikel Tailings Slurry [19]

Distribusi Ukuran PartikelPassing Microns Coarse Fine48 mesh 297 93.13% 99.63%65 mesh 210 75.60% 95.69%

100 mesh 149 61 .83% 87.15%

150 mesh 105 50.04% 75.38%

270 mesh 53 32.25% 53.50%

325 mesh 44 48.23%

Average: p80% Passing 210 microns

p50% Passing 80 microns

3.3.3 Rheology

Sampel slurry dites pada tingkat konsentrasi tertentu untuk mendapatkan

hubungan terhadap yield stress slurry tersebut. Yield stress ini merupakan gaya

awal yang dibutuhkan untuk menggerakan slurry. Nilai tersebut dapat digunakan

untuk analisis hidrolik sistem perpipaan. Dapat dilihat pada Gambar 3.44, bahwa

semakin tinggi konsentrasi solid aliran, maka semakin tinggi tingkat yield stress

nya. Hal ini menyatakan bahwa pada kondisi aliran dengan konsentrasi tinggi,

gaya awal untuk menggerakan slurry tersebut akan sangat besar, sehingga sangat

kemungkinan terjadinya slurry yang tidak mengalir.

Gambar 3.44 Grafik yield stress terhadap konsentrasi solid [19]

Berikut akan ditampilkan pada Gambar 3.45, adalah model hidrolik

dengan menggunakan kondisi yang berdasarkan desain basis. Garis oranye pada

gambar menyatakan sisa head yang dimiliki sistem pada jarak 6300m dari titik

awal, dikarenakan terjadinya rugi – rugi akibat gesekan dan orifice. Garis hijau

pada gambar menunjukan profil ketinggian keseluruhan sistem perpipaan, dan

jarak antara garis oranye dan hijau menyatakan tekanan operasi yang terjadi di

dalam pipa.

Pada gambar juga terlihat perubahan grafik profil kecepatan yang terjadi

akibat transisi dari pipa darat dengan diameter dalam yang lebih besar

dibandingkan diameter dalam pipa dasar laut, sehingga terjadi peningkatan

kecepatan pada bagian pipa dasar laut.

Gambar 3.45 Model Hidrolik untuk Kondisi Berdasarkan Desain Basis [16]

3.4 Kondisi Operasi Aktual

Pada kenyataannya, kondisi operasi aktual yang terjadi selama beberapa

tahun terakhir memiliki perbedaan terhadap kondisi yang tertera pada desain

basis. Berikut adalah beberapa data kondisi aktual yang terjadi.

3.4.1 Tailings process plant ( Throughput )

Pada kurun waktu 2 tahun terakhir, terdapat penurunan jumlah tailing

yang dihasilkan olah process plant. Dengan kondisi terendahnya terjadi pada

pertengahan tahun 2008. Berikut akan ditampilkan grafik penghasilan tailing

actual dan prediksi tahun berikutnya pada Gambar 3.46.

Mill Throughput - Final Tail %Solid 2002 - 2011 filtered by 95% Mill Availability

-

20,000

40,000

60,000

80,000

100,000

120,000

140,000

160,000

180,000

200,000

J-02 J-03 J-04 J-05 J-06 J-07 J-08 J-09 J-10 J-11

Date

DM

T/d

ay

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

% S

olid

Throughput - TPD T'put Forecast Act %Solid Est Min % Solid AVG ore

Kepmen 2002 min Kepmen 2005 min Kepmen 2007

Low est throughput @ 95% Mill Availability w as 64K TPD @ Tailing density of 17%

Gambar 3.46 Grafik Pencapaian Karakteristik Slurry tahun 2002 – 2011 [3]

Tampak terdapat penurunan penghasilan tailings untuk tahun 2007 hingga

2009, yang disebabkan berkurangnya jumlah bijih yang diolah. Penurunan

pengolahan jumlah bijih disebabkan oleh tidak beroperasinya process mill dan

juga peningkatan kekerasan bijih yang diolah. Berikut akan ditampilkan tabulasi

data tailing process plant pada awal tahun 2007 pada Tabel 3.6.

Tabel 3.6 Tabulasi data tailings Process Plant [3]

  Incoming Slurry Slurry into Tailings Perpipaan

Date Throughput Throughput Throughput Total Flow  (t/h) (m3/h) (t/day) (t/h)

         1-Jan-07 5762.86 4612.29 138308.57 18518.792-Jan-07 5764.37 4607.93 138344.84 18434.513-Jan-07 5394.56 4374.30 129469.45 18300.024-Jan-07 5114.92 4178.38 122757.99 17922.605-Jan-07 5175.38 4222.71 124209.16 18038.116-Jan-07 5106.98 4166.48 122567.45 17791.707-Jan-07 5101.95 4141.65 122446.83 17390.598-Jan-07 4672.84 3857.38 112148.04 17179.379-Jan-07 5191.67 4230.08 124600.03 17983.56

10-Jan-07 5107.69 4173.52 122584.60 17917.3411-Jan-07 4888.54 4024.45 117324.95 17743.9512-Jan-07 5243.92 4257.98 125853.99 17894.1513-Jan-07 4945.81 4064.93 118699.36 17816.0114-Jan-07 4533.83 3782.85 108811.83 17561.1715-Jan-07 5209.10 4248.43 125018.34 18121.8116-Jan-07 5194.56 4244.16 124669.35 18215.4717-Jan-07 5031.81 4126.30 120763.36 17939.2618-Jan-07 4991.74 4086.02 119801.64 17650.7019-Jan-07 5510.48 4438.10 132251.43 18166.8020-Jan-07 4641.96 3845.06 111407.10 17347.87

3.4.2 Kapasitas Sistem aktual

Karena terdapat penurunan tailing throughput yang dihasilkan, maka

sistem perpipaan juga akan menyalurkan tailings slurry dengan karakteristik

aliran yang berbeda. Berikut pada Tabel 3.7 dan Tabel 3.8, akan ditampilkan

karakteristik aliran yang mencakup data tingkat konsentrasi solid dan massa jenis

aliran yang dapat dicapai oleh konfigurasi tailing system yang sedang digunakan,

pada berbagai kondisi tailing throughput.

Tabel 3.7 Karakteristik Aliran pada Perpipaan Tanpa Penggunaan Orifice [16]

Perpipaan yang ada : 44 inch ( onshore ) - 48 inch ( offshore ) - tanpa orifice

STREAM 1 2 3

DESC. TAILINGS_FEED DILUTION TOTAL FLOWVELOCITIES

(m/s) Choke

CASES mtph WT % m^3/hr m^3/hr m^3/hr WT % S.G. onshore offshore ΔP (psi)

1 2,008 32.0% 4,883 13,693 13,687 13.10% 1.12 4.3 4.86 0

2 2,500 32.0% 6,079 7,614 13,693 16.00% 1.14 4.31 4.81 0

3 3,000 33.0% 7,018 6,710 13,728 18.80% 1.16 4.32 4.88 0

4 3,500 33.0% 8,187 5,599 13.786 21,4% 1.19 4.34 4.9 0

5 4,000 34.0% 9,009 4,793 13,802 24.00% 1.21 4.34 4.9 0

6 4,500 34.0% 10,135 3,766 13,901 26.30% 1.23 4.37 4.94 0

7 5,000 35.0% 10,851 3,159 14,011 28.50% 1.25 4.41 4.98 0

8 5,500 35.0% 11,936 2,190 14,127 30.60% 1.27 4.44 5.02 0

9 6,000 36.0% 12,557 1,687 14,244 32.60% 1.29 4.48 5.06 0

10 6,266 37.0% 12,655 1,653 14,308 33.60% 1.3 4.5 5.08 0

Solid specific gravity : 2.79 ; Water Specific gravity : 1.025

Tabel 3.8 Karakteristik Aliran pada Perpipaan dengan Penggunaan 6 Orifice [16]

Perpipaan yang ada : 44 inch ( onshore ) - 48 inch ( offshore ) - dengan orifice

STREAM 1 2 3

DESC. TAILINGS_FEED DILUTION TOTAL FLOW VELOCITIES (m/s) Choke

CASES mtph WT % m^3/hr m^3/hr m^3/hr WT % S.G. onshore offshore ΔP (psi)

1 2,008 32.0% 4,883 8,050 12,933 13.8% 1.12 4.07 460 15.88

2 2,500 32.0% 6,079 6,856 12,935 16.8% 1.15 4.07 4.6 16.23

3 3,000 33.0% 7,018 5,953 12,971 19.7% 1.17 4.08 4.61 16.67

4 3,500 33.0% 8,187 4,774 12,961 22.6% 1.2 4.08 4.61 16.99

5 4,000 34.0% 9,009 4,044 13,053 25.1% 1.22 4.11 4.64 17.57

6 4,500 34.0% 10,135 3,025 13,160 27.5% 1.24 4.14 4.68 18.19

7 5,000 35.0% 10,851 2,426 13,278 29.8% 1.26 4.18 4.72 18.85

8 5,500 35.0% 11,936 1,464 13,400 31.9% 1.28 4.21 4.76 19.53

9 6,000 36.0% 12,557 967 13,524 34.0% 1.31 4.25 4.81 20.22

10 6,266 37.0% 12,655 935 13,590 35.0% 1.32 4.27 4.83 20.59

Solid specific gravity : 2.79 ; Water Specific gravity : 1.025

3.4.3 Distribusi Ukuran Partikel

Salah satu karakteristik dari slurry yang menentukan laju aliran pada

sistem perpipaan adalah ukuran partikel. Berikut akan ditampilkan pada Tabel 3.9,

data distribusi ukuran partikel actual.

Tabel 3.9 Distribusi ukuran partikel tahun 2004 – 2008 [16]

Distribusi Ukuran Partikel ( % )

600μm425μ

m 300μm 212μm 150μm 106μm 75μm 45μm P80

2004 97.84 93.4 85.47 79.78 67.13 55.65 46.26 35.19 2292005 98.63 95.84 89.02 81.23 69.7 59.11 49.36 38.45 2092006 98.87 96.36 90.25 81.51 71.66 62.63 53.55 42.8 2042007 98.9 96.33 90.14 81.33 70.29 61.14 51.13 40.82 2102008 98.92 97.61 93.47 85.01 73.37 64.29 53.47 43.38 186

3.5 Syarat Kondisi Operasi

Berkurangnya konsentrasi solid pada tailing akan mengakibatkan

pengurangan massa jenis tailings slurry. Berkurangnya massa jenis akan

mengakibatkan tidak dapat mengendapnya slurry di palung laut. Berdasarkan

keputusan menteri dan data yang telah dianalisis, terdapat beberapa syarat kondisi

yang harus dipenuhi sistem pembuangan slurry.

Konsentrasi Solid : Ditentukan bahwa konsentrasi solid minimum yang

harus dimiliki sistem adalah 25%. Konsentrasi solid ini akan berpengaruh

pada aliran fluida secara keseluruhan

Masa jenis : Ditentukan bahwa massa jenis minimum yang dimiliki sistem

adalah 1.202 gr/cm3.

% Compliance : pemenuhan syarat konsentrasi solid dan massa jenis di

atas sekurang-kurangnya sebesar 95%.

3.6 Data Sistem Tailings Slurry Perpipaan Pertambangan Batu Hijau

Dalam pembuatan model sistem perpipaan dengan menggunakan

Autopipe, diperlukan data rancangan yang telah dipakai. Kondisi detinggian di

tiap titik, kemiringan perpipaan, letak support, anchor, dan titik dimana terdapat

belokan jalur perpipaan dapat diketahui, sehingga pembuatan analisis aliran slurry

beserta dengan pembuatan model Autopipe dapat dilakukan. Kesemua data

tersebut didapatkan dari pipeline alignment sheet pertambangan Batu Hijau.

3.7 Data Lingkungan Pertambangan Batu Hijau

Berikut akan ditampilkan data meteorologi daerah pertambangan Batu

Hijau, Sumbawa. Data ini digunakan dalam pemodelan pipa dengan beban angin

mengacu pada data yang tertera. Data ini diperoleh dari Laporan cuaca, iklim, dan

gempa bumi di daerah Denpasar oleh balai besar Meteorologi dan Geofisika.

Tabel 3.10 Data meteorologi tambang batu hijau [21]

Temperatur udara    

Temperatur udara rata-rata 25 oC

Kelembaban    

Kelembaban rata-rata 82 %

Angin    

Kecepatan angin terbesar 29 km/jam

Kecepatan angin rata-rata 25 km/jam

Arah angin terbanyak Barat Laut

Arah pada saat kecepatan terbesar Barat Laut

Tekanan udara luar    

Rata-rata tekanan udara luar 1009 mbar

Data gempa bumi untuk wilayah pertambangan Batu Hijau mengacu pada

peta gempa Indonesia SNI 2003-1726-20034. Berdasarkan SNI, tambang Batu

Hijau terletak pada wilayah 5. Pada Wilayah 5, perancangan struktur dan fondasi

diharuskan memperhitungkan beban gempa 0.25 g yang. Kondisi tanah di daerah

tempat beradanya sistem perpipaan akan mempengaruhi pengaruh beban gempa

terhadap struktur dan fondasi yang ada. Berikut akan ditampilkan peta gempa

Indonesia pada Gambar 3.47

Gambar 3.47 Peta gempa indonesia SNI 2003-1726-20034 [22]

Bab 4

Analisis Hidrolik Aliran, Simulasi Aliran pada Pipa Berorifice,

Dan Pemodelan Onshore Tailing Pipeline

Pada Tugas Akhir ini, akan dilakukan perhitungan dan analisis Hidrolik

aliran, perhitungan ketebalan pipa, analisis optimasi sistem perpipaan untuk

kondisi tertentu dan analisis tegangan sistem perpipaan. Simulasi laju aliran pipa

ber-orifice dengan menggunakan Fluent dan pemodelan sistem perpipaan dengan

menggunakan Autopipe .

4.1 Analisis Hidrolik Aliran

Dalam melakukan analisis hidrolik aliran, terlebih dahulu dilakukan

perhitungan karakteristik fluida yang mengalir. Berikut adalah tahapan tahapan

yang dilakukan dalam melakukan analisis hidrolik aliran.

4.1.1 Perhitungan Karakteristik Slurry

Karakteristik tailings slurry sangat berpengaruh pada aliran yang terjadi di

dalam pipa. Berikut akan ditampilkan tabulasi hasil perhitungan karakteristik

aliran pada awal tahun 2007 pada Tabel 4.11. Pada Tabel 4.11, kolom awal yang

memiliki nilai adalah kolom throughput dan kolom total flow. Dari data tersebut,

perhitungan dapat dilakukan untuk mencari tahu nilai konsentrasi solid, massa

jenis, dan fraksi volume dengan menggunakan persamaan (2.1), (2.2), dan (2.3).

Untuk perhitungan besar dilution flow, digunakan teori kesetimbangan

massa, yang menyatakan massa yang masuk ke suatu sistem akan sama dengan

massa yang keluar dari sistem tersebut. Sehingga dapat dihitung berapa dilution

flow yang digunakan. Untuk keseluruhan hasil perhitungan, dapat dilihat pada

halaman lampiran.

Tabel 4.11 Hasil Perhitungan Karakteristik Slurry 1 january 2007 - 22 january 2007

Incoming Slurry Slurry into Tailings Perpipaan Slurry characteristic

Date Throughput

Throughput Throughput Total Flow

Dilution Flow

Cw Slurry density

Total Flow

Dilution Flow

Slurry density

Solid Density

Solid Density

Liquid Density

Liquid Density

Volume Fraction (Cv)

(t/h) (m3/h) (t/day) (t/h) (t/h) (%) Kg/m3 (m3/h) (m3/h) S.G. Kg/m3 S.G. Kg/m3 S.G. (%)

1-Jan-07 5763 4612 138309 18519 12756 31.1 1249 14821 10209 1.249 2790 2.73 1000 1 0.13936

2-Jan-07 5764 4608 138345 18435 12670 31.3 1251 14736 10128 1.251 2790 2.73 1000 1 0.14020

3-Jan-07 5395 4374 129469 18300 12905 29.5 1233 14839 10465 1.233 2790 2.73 1000 1 0.13030

4-Jan-07 5115 4178 122758 17923 12808 28.5 1224 14641 10463 1.224 2790 2.73 1000 1 0.12522

5-Jan-07 5175 4223 124209 18038 12863 28.7 1226 14718 10495 1.226 2790 2.73 1000 1 0.12604

6-Jan-07 5107 4166 122567 17792 12685 28.7 1226 14515 10349 1.226 2790 2.73 1000 1 0.12611

7-Jan-07 5102 4142 122447 17391 12289 29.3 1232 14117 9976 1.232 2790 2.73 1000 1 0.12953

8-Jan-07 4673 3857 112148 17179 12507 27.2 1211 14181 10324 1.211 2790 2.73 1000 1 0.11810

9-Jan-07 5192 4230 124600 17984 12792 28.9 1227 14653 10423 1.227 2790 2.73 1000 1 0.12699

10-Jan-07 5108 4174 122585 17917 12810 28.5 1224 14640 10467 1.224 2790 2.73 1000 1 0.12505

11-Jan-07 4889 4024 117325 17744 12855 27.6 1215 14608 10583 1.215 2790 2.73 1000 1 0.11995

12-Jan-07 5244 4258 125854 17894 12650 29.3 1232 14530 10272 1.232 2790 2.73 1000 1 0.12936

13-Jan-07 4946 4065 118699 17816 12870 27.8 1217 14643 10578 1.217 2790 2.73 1000 1 0.12106

14-Jan-07 4534 3783 108812 17561 13027 25.8 1199 14652 10870 1.199 2790 2.73 1000 1 0.11091

15-Jan-07 5209 4248 125018 18122 12913 28.7 1226 14780 10531 1.226 2790 2.73 1000 1 0.12633

16-Jan-07 5195 4244 124669 18215 13021 28.5 1224 14883 10639 1.224 2790 2.73 1000 1 0.12510

17-Jan-07 5032 4126 120763 17939 12907 28.0 1219 14711 10585 1.219 2790 2.73 1000 1 0.12260

18-Jan-07 4992 4086 119802 17651 12659 28.3 1222 14448 10362 1.222 2790 2.73 1000 1 0.12383

19-Jan-07 5510 4438 132251 18167 12656 30.3 1242 14631 10193 1.242 2790 2.73 1000 1 0.13499

20-Jan-07 4642 3845 111407 17348 12706 26.8 1207 14370 10525 1.207 2790 2.73 1000 1 0.11578

21-Jan-07 4254 3584 102102 17335 13081 24.5 1187 14606 11022 1.187 2790 2.73 1000 1 0.10440

22-Jan-07 4094 3468 98245 17192 13099 23.8 1180 14566 11098 1.180 2790 2.73 1000 1 0.10073

Dari hasil perhitungan Karakteristik slurry yang dilakukan, dapat dibuat

grafik yang menunjukan tingkat konsentrasi solid dan distribusi kumulatif yang

terjadi. Berikut akan ditampilkan grafik yang menunjukan tingkat konsentrasi

solid untuk tahun 2007 pada Gambar 4.48. Tampak pada grafik Tingkat

konsentrasi solid yang dihasilkan setiap bulanya. Garis dengan warna biru tua

pada grafik menyatakan batas minimum konsentrasi solid slurry pada waktu

dibuang ke laut. Tampak beberapa kali tambang batu hijau menghasilkan slurry

dengan konsentrasi solid yang berada di bawah batas yang diizinkan.

Gambar 4.48 Grafik konsentrasi solid 2007

Berikut akan ditampilkan grafik yang menunjukan tingkat konsentrasi

solid kumulatif untuk tahun 2007 pada Gambar 4.49. Grafik tersebut menyatakan

bahwa untuk 100% hari dimana sistem dioperasikan, terdapat 20% dari

keseluruhan operasi dimana tingkat konsetrasi solid yang dihasilkan, berada

dibawah batas yang diizinkan, yaitu sebesar 25%. Garis biru tua pada grafik

menyatakan batasan minimum konsentrasi solid slurry yang ditetapkan.

Gambar 4.49 Grafik distribusi kumulatif konsentrasi solid 2007

Berikut akan ditampilkan grafik yang menunjukan tingkat konsentrasi

solid untuk tahun 2008 pada Gambar 4.50. Tampak pada grafik Tingkat

konsentrasi solid yang dihasilkan setiap bulanya. Garis dengan warna hijau muda

pada grafik menyatakan batas minimum konsentrasi solid slurry pada waktu

dibuang ke laut. Tampak hampir waktu operasinya, tambang batu hijau

menghasilkan slurry dengan konsentrasi solid yang berada di bawah batas yang

diizinkan.

Gambar 4.50 Grafik konsentrasi solid 2008

Berikut akan ditampilkan grafik yang menunjukan tingkat konsentrasi

solid kumulatif untuk tahun 2008 pada Gambar 4.51. Grafik tersebut menyatakan

bahwa untuk 100% hari dimana sistem dioperasikan, terdapat 80% dari

keseluruhan operasi dimana tingkat konsetrasi solid yang dihasilkan, berada

dibawah batas yang diizinkan, yaitu sebesar 25%. Garis hijua muda pada grafik

menyatakan batasan minimum konsentrasi solid slurry yang ditetapkan.

Maka dari itu optimasi sistem perpipaan nanti akan dilakukan untuk

menganalisis kondisi yang terjadi pada tahun 2008.

Gambar 4.51 Grafik Ddistribusi kumulatif konsentrasi solid 2008

Dari data mengenai tingkat konsentrasi solid, dapat dibuat grafik yang

menunjukan tingkat viskositas yang terjadi. Berikut akan ditampilkan grafik

viskositas aliran untuk batas tingkatan konsentrasi solid minimum pada Gambar

4.52. Dari grafik dapat dilihat bahwa semakin tinggi konsentrasi solid, maka akan

semakin tinggi viskositas slurry, yang berarti slurry akan semakin sulit untuk

mengalir.

Gambar 4.52 Grafik tingkat viskositas

4.1.2 Perhitungan Hidrolik Aliran Slurry

Data awal beserta hasil perhitungan karakteristik slurry akan digunakan

untuk melakukan perhitungan hidrolik aliran slurry. Perhitungan akan dilakukan

dengan menggunakan persamaan yang tertera pada sub-bab 2.45.

Pertama – tama, dengan menggunakan plant throughput data, dilakukan

perhitungan untuk konsentrasi solid, massa jenis, fraksi volume, dan viskositas.

Kemudian, dengan menggunakan hasil perhitungan tadi, dan dengan

menggunakan data ukuran partikel, maka dilakukan perhitungan kecepatan

deposisi dan rugi – rugi aliran karena gesekan. Untuk penghitungan rugi – rugi

aliran, rugi – rugi aliran slurry dibagi menjadi 2 jenis, homogen dan heterogen.

Setelah didapatkan nilai rugi – rugi total, dibandingkan apakah sudah mendekati

data lab. Bila perbedaan masih berada diatas 5%, maka perhitungan rugi – rugi

aliran heterogen dilakukan kembali.

Ketika sudah didapatkan nilai yang mendekati, maka dilakukan pembuatan

hydraulic grade line, berdasarkan data ketinggian pada alignment sheet. Berikut

akan ditampilkan flowchart metodologi perhitungan hidrolik pada Gambar 4.53.

Start

Plant Data :Solid Throughput & Tailng Throughput

Solid concentration, density, volume fraction and viscosity calculation with :

Equation 2.1, 2.2, 2.3, 2.4

Drag coefficient calculation with :

Equation 2.7 and Figure 2.11

Plant Data : Particel diameter

Settling velocity in water calculation with :

Equation 2.9

Settling velocity in slurry calculation with :

Equation 2.10 and figure 2.12

Look up Z value with :

Figure 2.13

Finish

Homogen friction Loss calculation with :

Equation 2.13, 2.14

Heterogen friction loss calculation with :

Equation 2.15, 2.16

Total Friction loss

Compare with Laboratory data in :

Figure 3.10

Plant Data : Particel

diameter

Hydraulic Grade Line calculation with :

Equation 2.11, 2.12

Plot according to Elevation data in pipeline

alignment sheet

Deposition velocity calculation with :

Equation 2.6

Finish

< 5 % difference

Additional Coefficient

Calculation with :Equation 2.17, 2.18

> 5% difference

Gambar 4.53 Metodologi perhitungan

Setelah perhitungan selesai, maka dapat diketahui kecepatan deposisi yang

perlu dijaga dan juga head yang tersisa akibat rugi – rugi yang terjadi pada aliran.

Berikut akan ditampilkan tabulasi dan grafik hasil perhitungan untuk kondisi

berdasarkan desain basis, rata – rata tahun 2007 dan 2008 pada Gambar 4.54,

Gambar 4.55, dan Gambar 4.56 berturut – turut.

Pada Gambar 4.54, dapat dilihat tingkat konsentrasi solid, massa jenis, dan

fraksi volume untuk kondisi berdasarkan desain basis pada kotak biru. Tampak

untuk tailing throughput sebesar 6266 t/h akan menghasilkan aliran slurry dengan

konsentrasi solid sebesar 35.8 %, massa jenis senilai 1298 kg/ m3, dan fraksi

volume senilai 0.167. Slurry dengan karakteristik seperti ini akan menghasilkan

rugi – rugi total aliran karena gesekan pada pipa onshore sebesar 78.822 m,

seperti yang tertera pada kotak hitam. Nilai rugi – rugi aliran karena komponen

sistem, yaitu orifice, juga dapat dilihat pada kotak hitam, yaitu sebesar 11.5m.

Rugi – rugi akibat gesekan dan komponen pipa akan mengurangi head yang

dimiliki sistem disepanjang jalur pipa, sehingga menyisakan head di ujung pipa,

seperti yang terlihat pada kotak hijau, sebesar -5m. Tekanan yang diperlukan agar

aliran dapat keluar melalui ujung pipa pada kedalaman 125m dibawah permukaan

laut adalah sebesar 1.327 MPa, dan tekanan di ujung pipa adalah sebesar 1,526

MPa. Maka kondisi tailing throughput sebesar 6266 t/h masih dapat mengalirkan

slurry walaupun dengan penggunaan seluruh sistem orifice pada choke station.

Pada Gambar 4.55, dapat dilihat tingkat konsentrasi solid, massa jenis, dan

fraksi volume untuk kondisi berdasarkan data pada tahun 2007, pada bagian kotak

biru. Tampak untuk tailing throughput sebesar 4881 t/h akan menghasilkan aliran

slurry dengan konsentrasi solid sebesar 27.02 %, massa jenis senilai 1209 kg/ m3,

dan fraksi volume senilai 0.117. Slurry dengan karakteristik seperti ini akan

menghasilkan rugi – rugi total aliran karena gesekan pada pipa onshore sebesar

48.399 m, seperti yang tertera pada kotak hitam. Nilai rugi – rugi aliran karena

komponen sistem, yaitu orifice, adalah 0, karena sistem berada dalam kondisi

tanpa pemasangan orifice. Rugi – rugi akibat gesekan akan mengurangi head yang

dimiliki sistem disepanjang jalur pipa, sehingga menyisakan head di ujung pipa,

seperti yang terlihat pada kotak hijau, sebesar 51.37m. Tekanan yang diperlukan

agar aliran dapat keluar melalui ujung pipa pada kedalaman 125m dibawah

permukaan laut adalah sebesar 1.327 MPa, dan tekanan di ujung pipa adalah

sebesar 2.08 MPa. Maka kondisi tailing throughput sebesar 4881 t/h dapat

mengalirkan slurry dengan kondisi head tersisa yang sangat berlebih.

Pada Gambar 4.56, dapat dilihat tingkat konsentrasi solid, massa jenis, dan

fraksi volume untuk kondisi berdasarkan data pada tahun 2008, pada bagian kotak

biru. Tampak untuk tailing throughput sebesar 3992 t/h akan menghasilkan aliran

slurry dengan konsentrasi solid sebesar 22.4 %, massa jenis senilai 1167.83 kg/

m3, dan fraksi volume senilai 0.097. Slurry dengan karakteristik seperti ini akan

menghasilkan rugi – rugi total aliran karena gesekan pada pipa onshore sebesar

39.67m, seperti yang tertera pada kotak hitam. Nilai rugi – rugi aliran karena

komponen sistem, yaitu orifice, adalah 0, karena sistem berada pada kondisi tanpa

pemasangan orifice. Rugi – rugi akibat gesekan akan mengurangi head yang

dimiliki sistem disepanjang jalur pipa, sehingga menyisakan head di ujung pipa,

seperti yang terlihat pada kotak hijau, sebesar 63.99 m. Tekanan yang diperlukan

agar aliran dapat keluar melalui ujung pipa pada kedalaman 125m dibawah

permukaan laut adalah sebesar 1.327 MPa, dan tekanan di ujung pipa adalah

sebesar 2.16 MPa. Maka kondisi tailing throughput sebesar 3992 t/h dapat

mengalirkan slurry dengan kondisi head tersisa yang sangat berlebih.

Dapat juga dilihat pada kotak merah pada Gambar 4.54, Gambar 4.55, dan

Gambar 4.56, adalah ukuran partikel yang dihasilkan pada kondisi masing-

masing, dan pada kotak coklat adalah tingkat kecepatan deposisi yang harus

dijaga agar partikel slurry tidak mengalami deposisi.

Tampak jika distrubusi ukuran partikel mengalami perubahan, maka

tingkat kecepatan deposisi juga berubah. Semakin sedikit partikel berukuran

besar, semakin kecil juga tingkat kecepatan deposisi. Kecepatan deposisi juga

dipengaruhi nilai fraksi volume. Semakin tinggi fraksi volume solid pada aliran,

semakin besar tingkat kecepatan deposisi. Hasil perhitungan kecepatan deposisi

untuk kondisi berdasarkan desain basis, tahun 2007, dan tahun 2008 akan

menghasilkan tingkat kecepatan deposisi sebesar 2.876 m / s, 2.906 m /s, dan

2.735 m / s berturut – turut. Terjadi perbedaaan untuk masing masing keadaan

karena nilai fraksi volume dan distribusi ukuran partikel tiap keadaan adalah

berbeda – beda.

Gambar 4.54 Analisis hidrolik sistem untuk kondisi desain basis

Gambar 4.55 Analisis hidrolik sistem untuk kondisi rata – rata tahun 2007

Gambar 4.56 Analisis hidrolik sistem untuk kondisi rata – rata tahun 2008

4.1.3 Perhitungan Tebal Pipa

Perhitungan ketebalan pipa akan dilakukan dengan menggunakan data

untuk desain basis. Perhitungan dilakukan pada kondisi tersebut karena berdasar

pada Gambar 4.54, Gambar 4.55, Gambar 4.56, kondisi MAOP terbesar terjadi

pada kondisi desain basis. Perhitungan Ketebalan dilakukan pada kondisi MAOP

terbesar untuk menjamin tingkat keamanan pipa. berdasarkan persamaan yang

tertera pada sub-bab 2.9.1, yang mempengaruhi pemilihan tebal pipa adalah

tekanan kerja fluida, diameter pipa yang bersangkutan, dan tegangan izin material

pembentuk pipa tersebut. Berikut adalah tabulasi data dan hasil perhitungan

perhitungan ketebalan pipa pada Tabel 4.12.

Tabel 4.12 Data perhitungan tebal pipa yang dibutuhkan

Tabel 4.13 Hasil perthitungan tebal pipa yang dibutuhkan

Berdasarkan hasil perhitungan, ketebelan pipa yang dibutuhkan adalah

0.394 inch. Dan Tebal pipa yang dipilih berdasarkan spesifikasi yang ada adalah

0.406 inch.

4.2 Analisis Optimasi Sistem Perpipaan

Akan dilakukan analisis pada kondisi minimum rata – rata tailings

throughput, yaitu pada kondisi 3167 t/h tailing throughput.

Pada Gambar 4.57, dapat dilihat tingkat konsentrasi solid, massa jenis, dan

fraksi volume untuk kondisi dengan tailing throughput sebesar 3167 t/h. Slurry

diasumsikan akan memiliki aliran dengan kondisi konsentrasi solid sebesar 21 %.

Dengan kondisi seperti demikian, dapat dilakukan perhitungan massa jenis aliran

dan fraksi volume, yang akan menghasilkan nilai sebesar 1155.71 kg/ m3 untuk

masa jenis dan nilai sebesar 0.097 untuk fraksi volume. Nilai tersebut dapat dilihat

pada kotak biru di gambar. Slurry dengan karakteristik seperti ini akan

menghasilkan rugi – rugi total aliran karena gesekan sebesar 45.932 m, seperti

yang tertera pada kotak hitam. Nilai rugi – rugi aliran karena komponen sistem,

tidak terjadi karena sistem belum menggunakan orifice, yang dapat dilihat pada

kotak hitam. Rugi – rugi akibat gesekan dan komponen pipa akan mengurangi

head yang dimiliki sistem disepanjang jalur pipa, sehingga menyisakan head di

ujung pipa, seperti yang terlihat pada kotak hijau, sebesar 55.38m. Tekanan yang

diperlukan agar aliran dapat keluar melalui ujung pipa pada kedalaman 125m

dibawah permukaan laut adalah sebesar 1.327 MPa, dan tekanan di ujung pipa

adalah sebesar 2.043 MPa. Maka kondisi tailing throughput sebesar 3167 t/h

dapat mengalirkan slurry dengan kondisi head tersisa yang sangat berlebihan.

Tingkat kecepatan deposisi aliran adalah sebesar 2.713 m / s.

Gambar 4.57 Hidrolik sistem untuk kondisi 3167 t/h througput

Karena head yang tersisa pada sistem masih cukup banyak, yaitu sebesar

55.38m, maka pada studi kasus untuk mencapai tingkat konsentrasi solid yang

diizinkan, yaitu sebesar 25%, akan digunakan dimaksimalkan penggunaan orifice

pada sistem agar head keseluruhan sistem dapat dikurangi, sehingga debit yang

dapat dialikan juga akan mengalami penurunan.

Simulasi aliran akan dilakukan dengan menggunakan Fluent. Kondisi

batas yang digunakan adalah velocity inlet dan pressure outlet, dengan

menggunakan data spesifikasi orifice yang tertera pada sub-bab 3.2.3. Berikut

adalah tabulasi data kondisi penurunan tekanan hasil simulasi yang terjadi apabila

jumlah orifice ditingkatkan untuk mencapai tingkat konsentrasi solid 25%.

Tabel 4.14 Hasil simulasi aliran dengan penggunaan orifice

3167 t/h Mill Throughput Choke ΔP Tailing slurry v Density cw kPa ( t/h) ( m/s) ( kg/m3) ( % ) 0 0 15080 4.11 1155.0 21

23

1 25.521 14799 4.041 1159.0 21.42 58.401 14594 3.969 1161.0 21.73 100.372 14362 3.986 1164.0 22.05

24

4 120.806 14233 3.849 1166.5 22.255 136.017 14075 3.800 1168.7 22.506 149.630 13933 3.754 1170.7 22.737 170.387 13793 3.707 1172.8 22.968 189.287 13650 3.660 1174.9 23.29 205.013 13470 3.610 1177.6 23.51

10 221.316 13312 3.560 1180.1 23.7911 238.805 13195 3.518 1182.0 2412 254.173 13027 3.470 1184.8 24.3113 265.581 12868 3.423 1187.5 24.6114 281.781 12708 3.370 1190.3 24.9215 297.436 12582 3.330 1192.6 25.17

Penurunan Debit yang terjadi adalah berdasarkan data spesifikasi orifice

yang dimiliki. Dan dari hasil simulasi diketahui berapa tingkat penurunan tekanan

yang sebenarya terjadi. Berdasarkan data spesifikasi, kondisi 25% solid akan

tercapai apabila digunakan orifice dengan jumlah 15, dengan konfigurasi seperti

pada Tabel 4.14.

Berikut akan ditampilkan hasil simulasi yang dilakukan dengan

menggunakan program bantu fluent. Tampak pada Gambar 4.58 adalah model

pipa dengan orifice. Pada model ini, akan disimulasikan aliran slurry yang

melewatinya berdasarkan kondisi batas yang ditentukan. Kondisi batas yang

digunakan adalah velocity inlet dan pressure outlet.

Gambar 4.58Tampilan model pipa dengan orifice

Akibat adanya perubahan geometri karena komponen orifice, seperti pada

gambar diatas. Karena ada perubahan geometri, maka aliras slurry akan

mengalami pencekikan aliran yang menyebabkan peningkatan kecepatan sesaat

dan penurunan tekanan.

Pada Gambar 4.59 adalah tampilan kontur perubahan tekanan dan pada

Gambar 4.60 adalah grafik penurunan tekanan akibat orifice. Tampak pada kontur

dan grafik, bahwa setelah melewati orifice, aliran akan mengalami penurunan

tekanan sesaat. Setelah melewati jarak tertentu, maka fluida akan berusaha

mengembalikan kondisi aliran ke tekanan sebelum melewati orifice.

Gambar 4.59 Tampilan kontur penurunan tekanan

Tampak pada Gambar 4.60 perbedaan tekanan dibagian belakang orifice

dengan bagian depan orifice adalah sesuai dengan spesifikasi, yaitu 6m dan 2m.

Dengan menggunakan fluent, maka dapat diketahui tekanan keluaran fluida untuk

keadaan yang disimulasikan.

Gambar 4.60 Grafik penurunan tekanan pipa

Berikut pada Gambar 4.61 dan Gambar 4.62 yaitu kontur kecepatan yang

terjadi di dalam pipa. Tampak di bagian orifice, kecepatan aliran akan meningkat

drastis. Tapi dapat dilihat pula, bahwa peningkatan kecepatan yang terjadi hanya

di bagian tengah aliran saja. Sedangkan bagian pinggir aliran, yaitu permukaan

dalam pipa, tidak terjadi perubahan kecepatan yang drastis. Hal ini cenderung

baik untuk pipa, karena bila kecepatan pada bagian permukaan dalam pipa

meningkat cepat, maka kemungkinan terjadi erosi pada pipa karena tumbukan

partikel slurry akan semakin besar.

Gambar 4.61 Kontur kecepatan pada pipa

Gambar 4.62 Kontur garis kecepatan pada pipa

Berikut ditampilkan pada Gambar 4.63 adalah grafik tingkat kecepatan

yang terjadi pada aliran di dalam pipa. Tampak peningkatan kecepatan pada

panjang pipa awal sangat besar, hal ini disebabkan karena diameter orifice lebih

kecil dibandingkan diameter orifice di bagian belakang pipa.

Gambar 4.63 Grafik kecepatan pada pipa

Berikut akan ditampikan hasil analisis hidrolik untuk mengetahui apakah

aliran masih dapat mengalir dengan kondisi penurunan tekanan seperti diatas.

Pada Gambar 4.64, dapat dilihat kondisi yang dicapai untuk tailing

throughput sebesar 3167 t/h dengan penggunaan orifice. Dengan penggunaan 15

pelat orifice, maka rugi – rugi karena komponen system akan meningkat menjadi

25.45m. dengan kondisi head yang berkuran, maka debit yang dialirkan juga akan

berkurang. Karena terjadi penurunan debit keluaran, maka konsentrasi solid

berdasarkan persamaan yang digunakan akan mengeluarkan nilai sebesar 25.17

%. Dengan kondisi seperti demikian, dapat dilakukan perhitungan massa jenis

aliran dan fraksi volume, yang akan menghasilkan nilai sebesar 1192.58 kg/ m3

untuk masa jenis dan nilai sebesar 0.108 untuk fraksi volume. Slurry dengan

karakteristik seperti ini akan menghasilkan rugi – rugi total aliran karena gesekan

sebesar 79.344 m, seperti yang tertera pada kotak hitam.. Rugi – rugi akibat

gesekan dan komponen pipa akan mengurangi head yang dimiliki sistem

disepanjang jalur pipa, sehingga menyisakan head di ujung pipa, seperti yang

terlihat pada kotak hijau, sebesar -19.5m. Tekanan yang diperlukan agar aliran

dapat keluar melalui ujung pipa pada kedalaman 125m dibawah permukaan laut

adalah sebesar 1.327 MPa, dan tekanan di ujung pipa adalah sebesar 1.23 MPa.

Maka kondisi tailing throughput sebesar 3167 t/h dengan menggunakan

penggunaan 15 orifice baru akan dapat mengalirkan slurry apabila diberikan

penambahan ketinggian awal, sebesar 8.5m.

Gambar 4.64 Hidrolik sistem untuk kondisi 3167 t/h througput dengan 15 orifice

4.3 Analisis Tegangan Sistem Perpipaan

Pada sub-bab ini dilakukan analisis tegangan pada sistem perpipaan

dengan menggunakan model yang akan dibuat, sehingga dapat diketahui apakah

nilai tegangan maksimum yang bekerja melebihi nilai yang diizinkan. Berikut

akan ditampilkan model perpipaan, tegangan maksimum yang terjadi, modifikasi,

dan study parameter.

4.3.1 Pemodelan Sistem Perpipaan

Berikut akan ditampilkan pemodelan perpipaan dengan menggunakan

autopipe berdasarkan data dari alignment sheet pada Gambar 4.65. tampak pada

gambar adalah kotak merah, yang menunjukan titik – titik yang mungkin

mengalami tegangan yang kritikal. Angka pada gambar menunjukan penamaan

titik point tersebut.

Titik awal model pipa yang berada di point A00 adalah tempat masuknya

tailings slurry yang berasal dari deaeration box. Titik akhir model pipa berada di

point A65 tempat transisi antara pipa onshore dan pipa offshore.

Gambar 4.65 Tampilan keseluruhan model autopipe

4.3.2 Analisis Tegangan pada Beban Sustain

Tegangan yang terjadi pada system adalah tegangan karena momen lentur

akibat berat pipa berukuran 44inch. Selain akibat tegangan karena berat pipa,

terjadi juga tegangan karena berat flange berukuran 44inch. Tegangan jgua terjadi

karena tekanan fluida kerja system, yang menggunakan nilai tekanan operasi rata

– rata fluida pada kondisi berdasarkan desain basis, yaitu 0.65MPA, mengacu

pada Gambar 4.54.

Gambar 4.66 berikut akan menampilkan ratio hasil analisis tegangan

akibat beban sustain, dan pada tabel 4.5 akan ditampilkan hasil perhitungan

tegangan yang terjadi akibat beban sustain, pada beberapa titik – titik yang

menghasilkan nilai terbesar, ditunjukan pada Gambar 4.66

Tabel 4.15 Hasil analisis tegangan akibat beban sustain

Titik Poin Tegangan Nilai yang diizinkan Ratio teganganpsi psi

A17 9114.71 18900.28 0.48A23 9028.08 18900.28 0.48A33 7918.17 18900.28 0.42A52 7679.72 18900.28 0.41

Dapat dilihat dari tabulasi diatas, tegangan maksimal akibat beban sustain

terjadi pada titik A17 dengan rasio tegangan 0.48. Dapat juga dilihat pada table,

untuk titik A23 rasio tegangan yang terjadi adalah 0.48. Begitu juga pada titik

A33 dan A53, rasio tegangan yang terjadi adalah 0.42 dan 0.41. karena semua

rasio tegangan masih dibawah 1, maka sistem dapat dikatakan aman dari

kegagalan karena beban sustain.

Gambar 4.66 Hasil analisis tegangan akibat beban sustain

4.3.3 Analisis Tegangan Akibat beban Ekspansi

Tegangan akibat beban ekspansi terjadi karena adanya beban akibat

temperatur fluida kerja pada pipa. temperatur yang bekerja pada sistem diambil

dari rata – rata temperatur pada desain basis. Gambar 4.66 berikut akan

menampilkan ratio hasil analisis tegangan akibat beban sustain, dan pada tabel 4.5

akan ditampilkan hasil perhitungan tegangan yang terjadi pada titik – titik yang

ditunjukan pada gambar.

Tabel 4.16 Hasil analisis tegangan akibat beban ekspansi

Titik Poin Tegangan Nilai yang diizinkan Ratio teganganpsi psi

A17 15467.49 25200.37 0.61A29 15416.17 25200.37 0.61A23 11763.78 25200.37 0.47

A630 10740.21 25200.37 0.43

Dapat dilihat dari tabulasi diatas, tegangan maksimal akibat beban

ekspansi terjadi pada titik A17 dengan rasio tegangan 0.61 karena rasio tegangan

masih dibawah 1, maka sistem dapat dikatakan aman dari kegagalan karena beban

ekspansi.

Gambar 4.67 Hasil analisis tegangan akibat beban ekspansi

4.3.4 Analisis Tegangan Akibat Beban Occasional ( Gempa )

Tegangan akibat beban occasional terjadi karena adanya beban akibat

gempa bumi. Berdasarkan data yang didapat dari peta gempa Indonesia, Daerah

Sumbawa memiliki beban gempa maksimum yang dapat terjadi adalah 0.25 g.

Berikut akan ditampilkan tabulasi data akibat beban gempa.

Tabel 4.17 Hasil analisis tegangan akibat beban gempa

Titik Poin Tegangan Nilai yang diizinkan Ratio teganganA23 38971.89 30800 1.26A29 22906.9 30800 0.74

A728 18540.49 30800 0.62A17 17468.93 30800 0.57

A28 17038.76 30800 0.55A02 15898.7 30800 0.52A20 30332.32 30800 0.99

A700 24177.46 30800 0.79

Dapat dilihat dari tabulasi diatas, tegangan maksimal akibat beban gempa

terjadi pada titik A23 dengan rasio tegangan 1.26 dan A20 dengan rasio 0.99

Karena terdapat rasio tegangan diatas 1, maka sistem tidak aman dari kegagalan

akibat beban gempa. Maka dari itu akan dilakukan modifikasi pipa untuk bagian

tersebut. Berikut akan ditampilkan rasio pada titik tertentu pipa pada Gambar

4.68.

Gambar 4.68 Hasil analisis tegangan akibat beban gempa

Gambar 4.69 Hasil analisis tegangan akibat beban gempa

4.3.5 Analisis Tegangan Akibat Beban Occasional ( angin )

Tegangan akibat beban occasional terjadi karena adanya beban akibat

angin. Berdasarkan data yang didapat dari balai meteorologi dan geofisika,

kecepatan angin maksimum untuk daerah Sumbawa adalah sebesar 29 km/jam

dan bertiup dari arah tenggara. Hasil analisis tegangan akibat beban angin dapat

dilihat pada Gambar 4.70.

Dapat dilihat bahwa rasio tegangan yang terjadi akibat beban angin adalah

0.33. Nilai rasio tegangan ini berada dibawah 1, maka dari itu sistem perpipaan

dapat dikatakan aman dari kegagalan akibat beban angin.

Gambar 4.70 Hasil analisis tegangan akibat beban angin

4.4 Modifikasi Sistem Perpipaan

Modifikasi Sistem perpipaan perlu dilakukan karena model sistem

perpipaan awal memiliki potensi mengalami kegagalan karena tegangan akibat

beban gempa. Maka dari itu dilakukan modifikasi di titik – titik terjadinya rasio

tegangan akibat beban gempa yang lebih dari 1 dan mendekati 1 seperti tertera

pada Tabel 4.17, agar kegagalan yang mungkin terjadi dapat diantisipasi.

modifikasi sistem dilakukan dengan memberikan tumpuan v-stop dan guide, serta

merubah dan menambahkan anchor pada titik tertentu.Berikut akan ditampilkan

modifikasi yang telah dilakukan pada sistem perpipaan.

Gambar 4.71 Modifikasi sistem perpipaan point A23

Pada sistem perpipaan di titik A23, dilakukan modifikasi dengan

mengurangi guide support dan menggeser anchor. Kemudian ditambahkan

support dan anchor diletakan pada lingkaran merah di Gambar 4.71

Gambar 4.72 Modifikasi sistem perpipaan point A29

Pada sistem perpipaan di titik A29, dilakukan modifikasi dengan

mengurangi v-stop support yang ada. Penambahan guide support dan anchor

ditunjukan dengan lingkaran merah pada Gambar 4.72

Gambar 4.73 Modifikasi sistem perpipaan point 17

Pada sistem perpipaan di titik A17, dilakukan modifikasi dengan

penggantian jenis support dari v-stop menjadi guide support. Lokasi penggantian

support ditunjukan dengan lingkaran merah pada Gambar 4.73

Pada sistem perpipaan di titik A20, dilakukan modifikasi dengan

penggeseran support, serta penggantian jenis support dari v-stop menjadi guide

support. Lokasi penggantian support ditunjukan dengan lingkaran merah pada

Gambar 4.74.

Berikut akan ditampilkan tabulasi data hasil analisis pada sistem perpipaan

yang telah dimodifikasi untuk tegangan yang diakibatkan oleh beban sustain,

ekspansi, dan gempa.

Gambar 4.74 Modifikasi sistem perpipaan point A20

Tabel 4.18 Hasil analisis tegangan akibat beban sustain pada modifikasi sistem perpipaan

Titik Poin Tegangan Nilai yang diizinkan Ratio teganganpsi psi

A17 4835.16 18900.28 0.26A23 3970.97 18900.28 0.21A33 7918.17 18900.28 0.42A52 7679.72 18900.28 0.41

Tabel 4.19 Hasil analisis tegangan akibat beban gempa pada modifikasi sistem perpipaan

Titik Poin Tegangan Nilai yang diizinkan Ratio teganganpsi psi

A23 6192.7 30800 0.20A29 3247.3 30800 0.11

A728 3733.36 30800 0.12A17 7945.11 30800 0.26A28 4934.71 30800 0.16A02 4885.19 30800 0.16A20 11063.69 30800 0.36

A700 10593.93 30800 0.34

Tabel 4.20 Hasil analisis tegangan akibat beban angin pada modifikasi sistem perpipaan

Titik Poin Tegangan Nilai yang diizinkan Ratio teganganpsi psi

A17 6306.4 25200.37 0.25A29 2503.8 25200.37 0.1A23 2386.36 25200.37 0.09

A630 7348.71 25200.37 0.29

Lokasi point yang terdapat pada tabulasi hasil analisis diatas dapat dilihat

pada gambar modifikasi sistem perpipaan yang telah dicantumkan, yaitu Gambar

4.71, Gambar 4.72, Gambar 4.73, Gambar 4.74.

Setelah dimodifikasi, rasio tegangan pada sistem sudah masuk ke batasan

yang diizinkan, yaitu kurang dari 1. Maka sistem dapat dikatakan aman dari

kegagalan karena tegangan akibat beban sustain, ekspansi, gempa dan angin.

4.5 Studi Parameter Hasil Analisis Tegangan

Setelah melakukan analisis tegangan dan modifikasi pada sistem

perpipaan, berikut akan dilakukan studi mengenai beberapa parameter pada

operasi sistem perpipaan. Studi parameter ini ditujukan untuk mengetahui

pengaruh beberapa perubahan keadaan operasi terhadap tingkat tegangan yang

terjadi pada sistem perpipaan.

4.5.1 Studi Parameter Akibat Peningkatan Tekanan Operasi

Tingkat tekanan yang terjadi di dalam pipa adalah bervariasi terhadap

ketinggian dan tingkat gesekan yang terjadi. Pada keseluruhan sistem perpipaan,

terdapat titik yang memiliki tingkat tekanan operasi tertinggi dibandingkan titik –

titik lain. Studi parameter akibat tekanan operasi akan dilakukan untuk tingkat

operating pressure, sampai dengan maximum allowable operating pressure.

Berikut akan ditampilkan grafik hasil analisis tegangan untuk variasui kondisi

tekanan operasi.

Tampak pada grafik pada Gambar 4.75, tegangan maksimum akibat

variasi tekanan sampai dengan MAOP tidak menimbulkan kegagalan, karena nilai

tegangan maksimum yang dihasilkan adalah 17363 psi, yang terjadi di titik point

A631 yang mengacu pada Gambar 4.65 , masih berada di bawah batas tegangan

izin material yaitu 18900 psi.

Gambar 4.75 Grafik tegangan maksimum akibat variasi tekanan operasi

4.5.2 Studi Parameter Akibat Peningkatan Beban gempa

Berdasarkan peta gempa bumi Indonesia, tambang Batu hijau memiliki

beban gempa 0.25 g. berikut akan ditampilkan grafik hasil analisis tegangan untuk

variasui kondisi beban gempa. Beban terbesar terjadi di titik point A699, yang

yang mengacu pada gambar 4.18

Tampak pada grafik pada Gambar 4.76, tegangan maksimum akibat

variasi beban gempa sampai dengan 0.45 g akan menimbulkan kegagalan pada

sistem perpipaan. Nilai tegangan maksimum yang dihasilkan adalah 32375 psi,

dan berada di atas batas tegangan izin material, yaitu 30800 psi.

Gambar 4.76 Grafik tegangan maksimum akibat variasi beban gempa

4.5.3 Studi Parameter Akibat Peningkatan Beban Angin

Berdasarkan data dari balai besar meteorologi, tambang Batu hijau

memiliki beban angin dengan kecepatan maksimal 29 km/h. Berikut akan

ditampilkan grafik hasil analisis tegangan untuk variasi Kondisi beban angin

sampai dengan kecepatan 800 km / h.

Tampak pada grafik pada Gambar 4.77, tegangan maksimum akibat

variasi beban angin tidak akan menimbulkan kegagalan pada sistem perpipaan.

Nilai tegangan maksimum yang dihasilkan adalah 5929 psi, terjadi di point A631

yang mengacu pada gambar 4.18 , dan masih berada di bawah batas tegangan izin

material, yaitu 30800 psi.

Gambar 4.77 Grafik tegangan maksimum akibat variasi beban angin

Bab 5

Kesimpulan dan Saran

5.1 Kesimpulan

Berikut adalah beberapa kesimpulan yang dapat diambil dari analisis yang

telah dilakukan.

1. Pada tingkat plant solid throughput 6266 t/h dengan penggunaan 6 pelat

orifice akan menghasilkan tekanan fluida di ujung pipa dengan kedalaman

125m dibawah permukaan air sebesar 1.52 MPA.

2. Pada tingkat plant solid throughput untuk tahun 2007 dan 2008, yaitu

4881 t/h dan 3992 t/h, tanpa penggunaan pelat orifice akan menghasilkan

tekanan fluida di ujung pipa dengan kedalaman 125m dibawah permukaan

air sebesar 2.08 MPa dan 2.16 MPa.

3. Ketebalan pipa yang sebaiknya dipilih berdasarkan kondisi tekanan

operasi pada tingkat plant solid throughput terbesar, yaitu 6266 t/h, akan

bernilai 0.406 inch.

4. Untuk mendapatkan tingkat konsentrasi sesuai ketetapan yaitu 25%, pada

tingkat plant solid throughput 3167 t/h, dapat digunakan 3 buah orifice 23

inch dan 12 buah orifice 27 inch, yang akan menghasilkan tekanan fluida

di ujung pipa dengan kedalaman 125m dibawah permukaan air sebesar

1.23 MPa

5. Agar fluida pada tingkat plant solid throughput 3167 t/h dengan

penggunaan 15 orifice pada system pipeline dapat keluar di ujung pipa,

dibutuhkan penambahan ketinggian awal 8.5m.

6. Sistem perpipaan akan gagal menahan tegangan akibat beban gempa

dengan skala 0.25g dengan rasio 1.26.

7. Modifikasi penggeseran anchor, penambahan guide support, penggantian

jenis support guide menjadi v-stop akan membuat sistem perpipaan aman

dari kegagalan, dengan rasio tegangan maksimum 0,71 akibat beban

gempa pada 0.25g.

8. Sistem perpipaan yang telah dimodifikasi akan aman beroperasi hingga

tingkat tekanan MAOP dan akan gagal pada tingkat beban gempa 0.45g.

5.2 Saran

Berdasarkan hasil analisis dan kesimpulan yang telah didapatkan, terdapat

beberapa saran yang dapat diberikan, yaitu :

1. Perlu dilakukanya kajian tentang alternative solusi lain, karena orifice

sebaiknya digunakan pada tanah yang datar agar tidak terjadi

pengumpulan partikel di sekitar orifice. Penggunaan 15 orifice akan

menyebabkan pipa membutuhkan daerah datar yang cukup luas.

2. Alternative solusi lain yang dapat dipakai adalah peggunaan flow control

valve untuk mengurangi make up water, dan penggunaan diameter pipa

bawah laut yang lebih kecil

3. Diperlukan adanya analisis hidrolik untuk pipa bawah laut, karena pipa

bawah laut memiliki diameter dan bahan yang berbeda, sehingga akan

menghasilkan tingkat gesekan yang berbeda juga.

4. Perlu adanya peningkatan operasi pada process mill agar tailing keluaran

tidak memiliki diameter yang berlebihan, karena dapat menimbulkan

keausan pipa.

5. Diperlukan adanya studi optimalisasi mill tailing throughput agar tailing

yang dihasilkan tetap berada dalam batasan yang diizinkan.

Daftar Pustaka

1. http://www.google.co.id

2. Tailing Management Overview Presentation PT. NNT.

3. Persen Solid Update Presentation PT. NNT.

4. http://www.mining-technology.com

5. http://en.wikipedia.org

6. http://www.zenithcrusher.com

7. Nayyar, M.L. Piping Handbook. 7th Ed. McGraw-Hill. 2000.

8. http://www.velocityusp.com

9. http://com-yeast-harvest.cfm

10. Munson, Y. O. Fundamentral of Fluid Mechanics. 3rd Ed. John Wiley &

Sons inc. 1998.

11. Derramelaere, R.H. ; Dr. George, S. Antamina's Copper and Zinc Concentrate

Pipeline Incorporates Advanced Technologies. Pipeline incorporated.

12. Abulnaga, E.A. Slurry System Handbook.. McGraw-Hill. 2002.

13. Popov, E. P. Mechanic of Materials. 2nd Ed. Prentice-Hall. 1978.

14. ASME B31.11 Slurry Transportation Piping system. 2002.

15. Antaki, G. Piping and pipeline Engineering. Marcel Dekker. 2003

16. Wear Study Archive PSI.

17. Tailing Pipeline Inspection Report PT. NNT.

18. Choke presentation PT. NNT.

19. 3-1.2 Basis Design - No 656-G-002.

20. 2-1.1a Onshore Pipeline Drawing Designs.

21. Laporan Cuaca, Iklim dan Gempabumi bulan Juni 2007.

22. Peta Gempa Indonesia, sni2003-1726-20034

23. Betinol, R.G. Slurry Pipeline Design Approach.

24. Introduction to CFD basics