Cara Menghitung Panjang Pipa Karena Thermal Expansion

Beban pipa dan thermal expansion pipa, merupakan dua kalkulasi yang sering di gunakan. Walaupun ada software stress analysis sekelas caesar yang mampu mengetahui beban load atau beban pipa, termasuk pula expansi pipa. Namun tak ada salahnya untuk mengetahui bagaimana cara menghitung manual kedua beban pipa tersebut.Dan si sini saya akan fokus membahas mengenai perhitungan panjang pipa karena thermal expansion.

Sebenarnya, di dorong keingin tahuan saya "gimana caranya menghitung panjang expansi pipa", jadilah tulisan ini. Tujuannya, ya sebagai sebuah catatan kecil kalau suatu saat saya lupa, saya bisa lihat rumus dan caranya di blog ini, itung itung bagi ilmu juga.

Sebelumnya, saya membahas mengenai perhitungan load pada pipa yang dalam hal ini berat pipa yang kita sering temui di loading data information. Menghitung beratnya sudah, sekarang saya membahas mengenai perhitungan panjang pipanya. Baiklah, sekarang kita mulai menghitung :

1. Cara Menghitung Thermal Expansion Pipa

Menghitung thermal expansion pipa itu sangat dibutuhkan terutama pada saat kita menemui pipa yang sangat panjang, dengan mengetahui berapa thermal expansionnya, kita akan tau berapa jarak pipa akan bergerak. Bergerak di sini bukan dalam artian sebenarnya, maksudnya pipa itu akan bergeser atau berpindah tempat sepanjang berapa meter.

Tujuan utamanya, kita bisa mengetahui apakah pipa itu clash (bentrok) dengan pipa lainya, (misalnya di belokan atau pipe rack, dimana ada pipa lain di sebelahnya), apakah di perlukan loop di pipa tersebut, apakah di perlukan long shoe atau apapun berkaitan dengan thermal expansion pipa.

Yang Menyebabkan Thermal Expansion Pipa

Sebelum membahas lebih jauh tentang thermal expansion pipa, pertama yang perlu di ketahui adalah apa saja yang menyebabkan thermal expansion pipa? trus apa juga akibatnya kalau kita tidak awarn terhadap thermal expansion pipa ini?

1. Perubahan Temprature Pipa

Seperti yang kita pelajari di bangku sekolah, bahwa logam yang terkena panas akan memuai (bertambah panjang), maka demikian pula lah dengan pipa. Perbedaan atau perubahan suhu pada pipa tidak hanya di pengaruhi oleh iklim seperti halnya matahari, melainkan fluida yang mengalir di dalamnya. semakin tinggi suhu fluida, maka semakin besar pula pemuaian atau expansi dari pipanya.

2. Jenis Material Pipanya

Pipa berbeda, ia memiliki coefisien thermal expansi berbeda, yang pada akhrinya pertambahan panjangnya dengan suhu yang sama akan berbeda pula.

Disamping adalah gambar sederhana mengenai linier koefisien thermal expansion, berbeda material pipa, maka berbeda pula koefisiensinya. Yang artinya, perbuahan expansi pipa nya akan berbeda pula, dengan kenaikan suhu yang sama satu jenis pipa bisa lebih panjang muai nya dan yang lain bisa lebih pendek.

Rumus Thermal Expansion Pipa,

Secara dasar, rumus perhitungan expansi pipa adalah sebagai berikut :

delta L = exp. coeff. x delta T x L

Mean Expansion Coefficient 10-6 (in/in oF)
Material	Temperature Range (oF)
Material	-32	32 - 212	32 - 400	32 - 600	32 - 750	32 - 900	32 - 1100	32-1300
Alloy Steel	7.7	8	8.4	8.8	9.2	9.6	9.8
(1% Cr. 1/2% Mo)	7.7	8	8.4	8.8	9.2	9.6	9.8
Mild Steel	7.1	7.8	8.3	8.7	9	9.5	9.7
(0.1 - 0.2% C)	7.1	7.8	8.3	8.7	9	9.5	9.7
Stainless Steel	10.8	11.1	11.5	11.8	12.1	12.4	12.6	12.8
(18% Cr. 8% Ni)	10.8	11.1	11.5	11.8	12.1	12.4	12.6	12.8

Untuk lengkapnya mengenai tabel di atas, silahkan kunjungi http://www.engineeringtoolbox.com/thermal-expansion-pipes-d_283.html

Untuk contoh dan kalkulasinya, pernah saya bahas di Piping quiz 1, pertanyaan jawaban mengenai pipa. Quiz ke 14.

Rumus praktis thermal expansion pipe

Sekarang saya tidak akan mengukana rumus di atas, bukan berarti salah, namun karena kita bukan lagi di dunia pendidikan, melaikan langusung ke dunia industri. Saya lebih merekomendasikan perhitungan expansi by fluor danil, alesannya di samping praktis ia juga di lengkapi data berbagai macam material pipa, jadi kita langsung bisa praktek. dan jangan khawatir, saya juga akan membagikan pdf dari fluor ini di akhir artikel sehingga bisa buat pengangan.

Rumunya adalah :

delta = e x L

dengan :
delta = Perubahan panjang (thermal expansion)
e = linier koefisien thermal expansion
L = Panjang nya pipa

By multiplying coefficient of thermal exp to its length

Contoh sederhana seperti ini,

Saya punya pipa 100ft (30m) dengan bahan carbon steel yang suhu fluida di dalamnya adalah 65 C (150 F),

Pertanyaanya,
Berapa panjang expansi dari pipanya?

Jawaban
delta = 0.61 [inch/100 ft] x 100 [ft]
= 0.61 [inch]
= 15mm

Dari jawaban di atas, pipa sepanjang 30 m carbon steel akan berexpansi sepanjang 15mm, bayangkan kalau si pipa ini lebih dari panjang itu. Misalnya pipa di sleeper dengan panjang 120m, maka ia akan berexpansi sepanjang 60mm, 4 kalinya dari perhitungan di atas. Kalau pipa itu lurus dan stopper berada di tengahnya, maka panjang 60mm itu akan di bagi kedua sisi, yakni satu sisi ujung bawah dari pipa (awal) sebesar 30mm, dan ujung atasnya sebesar 30mm. Maka pipa itu harus free dari pipa lainya sebanyak 30mm, agar tidak clash atau bentrok ketika expansi.

Semakin panjang pipa lurus, maka semakin besar pula nilai expansinya, oleh karenanya maka di perlukan loop, sebuah belokan yang mengakomodir dari expansi ini.

Apa Akibat dari Termal Expansi Pipa

Termal expansi pipa, tentu berimbas terhadap hal lainya dalam susunan pemipaan ini. Apa imbasnya, itu yang perlu kita waspadai agar tidak menimbulkan kerugian.

1. Clash dengan pipa atau support

Clash dengan pipa lain adalah kemungkinan yang terjadi manakala expansi, jadi pastikan jarak antara pipanya tidak terlalu berdekatan sehingga ketika pipa yang satu expansi, ia tidak menabrak pipa sebelanya. Lihat juga support atau bahkan insulasinya cukup space ketika pipa expansi, karena kalau tidak ya akhirnya clash juga. Ujung ujungnya, bisa rusak si insulasi.

2. Need Long Shoe

Karena pipa yang berexpansi boleh di bilang bergerak ke arah axialnya, maka yang perlu di waspadai adalah shoe nya (kalau pipa tersebut menguankan shoe). Karena, di ujung pipa, ia mendapatkan pergerakan yang paling besar. Pastikan shoe di ujung pipa mengunakan long shoe, yaitu shoe dengan panjang kakinya lebih dari ukuran standard.

Kalau tidak mengunakan long shoe, bahaya lebih parah akan bisa di timbulkan antara lain support tersbut akan jatuh (karena bergesar). Dan kalau sudah jatuh ada dua bahaya yang mengancam, support sebelumnya akan mengalami kenaikan beban (karena kehilangan support yang terjatuh tadi, dan yang paling parah kalau si fluida kembali ke suhu normal maka pipa itu akan tertarik dengan kondisi shoe yang jatuh akan menjadi penahan (karena tidak dapat kembali ke posisi semula).

3. Stress On Elbow

Ini faktor yang perlu di waspadai, tapi saya pikir tidak perlu terlalu di khawatirkan karena pipa pipa besar biasanya sudah termasuk critical line, dan biasanya sudah di hitung oleh team stress engineer. Yang perlu di ketahui bahwa, kalau load nya berlebihan, maka akan terjadi stress pada elbow tersebut.