PERANCANGAN BEJANA TEKAN HORIZONTAL UNTUK PENYIMPANAN ACRYLONITRILE

(1)

PERANCANGAN

BEJANA TEKAN HORIZONTAL UNTUK

PENYIMPANAN ACRYLONITRILE

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Melengkapi dan Memenuhi Syarat Guna Mencapai Gelar Sarjana Teknik Mesin Strata Satu ( SI ) Fakultas Teknologi Industri

Universitas Mercubuana Jakarta

Oleh : MUGIYATNA

41307110004

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSITAS MERCUBUANA JAKARTA

(2)

LEMBAR PENGESAHAN

PERANCANGAN

BEJANA TEKAN HORIZONTAL UNTUK

PENYIMPANAN ACRYLONITRILE

Oleh :

Nama

: Mugiyatna

NIM

: 41307110004

Jurusan

: Teknik Mesin

Dipreriksa dan Disetujui :

Pada tanggal : 12 / 07 /2009

Pembimbing,

Ketua Jurusan,

(3)

iii

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah, puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT karena hanya

dengan ijin, rahmat dan hidayah Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan

Tugas Akhir yang berjudul “ Perancangan Bejana Tekan Horizontal Untuk Penyimpanan

Acrylonitrile “.

Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat yang harus dipenuhi untuk

menyelesaikan program Strata Satu ( SI ) jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi

Industri, Universitas Mercubuana.

Pada hakekatnya keterbatasan ilmu pengetahuan dan kemampuan adalah milik

manusia, dan kesempurnaan hanyalah milik Allah SWT. Untuk itu penulis menyadari

bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, berkat dorongan dan bantuan dari

semua pihak terutama dosen pembimbing hingga tesusunlah tugas akhir ini dengan judul

“Perancangan Bejana Tekan Horizontal Untuk Penyimpanan Acrylonitrile ”.

Dalam penyusunan tugas akhir ini tidak terlepas dari bimbingan dan bantuan dari

berbagai pihak, dengan segala kemurahan hati penulis menyampaikan rasa hormat dan

ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Bapak Ir. Yenon Orsa, MT selaku ketua PKSM Universitas Mercubuana

Jakarta.

2. Bapak Ir. Torik Husen MT, selaku Dekan Fakultas Teknologi Industri

Universitas Mercubuana Jakarta.

3. Bapak Dr. H. Abdul Hamid M.Eng, selaku ketua jurusan Teknik Mesin

Universitas Mercubuana Jakarta.

(4)

iv

4. Istri Mulyani, Ananda Faza Arrafi dan Syafira Asyaumi, terimakasih atas segala

pengorbanan , pengertian dan dukunganya.

5. Rekan-rekan jurusan Teknik Mesin angkatan XI Universitas Mercubuana

Jakarta

6. Dan semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan tugas akhir ini.

Jakarta, Juli 2009

Penulis,

Mugiyatna

(5)

v

ABSTRAK

Perancangan bejana tekan merupakan tahap yang sangat penting sebelum memasuki

proses fabrikasi, konstruksi dan selanjutnya digunakan dalam industri. Bejana tekan

horizontal dirancang untuk menyimpan Acrylonitrile.

Metoda yang digunakan dalam merancang bejana tekan ini adalah analisa terhadap

tegangan material akibat bentukan ( forming / rolling ) serta pengelasan, ketebalan

material pelat minimum dan tekanan maksimum yang dapat diterima oleh shell, head dan

juga nozzle.

Berdasarkan analisa dan perhitungan dari perancangan bejana tekan ini adalah jenis

bejana tekan Horizontal dengan diameter dalam 765 mm, panjang 1000 mm tangen line

ke tangent line, Tekanan 210 psi, Temperatur 120 ºC, material yang digunakan adalah

SA-516 Gr-70 memenuhi syarat - syarat teknis minimum yang telah ditetapkan.

(6)

vi

DAFTAR NOTASI

ID

= Diameter dalam ( Inside diameter )

OD = Diameter luar ( Outside diameter )

Dn = Diameter dalam nosel ( Inside diameter of nozzle )

R

= Diameter dalam shell ( Inside radius of shell course )

Ri

= Radius dalam shell ( Inside radius of shell )

Rn = Diameter dalam nosel ( Inside radius of nozzle )

t

= Minimum ketebalan shell yang diminta ( Min. Thickness required )

t

act

= Aktual ketebalan shell yang digunakan ( Actual thickness used shell )

tn

= ketebalan pipa nominal

t

std

= Ketebalan pipa standar

Pi

= Tekanan dalam perancangan ( Internal design pressure )

Ps

= Static head

Pd

= Jumlah total tekanan perancangan ( Total design pressure = Pi + Ps )

h

= Level liquid ( Liquide level )

hn

= Level liquid nosel ( Liquide level of nozzle )

= Massa jenis ( density of water )

Td = Temperatur desain ( Design temperature )

S

= Maksimum allowable stress value pada Td ( Maximal allowable stress at Td )

Sv

= Maksimum allowable stress material bejana tekan

Sn

= Maksimum allowable stress material nosel

E

= Efisiensi sambungan ( Joint efficiency )

CA = Laju korosi ( Corrotion allowance )

(7)

vii

DAFTAR ISTILAH

Maximum Allowable Working Pressure ( MAWP ) - Kondisi maksimum operasi yang

dierbolehkan.

Minimum Design Metal Temperature ( MDMT ) – Kondisi minimum desain

temperatur metal

Joint Efisiensi – Nilai factor kekuatan sambungan las / kekuatan dari parent metal

Pressure Vessel - Peralatan dasar yang berbentuk botol yang didalamnya terdapat

tekanan yang melebihi tekanan udara luar untuk menampung gas atau campuran gas

termasuk udara,baik dikempa menjadi cair dalam keadaan larut maupun beku.

Yield Point – Titik Luluh dimana material akan trus mengalami deformasi tanpa adanya

penambahan beban.

Ultimate Tensile Strength – Tegangan maksimum yang dapat ditanggung oleh material

sebelum terjadinya perpatahan ( fracture )

Modulus Elastis – Modulus elastis atau modulus young merupakan ukuran kekakuan

suatu material.

(8)

viii

DAFTAR ISI

LEMBAR JUDUL………..………..i

LEMBAR PENGESAHAN……….ii

KATA PENGANTAR………iii

ABSTRAK………...………....v

DAFTAR NOTASI.……….……...….…..vi

DAFTAR ISTILAH..…...………..………...vii

DAFTAR ISI...viii

DAFTAR GAMBAR...X

BAB I

PENDAHULUAN……….………....1

1.1 Latar Belakang Masalah……….………1

1.2 Maksud dan Tujuan Penulisan……….………...1

1.3 Ruang Lingkup Permasalahan……….………...2

1.4 Pembatasan Masalah……….………..2

1.5 Metodologi Penulisan………...……….……….3

1.6 Sistematika Penulisan…...……….……….……….3

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA………...……...……..……7

2.1 Gambaran Umum Bejana Tekan ( Pressure Vessel )………….…..………..7

2.1.1 Bejana Terbuka...7

2.1.2 Bejana Tertutup...8

(9)

ix

2.2.1 Faktor Korosi……….19

2.2.2 Faktor Keamanan..……….19

2.3 Dasar Teori………....24

BAB III

DATA PERANCANGAN………..…………..…25

3.1 Data Desain……..……….….…...…...25

Karakteristik Umum………...…..25

3.2 Bejana Tekan (Vessel )………..………..26

BAB IV

ANALISA DAN PERHITUNGAN……….……....27

4.1 Perhitungan Pada Shell………...……….27

4.2 Perhitungan Pada Head………...……….………30

4.3 Perhitungan Pipa Leher Nosel……….………31

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN………..…….48

5.1 Kesimpulan Hasil Perhitungan Mekanikal Pada Bejana Tekan…...48

5.2 Saran………49

(10)

x

DAFTAR GAMBAR

Gambar

2.1 Dinding Bejana………9

2.2 Hemisperical Head……….………10

2.3 2:1 Ellipsiodal Head………..…….………11

2.4 ASME Flange and Dished Head…..……….……….11

2.5 Jenis Flange……….………...13

2.5 Nosel ……….………15

(11)

PENDAHULUAN

Universitas Mercu Buana 1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Bejana Tekan merupakan salah satu peralatan ( equipment ) untuk menunjang proses eksplorasi, pengolahan dan penyimpanan dalam industri kimia maupun minyak dan gas.

Dalam pemrosesanya akan dibutuhkan suatu sistem pengolahan dan penyimpanan matrial dalam jumlah yang besar, untuk itu tentulah dibutuhkan bejana tekan dengan konstruksi bervariasi, yang dapat dipengaruhi oleh sifat-sifat fisik dari materi yang akan diolah atau disimpan ( storage ), jenis pengolahan dan proses yang akan dilaksanakan.

1.2. Maksud dan Tujuan Penulisan

Dalam penulisan ini ada dua tujuan yang ingin dicapai oleh penulis yaitu :

a. Mampu merancang bejana tekan sesuai dengan parameter-parameter yang ditentukan dalam standar ASME Section VIII Division I .

b. Mampu menerapkan ilmu yang berhubungan dengan mata kuliah kuliah teknik mesin.

(12)

PENDAHULUAN 2

Universitas Mercu Buana

Dalam perancanganya, bejana tekan Horizontal ini memiliki standar yang digunakan yaitu ASME Section VIII Divisi I, serta parameter-parameter atau spesifikasi yang dipersyaratkan dan ditetapkan sebelumnya oleh perusahaan yang akan menggunakan bejana tekna tersebut.

Unsur-unsur yang harus diperhatikan dalam merancang bejana tekan yaitu ketebalan dinding bejana, diameter, panjang dan fluida yang akan diproses, hal tersebut berhubungan dengan parameter-parameter tekanan dalam, tekanan luar dan gaya-gaya yang berada di dalam dan di luar Dari bejana tersebut.

Dalam proses perancangan harus diperhatikan secara cermat, agar tidak mengalami hal-hal yang terjadi diluar aturan saat proses produksi. Perancangan bejana tekan ini sangat dipengaruhi oleh suhu kerja dan tekanan kerja dari materi yang akan diproses.

Pemilihan material dan bentuk bejana tekan yang tepat dan semua parameter tersebut harus diperhatikan secara cermat agar proses fabrikasi dan konstruksi sesuai dengan spesifikasi yang diinginkan.

1.4. Pembatasan Masalah

Dalam merancang bejana tekan ini, penulis hanya merancang ketebalan plat untuk dinding silinder ( shell ), Kepala bejana tekan ( head) , nosel ( nozzle ), plat penguat ( reinforcing pad ) dan saddle yang

(13)

PENDAHULUAN 3

mengacu pada perancangan bejana tekan jenis horizontal dan data-data spesifikasi pendukung yang telah ditentukan.

1.5. Metodologi Penelitian

Dalam menyusun tugas akhir ini penulis menggunakan dua metode penyusunan yaitu :

1.5.1 Studi Kepustakaan, yaitu dengan cara mempelajari dan menggunakan literatur, buku-buku serta catatan kuliah sebagai landasan teori.

1.5.2 Penelitian Lapangan, yaitu dengan cara mengumpulkan data-data dilapangan serta melakukan wawancara langsung dengan staf dan karyawan yang berhubungan langsung dengan permasalahan bejana tekan.

1.6. Sistematika Penulisan

Secara garis besar sistematika penulisan tugas akhir Perancangan Bejana Tekan Horizontal dijabarkan dalam lima bab yaitu :

(14)

PENDAHULUAN 4

Pada bab ini menguraikan latar belakang masalah, ruang lingkup permasalahan, pembatasan masalah, tujuan penulisan, metode penelitian dan sistematika penulisan.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini menjelaskan teori dasar , fungsi, jenis, dan komponen-komponenya. Dalam bab ini juga akan menguraikan mengenai pola perancangan sebuah bejana tekan yang akan diaplikasikan sesuai dengan standar ASME Section VIII Divisi I.

BAB III DATA PERANCANGAN

Bab ini menjabarkan data-data yang menjadi dasar perancangan, dan mencakup pada penentuan parameter-parameter yang diperlukan.

BAB IV ANALISA DAN PERHITUNGAN

Bab ini menguraikan perhitungan untuk merancang bejana tekan sesuai dengan standar ASME Section VIII Division I.

(15)

PENDAHULUAN 5

Bab ini berisikan tentang kesimpulan akhir dari hasil pembahasan yang dilakukan terhadap perancangan bejana tekan Horizontal untuk penyimpanan Acrylonitrile.

(16)

PENDAHULUAN 6

Diagram Alir Kegiatan Perencanaan

Penentuan Spesifikasi Perhitungan Review Selesai Yes No Pengumpulan Data Mulai

(17)

TINJAUAN PUSTAKA

6

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Gambaran Umum Bejana Tekan

Secara umum bejana tekan ( pressure vessel ) diartikan sebagai peralatan dasar yang berbentuk botol yang didalamnya terdapat tekanan yang melebihi tekanan udara luar untuk menampung gas atau campuran gas termasuk udara, baik dikempa menjadi cair dalam keadaan larut maupun beku.

Langkah pertama dalam merancang bejana tekan adalah pemilihan tipe yang cocok untuk pelayanan proses yang diinginkan. Faktor terpenting dalam pemilihan adalah lokasi dan fungsi bejana tekan., sifat fluida, temperatur dan tekanan operasi proses.

Pada umunya bejana tekan dapat digolongkan dalam beberapa bentuk yaitu :

2.1.1. Bejana terbuka ( Open Vessel )

Bejana terbuka berfungsi untuk menyimpan ataupun memproses cairan atau fluida yang tidak mengandung racun, kapasitas besar dan Sangat memungkinkan untuk disimpan dalam kolam, didala tangki baja terbuka, atau terbuat dari material beton. Bejana terbuka digunakan untuk :

a. Tanki perantara operasi.

b. Tempat sementara untuk mencampur dan mengaduk fluida. c. Tempat pengendapan.

(18)

TINJAUAN PUSTAKA 10

Universitas Mercu Buana d. Reservoir. e. Reaktor kimia.

Dengan kapasitas dan konstruksi yang sama,bejana tekan terbuka biayanya lebih murah dibandingkan dengan bejana tertutup. Pemilihan bejana juga dipengaruhi oleh fluida dan proses yang akan dilakukan.

2.1.2. Bejana tertutup ( Closed Vessel )

Bejana tertutup digunakan untuk menyimpan atau memproses cairan fluida yang mengandung van kimia yang dapat membahayakan, cairan asam, udah terbakar ( flamable ) seperti pada pengolahan minyak bumi atau berupa gas, dan jira tekanan diperlukan dalam proses penyimpanan atau prose pengolahan lebih besar ataupun lebih kecil dari tekanan atmosfir, ada perbedaan tekanan maka sistem tertutup akan diperlukan.

Bejana tertutup tertutup digolongkan dalam beberapa benuk, yaitu :

a. Spherical atau modifikasi spherical ( spherical or modified spherical vessel ). Digunakan untuk area yang luas dan memiliki fluktuasi temperatur yang tinggi untuk mengantisipasi efek-fek yang ditimbulkan.

b. Bejana silindris dengan alas rata dan atap bundar atau berbentuk kerucut ( Cylindrical vessel with flat bottomed and conical or domed roof ).

(19)

TINJAUAN PUSTAKA 10

c. Bejana silindris dengan ujung-ujung yang dibentuk ( Cylindrical vessel with formed ends ).

c.1. Horizontal Vessel

Digunakan untuk area yang luas. c.2 Vertical Vessel

Digunakan untuk area yang sempit.

komponen-komponen pada bejana tekan diklasifikasikan menjadi 2 bagian, yaitu :

1. Komponen utama :

a. Dinding bejana ( Shell )

Dinding bejana berbentuk silinder dengan ketebalan pelat yang konstan , secara umum sesuai dengan kebutuhan dan kondisi perencanaan.

Gambar 2.1 Dinding Bejana ( Shell ) 1)

1)

Hal. 18 Pressure Vessel Handbook

(20)

TINJAUAN PUSTAKA 10

………..( 2-2 ) b. Kepala Bejana ( Head )

Kepala bejana merupakan bagian vessel yang befungsi seagai penutup sell. Jenis jenis dari head ádalah : 2:1 Ellipsiodal head, Spere and Hemispherical head, dan Torispherical Head ( ASME Flanged and Dished Head ).

Gambar 2.2 Hemispherical Head 2)

P SE PR t 2 . 0 2 − = …….….( 2-3 ) t R SEt p 2 . 0 2 − = ……..….( 2-4 ) 2)

(21)

TINJAUAN PUSTAKA 10

Gambar 2.3 2:1 Elipsiodal Head 3)

p SE PD t 2 . 0 2 − = ……..….( 2-5 ) t D SEt P 2 . 0 2 + = ……..….( 2-6 )

Gambar 2.4 ASME Flange and Dished Head 4) Jika L/r = 162/3 P SE PL t 1 . 0 885 . 0 − = ……..….( 2-7 ) t L SEt P 1 . 0 885 . 0 + = ……..….( 2-8 ) 3, 4)

(22)

TINJAUAN PUSTAKA 10

Jika L/r lebih kecil daripad 162/3

P SE PLM t 2 . 0 2 + = ……..….( 2-9 ) t LM SEt P 2 . 0 2 + = ...…..…( 2-10 ) c. Nosel ( Nozzle )

Nosel ( nozzle ) pada bejana tekan berfungsi sebagai saluran masuk keluarnya fluida dari bejana. Lokasi nosel pada bejana tekan disesuaikan dengan kondisi lingkungan dimana bejana tersebut akan digunakan, dengan memperhatikan jalur-jalur pemipaan yang akan disatukan atau digabungkan dengan bejana tekan.

Perancangan dan pemasangan nosel harus memperhatikan parameter-parameter yang baru dipenuhi seperti, fungsi, jenis, serta material yang akan digunakan.

Secara geometri, terdapat beberapa jenis nosel atau flange yang umum digunakan. Jenis nosel atau flange tersebut adalah :

1. Welding neck 2. Slip-On Welding 3. Blind

(23)

TINJAUAN PUSTAKA 10

Gambar 2.5 Flange 5)

Dimensi nosel atau flange secara umum telah diatur didalam table dimensi berdasarkan pembebananya sesuai standar ANSI B16.5

Pada sebuah bejana tekan setidaknya ada 3 buah nosel utama yaitu :

1. Inlet Nozzle

Berfungsi sebagai saluran utama masuknya fluida kedalam bejana tekan.

2. Outlet Nozzle

5)

(24)

TINJAUAN PUSTAKA 10

Berfungsi sebagai saluran utama keluarnya fluida kedalam bejana tekan.

3. Manhole

Berfungsi sebagai akses perawatan bejana tekan, perancangan penempatan manhole sangat dipengaruhi oleh akses manusia serta kedudukan bejana tekan pada suatu platform operasi pengolahan.

Agar bejana tekan dapat beroperasi sesuai dengan parameter yang ditetapkan, diperlukan suatu equipment kontrol yang kedudukanya memerlukan akses terhadap bejana tekan , akses ini disediakan dengan menambahkan beberapa nosel tambahan yang berfungsi sebagai saluran akses bagi sebagian equipment kontrol indikator seperti: pressure gauge, level control, transmiter, vent, dan kemudian dapat disebut sebagai instrument nozzle.

Jumlah dan posisi instrumentasi nosel disesuaikan dengan equipment control yang digunakan. Material nosel yag digunakan setidak-tidaknya harus memiliki stress value yang sama dengan material yang digunakan pada nosel.

(25)

TINJAUAN PUSTAKA 10

t1= ) 6 . 0 (SnxE XPd PdxRn − +CA ...(2-11)

Perhitungan pelat penguat ( reinforcement pad ) :

Gambar 2.6 Nosel 6) Pada shell = tr = p SE pRi 6 . 0 − ...(2-12) Pada nosel = trn = p SE pRin 6 . 0 − ...(2-13) Perhitungan luas area penguat yang diperlukan :

A = d x tr ...(2-14)

6)

(26)

TINJAUAN PUSTAKA 10

Perhitungan luas area penguat yang tersedia :

Kelebihan pada shell ( A1 )

A1 = ( t - tr ) x d ...(2-15)

Atau

A1 = ( t - tr ) x ( tn+ t ) ...(2-16)

Kelebihan pada pipa leher nosel ( A2 )

A2 = ( tn - trn ) x 5t ...(2-17)

Pada proyeksi dalam ( A3 )

A3 = tn x 2h ...(2-18)

Potongan pengelasan ( A4 ) ...(2-19)

Luas pelat yang diperlukan ( At )

At = A- ( A1 + A2 + A3 + A4 ) ...(2-20)

2. Komponen tambahan ( accesories ):

Selain komponen utama yang merupakan komponen inti dari bejana tekan , terdapat beberapa komponen tambahan atau aksesoris , yang merupakan komponen pendukung bejana tekan. Komponen tambahan ini tidak mempengaruhi fungsi operasi

(27)

TINJAUAN PUSTAKA 10

bejana tekan tersebut dan lebih bersifat sebagai pelengkap ataupun sebagai pengaman. Sehingga penggunaanya disesuaikan dengan kondisi lingkungan dan kondisi kerja bejana tekan tersebut.

Beberapa yang termasuk kategori komponen tambahan adalah :

a. Pelat pengangkat ( Lifting lug )

Lifting lug dirancang agar dapat menahan bejana tekan pada saat instalasi. Posisi lifting lug dihitung berdasarkan keseimbangan bejana.

Gambar 2.7 Lifting lug 7)

7)

(28)

TINJAUAN PUSTAKA 10

b. Penyangga ( Support / sadel )

Dalam kondisi operasi , sebuah bejana tekan akan menerima beban yang cukup besar sehingga memungkinkan

terjadinya getaran yang dapat merubah posisi bejana tekan pada kedudukanya, getaran yang berlebihan pada bejana tekan juga akan sangat berbahaya karena dapat menyebabkan terjadinya kerusakan pad bejana tekan.

Oleh karena itu untuk mempertahankan posisi bejana tekan dan mengurangi efek getaran yang terjadi, dibutuhkan suatu konstruksi penyangga atau support. Suatu penyangga dirancang sesuai dengan bejana tekan yang digunakan. Beberapa macam penyangga adalah :

1. Saddle support

Digunakan untuk menyangga bejana yang mempunyai konstruksi horizontal.

2. Leg support

Digunakan untuk menyangga bejana yang mempunyai konstruksi vertikal

3. Lug support

Digunakan untuk menyangga bejana yang mempunyai konstruksi vertikal yang berdiri menempel / menembus / menggantung pada suatu permukaan solid.

(29)

TINJAUAN PUSTAKA 10

d. Ring Penguat ( Stifener ring )

Ring penguat ditambahkan pada bejana tekan jika tekanan kerja yang terjadi sangat tinggi, sehingga membutuhkan penguat dinding bejana. Selain penambahan ring penguat ini akan menambah usia pakai dari bejana tekan itu sendiri.

2.2Faktor Pertimbangan Dalam Perancangan Bejana Tekan 2.2.1 Faktor Korosi

Korosi merupakan salah satu penyebab utama kerusakan padda bejana tekan. Hampir semua logam dan paduannya yang berhubungan dengan udara atau médium lain yang mengelilinginya, secara bertahap akan mengalami perusakan, dimulai dari permukaanya. Peristiwa perusakan logam secara bertahap yang disebabkan oleh media yang mengelilinginya ini disebut korosi. Jadi korosi adalah reaksi kimia atau elektrokimia antara statu logam dengan media disekitarnya yang mengakibatkan kerusakan. Cepat atau lambat reaksi perusakan tergantung pada 3 faktor yaitu sifat kimia dari logam itu sendiri, sifat media yang mengeilinginya dan temperatur media tersebut.

2.2.2 Faktor Keamanan

Factor keamanan diperlukan karena tidak ada proses manufaktur yang bisa menjamin 100% kualitas. Setiap pembuatan bejana tekan harus memiliki factor keamanan, hal ini digunakan untuk memperhatikan ketidakpastian atau bisa dikatakan ketidaksempurnaan dalam material,

(30)

TINJAUAN PUSTAKA 10

perancangan, fabrikasi dan konstruksi. Yang dimaksud ketidakpastian dalam material bisa berupa discontinuitas yang terjadi pada material. Ketidakpastian dalam perancangan bisa berarti karena ketidakmampuan untuk memperhitungkan berbagai konsentrasi tegangan yang terjadi. Sedangkan ketidakpastian dalam fabrikasi bisa meliputi ketidakmampuan untuk mendeteksi sambungan-sambungan las yang kurang baik. Faktor keamanan dirumuskan : S Sy N = ...(2-20) atau : S Sy N = ...(2-21) Dimana : N = Factor keamanan

Sy = Yield point atau tegangan luluh material Sy = Ultimate Strength atau tegangan ultimate

S = Tegangan maksimum yang dijinkan pada onstruksi pressure vessel

Sesuai artikel yang dikeluarkan oleh

www.spacex.org/ott/does/ZG-R-005-Pressure_Vessels.pdf yang

membahas mengenai pressure vessel requirement yang dirancang dengan informasi ultimate strength, factor keamanan tidak boleh

(31)

TINJAUAN PUSTAKA 10

kurang dari 4.0. Sedangan untuk pressure vessel yang dirancang dengan yield strength, factor keamanan tidak boleh kurang dari 3.0.

S Sy N = 4 ...(2-22) S Sy N = 3 ...(2-23)

2.2.1 Proses Pembuatan Bejana Tekan

Proses pembuatan bejana tekan di mulai dengan memilih bahan baku. Untuk bejana tekan bertekanan tinggi diperlukan material plat yang lebih tebal karena membutuhkan kekkuatan yang tinggi untuk menahan gaya dari tekanan internal dan external.

a. Persiapan ( Preparation ) - Pembuatan Head.

Head dibuat dengan menggunakan mesin press hydraulicuntuk mendapatkan bentuk yang dinginkan, kemudian dilanjutkan dengan proses pembuatan straigh flange ( SF ).

- Proses Marking , Cutting, Rolling Shell Plate

Dilakukan dengan marking plate sesuai gambar, pemotongan dengan menggunakan gas cutting dan dilanjutkan dengan pengerolan.

(32)

TINJAUAN PUSTAKA 10

Pipa dan accesories dipotong sesuai dengan cutting list dan gambar cutting profile.

b. Perakitan ( Assembling )

Shell plate yang telah di rol, disambung kearah long seam ( LS ) menjadi bentuk silinder, kemudian kedua sisinya disambung dengan head sehingga membentuk tabung silinder.

c. Pengelasan ( welding )

Pengelasan adalah suatu proses penyambungan logam menjadi satu akibat panas dengan atau tanpa pengaruh tekanan atau juga dapat juga didefinisikan sebagai ikatan metalurgi yang ditimbulkan oleh gaya tarik menarik antara atom. Proses pengelasan sambungan dilakukan dengan menggunakan mesin las manual dan otomatis sesuai dengan WPS yang ditetapkan.

d. Pengetesan ( Testing )

Testing dilakukan untuk mengetahui kualitas hasil pengelasan dan material dengan pengujian tanpa merusak (non destructive examinition) dan hydostatik test.

(33)

TINJAUAN PUSTAKA 10

Pengetesan dengan air bertekanan ( hydrostatic test ) dilakukan setelah pekerjaan fabrikasi selesai, dalam hal ini tekanan test harus :

1.5 x MAWP or Design Pressure x

emperature eAtDesignT StreesValu perature eAtTestTem StressValu ...(2-24) . e. Pengecatan ( Painting )

Pengecatan adalah pelapisan permukaan logam dengan bahan cat untuk menahan karat, meniadakan warna dasar serta memberikan pandangan yang indah dan merupakan pertahanan terhadap pengaruh –pengaruh destruktif terhadap cuaca. Bahan cat yang diperlukan :

1.Cat dasar ( primer ) dan cat antara ( under coat ) tidak boleh mengulit, mengandung endapan, menggumpal, mengeras, adanya pemisahan warna dan bahan asing lain.

2.Cat tutup ( top coat ) menggunakan pengencer organik ( alkyd, vinyl, epoxy, minyak phenolic, rubber base, polyurethane dan acrylic ), tidak boleh ada gel, endapan keras kering dn waktu pengeringan maksimum 6 jam.

(34)

TINJAUAN PUSTAKA 10

Universitas Mercu Buana 2.3 Dasar Teori

Untuk merancang bejana tekan ( pressure vessel ), bisa dilakukan baik dengan rumus silinder dinding tipis maupun dinding tebal. Suatu bejana tekan disebut memiliki dinding tipis apabila perbandingan antara diameter dan ketebalan dindingnya lebih besar dari 20.

Bejana tekan berdinding tipis ; 20 t D

...(2-25)

Untuk bejana tekan berdinding tipis , variasi tegangan pada arah radial cukup kecil , sehingga bisa diabaikan. Tetapi untuk bejana tekan berdinding tebal , variasi tegangan cukup signifikan untuk diabaikan.

2.3.1 Rumus untuk bejana tekan berdinding tipis 2.3.1.1 Kondisi tegangan pada silinder

Untuk cylindrical vessel dinding tipis, tegangan yang terjadi pada dinding shell adalah tegangan kearah memanjang dari bejana ( tegangan tangensial ), dan tegangan radial yang diakibatkan oleh tekanan dalam. Karena ketiga tegangan yang bekerja ini bereaksi pada arah normaldri dinding, dan dengan tidak terjadinya tegangan gese, maka ketiga tegangan tersebut bisa disebut tegangan-tegangan utama. Tegangan geser tidak terjadi karena kondisi pembebasan yang simetri pada dinding bejana.

(35)

DATA PERANCANGAN

25

BAB III

DATA PERANCANGAN

3.1. Data Desain

Bejana tekan yang dirancang dalam karya tulis ini adalah bejana tekan silindris horizontal yang berfungsi sebagai tempat penyimpanan Acrylonitrile ( storage vessel ). Data-data tersebut adalah :

3.1.1. Karakteristik Umum a. Temperatur :

- Temperatur Desain : 120 º C - Temperatur Kerja : 67 º C b. Tekanan :

- Tekanan Desain : 210 psi

- Tekanan Kerja : 49 psi

- Tekanan Hydrotest : 497 psi

c. MAWP : 343 psi d. MDMT : 141 psi e. Radiography : 100 % f. Nilai korosif : 3.0 mm g. Efisiensi Sambungan - Shell : 1

(36)

DATA PERANCANGAN

26

- Head : 1

h. Pemulihan Tegangan : Ya i. Pengujian tumbukan : Tidak

3.2 Bejana Tekan

a. Jenis dinding shell : Silinder b. Diameter dalam : 765mm c. Jenis penutup : 2:1 Ellipsiodal d. Orientasi : Horizontal e. Kapasitas : 0.576 M3 f. Nozzle : - Flange : SA 105 - Nozzle Neck : SA 106 Gr. B - Stud Bolt : SA 193-Gr.B7 / SA 194-2H - Gasket : Spiral Wound Gasket - Masukan ( Inlet ) : 1 buah Ø50 mm - keluaran ( Outlet ) : 1 buah Ø50 mm

- PSV : 1 buah Ø50 mm

(37)

ANALISA DAN PERHITUNGAN

27

BAB IV

ANALISA DAN PERHITUNGAN

4.1. Perhitungan pada shell

Perhitungan ketebalan shell karena Internal pressure UG-27 Dari data diperoleh :

Material = SA-516 Gr.-70

Panjang shell = 924 mm

ID = Inside diameter = 765 mm

t = Minimum ketebalan shell yang diminta

tact = Aktual ketebalan shell yang digunakan = 14 mm

Pi = Internal design pressure = 210 psi

h = Level liquid = 765 mm

= Massa jenis ( density of water ) =0.97 lb/in3

Ps = Static head = *h = 29 psi

Pd = Total design pressure = Pi + Ps = 239 psi

Td = Design temperature = 120 ºC

R = Inside radius of shell course = 382,5 mm Rn = Inside radius of shell course kondisi korosi= 382,5 mm S = Maksimum allowable stress value pada Td = 20.000 psi

E = Joint effisiency = 1

(38)

28

Perhitungan berdasarkan circumferential stress t1 Permintaan = ) 6 . 0 2 ( SE Pd PdxRn − = ) 239 6 . 0 1 000 , 20 2 ( 5 . 382 239 x x x x − = 6 . 856 , 39 5 . 417 , 91 = 2.29 mm t1, Design = ) 6 . 0 2 ( SE Pd PdxRn − + CA = ) 239 6 . 0 1 000 , 20 2 ( 5 . 382 239 x x x x − + 3.0 = 6 . 856 , 39 5 . 417 , 91 +3.0 = 2.29 + 3.0 = 5.29 mm

Diberikan tact. < = 0.5R atau P<=0.385SE

14< 0.5x382.5 atau 239<=0.385x20,000x1 Perhitungan berdasarkan circumferential stress t1 Permintaan = ) 4 . 0 2 ( SE Pd PdxRn − = ) 239 4 . 0 1 000 , 20 2 ( 5 . 382 239 x x x x − = 4 . 904 , 39 417 , 91 = 2.29 mm

(39)

29 t1, Desain = ) 4 . 0 2 ( SE Pd PdxRn − + CA = ) 239 4 . 0 1 000 , 20 2 ( 5 . 382 239 x x x x − +3.0 = 4 . 904 , 39 417 , 91 +3.0 = 2.29 + 3.0 = 5.29 mm

Perhitungan berdasarkan longitudinal stress

4 Sx pxDi t= mm x x t 2.0 000 , 80 650 , 160 4 000 , 20 765 210 = = =

Jadi ketebalan pelat shell 14 mm aman untuk digunakan.

Perhitungan Maksimum Desain Perancangan ( Maximum Design Pressure MAWP & MAP )

MAWP ( Panas & Korosi ) =

)) ( 6 . 0 ( ) ( CA t Rn CA t SE − + − MAWP(Panas& Korosi ) = )) 0 . 3 14 ( 6 . 0 5 . 382 ( ) 0 . 3 14 ( 1 000 , 20 − + − x

MAWP ( Panas & Korosi ) = 1 . 389 000 , 220

(40)

30

4.2 Perhitungan ketebalan head karena Internal pressure UG-32 dan App.1-4

ts / L >= 0.002 Data desain :

Material = SA 516 Gr 70 Tipe = Ellipsiodal 2:1

t = Minimum ketebalan head setelah forming yang diminta ts = Minimum ketebalan spesifikasi setelah forming harus >= t tact = Aktual ketebalan head setelah forming = 14 mm

Pi = Internal design pressure = 210 psi

Di = Diameter dalam head = 765 mm

Dn = Diameter dalam head kondisi korosi = 768 In

h = Level liquide = 765 mm

= Density of water = 0.970 lb/ In3

Ps = Static head = x h = 29 psi

Pd = Total design pressure = Pi + Ps = 239 psi

S = Nilai maksimum allowable stress pada Td = 20,000 psi

CA = Corrotion allowance = 3.0 mm t1, permintaan = ) 2 . 0 2 ( SE Pd PdxDn − = ) 239 2 . 0 1 20000 2 ( 768 239 x x x x − = 952 , 39 552 , 183

(41)

31 = 4.5 mm t1, desain = ) 2 . 0 2 ( SE Pd PdxDn − + CA = ) 239 2 . 0 1 20000 2 ( 768 239 x x x x − + 3.0 = 952 , 39 552 , 183 + 3.0 = 7.5 mm

Perhitungan Maksimum Desain Perancangan ( Maximum Design Pressure MAWP )

)) ( 2 . 0 ( ) ( 2 CA t KD CA t SE − + −

)) 0 . 3 14 ( 2 . 0 765 1 ( ) 0 . 3 14 ( 1 000 , 20 2 − + − x x x

2 . 767 000 , 440

MAWP ( Panas & Korosi ) = 573.5 psi

4.3 Perhitungan Pipa Leher Nosel ( nozzle neck ) UG-45

a. Minimum ketebalan pipa leher nosel atau sambungan lain termasuk akses masuk orang dan akses inspeksi tidak boleh kurang dari ketebalan seperti diatur dalam UG-22 ditambah ketebalan corrotion allowance pada sambungan.

(42)

32

Data desain :

Rn = Radius dalam nosel = - ( sesuai ukuran nosel ) Pi = Internal design pressure = 210 psi

hn = Liquide level = - mm

= Density of water = 0.970 lb / In3

Ps = Static head = x h = - psi

Pd = Total design pressure = Pi + Ps = 239.518 psi t1 = ) 6 . 0 (SnxE XPd PdxRn − +CA

b. Sebagai tambahan, minimum ketebalan pipa leher nosel dan sambungan kecuali hanya untuk akses orang dan akses inspeksi tidak boleh kurang dari yang terkecil seperti sebagai berikut :

b.1 Untuk bejana tekan dengan hanya tekanan internal pressure, ketebalan ditambah corrotion allowance dengan asumsi E=1.0 untuk shell dan head pada lokasi pipa leher nosel atau sambungan ke bejana tekan, tetapi tidak boleh kurang dari minimum ketebalan spesifikasi material yang diatur dalam UG-16 (b), minimum ketebalan dari shell dan head yang digunakan untuk compressed air service, water service, terbuat dari daftar material yang ada dalam table UCS-23 harus 3/32 in. 2.4 mm terutama kalau ada corrotion allowance.

t2 = CA P SE PR + −0.6 ) ( Nosel di shell

(43)

33 t2 = CA P SE PR + −0.2 ) 2 ( Nosel di head

b.2 Untuk bejana tekan dengan hanya external pressure, ketebalan ditambah corrotion allowance , menggunakan external pressure sebagai persamaan internal design pressure dengan asumsi E = 1.0 kedalam formula untuk shell atau head pada lokasi dimana leher pipa nosel atau sambungan lain ke bejana tekan, tetapi tidak boleh kurang dari ketebalan spesifikasi material yang diatur dalam UG-16(b).

t3 = text + CA P = External design pressure untuk nosel di shell

t3 = text + CA P = External design pressure untuk nosel di head

b.3 Untuk bejana tekan yang rancang dengan internal dan external pressure, ketebalan dideterminasi oleh b.1 atau b.2 diatas

t4 = diambil yang paling besar antara t2 atau t3

b.4 Minimum ketebalan dari standar ketebalan pipa ditambah corrotion allowance pada sambungan, untuk nosel –nosel dngan pipa besar termasuk didalam standar ANSI / ASME B.36.10M. Minimum ketebalan untuk semua material ada dalam table 2 dari ANSI / ASME B36.10M, kurang dari 12.5 %

(44)

34

Untuk observasi t6 = Ambil yang terkecil antara t4 atau t5

t7 = Ambil yang terkecil antara t1 atau t6

Aktual nilai koreksi tact. = 87.5 % x tn

Diminta tact. > t7

Perhitungan ketebalan pipa leher nosel no. N-1 ukuran 50 mm, lokasi di shell.

Data desain :

Material = SA-106-B sch.160

Pi = Internal design pressure = 210 psi Ri = Internal radius shell ( kondisi korosi ) = 382.5 mm Dn = Inside diameter nosel ( kondisi korosi ) = 31.6 mm Rn = Inside radius nosel ( kondisi korosi ) = 15.8 mm Sv = Allowable stress material bejana =20,000 psi Sn = Allowable stress material nosel =17,100 psi

E1 = Joint efficiency nosel = 1

hn = Level liquid = 1093 mm

CA = Corrotion allowance = 3.0 mm

r = Density of water =0.970 lb/in3

Ps = Static Head = r*hn = 41,740 psi

Pd = Total design pressure = Pi + Ps = 251.7 psi tstd = Ketebalan pipa standar = 3.9 mm

(45)

35

tact. = Aktual ketebalan pipa tn deduksi 12.5 %= 7.6 mm

t1 = CA xPd SnxE PdxRn + −0.6 ) ( t1 = 3.0 ) 7 . 251 6 . 0 0 . 1 100 , 17 ( 8 . 15 7 . 251 + − x x x t1 = 3.0 9 . 948 , 16 8 . 976 , 3 + t1 = 3.23 mm t2 = CA xPd SvxE PdxRn + −0.6 ) ( t2 = 3.0 ) 7 . 251 6 . 0 0 . 1 000 , 20 ( 8 . 15 7 . 251 + − x x x t2 = 3.0 9 . 848 , 19 8 . 976 , 3 + t2 = 3.20 mm t3 = text. = 0

t4 = Ambil yang terbesar antara t2 dant3. = 3.20 mm

t5 = tstd x 87.5 % + CA = ( 3.9 x 87.5 % )+3.0 = 6.4 mm

t6 = Ambil yang terkecil antara t4 dant5. = 3.20 mm

t7 = Ambil yang terbes arntara t1 dant6. = 3.23 mm

Ketebalan pipa leher nosel yang digunakan = tact = 7.6 mm >

3.45 mm

Perhitungan ketebalan pipa leher nosel no. N-2 ukuran 50 mm, lokasi di shell.

(46)

36

Pi = Internal design pressure = 210 psi Ri = Internal radius shell ( kondisi korosi ) =382.4 mm Dn = Inside diameter nosel ( kondisi korosi ) =63.3 mm Rn = Inside radius nosel ( kondisi korosi ) =31.6 mm Sv = Allowable stress material bejana = 20,000 psi Sn = Allowable stress material nosel = 17,100 psi

hn = Level liquid = 0.000 mm

Ps = Static Head = r*hn = 0.000 psi

Pd = Total design pressure = Pi + Ps = 210 psi tstd = Ketebalan pipa standar = 3.9 mm

tn = Ketebalan pipa nominal = 8.7 mm

tact. = Aktual ketebalan pipa tn deduksi 12.5 % = 7.6 mm

t1 = CA xPd SnxE PdxRn + −0.6 ) ( t1 = 3.0 ) 210 6 . 0 0 . 1 100 , 17 ( 6 . 31 210 + − x x x t1 = 3.0 974 , 16 636 , 6 + t1 = 3.37 mm

(47)

37 t2 = CA xPd SvxE PdxRn + −0.6 ) ( t2 = 3.0 ) 210 6 . 0 0 . 1 000 , 20 ( 6 . 31 210 + − x x x t2 = 3.0 874 , 19 636 , 6 + t2 = 3.32 mm t3 = text. = 0

t4 = diambil yang terbesar antara t2 dant3. = 3.32 mm

t5 = tstd x 87.5 % + CA = ( 4 x 87.5 % ) + 3.0 = 6.40 mm

t6 = diambil yang terkecil antara t4 dant5. = 3.32 mm

t7 = diambil yang terbesar antara t1 dant6. = 3.37 mm

3.37 mm

Perhitungan ketebalan pipa leher nosel no. N-3 ukuran 50”, lokasi di shell.

Data desain :

Pi = Internal design pressure =210 psi Ri = Internal radius shell ( kondisi korosi ) = 382.4 mm Dn = Inside diameter nosel ( kondisi korosi ) = 63.3 mm Rn = Inside radius nosel ( kondisi korosi ) = 31.6 mm Sv = Allowable stress material bejana =20,000 psi Sn = Allowable stress material nosel =17,100 psi

(48)

38

CA = Corrotion allowance =3.0 mm

Ps = Static Head = r*hn = 41.740 psi

Pd = Total design pressure = Pi + Ps = 252.044 psi tstd = Ketebalan pipa standar =3.9 mm

tact. = Aktual ketebalan pipa tn deduksi 12.5 % =7.6 mm

(49)

39

t5 = tstd x 87.5 % + CA = (3.9x87.5 %) + 3.0 = 6.4 mm

3.45 mm

Perhitungan ketebalan pipa leher nosel no. H ukuran 200 mm, lokasi di shell.

Data desain :

Pi = Internal design pressure =210 psi Ri = Internal radius shell ( kondisi korosi ) = 382.4 mm Dn = Inside diameter nosel ( kondisi korosi ) = 225 mm Rn = Inside radius nosel ( kondisi korosi ) = 112.5 mm Sv = Allowable stress material bejana =20,000 psi Sn = Allowable stress material nosel = 17,100 psi

E1 = Joint efficiency nosel = 1.0

r = Density of water = 0.970 lb/in3

(50)

40

Pd = Total design pressure = Pi + Ps = 234.871 psi tstd = Ketebalan pipa standar = 8.1 mm

tact. = aktual ketebalan pipa tn deduksi 12.5 % = 11.1 mm

t5 = tstd x 87.5 % + CA = (0.322x87.5 %) + 3.0 =10.1 mm

(51)

41

4.5 mm

4.4 Perhitungan Pelat Penguat ( Reinforcement Pad ) Data desain :

p = 210 psi Ri = 382.4 mm

Material shell = 14 mm SA-516 Gr 70 E = 1

Rin = 109.5 mm

Material nosel = 12.7 mm SA-106 Gr B

tpad = 14 mm SA-516 Gr 70

h = -

Perhitungan tebal dinding yang dipelukan : Pada shell : tr = p SE pRi 6 . 0 − tr = mm x x x 4 874 , 19 304 , 80 210 6 . 0 0 . 1 000 , 20 4 . 382 . 210 = = − tr = 4 mm Pada nosel :

(52)

42 trn = p SE pRin 6 . 0 − trn = mm x x x 34 . 1 974 , 16 304 , 80 210 6 . 0 0 . 1 100 , 17 4 . 382 210 = = − trn = 1.34 mm

Perhitungan luas area penguat yang diperlukan : A = d x tr

A = 0.765 x0.00 4 A = 0.003M3

Perhitungan luas area penguat yang tersedia : Kelebihan pada shell ( A1 )

A1 = ( t - tr ) x d A1 = ( 0.014 –0.00 4) x0. 219 A1 = 0.002M3 Atau A1 = ( t - tr ) x ( tn+ t ) A1 = ( 0.014 – 0.004) x ( 0.0127+ 0.014 ) A1 = 0.01 x 0.0267 A1 = 0.00267M2

Ambil yang terbesar yaitu 0.03 M2 Kelebihan pada pipa leher nosel ( A2 )

(53)

43

A2 = ( 0.0127 – 0.00134) x 5 x 0.0127

A2 = 0.0002 M2

Pada proyeksi dalam ( A3 )

A3 = tn x 2h

A3 = 0.0127x 2 x 0

A3 = 0

Potongan pengelasan ( A4 )

A4 = 0.00009M2

Luas pelat yang diperlukan ( At )

At = A- ( A1 + A2 + A3 + A4 )

At = 0.003 - ( 0.00267+ 1.1175+ 0+ 0.00009)

At = 0.002M2

Berdasarkan perhitungan luas area penguat yang tersedia lebih kecil dari pada luas area penguat yang dibutuhkan, sehinggapada rancangan ini diperlukan pelat penguat ( reinforcement pad ).

4.5 Penentuan Posisi Nosel Terhadap Bejana Tekan Berdasarkan Fungsinya.

Pada umumnya tidak adaperhitungan khusus yang mendasarienetuan posisi nosel pada bejana tekan. Syarat umumpenentuan posisi nosel pada

(54)

44

bejaatekan didasari oleh parameter-parameter seperti : safety, akses manusia, piping layout dan efisiensi.

Akan tetapi syarat utama dari penentuan posisi nosel yang harus diperhatikan adalah posisi Kawah pengelasan penyambungan pelat pembentuk shell.

4.6 Perhitungan Perancangan Sadel. Dari data desain diperoleh : A = 150 mm B = 120 mm H = 191 mm L = 988 mm p = 210 psi Q = 1306.2 lb R = 382.5 mm ts = 14 mm

Material shell SA-516 Gr.70

Allowable strees value = 20,000 psi

Yield point = 38,000 psi

Joint efiensi = 0.85

Longitudinal bending stress Stress pada sadel

(55)

45 S1 = s t R K L H AL H R L A QA 2 1 2 2 3 4 1 2 1 1 + − + − − S1 = 14 5 . 382 335 . 0 191 3 191 4 1 988 150 2 5 . 7 5 . 382 988 150 1 1 150 2 . 1306 2 2 2 x x x x x x x + − + − − S1 = 178.090 psi

Stress pada midspan

S1 = s 4 3 4 1 2 1 4 2 2 2 2 t R L A L H L H R QL π − + − + S1 = 14 2 5 . 382 14 . 3 988 150 4 988 3 5 . 7 4 1 988 191 . 5 . 382 2 1 4 988 2 . 1306 2 2 2 2 2 x x x x x x x − + − + S1 = 183.8 psi

Strees due to internal pressure :

psi x x t pR s 7 . 2868 28 325 , 80 14 2 5 . 382 210 2 = = =

(56)

46

Tidak boleh melebihi nilai tegangan dari seam : 20,000 x 0.85 = 17,000 psi

Tangensial shear strees ( S2 )

S2 = + − H L A L Rt xQ K s 3 4 2 2 S2 = + − 5 . 7 3 4 988 150 2 988 14 5 . 382 2 . 1306 171 . 1 x x x x S2 = 102.5 psi

S2 tidakboleh melebihi stressmaterial 0.8 x 20,000 = 16,000 psi

Circumferential stress Stress pada horn sadel

S4 = - ₂ 6 2 3 ) 56 . 1 ( 4 ts Q K Rts B ts Q − +

A/R = 5.9/15.059 = 0.39 K= 0.013 ( Lihat chart )

S4 = - ₂ 14 2 2 . 1306 013 . 0 3 ) 14 5 . 382 56 . 1 120 ( 14 4 2 . 1306 x x x x x + − S4 = 215.8 psi

S4 tidak boleh melebihi tegangan material dengan rasio 1.5 x 20,000 =

(57)

47

Stress pada bottom shell :

S5 = -) 56 . 1 ( 7 s s B Rt t Q K + S5 = -) 14 5 . 382 56 . 1 120 ( 14 2 . 1306 760 . 0 x x + S5 = - 4.176 psi

S5 tidak boleh melebihi kompresi yield point dengan ratio 0.5x30,000 =

(58)

KESIMPULAN DAN SARAN

48

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

Banyak elemen-elemen yang harus diperhatikan dalam merancang bejana tekan ( pressure vessel ) seperti : Ketebalan dinding bejana tekan, diameter, panjang dan juga fluida yang akan diproses, hal tersebut berhubungan dengan adanya parameter-parameter tekanan dalam ( internal pressure ), tekanan luar ( external pressure ), dan gaya-gaya ( forces ) yang berada didalam dan diluar bejana tekan tersebut.

Dalam merancang bejana tekan harus memperhatikan secara cermat, agar tidak mengalami hal-hal yang terjadi diluar aturan saat suatu proses produksi berlangsung. Perancangan bejana tekan ini akan sangat dipengaruhi oleh suhu kerja dan tekanan kerja dari materi yang diproses. Pemilihan dan bentuk bejana tekan yang tepat dan semua parameter tersebut harus diperhatikan secara cermat agar proses instalasi dan konstruksi sesuai dengan spesifikasi yang diinginkan.

Berasarkan spesifikasi yang telah ditetapkan sebelumnya oleh perusahaan yang akan menggunakan bejana tekan tersebut srta analisa dan perhitungan yang dilakukan penulis maka kesimpulan yang didapat dari hasil perhitungan perancangan bejana tekan ( storage vessel )adalah sebagai berikut :

4.1 Kesimpulan Hasil Perhitungan Mekanikal Pada Bejana Tekan. a. Silinder ( shell )

(59)

49 - Material = SA-516 Gr.70 - Diameter dalam = 765 mm - Tebal = 14 mm - Panjang = 1000 mm b. Penutup ( head )

- Tipe = Ellipsiodal Head 2:1 - Material = SA-516 Gr.70 - Diameter dalam = 765 mm

- Tebal = 14 mm

C. Nosel ( Nozzle )

- Material = SA-106 Gr.B - Dimensi standard flange = ANSI B16.5

- Klas = ANSI 300#

- Pipa leher nosel = 50 mm Sch. 160, 200mm Sch.80 D. Sadel ( Saddle )

- Material = SA-516 Gr.70 - Jumlah sadel = 2 buah

4.2 Saran

Untuk mengurangi kesalahan perhitungan diakibatkan oleh faktor manusia ( human error ) dan dapat lebih memastikan hasil analisa dari perhitungan tersebut diatas maka alangkah baiknya jika dilakukan dengan

(60)

50

menggunakan perangkat lunak ( software ) yang memadai. Dengan demikian mutu bejana tekan tersebut dapat terus ditingkatkan.

Hal tersebut juga dimaksudkan untuk mengurangi resiko kerusakan bejana tekan selama proses operasi.

(61)

DAFTAR PUSTAKA

1. ASME VIII div. 1, 2001. Rules for Construction of Pressure Vessel.

2. Eugene F. Megyesy, Pressure Vessel Hanbook, Thirteenth Edition, Pressure Vessel Inc, 2004 Edition.

3. ES and H Manual. 2000, Pressure Vessel and System Design. UCRL-MA 4. Ed Bausbacher and Roger Hunt. 1990, Process Plant Layout and Piping

Design, Auerbach Publishers USA

5. Keith Escoe A. 1986. Mechanical Design of Process System. GPC USA 6. Lloyd E. Brownwll and Edwin H. Young. 1959, Equipment Design

PERANCANGAN BEJANA TEKAN HORIZONTAL UNTUK PENYIMPANAN ACRYLONITRILE

PERANCANGAN

BEJANA TEKAN HORIZONTAL UNTUK

PENYIMPANAN ACRYLONITRILE

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSITAS MERCUBUANA JAKARTA

LEMBAR PENGESAHAN

PERANCANGAN

BEJANA TEKAN HORIZONTAL UNTUK

PENYIMPANAN ACRYLONITRILE

Oleh :

Nama

: Mugiyatna

NIM

: 41307110004

Jurusan

: Teknik Mesin

Dipreriksa dan Disetujui :

Pada tanggal : 12 / 07 /2009

Pembimbing,

Ketua Jurusan,

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah, puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT karena hanya

dengan ijin, rahmat dan hidayah Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan

Tugas Akhir yang berjudul “ Perancangan Bejana Tekan Horizontal Untuk Penyimpanan

Acrylonitrile “.

Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat yang harus dipenuhi untuk

menyelesaikan program Strata Satu ( SI ) jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi

Industri, Universitas Mercubuana.

Pada hakekatnya keterbatasan ilmu pengetahuan dan kemampuan adalah milik

manusia, dan kesempurnaan hanyalah milik Allah SWT. Untuk itu penulis menyadari

bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, berkat dorongan dan bantuan dari

semua pihak terutama dosen pembimbing hingga tesusunlah tugas akhir ini dengan judul

“Perancangan Bejana Tekan Horizontal Untuk Penyimpanan Acrylonitrile ”.

Dalam penyusunan tugas akhir ini tidak terlepas dari bimbingan dan bantuan dari

berbagai pihak, dengan segala kemurahan hati penulis menyampaikan rasa hormat dan

ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1.

Bapak Ir. Yenon Orsa, MT selaku ketua PKSM Universitas Mercubuana

Jakarta.

2.

Bapak Ir. Torik Husen MT, selaku Dekan Fakultas Teknologi Industri

Universitas Mercubuana Jakarta.

3.

Bapak Dr. H. Abdul Hamid M.Eng, selaku ketua jurusan Teknik Mesin

Universitas Mercubuana Jakarta.

4.

Istri Mulyani, Ananda Faza Arrafi dan Syafira Asyaumi, terimakasih atas segala

pengorbanan , pengertian dan dukunganya.

5.

Rekan-rekan jurusan Teknik Mesin angkatan XI Universitas Mercubuana

Jakarta

6.

Dan semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan tugas akhir ini.

Jakarta, Juli 2009

Penulis,

Mugiyatna

ABSTRAK

Perancangan bejana tekan merupakan tahap yang sangat penting sebelum memasuki

proses fabrikasi, konstruksi dan selanjutnya digunakan dalam industri. Bejana tekan

horizontal dirancang untuk menyimpan Acrylonitrile.

Metoda yang digunakan dalam merancang bejana tekan ini adalah analisa terhadap

tegangan material akibat bentukan ( forming / rolling ) serta pengelasan, ketebalan

material pelat minimum dan tekanan maksimum yang dapat diterima oleh shell, head dan

juga nozzle.

Berdasarkan analisa dan perhitungan dari perancangan bejana tekan ini adalah jenis

bejana tekan Horizontal dengan diameter dalam 765 mm, panjang 1000 mm tangen line

ke tangent line, Tekanan 210 psi, Temperatur 120 ºC, material yang digunakan adalah

SA-516 Gr-70 memenuhi syarat - syarat teknis minimum yang telah ditetapkan.

 

  

  

DAFTAR NOTASI

ID

= Diameter dalam ( Inside diameter )

OD = Diameter luar ( Outside diameter )

Dn = Diameter dalam nosel ( Inside diameter of nozzle )

R

= Diameter dalam shell ( Inside radius of shell course )