PERANCANGAN DAN ANALISA TEGANGAN PADA BEJANA TEKAN VERTIKAL DENGAN METODE ELEMEN HINGGA - Diponegoro University | Institutional Repository (UNDIP-IR)

(1)

78 Publishing Company. Florida.

2. Brownell, E. Llyod. dan Edwin, H. Young. 1959. Process Equipment Design. John Willey and Sons. New York.

3. Budynas, Richard. G. dan J.Keith Nisbeth. 2011. Shigley’s Mechanical

Engineering Design Ninth Edition. Mc. Graw Hill. New York.

4. Budynas, Richard. G. dan J.Keith Nisbeth. Shigley’s Mechanical Engineering

Design Fifth Edition. Mc. Graw Hill. New York.

5. Buthod, Paul. dan Eugene, F. Megyessy. 1995. Pressure Vessel Handbook. Pressure Vessel Publishing Inc. Oklahoma.

6. Chattopadhyay, Somnath. 2005. Pressure Vessel Design and Practice. CRC Press.

7. Gross, Dietmar. Werner, Haugher. Jorg Schroder. Wolfgang, A. Wall. Javier Bonet. 2011. Engineering Mechanics 2. Springer. Berlin.

8. Harsokoesoemo, H. Darmawan.2004. Pengantar Perancangan Teknik. ITB. Bandung.

9. Moss, R. Dennis. 2004. Pressure Vessel Design Manual 3th edition. Gulf Proffesional Publishing. USA.

10.Onate, Eugenio. 2009. Structural Analysis with the Finite Element Method Linear Static. Springer. Barcelona

11.Popov, E.P. 1996. Mekanika Teknik edisi kedua. Erlangga. Jakarta

12.ASME. 1980. Rules for Construction of Pressure Vessel Section VIII Division I. The American Society of Mechanical Engineers. New York.

13.Metal/Spiral Wound Gasket. 21 Januari 2012.

(2)

LAMPIRAN A

GRAFIK DAN TABEL

1. Grafik untuk menentukan dimensi optimal bejana tekan.

(3)

2. Grafik faktor A pada tekanan eksternal

(4)

3. Tabel pemilihan material

(5)

4. Tabel pemilihan

flange

(6)

5. Tabel pemilihan dimensi

flange

(7)

6. Tabel penentuan jarak baut pada

flange

(8)

7. Tabel

gasket properties

(9)

8. Tabel dimensi

gasket

pada

flange

150 lb

[Ref.13]

Size NPS

(10)

LAMPIRAN B

VALIDASI PROGRAM (

BENCHMARK

₎

Validasi program dilakukan untuk mengetahui kesesuaian program yang digunakan untuk menganalisa struktur bejana tekan. Ada dua validasi program yang dilakukan yaitu menganalisa tegangan pada dinding bejana tekan dengan memberikan tekanan tertentu dengan ketebalan dan diameter bejana tekan tertentu dan menganalisa kemungkinan buckling pada suatu batang penopang dengan pemberian P kritisnya.

1. Validasi Tegangan pada Bejana Tekan A. Contoh Kasus

Suatu bejana dinding tipis, memiliki ketebalan dinding (t) 0.4375 in dan radius dalam (Ri) sebesar 38 in. Bejana tekan tersebut diberikan tekanan internal (P) sebesar 116 psi, dan efisiensi sambungan (E) 1. Head berupa 2:1 ellipsoidal

dan shell, dari data tersebut dapat ditentukan tegangan normal maksimum pada dinding bejana tekan. Kasus tersebut dapat dilihat pada Gambar 1 di bawah ini.

t Ri

Gambar 1 Penampang bejana tekan h

(11)

B. Perhitungan Manual

Tegangan pada titik tengah head

Tegangan,

=

10075.43 psi Tegangan pada dinding shell

Tegangan,

=

10145 psi

C. Analisa dengan Program ANSYS Workbench 12

Analisa dari contoh kasus di atas dapat dilakukan dengan alat bantu software ANSYS Workbench 12, dengan memberikan beban yang sama yang diberikan seperti kasus tersebut. Dari pemberian beban tersebut yang berupa tekanan, hasil yang akan diambil merupakan tegangan normal maksimum pada dinding bejana tekan tersebut. Elemen yang digunakan adalah tetahedron, sama seperti elemen yang digunakan untuk analisa pada struktur bejana tekan.

(12)

Pada Gambar 2 di atas dapat dilihat pemberian beban berupa tekanan dan

constrain pada pemodelan dalam software tersebut. Dari pemberian batasan berupa beban dan derajat kebebasan, maka hasil berupa tegangan normal maksimum dapat diperoleh. Tekanan yang diberikan sama dengan kasusnya yaitu sebesar 116 psi dan ukuran bejana tekan tersebut disesuaikan dengan dimensi yang diberikan. Tegangan normal maksimum akan diambil pada titik tengah head dan pada dinding bejana tekan tersebut.

Gambar 3. Hasil analisa pada bejana tekan

Pada Gambar 3 di atas, dapat dilihat hasil analisa tegangan normal bejana tekan tersebut setelah diberikan beban berupa tekanan sebesar 116 psi. Tegangan yang diperoleh dari analisa tersebut pada titk tengah head sebesar 9553 psi dan pada dinding shell 10109 psi.

2. Validasi Buckling

A. Contoh Kasus

(13)

4 in P

40 in

Gambar 4 Pemberian gaya pada batang penopang

B. Perhitungan Manual

Inersia pada batang (lingkaran) Inersia (I) =

(14)

C. Analisa dengan program ANSYS Workbench 12

Analisa dari contoh kasus di atas dapat dianalisa dengan alat bantu program

ANSYS Workbench 12, dengan pemberian gaya dan pengkondisian derajat kebebasan pada batang yang akan dijepit, sehingga kasus tersebut dapat menyerupai kasus sederhana tersebut. Elemen yang akan digunakan yaitu tetrahedron sesuai dengan elemen yang digunakan dalam menganalisa struktur pada bejana tekan. Berikut merupakan pemberian gaya dan constrain pada batang yang akan dianalisa pada software ANSYS Workbench 12. Pada gambar di bawah ini dapat dilihat pemberian gaya dan batasan derajat kebebasan pada struktur batang tersebut.

Gambar 5 Pemberian gaya dan constrain pada batang penopang

(15)

Gambar Hasil pengujian buckling

Pada gambar di atas merupakan hasil dari pengujian buckling pada batang penopang, batang tersebut menggunakan modulus elastisitas sebesar 29 x 109 psi yang merupakan modulus elastisitas carbon steel. Dari hasil pengujian, diperoleh hasil berupa load multiplier, yang merupakan perbandingan P/Pcr. Besarnya perbandingan P/Pcr saat diberikan gaya kritis untuk batang tersebut adalah 1.0067.

3. Perbandingan analisa dengan hasil manual dan analisa software

Validasi hasil dari analisa manual dengan menggunakan software dapat dilihat pada Tabel 1 di bawah ini. Data yang diperoleh menghasilkan error yang masih relative kecil, sehingga analisa dengan software yang dilakukan untuk menganalisa tegangan pada struktur bejana tekan dapat mendekati tegangan sebenarnya.

Perhitungan

Hasil Analisa Manual Software Error (%)

Tegangan pada head 10075.43 psi 9553 psi 5.1 Tegangan pada shell 10145 psi 10109 psi 0.35

(16)

(17)

170

Material Shell and Head: Carbon Steel SA 516 70 Material Skirt : Carbon Steel SA 516 70 Elektroda : E6011

SKALA : 1 : 6

TANGGAL : SATUAN : Inch

(18)

(19)

13.50 Elektroda : E6011