Pengembangan metode inspeksi perpipaan berdasarkan computational fluid dynamics :: Studi kasus perpipaan steam system pabrik amoniak Kaltim-2

HERUANTO, Nugroho, Dr.Eng. Tri Agung Rohmat, B.Eng., M.Eng

2009 | Tesis | S2 Magister Sistem Pemeliharaan Peralatan Industri

Kegagalan perpipaan pada pabrik dapat menyebabkan pabrik tidak beroperasi dan kecelakaan kerja. Perpipaan steam system di pabrik Amoniak Kaltim-2 sudah beroperasi sekitar 25 tahun sehingga berpotensi mengalami kegagalan sistem perpipaan. Untuk meminimalkan kegagalan sistem perpipaan diperlukan inspeksi terhadap semua bagian perpipaan yang memerlukan tenaga dan biaya yang sangat banyak. Oleh karena itu perlu dilakukan pemilihan lokasi yang berpotensi terhadap kegagalan pipa tersebut secara tepat. Kegagalan perpipaan dapat disebabkan karena erosi oleh partikel padat maupun gesekan fluida. Fluida dengan energi gesekan yang tinggi mengakibatkan potensi erosi tinggi. Potensi erosi pada penelitian ini dapat dinyatakan dengan faktor C yaitu konstanta empiris yang merupakan fungsi dari kecepatan alir dan densitas fluida. Pada penelitian ini simulasi computational fluid dynamics dilakukan pada steam system yang terdiri dari bagian Boiler Feed Water (BFW), bagian Boiler Water (BW) dan bagian Steam. Syarat batas didapat dari simulasi proses dengan software Aspen Plus. Simulasi dilakukan dengan membagi beberapa ruas berdasarkan pada kesamaan kondisi proses. Nilai factor C kritis yang menyatakan potensi erosi ditentukan dari data histori ketebalan pipa dan data literatur. Lokasi potensi erosi akan ditinjau pada pipa lurus, elbow dan tee maupun jenis fluida yaitu BFW, BW, dan Steam. Hasil simulasi menunjukkan bahwa pada elbow dan tee mempunyai potensi erosi lebih tinggi dibandingkan pada pipa lurus, yaitu masing-masing sekitar 1,55 kali dan 1,38 kali. Gesekan fluida tanpa partikel padat dapat menyebabkan erosi pada elbow di daerah belokan sisi dalam. Pada tee potensi erosi terjadi pada daerah sisi luar belokan aliran. Adanya partikel padat dalam fluida menyebabkan erosi pada daerah sisi luar belokan elbow dan tee. Dari hasil simulasi ini dapat ditentukan lokasi pipa yang berpotensi mengalami erosi. Jumlah perpipaan yang berpotensi erosi pada BFW, BW dan Steam masing-masing sebanyak 4 Line, 7 Line dan 4 Line. Perpipaan tersebut perlu mendapat perhatian dalam program inspeksi.

Piping failure of plants may cause shutdown and work accidents of the plants. Steam system piping of Kaltim-2 Ammonia plant has been operating for about 25 years, so that it potential to make pipe failure. Minimization of piping failure needs to inspect to all piping, however many labors and high cost are needed. Therefore, require to select location with potential for the pipe failure appropriately. Piping failure can be caused by erosion of solid particles and fluid friction. Fluid with high friction energy result high erosion potential. Erosion potential in this research can be stated by C factor, namely, empirical constant being function of fluid velocity and fluid density. In this research, computational fluid dynamics was simulated in steam system consisting of Boiler Feed Water (BFW) area, Boiler Water (BW) area and Steam area. Boundary condition was derived from process simulation with Aspen Plus software. The simulation was done by dividing some spaces based on process condition equality. Value of critical C factor stated that erosion potential is determined from historical data of pipe thickness and literature data. Location of erosion potential would be reviewed in straight pipe, elbow and fluid type, such as, BFW, BW and Steam. Result of simulation indicated that elbow and tee had higher erosion potential than straight pipe, about 1.55 and 1.38 times. Fluid friction without solid particles could cause erosion of elbow in area of inner side bend. In tee, erosion potential occurred in area of outer side bend. Fluid with solid particles could cause erosion of elbow and tee in area of outer side bend. From this simulation, location of pipes with potential to erode could be determined. Total piping with erosion potential of BFW, BW and Steam were each 4 lines, 7 lines and 4 lines. The piping needed to consider in inspection program.

Kata Kunci : Inspeksi,Pipa,Elbow,Tee,Erosi,Computational fluid dynamics