i
SKRIPSI
PERANCANGAN TANGKI PENIMBUN SOLAR (HSD) TIPE
FIXED CONE ROOF KAPASITAS 130.000 BARREL
Diajukan kepada Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang untuk memenuhi salah satu persyaratan akademik
dalam menyelesaikan program Sarjana Teknik
Oleh: Khatib Maulana
09510095
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
vii
ABSTRAK
Tangki merupakan alat untuk tujuan penyimpanan fluida zat cair/gas. Tangki menjadi bagian yang paling penting pada suatu proses industri. Guna penyimpanan atau penimbun fluida tersebut ditujukan agar pendistribusiannya lebih mudah.
Tangki yang dirancang adalah tangki penimbun solar (HSD) dengan kapasitas 130.000 barrel (20668.31 m3). Dengan tipe struktur Fixed Cone Roof dipilih untuk tangki silinder, karena digunakan untuk menimbun fluida zat cair. Perancangan ini bertujuan untuk mendapatkan desain dan dimensi dari tangki penimbun solar (HSD), serta tangki kuat menahan beban yang disimpannya dan, stabil konstruksinya sehingga dapat digunakan dalam jangka waktu yang lama. Ketebalan dinding tangki diperhitungkan berdasarkan sifat hidrostatis zat cair sehingga didapat ketebalan yang sangat aman. Tangki ini menggunakan atap tipe fixed roof, atap disusun oleh plat yang dilengkapi rafter dan girder ditopang oleh column yang berguna untuk menahan beban. Tangki juga dirancang seaman mungkin dari bahaya kebakaran dan ledakan. Dengan pehitungan yang telah dilakukan maka didapatkan dimensi tangki penimbun solar (HSD) sebagai berikut: tinggi tangki 16.8 m, tinggi cairan solar 15.470 m dan diameter tangki 41.254 m.
Kata kunci : Tebal plate, Struktur rangka atap.
ABSTRACT
The tank is a storage purposes fluid liquid/gas. Tank became the most important part on an industrial process. To the storage or landfilling is intended to allow fluid distribution easier.
The tank is a tank designed hoarders solar (HSD) with a capacity of 130,000 barrel (20668.31 m3) The type structure Fixed Cone Roof selected for cylindrical tank, because it used to hoard liquid fluid. The design is intended to get the design and dimensions of the tank hoarder solar (HSD), as well as the weight of the tank and stored, stable construction so that it can be used in the long term. Tank wall thickness is calculated based on the nature of the hydrostatic liquid thus obtained is very safe thickness. This tank uses a roof-type fixed roof, roof plate equipped compiled by rafter and girder supported by a column that is useful to hold the load. The tank is also designed as safe as possible from fire and explosion hazards. With that has been done Calculation obtained hoarders solar tank dimension (HSD) as follows: 16.8 m tall tank, high solar fluid tank 15 470 m and 41 254 m in diameter.
viii
KATA PENGANTAR
Dengan memanjatkan puji dan syukur kepada kehadirat Allah SWT yang mana hanya atas limpahan rahmat, taufik, hidayah serta inayahNya laporan tugas akhir dengan judul “Perancangan Tangki Penimbun Solar (HSD) Tipe Fixed Cone Roof Kapasitas 130.000 Barrel” ini akhirnya dapat terselesaikan.
Seiring penyusunan skripsi ini, terdapat hambatan dan rintangan yang dihadapi, namun berkat bantuan dari semua pihak segala kesulitan tersebut terasa ringan dan dapat teratasi. Oleh sebab itu sepatutnya saya ungkapkan terima kasih atas jasa baik yang selama ini telah diterima, baik nasehat, petunjuk, ide, saran, serta bimbingan berupa apapun sehingga penyusun dapat menyelesaikan sekripsi ini. Ungkapan terimaksih tersebut disampaikan kepada :
1. Allah SWT yang menjadi tempat saya untuk memohon pertolongan.
2. Kedua Bapak dan Ibu tersayang yang selalu memberikan bantuan materiil maupun non materiil, mendo’akan, mengingatkan akan pesan-pesannya yang tak akan terlupakan. Adik-adik saya: Faridah hanum, Dimas Imam, yang selalu memotifasi saya untuk bisa menjadi lebih baik menjadi seorang kaka’.“My Familly My Spirit”.
3. Bapak Ir. Ali Saifullah. MT Selaku Dosen Pembimbing I yang telah memberikan bimbingan serta arahan selama penyusunan sekripsi ini dilakukan.
4. Ibu Dini Kurniawati, ST.MT Selaku Dosen Pembimbing II yang telah memberikan masukan ide, serta saran dan cara-cara penulisan sehingga terselesaikannya skripsi ini.
x DAFTAR ISI
COVER ... i
POSTER ... ii
LEMBARAN PENGESAHAN ... iii
LEMBARAN ASISTENSI TUGAS AKHIR PEMBIMBING I ... iv
LEMBARAN ASISTENSI TUGAS AKHIR PEMBIMBING II ... v
LEMBARAN PERYATAAN ... vi
ABSTRAK ... vii
KATA PENGANTAR ... viii
DAFTAR ISI ... x
DAFTAR GAMBAR ... xiii
DAFTAR TABEL ... xiv
BAB I ... 1
PENDAHULUAN ... 1
1.1.Latar Belakang ... 1
1.2. Rumusan Masalah ... 3
1.3. Tujuan Perancangan ... 3
1.4. Batasan Masalah... 3
xi
BAB II ... 12
TINJAUAN PUSTAKA ... 12
2.1 Tangki ... 12
2.2 Jenis-Jenis Tangki ... 12
2.3 Persyaratan Untuk Elemen-Elemen Tangki ... 16
2.4 Bagian-Bagian Dari Tangki ... 21
2.5 Perlengkapan Tangki (Aksesoris) ... 26
BAB III ... 32
PERANCANGAN ... 32
3.1 Data Umum Perancangan ... 32
3.2 Perhitungan Diameter Dan Tinggi Tangki ... 32
3.3 Perancangan Shell Plate ... 34
3.3.1 Perhitungan Tebal Shell Plate ... 35
3.4 Perhitungan Ketebalan Plate Dasar (Annular Dan Bottom Plate) ... 36
3.4.1 Perhitungan Ukuran Lebar Radial Annular Plate ... 38
3.5 Perancangan Top Angle ... 39
3.6 Perancangan Roof Plate ... 39
3.6.1 Perancangan Ketebalan Roof Plate ... 40
3.7 Perancangan Rangkah Atap (Rafter, Girder dan, Column) ... 40
3.7.1 Data Perancangan Rafter (Pada Gambar 3.5) ... 41
3.7.2 Perhitungan Jarak Rafter ... 41
xii
3.8 Data Perancangan Girder (Pada Gambar 3.5)... 45
3.8.1 Perancangan Struktur Girder ... 41
3.9 Data Perancangan Column (Pada Gambar 3.5) ... 52
3.9.1 Perancangan Struktur Column ... 52
BAB IV ... 56
KESIMPULAN DAN SARAN ... 56
4.1. Kesimpulan ... 56
4.2. Saran ... 57
DAFTAR PUSTAKA CV
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 : Konsep desain tangki ... 5
Gambar 1.2 : Konsep desain annular dan bottom ... 6
Gambar 1.3 : Konsep desain roof ... 7
Gambar 1.4 : Konsep desain column ... 8
Gambar 1.5 : Konsep desain shell plate ... 9
Gambar 2.1 : Aboverground tank ... 13
Gambar 2.2 :Undergroud tank ... 13
Gambar 2.3 : Supported cone roof ... 14
Gambar 2.4 : Self-supported cone roof ... 14
Gambar 2.5 : Dome roof... 15
Gambar 2.6 : Fixed roof tank with floating cover ... 15
Gambar 2.7 : Floating roof tank ... 16
Gambar 2.8 : Pengelasan vertical ... 18
Gambar 2.9 : Pengelasan horizontal ... 18
Gambar 2.10 : Tipe pengelasan annular dan bottom plate ... 19
Gambar 2.11 : Single-welded butt joint with backing strip ... 19
Gambar 2.12 : Single-welded lap joint ... 20
Gambar 2.13 : Tipe pengelasan pada roof plate dan top angle ... 20
Gambar 2.14 : Arragemement of rafter dan girder ... 21
Gambar 2.15 : Arragemement of Roof Plate ... 22
Gambar 2.16 : Denah plate dasar tangki ... 24
xiv
Gambar 2.18 : Shell manhole ... 27
Gambar 2.19 : outlet pipe nozzle ... 28
Gambar 2.20 : Inlet pipe nozzle ... 28
Gambar 2.21 : foam chamber ... 29
Gambar 2.22 : Anchor chair ... 29
Gambar 2.23 : Level gauging ... 30
Gambar 2.24 : Sump pit ... 30
Gambar 3.1 : Desain shell plate ... 34
Gambar 3.2 : Desain Annular dan Bottom Plate ... 37
Gambar 3.3 : Gambar Annular plate ... 38
Gambar 3.4 : Top Angle ... 39
Gambar 3.5 : Desain roof plate ... 39
Gambar 3.6 : Desain perancangan rafter, girder dan, column ... 40
Gambar 3.7 : Profil baja UNP ... 42
Gambar 3.8 : Lebar beban roof plate ... 42
Gambar 3.9 : Rafter diagram untuk menghitung momen terhadap titik A dan B ... 43
Gambar 3.10 : Profil baja WF ... 45
Gambar 3.11 : Girder diagram untuk menghitung momen terhadap titik A dan B ... 46
Gambar 3.12 : Hasil reaksi di perletakan titik A dan titik B akibat beban terpusat .... 48
Gambar 3.13 : Profil baja Pipa ... 52
xv
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 : Ukuran minimum pengelasan ... 21
Tabel 2.2 : Ketebalan Shell plates ... 22
Tabel 2.3: ketebalan annular dan bottom plates (mm) ... 23
Tabel 2.4 : Ukuran top engle ... 26
Tabel 3.1 : Hasil perhitungan ketebalan shell plate ... 36
xvi
DAFTAR PUSTAKA
American Petroleum Intitute 650, (1988). Weleded steel tanks tanks for oil stanks for oil storage (8th ed). Washington, Dc:Author.
Anonim, 2005. Astanks.(n.d). Types of Abveground Steel Tank. Retrieved agustus 21,2013, From http://www.astanks.com/EN/Fixed_roof_EN.html
Agus Setiawan. (2013). Perancangan Struktur Baja dengan Metode LRFD (Berdasarkan SNI 03-1729-2002). Edisi 2. Jakarta: Perbit Erlangga. Zainun Achmad. (1999). Element Mesin 1. Bandung: PT. Refika Aditama. Sofia W. Alisjahbana. (2013). Prinsip Dasar Mekanika Struktur.
Yogyakarta: Graha Ilmu.
Lloyd E Brownell & Edwin H Young. (1959). Procses Equipment Design.
Standar Nasional Indonesia. (2002). Tata Cara Perencanaan Struktur Baja Untuk Bangunaan Gedung. Jakarta : Departemen Pekerjaan Umum.
Anonim, 2005. Bahan-Efek dan Dampak Ekonomi Korosi, The World Corrosion Orginition, http://www.wermac.org/materials/corrosion_allowance.html
Ferfhari, 2013. Spesifikasi Solar.
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Tangki adalah suatu wadah penyimpan/penimbun yang biasanya digunakan untuk menyimpan fluida cair atau gas. Fluida cair atau gas yang ditampung di dalam tangki mempunyai sifat yang berbeda-beda antara lain grafitasi, tekanan, dan vikositasnya. Tangki menjadi bagian yang paling penting pada suatu proses industri khususnya industri minyak dan industri kimia. Penyimpanan atau penimbun fluida tersebut ditujukan agar pendistribusiannya lebih mudah. Pada industri minyak, tangki yang digunakan untuk penyimpanan bahan bakar minyak (BBM), umumnya dibuat dengan kapasitas 15 m3 - 100 m3, sedangkan untuk keperluan penimbun BBM dengan jumlah yang lebih besar dapat dipergunakan tangki dengan ukuran 12.500 m3 - 35.000 m3. Tangki yang akan dirancang adalah tangki penimbun solar dengan kapasitas 130.000 barrel (20668.31 m3) tangki tersebut termasuk tangki dengan kapasitas yang besar, oleh karena itu tangki tersebut digunakan sebagai tangki penimbun solar.
2
(MFO), biodiesel dan, diesel performa tinggi. Bahan bakar solar biasanya juga disebut light oil, adalah bahan bakar minyak yang diproses di distilasi setelah bensin dan minyak tanah, pada temperature 200o - 370o C. Solar memiliki berat jenis 0,82 - 0,86 kg/m3 dan mempunyai titik nyala api tinggi 40o - 100o C, dan solar tidak mudah menguap ketika solar berada pada ruang terbuka. Dari beberapa jenis solar yang akan ditimbun adalah minyak solar high speed diesel (HSD) merupakan bahan bakar jenis solar untuk mesin tenaga diesel yang memiliki angka performa number 45. Jenis BBM ini diperuntukkan untuk transportasi dan mesin industri.
Dilihat dari spesifikasi solar high speed diesel (HSD), solar menunjukkan bahan bakar minyak memiliki resiko dari bahaya kebakaran dan ledakkan, diharapkan tangki penimbun yang akan dirancang mampu menimbun solar dengan kapasitas besar dan terhindar dari bahaya kebocoran, ledakkan dan, mampu menahan berat beban kapasitas solar yang disimpannya. Jenis tangki yang sesuai untuk menimbun solar (HSD) adalah tangki dengan tipe supprted fixed cone roof dengan bentuk silinder tegak. Menurut Zdravkov L.A umunya tangki jenis ini mempunyai kelemahan, yaitu terdapat vapor space antara ketinggian cairan dengan atap, jika vapor space berada pada keadaan mudah terbakar maka akan terjadi ledakan. Oleh karena itu fixed cone roof tank dilengkapi dengan brider valve untuk mengatur tekanan dalam tangki ini sehingga mendekati tekanan
3
dilengkapi dengan rafter dan girder yang berguna untuk menahan plate dan beban dari dalam dan luar tangki.
1.2 Rumusan Masalah
Peracang tangki akan dihadapi pada masalah kebocoran, kebakaran, kuat menahan beban yang disimpannya dan, stabil konstruksinya sehingga dapat digunakan dalam jangka waktu yang lama. Sehingga kontruksi tangki sesuai dengan yang direncanakan, baru kemudian mendesain atau merancanakan bagian- bagian tangki penimbun solar (HSD).
Bagaimana desain dan dimensi komponen - komponen utama tangki
solar (HSD) sesuai dengan kapasitas 130.000 barrel? 1.3 Tujuan Dari Perancangan
Mendapatkan desain dan dimensi dari tangki penimbun solar (HSD)
sesuai dengan kapasitas 130.000 barrel. 1.4 Batasan Masalah
Pada perancangan hanya mengambil batasan masalah sebagai berikut : 1. Desain tidak termasuk perhitungan pondasi.
2. Desain tidak termasuk perhitungan kekuatan las.
3. Tidak membahas perubahan struktur dan perubahan sifat mekanik, serta waktu dan biaya produksi.
4
1.5 Konsep Desain
5
6
7
8
9
10
Gambar konsep desain diatas, ini adalah nama dari komponen-komponen tangki penimbun solar (HSD) yang akan dirancang beserta fungsinya sebagai berukut:
1. Roof plate adalah Plate yang terdapat diatas tangki, yang berfungsi sebagai atap untuk menlindungi tangki dari hujan dan sinar matahari. Pada atap tangki memiliki bentuk atap kerucut dengan sudut kemiringan. atap ini ditumpu oleh column, girder dan rafter sebagai tumpuan Plate pada atap tangki yang disusun bertumpuk.
2. Shell plate adalah plate yang terdapat pada dinding tangki, plate tangki ini akan terbagi dalam beberapa tingkat ketebalan Plate yang berbeda - beda, tersusun dari bawah sampai atas tangki.
3. Bottom plate dan annular plate adalah plate yang terdapat pada dasar tangki. Pada tangki plate dasar harus kuat dan kokoh untuk tumpuan berat yang terjadi pada tangki, sehinga pemasangan plate disusun dengan menggunakan dua sambungan lap joint dan butt joint dan dilas kuat karena pada bagian bawah akan mengalami tekanan yang sangat besar, dari berat tangki mau pun berat solar yang akan ditampungnya.
4. Colomn adalah tiang tangki berfungsi sebagai penyangah rafter, girder dan roof plate.
11
6. Inlet/outlet nozzle berada pada bagian shell plate, berfungsi untuk memasukan dan mengeluarkan solar (HSD), Inlet/outlet nozzle berbentuk pipa yang masuk kedalam tangki.
7. Brider valve berfungsi untuk mengatur tekanan dalam tangki sehingga mendekati tekanan atmorfer.
8. Redundant alarm berfungsi sebagai alat sensor pemberi peringatan terjadinya kebakaran pada tangki, karena solar rentan terjadi terbakat. 9. Roof menhole berfungsi pada saat pabrikasi tangki, dipelukan (manhole)
pintu yang bertujuan untuk memudahkan disaat pembuattan dan servis tangki, terdapat pada bagian atas tangki (roof plate).
10.Foam chamber terdapat alat untuk memadamkan api terdapat pada bagian top shell dari tangki sehingga memudahkan pemadaman api alat itu disebut.
11.Semple hatch berfunsi sebagai alat untuk mengambil solar dengan jumlah kecil bertujuan untuk bahan uji laboraturium.
12.Top angle berfungsi untuk menopang roof plate pada posisi kemiringan. 13.Rafter terbuat dari profil baja yang merupakan rangka atap tangki (roof
plate).
14.Girder digunakan untuk menopang rafter dan roof plate. Girder sama seperti rafter terbuat dari profil baja.
15.Level gauging berfungsi untuk pengukur kapasitas/level solar dari tangki. 16.Anchor chair berfungsi untuk tahanan tangki supaya tetap pada pondasi
