Kalau kita melihat pabrik kimia, kilang minyak atau pabrik LNG, kita akan menyaksikan pipa-pipa berbaris menghubungkan antara vessel, tower, pompa dan lainnya. Mereka bagaikan pasta spageti metal raksasa yang tercecer. Bagi seorang insinyur pipa (piping engineer), penampakan luar yang indah memang bukan tujuan desain tata letak pipa, tetapi ada keindahan dan kepuasan tersendiri saat melihat barisan pipa tersebut.
Banyak hal yang harus diperhatikan oleh piping engineer saat mendesain. Lingkup seorang piping engineer bukan hanya pipa, tetapi juga elemen yang ada di pipa tersebut, seperti elbow, reducer, flange, valve, steam trap, strainer dan masih banyak lagi. Berikut ini beberapa garis besar tentang bagaimana mendesain pipa secara umum.
1. Standar Desain
Standar apa yang dipakai adalah hal yang pertama-tama harus diperhatikan. Standar untuk pipa di pabrik pembangkit listrik berbeda dengan standar untuk pipa di pabrik yang memproduksi LNG. Berbeda pula jika dibandingkan dengan standar untuk pipa transfer gas. Masing-masing mempunyai standar yang berbeda. Misalnya untuk pabrik pembangkit listrik menggunakan ASME B31.1 sebagai patokan mendesain. Untuk pabrik yang memproduksi LNG menggunakan standar ASME B31.3. Sedangkan untuk pipa transfer gas menggunakan ASME B31.8.
Selain ASME (American Society of Mechanical Engineers) yang dibuat oleh Amerika, beberapa negara membuat standar sendiri yang harus dipenuhi saat akan membuat pabrik di negara tersebut. Contohnya Australia dengan AS (Australian Standards)-nya, Jepang dengan JPI (Japan Petrochemical Industry)-nya dan Inggris dengan BS (British Standards)-nya.
Selain standar itu, ada pula persyaratan dari pemilik pabrik, misalnya perusahaan minyak Shell dengan DEP-nya (Design and Engineering Practice), ExxonMobil dengan GP (Global Practice)-nya.
Standar manakah yang akan dipakai, haruslah ditetapkan sejak awal.
2. Jenis, Tekanan, Suhu dan Besar Arus dari Fluida
Dengan standar yang telah ditetapkan, maka perhitungan ketebalan menentukan material yang akan digunakan dan menentukan besarnya pipa dan elemen pipa lainnya dapat dilakukan berdasarkan jenis, tekanan, suhu dan besar arus dari fluida yang akan mengalir saat pabrik beroperasi.
Untuk menentukan material yang akan digunakan, piping engineer harus memilih material yang sesuai dari material-material sudah distandarisasikan seperti material ASTM (American Society for Testing and Materials). Misalnya pipa untuk fluida hydrocarbon dengan suhu rendah sampai -50 C, pipa carbon steel dengan kode ASTM A 333 banyak digunakan. Sedangkan untuk fluida hydrocarbon yang korosif dan bersuhu rendah banyak menggunakan pipa stainless steel dengan kode ASTM A 312.
Tentang dimensi pipa, valve, flange dan elemen pipa lainnya, tidak usah mendesain dari awal, dimensi tersebut sudah ditetapkan di beberapa standar, kita hanya tinggal memilih, sesuai hasil perhitungan dari tekanan dan besar arus fluida.
Untuk mempermudah, dibuatlah daftar yang disebut service class yang berisi rangkuman kelompok-kelompok material berdasarkan jenis, tekanan dan suhu fluida. Di service class ini setiap elemen diberi kode tersendiri yang harus tertulis di elemen untuk mempermudah dalam mengontrol barang dan mempermudah saat konstruksi.
3. Jalur Pipa
Gambaran konstruksi pipa
Setelah service class ditetapkan, mulailah didesain bagaimana jalur pipa yang akan dibangun. Menentukan jalur pipa harus mempertimbangkan hal-hal seperti berikut.
a. Efek perubahan suhu.
Pipa mengalamai pemuaian atau penyusutan tergantung suhu saat beroperasi. Untuk itu dibutuhkan fleksibilitas pipa untuk dapat menyerap perubahan panjang tersebut. Salah satu cara yang biasa dilakukan adalah memperbanyak loop atau belokan dengan elbow. Biasanya sketsa jalur pipa yang telah didesain, dimasukkan ke dalam komputer untuk perhitungan dan simulasi efek perubahan suhu. Jika simulasi menunjukkan hasil yang tidak bagus, maka desainer harus mengulang desain jalur pipa itu.
b. Akses untuk operasi dan pemeliharaan.
Akses juga harus dipikirkan terutama untuk mengoperasikan dan memelihara valve, pompa dan peralatan lainnya. Jalur pipa harus diatur sedemikian rupa supaya mendukung hal tersebut dan supaya tidak terjadi tabrakan antar pipa atau pipa dengan elemen lain. Ini adalah hal yang sulit jika desain dilakukan hanya dalam dua dimensi. Karena itu, pengembangan menjadi tiga dimensi sudah menjadi keharusan. Diikuti kemajuan komputer, model tiga dimensi pun semakin maju bukan hanya sebagai tampilan, tetapi juga bisa melakukan beberapa simulasi bersamaan sehingga lebih mengefektifkan kinerja desain.
c. Penopang pipa.
Tipe apa dan di mana penopang pipa itu harus ditempatkan juga merupakan hal yang penting. Penopang juga mempunyai peranan penting dalam evaluasi efek perubahan suhu pada pipa. Kesalahan pada penopang juga dapat mengakibatkan kerusakan pada pompa dan kompresor.
d. Persyaratan lain.
Flow meter yang membutuhkan panjang pipa lurus tertentu untuk ketelitian ukuran adalah salah satu contohnya. Pipa juga ada yang harus dibuat dengan kemiringan tertentu untuk memastikan cairan dan gas mengalir ke arah yang diinginkan. Larangan adanya low pocket pada jalur pipa, pipa dengan fluida bersuhu rendah tidak boleh diletakkan berdampingan dengan pipa dengan fluida bersuhu tinggi, dan macam persyaratan lainnya juga harus diperhatikan.
e. Ekonomis dan kemudahan konstruksi.
Walaupun tertulis paling akhir, ini merupakan hal yang harus dipikirkan sejak awal. Untuk menyerap pemuaian atau untuk membuat akses yang baik, biasanya elbow menjadi lebih banyak. Ini sebenarnya mengakibatkan proses las menjadi lebih banyak yang berarti kurang ekonomis dan lebih berat konstruksinya. Keahlian untuk memadukan persyaratan-persyaratan di atas dengan ekonomis dan konstruksi inilah yang juga dibutuhkan oleh piping engineer.
Seperti itulah secara umum tugas seorang piping engineer. Dikarenakan banyaknya lingkup kerja, sulit untuk mengerjakan semua lingkup tersebut. Pembagian tugas menjadi tiga di dalam piping engineer menjadi material, desain dan analisis adalah hal yang mungkin biasa ditemukan.
Referensi:
1. http://www.asme.org/
2. http://www.astm.org/
Penulis: Achmad Hikam
Profil Penulis:
Dilahirkan di Jakarta, 21 January 1981. Menamatkan Bachelor of Engineering dan Master of Engineering pada tahun 2005 dan 2007 di Tokyo Institute of Technology. Penelitian saat mahasiswa tentang simulasi dan pengukuran ketebalan lubrikan pada kompresor Air Conditioner. Setelah lulus master bekerja sebagai piping engineer bagian material pada salah satu perusahaan EPC di Jepang.
