BAB I BAB I PENDAHULUAN PENDAHULUAN
1.1.
1.1. LataLatar Br Belakanelakangg
Dengan kemajuan teknologi yang semakin pesat, telah diciptakan suatu alat yang Dengan kemajuan teknologi yang semakin pesat, telah diciptakan suatu alat yang bisa menampung, menyimpan
bisa menampung, menyimpan suatu fluida suatu fluida bertekanan tinggi, bertekanan tinggi, baik berupa baik berupa cairan, uap cairan, uap air,air, atau gas. Bejana tekan telah digunakan secara luas untuk berbagai aplikasi industri yang atau gas. Bejana tekan telah digunakan secara luas untuk berbagai aplikasi industri yang mencakup bahan kimia, farmasi, uap panas, minyak dan bahan bakar dan lainnya, dengan mencakup bahan kimia, farmasi, uap panas, minyak dan bahan bakar dan lainnya, dengan tin
tingkagkat t tektekanaanan n yayang ng tintinggiggi. . MakMaka a proproses ses disdisain ain dan dan proprodukduksi si suasuatu tu bejbejana ana tektekanan merupakan faktor utama dalam penggunaan bejana tekan, terlebih apabila fluida yang merupakan faktor utama dalam penggunaan bejana tekan, terlebih apabila fluida yang dipergunakan bersifat beracun karena proses kimia.
dipergunakan bersifat beracun karena proses kimia. Dalam pelaksanaan kegiatan
Dalam pelaksanaan kegiatan proses produksi di PT. Aproses produksi di PT. Asia Karsa sia Karsa ndah semua bagianndah semua bagian produksi
produksi harus harus dapat dapat memahami memahami dan dan melaksanakan melaksanakan tugasnya tugasnya dengan dengan baik baik dan dan benar benar sesuai dengan disain dan perencanaan produk yang telah dibuat, sesuai dan disetujui oleh sesuai dengan disain dan perencanaan produk yang telah dibuat, sesuai dan disetujui oleh Dirjen Migas ndonesia dan standarisasi yang dipergunakan. Agar terjamin kualitas pada Dirjen Migas ndonesia dan standarisasi yang dipergunakan. Agar terjamin kualitas pada setiap produk yang
setiap produk yang dihasidihasilkan, ada lkan, ada faktor penting yang faktor penting yang turut menunjanturut menunjang g tercipterciptanyatanya kualitas yang baik dan juga dalam pencapaian target produksi yaitu sumber daya manusia kualitas yang baik dan juga dalam pencapaian target produksi yaitu sumber daya manusia yang baik, perencanaan produksi yang baik, berikut di dalamnya proses disain produk, yang baik, perencanaan produksi yang baik, berikut di dalamnya proses disain produk, mempengaruhi hasil dari produk tersebut.
mempengaruhi hasil dari produk tersebut. !eh
!ehingingga ga proproses ses disdisain ain suasuatu tu proproduk duk memmemegaegang ng perperanaanan n penpentinting g daldalam am proprosesses produksi
produksi itu itu sendiri. sendiri. !ejalan !ejalan dengan dengan pesatnya pesatnya perkembangan perkembangan teknologi teknologi di di dalam dalam duniadunia industri, maka sangatlah tepat apabila didukung oleh kemampuan suatu alat di dalam industri, maka sangatlah tepat apabila didukung oleh kemampuan suatu alat di dalam perindustrian
perindustrian itu itu sendiri sendiri untuk untuk mencapai mencapai kualitas kualitas produksi produksi yang yang diharapkan. diharapkan. MakaMaka dic
diciptiptakaakanlanlah h suasuatu tu alat alat yayang ng bisbisa a menmenampampungung, , menmenyimyimpan pan suasuatu tu flufluida ida berbertektekanaanann tinggi, baik berupa cairan, uap air, atau gas pada tingkat tekanan yang lebih besar dari tinggi, baik berupa cairan, uap air, atau gas pada tingkat tekanan yang lebih besar dari tekanan udara.
tekanan udara.
Bejana tekan "
Bejana tekan " pressure vessel pressure vessel # telah digunakan secara luas untuk berbagai aplikasi# telah digunakan secara luas untuk berbagai aplikasi industri yang mencakup bahan kimia, farmasi, uap panas, minyak dan bahan bakar dan industri yang mencakup bahan kimia, farmasi, uap panas, minyak dan bahan bakar dan lainnya, dengan tingkat tekanan yang tinggi. Maka proses disain dan produksi suatu lainnya, dengan tingkat tekanan yang tinggi. Maka proses disain dan produksi suatu bejana
bejana tekan tekan merupakan merupakan faktor faktor utama utama dalam dalam penggunaan penggunaan bejana bejana tekan, tekan, terlebih terlebih apabilaapabila fluida yang dipergunakan bersifat beracun karena proses kimia. Bejana tekan "
fluida yang dipergunakan bersifat beracun karena proses kimia. Bejana tekan " pressure pressure vessel
vessel # adalah tempat penampungan suatu fluida baik berupa cair maupun gas dengan# adalah tempat penampungan suatu fluida baik berupa cair maupun gas dengan te
tekakananan n yayang ng leblebih ih titingnggi gi dadari ri tetekakananan n atatmomosfisfir, r, papada da umumumumnynya a samsampapai i dedengnganan $%&&& psi, bejana tekan pada umumnya bekerja pada suhu antara '(%& )* hingga di atas $%&&& psi, bejana tekan pada umumnya bekerja pada suhu antara '(%& )* hingga di atas
$&&& )*,
$&&& )*, dengdengan an kapasikapasitas tas yang sangat besar yang sangat besar hinghingga ga +%&&+%&&& gallon. !ehingga dapat & gallon. !ehingga dapat pulapula di
digugunanakakan n sebsebagagai ai keketetel l uauap p ""boiler boiler #, #, alalat at pepertrtukukaraaran n papananas s ""heat heat exchanexchanger ger #,#, air air receiver
receiver , bejana penyimpanan fluida baik udara, maupun cairan., bejana penyimpanan fluida baik udara, maupun cairan. 1.2. Rumusan Masalah
1.2. Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang diatas, maka dapat diambil rumusan masalah yaitu Berdasarkan latar belakang diatas, maka dapat diambil rumusan masalah yaitu Bagaimana perencanaan bejana tekan agar
Bagaimana perencanaan bejana tekan agar mampu berfungsi sesuai dengmampu berfungsi sesuai dengan kebutuhan.an kebutuhan. 1.3. Tujuan Dan Manaat
1.3. Tujuan Dan Manaat
!etiap konstruksi bejana tekan mempunyai bentuk dan ukuran dan penggunaannya, !etiap konstruksi bejana tekan mempunyai bentuk dan ukuran dan penggunaannya, sehingga dapat diambil tujuan dan manfaat sebagai berikut
sehingga dapat diambil tujuan dan manfaat sebagai berikut $. Tujuan penulisan
$. Tujuan penulisan a.
a. Mendapatkan Mendapatkan kekuatan dan kekuatan dan kerapatan yang kerapatan yang tinggitinggi b.
b. Memudahkan untuk menentukan bejana tekan yang telah memMemudahkan untuk menentukan bejana tekan yang telah memenuhi kriteria yangenuhi kriteria yang diperlukan dan layak untuk diproduksi.
diperlukan dan layak untuk diproduksi. -.
-. Manfaan Manfaan perencanaan perencanaan mesinmesin a.
a. Dapat Dapat menammenambah abah aasan basan bagi magi mahasisahasisa.a. b.
BAB II BAB II LANDA!AN TE"RI LANDA!AN TE"RI 2.1. Bejana Tekan 2.1. Bejana Tekan Bejana tekan "
Bejana tekan " pressure pressure vessel vessel # merupakan adah tertutup yang digunakan untuk # merupakan adah tertutup yang digunakan untuk berbagai
berbagai macam macam keperluan keperluan dalam dalam dunia dunia industri industri maupun maupun dalam dalam kehidupan kehidupan sehari'hari.sehari'hari. Bej
Bejana ana tektekan an dirdirancancang ang untuntuk uk mammampu pu menmenampampung ung caicairan ran atau atau gas gas yayang ng memmemilikilikii temperatur atau tekanan yang berbeda dari keadaan lingkungannya.
temperatur atau tekanan yang berbeda dari keadaan lingkungannya.
/ambar -.$.
/ambar -.$. Bejana tekan horisontalBejana tekan horisontal "!umber
"!umber http00search.smartaddressbar.comhttp00search.smartaddressbar.com##
Tegangan yang timbul akibat beban'beban yang ditanggung bejana menjadi sebuah Tegangan yang timbul akibat beban'beban yang ditanggung bejana menjadi sebuah pertimbangan
pertimbangan yang yang penting penting pada pada saat saat merancang merancang bejana bejana tekan. tekan. Pemilihan Pemilihan ketebalanketebalan dinding misalnya, harus mampu menahan beban tetapi juga harus murah biayanya. !ebab dinding misalnya, harus mampu menahan beban tetapi juga harus murah biayanya. !ebab ko
kompmpleleksksitaitas s peperanrancacangngan an bebejajana na tetekakan, n, babadadan n stastandndariarisassasi i ininteternrnasasioionanal l jujugaga me
mengngeleluauarkrkan an stastandndarar's'statandndar ar yyanang g didihaharaprapkakan n memenjnjadadi i papatotokakan n peperarancncanang g sasaatat merancang bejana tekan.
merancang bejana tekan.
Bejana tekan pun memiliki bentuk yang beragam, yang umum antara lain bejana Bejana tekan pun memiliki bentuk yang beragam, yang umum antara lain bejana tekan horisontal, 1ertikal dan spherikal. 2ain bentuk lain pula beban'beban yang harus tekan horisontal, 1ertikal dan spherikal. 2ain bentuk lain pula beban'beban yang harus di
kon
konsekuensekuensi'konsi'konsekuensekuensi si yang harus yang harus dihaddihadapi api karena karena bentubentuk k yang dipilihnyyang dipilihnya, a, misalmisal bejana tekan 1ertikal terkena beban akibat angin sehingga meng
bejana tekan 1ertikal terkena beban akibat angin sehingga mengakibatkan momen.akibatkan momen. !eb
!ebagaagai i manmana a dikdiketaetahui hui bahbaha a pempemanfanfaataaatan n bejbejana ana tektekan an akhakhir'ir'akhakhir ir ini ini teltelahah berkembang pes
berkembang pesat at di di berbagai berbagai proses proses industri. industri. Bejana Bejana tekan tekan merupakan merupakan peralatan peralatan teknik teknik yang mengandung resiko bahaya tinggi yang dapat menyebabkan terjadinya kecelakaan yang mengandung resiko bahaya tinggi yang dapat menyebabkan terjadinya kecelakaan ata
atau u pelpeledaedakankan. . 3le3leh h karkarena ena berberbagbagai ai tantantantangan gan tertersebusebut, t, penpenuliulis s mermerancancang ang sebsebuahuah bejana
bejana tekan tekan horisontal horisontal dengan dengan data'data data'data yang yang sesuai sesuai dengan dengan kebutuhan kebutuhan untuk untuk memudahkan dan memahami fenomena yang terjadi pada sebuah bejana tekan, sehingga memudahkan dan memahami fenomena yang terjadi pada sebuah bejana tekan, sehingga penulis dapat merancang sebuah bejana tekan y
penulis dapat merancang sebuah bejana tekan yang sesuai dengan kebutuhan.ang sesuai dengan kebutuhan. 2.2. #lar$$kas$ Bejana Tekan
2.2. #lar$$kas$ Bejana Tekan
Pada umumnya bejan tekan dapat
Pada umumnya bejan tekan dapat digolongkan dalam beberapa bentuk, yaitu digolongkan dalam beberapa bentuk, yaitu $.
$. Bejana tBejana tekan silekan silinder binder berbenterbentuk 1ertuk 1ertikal "ikal "vertical cylinder vessel vertical cylinder vessel #.#. -.
-. Bejana tBejana tekan silekan silinder binder berbenterbentuk horiuk horisontasontal "l "horisontal cylindrical vessel horisontal cylindrical vessel #.#. (.
(. BejBejana teana tekan bekan berberbetuk botuk bola "la "hemispherical vessel hemispherical vessel #.#.
/ambar -.-.
/ambar -.-. Pressure Pressure vessel type vertical dan horisontal.vessel type vertical dan horisontal. "!umber
"!umber http00search.smartaddressba http00search.smartaddressbar.r.comcom## Komponen utama dari bejana tekan "
Komponen utama dari bejana tekan " pressure pressure vessel vessel # yang direncanakan terdiri dari # yang direncanakan terdiri dari $. Dinding silinder bejana tekan "
-. Tutu
-. Tutup kepala bejana p kepala bejana tekan "tekan "head head ## (. Penyangga bejana tekan "
(. Penyangga bejana tekan " support support ## 4. Kelengkapan bejana tekan "
4. Kelengkapan bejana tekan "accessoriesaccessories#.#. 2.3. Ma%am & Ma%am Bejana Tekan
2.3. Ma%am & Ma%am Bejana Tekan Ber
Berdasadasarkarkan n ukuukuran ran tebtebal al dindindindingnygnya, a, bejabejana na tektekan an terbterbagi agi menmenjadjadi i dua dua yayaituitu bejana
bejana tekan tekan berdinding berdinding tipis tipis dan dan bejana bejana tekan tekan berdinding berdinding tebal. tebal. Bejana Bejana tekan tekan termasuk termasuk berdinding
berdinding tipis tipis ketika ketika perbandingan perbandingan tebal tebal dibanding dibanding diameternya diameternya dibaah dibaah $$&,$$&, sedang
sedangkan jika kan jika diatas perbandidiatas perbandingan tersebut ngan tersebut maka bejana maka bejana tekan termasuk berdindintekan termasuk berdindingg tebal. Perbedaan bejana tekan berdinding tipis dan tebal terletak pada tegangan yang tebal. Perbedaan bejana tekan berdinding tipis dan tebal terletak pada tegangan yang terjadi ada dinding bejana, pada bejana tekan berdinding tipis tegangan diperhitungkan terjadi ada dinding bejana, pada bejana tekan berdinding tipis tegangan diperhitungkan han
hanya pada arahya pada arah circumferensial circumferensial dan dan longitudinal longitudinal , sedangkan bejana berdinding tekan,, sedangkan bejana berdinding tekan, tegangan kearah radial juga diperhitungkan.
tegangan kearah radial juga diperhitungkan. Beja
Bejana na tektekan an berberdindindinding g tiptipis is bukbukan an berberarti arti tidtidak ak memmempunpunyayai i tegtegangangan an keakearahrah rad
radialial, , tettetapi api perperbedbedaan aan tegtegangangan an radradial ial antantara ara dindindinding g sebsebelah elah daldalam am dan dan lualuar r tidtidak ak terlalu kentara sehingga diasumsikan sama, sedangkan bejana tekan berdinding tebal terlalu kentara sehingga diasumsikan sama, sedangkan bejana tekan berdinding tebal distri
distribusi tegangabusi tegangan n kearah radial sangat jelas sebab kearah radial sangat jelas sebab dinddinding yang begitu tebal ing yang begitu tebal maka darimaka dari itu
itu perperlu lu untuntuk uk dipdiperherhituitungkngkan an tegtegangangan an keakearah rah radradialialnynya. a. /am/ambar bar - - menmenunjunjukkukkanan distribusi tegangan arah radial pada dua jenis bejana.
distribusi tegangan arah radial pada dua jenis bejana.
"a#
"a# "b#"b#
/ambar -.(.
/ambar -.(. "a# Bejana tekan dinding tipis, "b# Bejana tekan dinding tebal."a# Bejana tekan dinding tipis, "b# Bejana tekan dinding tebal. "!umber
/ambar -.4.
/ambar -.4. Shell Shell "!umber
"!umber http00search.smartaddressba http00search.smartaddressbar.r.comcom## Pada
Pada shell shell berbentuk silinder, tegangan berbentuk silinder, tegangan pada arah pada arah circumferensialnya circumferensialnya dua kali dua kali lipatlipat lebih besar
lebih besar dari pada dari pada tegantegangan arah gan arah longlongitudiitudinalnynalnya, a, sehingsehingga ga dalam perhitundalam perhitungan untuk gan untuk men
mencari cari ketketebaebalan lan diddidasarasarkan kan kepkepada ada tegtegangangan an padpada a araharah circumferensial circumferensial . Persamaan. Persamaan dalam menentukan tebal bejana tekan berdasarkan diameter dalam dan tekanan internal dalam menentukan tebal bejana tekan berdasarkan diameter dalam dan tekanan internal adalah sebagai berikut.
adalah sebagai berikut.
P P SE SE PR PR t t 5 5 .. & &
+
+
=
=
6..."!umber 6..."!umber http00search.smartaddressba http00search.smartaddressbar.r.comcom##Dimana Dimana t 7 tebal "cm# t 7 tebal "cm#
P 7 tekanan internal "psi# P 7 tekanan internal "psi#
r 7 diameter dalam silinder "cm# r 7 diameter dalam silinder "cm#
! 7 tegangan yang diijinkan pada material pada suhu tertentu "psi# ! 7 tegangan yang diijinkan pada material pada suhu tertentu "psi# 8 7 efisiensi sambungan
8 7 efisiensi sambungan
2.'. Penentuan #ete(alan D$n)$ng !$l$n)er *
2.'. Penentuan #ete(alan D$n)$ng !$l$n)er * Shell Shell ++
Perencanaan tebal dinding silinder "
Perencanaan tebal dinding silinder " shell shell # yang diatur dalam standar A!M8 !ection# yang diatur dalam standar A!M8 !ection 9 Di1isi -&$& ayat :/'-;, untuk ketebalan berdasarkan tekanan maksimum atau 9 Di1isi -&$& ayat :/'-;, untuk ketebalan berdasarkan tekanan maksimum atau mi
mininimmum um yyanang g teterjrjadadi i memelalalului i pepersrsamamaaaan n tetegagangnganan circumferential circumferential "sambungan "sambungan longitudinal# :ntuk t<&,% = atau P < &,(>%!8, menurut persamaan
longitudinal# :ntuk t<&,% = atau P < &,(>%!8, menurut persamaan
P P SE SE PR PR t t 5 5 .. & &
−
−
=
=
6666666666666666...."!u"!umbmber er http00search.smartaddressbar.comhttp00search.smartaddressbar.com## atau atau t t R R t t SE SE P P 5 5 .. & & ..+
+
=
Tagangan
Tagangan longitudinallongitudinal "sambungan"sambungan circumferential circumferential # :ntuk t < &,% = atau P < $,-%# :ntuk t < &,% = atau P < $,-% !8, menurut persamaan !8, menurut persamaan P P SE SE PR PR t t 4 4 .. & & --
+
+
=
=
...".."!um!umber ber http00search.smartaddressbar.comhttp00search.smartaddressbar.com## atau atau t t R R t t SE SE P P 4 4 .. & & ..-−
−
=
=
666666666.."!umber 666666666.."!umber http00search.smartaddressbar.comhttp00search.smartaddressbar.com##2.,. Penentuan #ete(alan D$n)$ng #e-ala *
2.,. Penentuan #ete(alan D$n)$ng #e-ala * Head Head ++
?ead
?ead mermerupaupakan kan bagbagian ian bajbajana ana tektekan an yayang ng berberfunfungsi gsi sebsebagaagai i penpenutuutup p dindindindingg si
sililindnder er "" shell shell #. #. PaPada da umumumumnynya a jenjenis is tutututup p bebejanjana a tektekan an didibabagi gi memenunururut t bebentntuk uk geometris
geometrisnya dan yang paling sering digunakan adalah bentuk nya dan yang paling sering digunakan adalah bentuk $. !etengah Bola "
$. !etengah Bola " Hemispherical Hemispherical Head Head ## -.
-. Ellipsoidal Head Ellipsoidal Head (.
(. Torispherical HeaTorispherical Hea
..
/ambar -.%.
/ambar -.%. Dinding kepala "Dinding kepala " head) head) "!umber
"!umber http00search.smartaddressba http00search.smartaddressbar.r.comcom##
Dimensi dalamDimensi dalam
P P SE SE PD PD t t -.. & & --
−
−
=
atau atau t t R R t t SE SE P P -.. & & ..
-+
+
=
=
..."!um..."!umber ber http00search.smartaddressbar.comhttp00search.smartaddressbar.com## Dimensi luar Dimensi luar
## $ $ .. & & "" -- ++ −− = = P P SE SE PD PD t
t oo ...66..."!um...66..."!umber ber http00search.smartaddressbar.comhttp00search.smartaddressbar.com##
DimanaDimana
′′
+
+
=
=
-5 5 $ $ h h D D tt 666...6.6."!umber 666...6.6."!umber http00search.smartaddressbar.comhttp00search.smartaddressbar.com## Keterangan
Keterangan t 7 Tebal bahan t 7 Tebal bahan
P 7 Tekanan internal "
P 7 Tekanan internal " pressure pressure gaugegauge## D 7 @ari'jari dinding silinder "
D 7 @ari'jari dinding silinder " shell shell ## K 7 D0-h *aktor formula
K 7 D0-h *aktor formula ellipsoidal head ellipsoidal head = 7 @ari'jari dalam dinding
= 7 @ari'jari dalam dinding 8 7 8fisiensi sambungan las 8 7 8fisiensi sambungan las ! 7 Kekuatan tarik iin bahan ! 7 Kekuatan tarik iin bahan
BAB III BAB III
PERHITUNAN DAN PEMBAHA!AN PERHITUNAN DAN PEMBAHA!AN
3.1. Data !-es$$kas$ 3.1. Data !-es$$kas$
Berdasarkan melalui rums diatas untuk menentukan dimensi aal bejana tekan Berdasarkan melalui rums diatas untuk menentukan dimensi aal bejana tekan diperoleh spesifikasi aal bejana tekan sebagai berikut
diperoleh spesifikasi aal bejana tekan sebagai berikut
'' PPaannjjaanngg vesselvessel kkeesseelluurruuhhaan n 22 --$$& & ccm m ""ellipsoidal head ellipsoidal head ## '' PPaannjjaanng g ssiilliinnddeerr $$55( ( ccmm
'' KKaappaassiittaas s bbeejjaannaa ((&&&&&&& & bbbbll
'' TTeekkaannaan n ooppeerraassii $$--% % ppssi i 7 7 >>,,55- - BBaar r 7 7 &&,,>>55- - MMppaa '' TTeemmppeerraattuur r ooppeerraassii 5 5&&& & ))* * ""(($$%%,,% % ))##
'' CCoonna a ggeemmppaa - - ""ddiiaassuummssiikkaann## '' DDiiaammeetteer r ooppeenniinngg $ $5 5 iin n 7 7 44&&,,554 4 ccmm
'' KKeecceeppaattaan n aannggiinn %%4 4 kkmm00jjaam m ""!!uummbbeerr, , BBMM//## '' **aakkttoor r kkoorroossi i ll00$$5 5 iinn
!etelah dimensi aal bejana didapat, selanjutnya adalah simulasi bejana dengan !etelah dimensi aal bejana didapat, selanjutnya adalah simulasi bejana dengan meng
menggunagunakan kan metodmetode e elemen hingga. elemen hingga. !imu!imulasi lasi dilakdilakukan dengan ukan dengan membememberikan bebanrikan beban berupa
berupa tekanan tekanan operasi operasi bejana bejana tekan tekan dan dan beban beban beban beban lainnya lainnya sehingga sehingga sesuai sesuai atauatau setidaknya mendekati keadaan operasi bejana tekanan sebenarnya. !ehingga diharapkan setidaknya mendekati keadaan operasi bejana tekanan sebenarnya. !ehingga diharapkan memberikan hasil analisa yang mendekati hasil sebenarnya, agar kegagalan yang akan memberikan hasil analisa yang mendekati hasil sebenarnya, agar kegagalan yang akan terjadi dapat diperkirakan dan ditanggulangi sebelum akhirnya desain bejana memasuki terjadi dapat diperkirakan dan ditanggulangi sebelum akhirnya desain bejana memasuki tahap produksi.
tahap produksi.
Data hasil analisa yang diharapkan adalah Data hasil analisa yang diharapkan adalah $. Tegangan
$. Tegangan von misesvon mises -. !tabilitas struktur "
-. !tabilitas struktur "linear buc!ling linear buc!ling ## 3.2. Perh$tungan
3.2. Perh$tungan
:dara pada kondisi operasi "tekanan $-% psi dan
:dara pada kondisi operasi "tekanan $-% psi dan temperatur 5&& )*# fasanya berupatemperatur 5&& )*# fasanya berupa gas. Diameter dalam "Di# bejana ditentukan dengan persamaan berikut
gas. Diameter dalam "Di# bejana ditentukan dengan persamaan berikut
-4 4 D D " " # # π π =
= ..."!u..."!umber, mber, Buthod, Buthod, l+>5#l+>5#
Diman
9 9olurne bejana (&&&& bbl 9 9olurne bejana (&&&& bbl Di Diameter dalam bejana
Di Diameter dalam bejana
π π # # " " Di Di
=
=
44 π π ## -$& -$& "" ## (&&&& (&&&& #" #" 4 4 ""=
=
DiDi 7 $(,4+ cm E Dibulatkan menjadi 7 $4 cm 7 $(,4+ cm E Dibulatkan menjadi 7 $4 cm
3.3. Tekanan Desa$n 3.3. Tekanan Desa$n
Te
Tekanan desain "Pd# dirumuskan sebagai kanan desain "Pd# dirumuskan sebagai berikut berikut Pd 7 Po a
Pd 7 Po a static head static head di m
di mana ana Po 7 Po 7 TTekekanaanan opn operaerasisi a
a 7 7 &,$ &,$ Po Po "" Pressure " Pressure "eessel Designhandboo! ssel Designhandboo! # 7$-,% psi# 7$-,% psi Te
Tekanan operasi bejana kanan operasi bejana tekan didesain sebesar tekan didesain sebesar $-% psi $-% psi dengdengan an pertimpertimbangabangan n bahabaha tekanan kerja alat'alat pneumatik yang digunakan sekitar > bar.
tekanan kerja alat'alat pneumatik yang digunakan sekitar > bar. :ntuk menentukan harga
:ntuk menentukan harga static head static head maka diasumsik maka diasumsikan isi an isi daridari vessel vessel adalah gas adalah gas ide
ideal, sehinal, sehingga akan dipgga akan diperoeroleh hargleh harga a = udara pada kond= udara pada kondisi kritiisi kritis s 7 7 &,(&,(;&4 psi.;&4 psi.ftft ((
0$bm.=. Maka bisa ditentukan densitas gas ideal sebagai berikut 0$bm.=. Maka bisa ditentukan densitas gas ideal sebagai berikut ρ
ρ gas ideal 7 gas ideal 7
## "" RT RT
Po Po
dimana T 7 temperatur operasi 7 5&& )* 7 -%-,44 )= dimana T 7 temperatur operasi 7 5&& )* 7 -%-,44 )=
7 7 ## 44 44 ,, -%-## .. 00 .. "" (;&4 (;&4 ,, & & "" $-% $-% ( ( R R R R lbm lbm ft ft psi psi psi psi 7 7 $,((+ $,((+ lbm0ftlbm0ft (( ?arga
?arga static head static head bisa ditentukan dengan persamaan berikut bisa ditentukan dengan persamaan berikut Static head Static head 77 ρ ρ .g.?.g.? 7 7 $,((+ $,((+ "lbm0ft"lbm0ft (( #.(-,- "ff0sec #.(-,- "ff0sec - - #. $+>0$- ft#. $+>0$- ft 7
7 ;$&,-5%$bf0ft;$&,-5%$bf0ft - - 7 4,+( psi.7 4,+( psi. ..
@adi tekan desainnya dapat ditentukan, @adi tekan desainnya dapat ditentukan, P
P 7 7 Po Po a a static head$ static head$ a 7 &,$ Po7$-,% psia 7 &,$ Po7$-,% psi 7 $-% psi $-,% psi 4,+( psi
7 $-% psi $-,% psi 4,+( psi 7 $4-,4( psi
7 $4-,4( psi ?arga tekanan
?arga tekanan desain dibulatkan desain dibulatkan menjadi menjadi $4( psi.$4( psi. 3.'. Tem-eratur Desa$n
3.'. Tem-eratur Desa$n Te
Temperamperatur tur desain adalah desain adalah tempetemperatur ratur maksimaksimal mal yang diperbolehyang diperbolehkan kan dalam desaindalam desain yan
dinding bejana. Tem
dinding bejana. Temperatur desain "Td# peratur desain "Td# dapat ditentukan dengan persamaan berikutdapat ditentukan dengan persamaan berikut Td 7 To %& )*
Td 7 To %& )* Dimana To
Dimana To adalah ternperatur operasi adalah ternperatur operasi 5&& )*5&& )* Td 7 5&&
Td 7 5&& )* %& )* )* %& )* 7 5%& 7 5%& )*)* 3.,. Perh$tungan #ete(alan
3.,. Perh$tungan #ete(alan Shell Shell )an )an Head Head
(.%.$.
(.%.$. Berdasarkan Berdasarkan tekanan tekanan dalamdalam A. Tebal s
A. Tebal shell hell M
Maattereriiaall shell shell adadalalah ah babaja ja kakarbrbon on !A !A 4%4%% % dedengngan an tetegagangngan an ijijinin maksirnum pada suhu 5%& )* adalah $>(&& psi. @ika diketahui data perhitungan maksirnum pada suhu 5%& )* adalah $>(&& psi. @ika diketahui data perhitungan sebagai berikut
sebagai berikut
TTeekakananan den desaisain Pdn Pd 7 $47 $4( ps( psii
@@aarrii''jjaarri i ddaallaam m == 7 7 ; ; ccmm
DiDiamameteter er dadalalam Dm D 7 7 $4 $4 cmcm
@@ooiinnt t eeffffiissiieennssi i 88 77 &,>%&,>%
/ambar 4.$.
/ambar 4.$. Shell Shell "!umber
"!umber http00search.smartaddressba http00search.smartaddressbar.r.comcom##
Ke
Ketetebabalalan n miminimnimumum shell shell silind silinder berder berdasarasarkankan circumferentiacircumferential l stressstress "pada sambungan arah memanjang#
t t % % P P SE SE R R P P d d 5 5 ,, & &
−
−
t t % % ## $4( $4( #" #" 5 5 ,, & & "" ## >% >% ,, & & #" #" $>(&& $>(&& "" ## ; ; #" #" $4( $4( ""−
−
tt 7 &,5> cm7 &,5> cm KKetetebebalalanan shell shell ber berdadasasarkrkanan lolongngititududininal al ststreressss "pa"pada da samsambunbungan gan araharah melingkar# melingkar# t t 7 7 P P SE SE R R P P d d 4 4 ,, & &
−
−
t t 7 7 ## $4( $4( #" #" 4 4 ,, & & "" ## >% >% ,, & & #" #" $>(&& $>(&& #" #" -"" ## ; ; #" #" $4( $4( ""−
−
t t 7 &,(( cm 7 &,(( cm Karena ketebalKarena ketebalan berdasarkanan berdasarkan longlongitudiitudinal nal circcircumferumferentiential stral stressess "t "t 77 &,5> cm# lebih besar dari
&,5> cm# lebih besar dari berdasberdasarkanarkan longitudinal sresslongitudinal sress "t "t 7 7 &,(( &,(( cm# cm# makamaka dipilih ketebalan
dipilih ketebalan shell shell berdasarkan tekanan dalam sebesar &,5> cm. berdasarkan tekanan dalam sebesar &,5> cm. B. Tebal
B. Tebal head head
Dari table material A!M8 !ection Part D didapatkan tegangan ijin Dari table material A!M8 !ection Part D didapatkan tegangan ijin maksimum !A
maksimum !A 4%% pada suhu 5%& 4%% pada suhu 5%& )* adalah $>(&& psi. )* adalah $>(&& psi. Asumsi D0-h adalahAsumsi D0-h adalah -.& "Tabel :/'-; A!M8#.
-.& "Tabel :/'-; A!M8#.
/ambar 4.-.
/ambar 4.-. Ellipsoidal head Ellipsoidal head "!umber
"!umber http00search.smartaddressba http00search.smartaddressbar.r.comcom## !e
!ehihingngga ga keketetebabalanlan head head dapdapat at ditditententukaukan n berberdasdasarkarkan an perpersamsamaan aan padpadaa A!M8 :/'(-"d# A!M8 :/'(-"d# t t 7 7 P P SE SE D D P P d d -,, & & --
−
−
t t 7 7 ## $4( $4( #" #" -,, & & "" ## >% >% ,, & & #" #" $>(&& $>(&& #" #" -"" ## $4 $4 #" #" $4( $4( ""
−
−
t t 7 7 &,5% &,5% cmcm (.%.-.(.%.-. Berdasarkan Berdasarkan tekanan tekanan luar luar A. Tebal
A. Tebal shell shell
Data perhitungan Data perhitungan
TeTekanan desain kanan desain Pd Pd 7 $% 7 $% psi "A!M8 psi "A!M8 :/'->"f#:/'->"f#
TebalTebal shell shell t t 7 7 &&,,55> > cm cm ""asasuummsi si bbeerrddaasasarrkkaan n tteekkananaan n ddaallamam## Panjang
Panjang vessel sectionvessel section "2s# adalah panjang "2s# adalah panjang vessel vessel ditambah -0( panjang ditambah -0( panjang head.
head. Diketahui baha Diketahui baha head head yang digunakan adalah yang digunakan adalah ellipsoidalellipsoidal -$ sehingga-$ sehingga panjang
panjang bisa bisa ditentukan ditentukan yaitu yaitu (,% (,% cm. cm. Dengan Dengan demikiandemikian vessel sectionvessel section "2s# "2s# bisa ditentukan.
bisa ditentukan. 2s 7 F-$&
2s 7 F-$& ' -"(,%# -0( ' -"(,%# -0( "(,%#G "(,%#G 7$&%,( cm7$&%,( cm
Dengan asumsi ketebalan dinding bejana adalah &,5> cm maka
Dengan asumsi ketebalan dinding bejana adalah &,5> cm maka diameter diameter luar
luar shell shell bisa ditentukan. bisa ditentukan. Diameter luar "Do#
Diameter luar "Do# 7 -.t 7 -.t Di Di 7 $%,(57 $%,(5 Maka dapat diketahui perbandingan Maka dapat diketahui perbandingan 2s0Do
2s0Do 7 7 $&%,(0$%,(5$&%,(0$%,(5 7 5,>%
7 5,>% Do0t
Do0t 7 7 $%,(50&,5>$%,(50&,5> 7
7 --,5--,5 D
Daai i **//. . // &eo&eomatmatric 'harric 'hart t for for 'om'omponponentents s (nd(nder Exterer External or nal or 'ompressive #oading
'ompressive #oading "A!M8# didapat harga faktor A sebesar &,5> "A!M8# didapat harga faktor A sebesar &,5> sehinggasehingga dapat diketahui harga Pa berdasarkan persamaan berikut
dapat diketahui harga Pa berdasarkan persamaan berikut Pa 7 Pa 7 ## 00 "" ( ( -t t Do Do )E )E dengan 8
dengan 8 adalah moduadalah modulus elastisitas materiallus elastisitas material shell. shell. Dari tabel TM'l A!M8 harga modulu
Dari tabel TM'l A!M8 harga modulus s elastisielastisitas tas !A4%!A4%% % adalah -5,$ H adalah -5,$ H $&$& 55
psi. psi. Pa 7 Pa 7 ## 5 5 ,, --"" ( ( ## $& $& H H $ $ "&,5>#"-5, "&,5>#"-5, -- 55 Pa 7%-(%(+,> psi Pa 7%-(%(+,> psi Ka
Karenrena a hahargrga a Pa Pa "%"%-(-(%(%(+,+,> > pspsi# i# lelebibih h kekecicil l dadari ri tetekakananan n dedesasainin eksternal Pd "5&&&&& psi#, maka harus dilakukan perhitungan ulang dengan eksternal Pd "5&&&&& psi#, maka harus dilakukan perhitungan ulang dengan
memperbesar ketebalan
memperbesar ketebalan shell shell .. Den
Dengan gan menmengguggunaknakanan trial and error trial and error makmaka a diadiasumsumsiksikan tebalan tebal shell shell t &,%> cm sehingga Do rnenjadi $4,55 cm maka
t &,%> cm sehingga Do rnenjadi $4,55 cm maka
Do0t 7 -5,$ Do0t 7 -5,$
20Do7;,-Dan harg
Dan harga faktor A a faktor A didapdidapatkan sebesatkan sebesar ar $,-> cm dan harg$,-> cm dan harga Pa dapata Pa dapat ditentukan ditentukan Pa 7 Pa 7 ## $ $ ,, -5 -5 "" ( ( ## $& $& H H $ $ "$,->#"-5, "$,->#"-5, -- 55 Pa 7 >%(&&& psi Pa 7 >%(&&& psi
Karena harga Pa ">%(&&& psi# lebih besar dari tekanan desain eksternal Karena harga Pa ">%(&&& psi# lebih besar dari tekanan desain eksternal "5&&&&& psi# maka tebal
"5&&&&& psi# maka tebal shell shell &,%> cm ditambah faktor korosi l0$5 in"&,$%>&,%> cm ditambah faktor korosi l0$5 in"&,$%> cm# aman digunakan. Ketebalan
cm# aman digunakan. Ketebalan shell shell "t# 7 &,%> &,$%> 7 &,;(> cm. "t# 7 &,%> &,$%> 7 &,;(> cm. @adi tebal pelat yang digunakan sebesar $-0$5 cm.
@adi tebal pelat yang digunakan sebesar $-0$5 cm. B. Tebal
B. Tebal head head
Data perhitungan Data perhitungan
TTeekkananan an ddesesaiain n ekekststememal al PP 7 7 55&&&&&&&&& & ppsisi
DDiiaammeetteer r lluuaar r DDoo 7 7 $$4 4 ccmm
TTeebbaat t hheeaad d tt 7 7 &&,,55> > ccmm
Dari tabel A!M8 :/'(; dapat diketahui baha untuk
Dari tabel A!M8 :/'(; dapat diketahui baha untuk ellipsoidal head ellipsoidal head dengan
dengan perbandingan perbandingan sumbu sumbu mayor mayor sumbu sumbu minor minor 7 7 - - $ $ maka maka harga harga k k
$
$ &,+&. &,+&.
?arga jari'jari
?arga jari'jari ellipsoidal head ellipsoidal head bisa ditentukan dari persamaan berikut bisa ditentukan dari persamaan berikut =o 7 k =o 7 k $$.Do.Do =o 7 "&,+&#"$4# =o 7 "&,+&#"$4# =o 7 $-,5 cm. =o 7 $-,5 cm.
Dari harga'harga di atas dapat ditentukan faktor A dengan persamaan Dari harga'harga di atas dapat ditentukan faktor A dengan persamaan berikut
berikut A
A 77 &&,,&&5;&&5;
## 5> 5> ,, & & 00 5 5 ,, $-"" $-% $-% ,, & & ## 00 "" $-% $-% ,, & &
=
=
=
=
t t Ro RoDari grafik !'- A!M8 didapatkan faktor B sebesar $-&&&&&. ?arga Dari grafik !'- A!M8 didapatkan faktor B sebesar $-&&&&&. ?arga Pa dapat diketahui dengan persamaan berikut
Pa 7 Pa 7 ## 00 "" Ro Ro t t * * Pa 7 Pa 7 ## 5> 5> ,, & & 00 $4 $4 "" $-&&&&& $-&&&&& Pa 7 %>->%,; psi Pa 7 %>->%,; psi
?arga Pa lebih besar dari tekanan eksternal desain maka ketebalan
?arga Pa lebih besar dari tekanan eksternal desain maka ketebalan head head &,5
&,5> > cm cm ditditambambah ah fakfaktor tor korkorosi osi $-$-0$5 0$5 cm cm amaaman n digdigunaunakankan. . TTababal al pelpelatat digunakan $,4( cm. :ntuk memudahkan proses manufaktur dan menghindari digunakan $,4( cm. :ntuk memudahkan proses manufaktur dan menghindari terjad
terjadinya tegangainya tegangan n lokal maka diambil keteballokal maka diambil ketebalanan head head sama dengan tebal sama dengan tebal shell
shell yaitu yaitu $-0$5 $-0$5 cmcm 3./.
3./. !-es$$kas$ !-es$$kas$ Mater$alMater$al
Komponen'komponen pada bejana tekan ini dibuat dari material yang berbeda, Komponen'komponen pada bejana tekan ini dibuat dari material yang berbeda, un
untutuk k memememenunuhi hi kekebubututuhahan n fufungngsi si dadari ri titiap ap kokompmpononen en tetersersebubut. t. MaMateteririal al yayangng dig
digunaunakan kan padpada a bejbejana ana tektekan an dan dan komkomponponen en yayang ng terterkenkena a ammammonionia a harharus us tahtahanan terhadapa korosi yang besar dari ammonia itu, sehingga dipilihlah material yang sesuai. terhadapa korosi yang besar dari ammonia itu, sehingga dipilihlah material yang sesuai. Ma
Mateteririal al tetersrsebebut ut dadapapat t didicacari ri prpropoperertitisnsnyya a papadada S+E S+E "" merican merican Society Society of of +echanical Engineering
+echanical Engineering #.#.
Data material yang dipero
Data material yang diperoleh kemudialeh kemudian dimasukkan dimasukkan kedalamn kedalam soft,are soft,are analisa analisa sehingga dalam simulasi didapat data yang mendekati keadaan sebenarnya.
sehingga dalam simulasi didapat data yang mendekati keadaan sebenarnya.
Tabel 4.$.
Tabel 4.$. !pesifikasi material komponen bejana tekan!pesifikasi material komponen bejana tekan D
D$$nn))$$nng g ((eejjaanna a ))aan n --$$--aa !!aa))eell
@@eenniis s mmaatteerriiaal l !!! ! !!AA--44& & (($$5522 !!ttrruuccttuurraal l !!tteeeell Modulus young
Modulus young -.+ I $&-.+ I $& ;; psi psi -.+ I $&-.+ I $& ;; psi psi
P
K
Keekkuuaattaan n lluulluuh h %%&&&&&&&&& & ppssii %%--((%%((++,,> > ppssii Kekuatan
Kekuatan ultimateultimate 55&&&&&&&&& & pssiip >>%%((&&&&& & ppssii
"!umber
"!umber http00search.smartaddressbar.comhttp00search.smartaddressbar.com##
!etelah perhitungan terhadap desain aal bejana tekan dilakukan, didapat data !etelah perhitungan terhadap desain aal bejana tekan dilakukan, didapat data te
tegagangngan an papada da babagigianan'ba'bagigian an krkrititis is bebejajana na tektekanan. . DaData ta tetegagangngan an inini i selselananjujutnytnyaa ditin
ditindaklandaklanjuti juti apakaapakah h masih dibaah batas masih dibaah batas luluh kekuatluluh kekuatan an materimaterial al bejana tekan, jikabejana tekan, jika tidak maka dilakukan perbaikan terhadap desain aal bejana tekan. Ternyata terdapat tidak maka dilakukan perbaikan terhadap desain aal bejana tekan. Ternyata terdapat bagian
bagian kritis kritis yang yang memiliki memiliki tegangan tegangan sangat sangat tinggi tinggi pada pada bagian bagian opening opening bejana bejana tekan,tekan, data teganan yang diambil adalah tegangan pada dinding dekat lubang arah longitudinal data teganan yang diambil adalah tegangan pada dinding dekat lubang arah longitudinal dan tegangan pada dinding bagian tepi
dan tegangan pada dinding bagian tepi lubang.lubang. !et
!etelaelah h melmelalualui i perperhithitunungan gan aaaal, l, diddidapaapat t bahbaha a tegtegangangan an yayang ng terterjadjadi i padpadaa bagian kritis
bagian kritis bejana tekan bejana tekan sangatlah tinggi, sangatlah tinggi, yaitu maksimalnya yaitu maksimalnya mencapai mencapai %-(%(+,> %-(%(+,> psi,psi, dimana jauh melampaui kekuatan luluh material bejana yang hanya %&&&&& psi, oleh dimana jauh melampaui kekuatan luluh material bejana yang hanya %&&&&& psi, oleh ka
karerenananynya a peperlrlu u didilalakukukakan n peperbrbaiaikakan n teterhrhadadap ap dedesasain in aaal al tetersrsebebutut. . :n:ntutuk k menanggulangi konsentrasi tegangan pada bagian yang berlubang, yang perlu dilakukan menanggulangi konsentrasi tegangan pada bagian yang berlubang, yang perlu dilakukan adalah pemberian
BAB 0I BAB 0I
#A!IMPULAN DAN !ARAN #A!IMPULAN DAN !ARAN
'.1. #es$m-ulan '.1. #es$m-ulan
!etelah melakukan perancangan dan perhitungan tersebut diatas dapat diambil !etelah melakukan perancangan dan perhitungan tersebut diatas dapat diambil kes
kesimpimpulan ulan bahbaha a tegtegangangan an yayang ng terterjadi jadi padpada a bagbagian ian krikritis tis bejbejana ana tektekan an sansangatgatlahlah tingg
tinggi, i, yaitu maksimalnyaitu maksimalnya ya mencapmencapai ai %-(%%-(%(+,> psi, (+,> psi, dimadimana na jauh melampaui kekuatanjauh melampaui kekuatan luluh material bejana yang hanya %&&&&& psi sehingga perencanaan bejana tekan diatas luluh material bejana yang hanya %&&&&& psi sehingga perencanaan bejana tekan diatas aman untuk digunakan.
aman untuk digunakan.
'
'..22.. !!aarraann
:ntuk perancang berikutnya lakukan perhitungan rancangan bejana tekan dengan :ntuk perancang berikutnya lakukan perhitungan rancangan bejana tekan dengan ka
kapapasisitatas s yyanang g lelebibih h bebesasar r kakarerena na memeniningngkakatntnyya a kekebubututuhahan n babahahan n babakakar r gagass dimasyarakat.
DATAR PU!TA#A DATAR PU!TA#A
Be
Bedndnarar, , ?. ?. ?e?enrnryy. . PP..8. 8. $+$+>5>5.. Pressure Pressure ""essel essel Design Design Handboo! Handboo! . . KriKriegeeger r PubPublishlishinging ompany. *lorida
ompany. *lorida
Bronell, 8. 2lyod. Dan 8din, ?. Joung. $+%+.
Bronell, 8. 2lyod. Dan 8din, ?. Joung. $+%+. Process E-uipment Design Process E-uipment Design. @ohn illey L. @ohn illey L !ons. e Jork.
!ons. e Jork.
Budynas, =ichard. /. dan @. Keith isbeth. -&$$.
Budynas, =ichard. /. dan @. Keith isbeth. -&$$. Shigleys +echanical Engineering DesignShigleys +echanical Engineering Design /inth Ed
/inth Ed . Mc. /ra ?ill. e Jork.. Mc. /ra ?ill. e Jork. ook, =obert Da1is. $+>$.
ook, =obert Da1is. $+>$. 'oncept and pplications of 0inite Element nalysis'oncept and pplications of 0inite Element nalysis . @ohn illey. @ohn illey L !ons. e Jork.
L !ons. e Jork. Butho
Buthod, d, Paul. Dan Paul. Dan 8uge8ugene, *. Megyessyne, *. Megyessy. . $++%$++%.. Pressure Pressure ""essel essel Handboo! Handboo! . Pressure 9essel. Pressure 9essel Publishing nc. 3klahoma.
Publishing nc. 3klahoma. hattopadhyay, !omnath. -&&%.
hattopadhyay, !omnath. -&&%. Pressure Pressure ""essel Design and essel Design and PracticePractice. = press.. = press. /ross,
/ross, DietmDietmar. ear. erner, ?augerrner, ?auger. . @org !chroder@org !chroder. . ololfgangfgang, , A. A. all. all. @a1ier @a1ier BonetBonet. . -&$-&$$.$. Engineering +echanics 1
Engineering +echanics 1. !pringer. Berlin.. !pringer. Berlin. Mo
Mossss, , = = DeDennninis. s. --&&&&4.4. Pressure Pressure ""essel essel Design Design manual manual 2th 2th editionedition. . /u/ulf lf PrProfofesiesiononalal Publishing. :!A.
Publishing. :!A.
Popo1, 8.P. $++5. Mekanika Teknik edisi kedua. 8rlangga. @akarta. Popo1, 8.P. $++5. Mekanika Teknik edisi kedua. 8rlangga. @akarta.
http00search.smartaddressbar.com0eb.phpNs7perancanganbejanatekan
http00search.smartaddressbar.com0eb.phpNs7perancanganbejanatekan E E Proses Desain danProses Desain dan Perancangan Bejana Tekan @enis T
Perancangan Bejana Tekan @enis Torispherical orispherical ..
http00search.smartaddressbar.com0eb.phpNs7perancanganbejanatekan
http00search.smartaddressbar.com0eb.phpNs7perancanganbejanatekanE perancangan danE perancangan dan analisa tegangan pada bejana tekan.
analisa tegangan pada bejana tekan.
http00search.smartaddressbar.com0eb.phpNs7perancanganbejanatekan
http00search.smartaddressbar.com0eb.phpNs7perancanganbejanatekanEE PerancanganPerancangan Pressure