bab2 dasar teori bejana tekan.pdf

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Bejana Tekan Bejana tekan atau istilah dalam teknik, adalah tabung tertutup berbentuk silinder,. sebagai penampung tekanan dalam maupun tekanan luar. Adapun komponen-komponen dari suatu bejana tekan, terdiri dari beberapa bagian utama seperti; dinding (shell), kepala bejana tekan , lobang orang (manhole), nosel-nosel (nozzles), penyangga (saddlle) dan aksesoris lainnya yang digunakan sebagai alat pendukung, baik komponen yang berada di dalam maupun luar , sebagai suatu alat proses pemisahan dan penampung, baik untuk pemisah minyak mentah, air dan gas atau fluida lainnya yang akan dipisahkan, dalam bejana tekan ini juga akan mengendap secara gravitasi di dalam bejana tekan tersebut sehingga terpisah secara sendirinya . Adapun material atau bahan yang digunakan untuk membuat bejana tekan ini adalah plat baja yang terlebih dahulu di rencanakan dan di hitung ketebalan plat yang akan digunakan dan spesifikasi material yang akan direncanakan didalam prosess pabrikasi pembuatan bejana tekan ini. Sistem penyambungan yang digunakan antara komponen yang satu dengan yang lain digunakan sistim kampuh pengelasan. 2.2 Perencanaan Bejana tekan Bejana tekan jenis separator mempunyai tekanan dalam dan luar dalam bejana tekan itu sendiri ,adapun hal-hal yang harus diperhatikan didalam merencanakan bejana tekan jenis separator yaitu : a.. Tekanan kerja (operating pressure), dimana tekanan maksimum kerja yang diizinkan pada pengukur puncak bejana lengkap dalam posisi operasinya pada suhu yang telah ditentukan. Tekanan ini ditentukan atas dasar kalkulasi terhadap setiap elemen bejana tekan dengan menggunakan tebal nominal, tidak termasuk untuk korosi yang diijinkan pada bahan yang yang akan digunakan dan tebal dinding yang diperlukan, Tekanan kerja maksimal ini menjadi dasar untuk pengetesan tekanan.. b.. Tekanan perencanaan (design pressure), tekanan perencanaan digunakan untuk mendisain bejana tekan, untuk menghitung tebal maksimum yang diizinkan atau menentukan karekteristik fisik bahan-bahan yang akan digunakan didalam bejana tekanan, selain itu dapat menentukan tekanan kerja maksimum yang diizinkan.

sesuai dengan bahan atau material yang akan dipakai. tekanan perencanaan ini lebih besar sedikit sekitar 10% lebih tinggi dari tekanan kerja (operating pressure) atau tekanan normal pada saat terjadi proses pemisahan di dalam bejana tekan c.. Tekanan kerja maximum yang diizinkan (maximum allowable working pressure), yaitu tekanan yang timbul dari bejana tekanan yang terjadi pada bagian titik terlemah, dalam perencanaan bejana tekan jenis separator akan diasumsikan bekerja pada kondisi-kondisi sebagai berikut : a. dalam kondisi berkarat/terjadinya korosi b. dibawah pengaruh temparatur perencanaan (design temperature) c. dalam posisi operasi normal (working pressure) d. dibawah pengaruh-pengaruh beban-beban yang lainnya (beban angin, tekanan dari dalam, tekanan hydrosatik, dll). Material tambahan yang mana akan mempengaruhi tekenan internal.. d. Nilai tegangan maksimal yang dizinkan (maximum allowable stress value), unit tegangan maksimal yang diizinkan, untuk bahan yang telah dispesifikasikan mempunyai nilai tegangan yang diizinkan, yang dapat digunakan dalam rumus perencanaan yang tercantum dalam standard material yang akan digunakan didalam perencanaan bejana tekan. e. Hydrostatic test pressure (pegetesan bertekanan hydrostatic), untuk pengetesan bejana tekan dengan cara hydrostatic yaitu dengan cara menaikan tekanan sebesar 1.5 kali dari kondisi maximum tekanan kerja yang diizinkan atau tekanan kerja yang direncanakan .. Jika dalam hal ini : .........(1) Dimana :. MAWP. = Maximum Allowable Working Pressure (Psi/MPa). DP. = Design Pressure (Psi/MPa).

Bejana tekan mempunyai batasan maximum tekanan kerja yang diizinkan oleh material lainnya seperti flanges atau nosel, akan di test pada suatu tekanan maximum yang diizinkan dalam table sbb : Tabel 2.1 Tabel tekanan & rating Pressure. 150 Lb. 300 Lb. 400 Lb. 600 Lb. 900 Lb. 1500 Lb. 2500 Lb. 425. 1100. 1450. 2175. 3250. 5400. 9000. (7,6). (10). (15). (22,40). (37,23). (62). Rating (Lb) Hydrostatic Shell. Pressure (2,9). Test (Psi/MPa). 2.3 Klasifikasi Bejana tekan Klasifikasi Bejana tekan di bagi menurut posisi atau tata letak bejana tekan yang terdiri dari dua ( 2 ) macam posisi yaitu : 1. Posisi vertikal. 2. Posisi horizontal 2.3.1. Posisi vertical Posisi vertical yaitu posisi tegak lurus terhadap sumbu netral axis, dimana posisi ini. banyak digunakan didalam installasi anjungan minyak lepas pantai (offshore), yang tidak mempunyai tempat yang tidak begitu luas. Jenis bejana tekan bejana tekan vertical ini, banyak di fungsikan sebagai jenis 2-Phase, yaitu pemisahan antara minyak mentah dan gas saja yang mana pada penggunaan bejana tekan pada posisi vertical ini hasil utama yang akan diproses adalah gas dan cair, sehingga gas yang akan dihasilkan lebih kering (dry gas) di bandingkan dengan separator dengan posisi horizontal. Gambar bejana tekan posisi vertical.

Gambar 2.1 Bejana tekan / pressure vesel posisi vertikal (1 2.3.2. Posisi horizontal Bejana tekan pada posisi horizontal banyak ditemukan dan digunakan pada ladang sumur minyak didaratan karena mempunyai kapasitas produksi yang lebih besar. Jenis bejana tekan dengan posisi horizontal ini biasanya berfungsi sebagai separator 3Phase, yaitu pemisahan antara minyak mentah (crude oil), air (water) dan gas. Gambar bejana tekan posisi horizontal. Gambar 2.2 Bejana tekan posisi horizontal (2. 2.4 Fungsi bejana tekan Berdasarkan fungsi dan pemakaiannya, bejana tekan dibagi, antara lain : a. Tanki penyimpanan bahan bakar Bejana tekan dapat difungsikan sebagai alat penyimpan atau penampung bahan bakar baik cair maupun gas, untuk besar dan ukuran dari tanki penyimpan bahan bakar tergantung dari kapasitas yang akan direncanakan berdasarkan kebutuhan, berapa lama bahan bakar tersebut akan digunakan/disimpan . (1 (2. Paul Buthod Pressure Vessel Handbook, Sixth Edition Paul Buthod Pressure Vessel Handbook, Sixth Edition.

2. Boiler Boiler adalah salah satu jenis dari bejan tekan , biasanya digunakan sebagai media penyimpan uap / steam, hasil dari penguapan air yang telah dipanaskan, sebelum uap tersebut digunakan untuk menggerakan turbin. 3. Tabung kompressor Tabung kompressor ini merupakan juga salah satu jenis bejan tekan yang berfungsi sebagai penampung udara yang bertekanan/dikompresikan. 4. Water pressure tank Water pressure tank ini merupakan salah satu jenis bejana tekan yang berfungsi sebagai penyimpan air yang bertekanan, yang dapat di alirkan melalui pipa-pipa penyalur, dimana dari water pressure tank ini dapat di injeksikan kedalam suatu sistem yang tekanannya lebih rendah dari tekanan atmosfir. 2.5 Bagian-bagian utama bejan tekan Bagian-bagian utama dari bejan tekan antara lain: 1.. Kepala bejana tekan yaitu sebagai penutup bagian samping atau bawah dan atas dari suatu bejana tekan tersebut, bentuk dari kepala bejana tekan ini adalah setengah lingkaran atau ellipsoidal 2:1. Tebal plat dari kepala bejana tekan ini tergantung dengan hasil perhitungan (calculation) yang ditentukan dari karekteristik fluida yang akan di proses didalam bagian dalam bejana tekan. Kepala bejana tekan ini dapat dihubungan dengan dinding bejana tekan dengan cara pengelasan, dimana ukuran atau diameter dari pada kepala bejana tekan harus sama dengan ukuran dinding bejana tekan, untuk ketebalan kepala bejana tekan lebih tipis sedikit dibandingkan dengan ketebalan dinding, sedangkan untuk jenis material yang digunakan sama dengan material yang digunakan pada dinding. Cara pembuatan dari kepala bejana tekan dengan cara punch dish..

Gambar 2.3 Kepala bejana tekan 2.. Dinding (Shell), berbentuk silindar yang dapat menahan tekanan dari dalam maupun tekanan dari luar. Tebalnya dinding tergantung dari hasil perhitungan dan dari karekteristik dari fluida yang akan di proses didalam bejana tekan tersebut, dimana dinding bejana tekan terbuat dari plat baja yang di roll di bentuk menjadi suatu diameter lingkaran yang berbentuk tabung, pada ujung-ujung arah horizontal disambungkan dengan cara pengelasan.. Gambar 2.4 Dinding bejana tekan Ukuran dan diameter dari dinding bejana tekan jenis separator dapat disesuaikan dengan hasil perhitungan kapasitas dan volume fluida yang akan di proses untuk di pisahkan di dalam alat pemisah ini. 3.. Lubang orang (Manhole), yaitu suatu lubang yang berfungsi untuk keluar masuknya orang untuk membersihkan atau merawat . Besar dan ukuran dapat di tentukan sesuai ukuran badan orang dewasa yaitu sekitar 20”~24” atau 500mm ~ 600 mm.

untuk diameter lobang nya, untuk rating di tentukan sesuai dengan rating dari nosel inlet atau outlet dari bejana tekan yang akan di rencanakan. Gambar Lobang orang. Gambar 2.5 Lobang orang (manhole) 4.. Penyangga (saddle), yaitu penyangga berbetuk saddle yang di rencanakan berdasarkan bentuk ½ lingkaran yang ditempatkan pada bagian bawah dinding bejan tekan yang berbentuk silinder, yang berfungsi sebagai penyangga bejana tekan. Terdiri dari dua tipe yaitu: a.. Penyangga permanen (Fix saddle) yaitu dipasang di salah satu sisi separator disambung dengan cara pengelasan sedang bagian satu sisi (bawah) disediakan lubang baut guna untuk menyambung penyangga tersebut dengan cara dipasang baut untuk menghubungkan antara pondasi atau kedudukan saddle.. b.. Penyangga peluncur (Sliding saddle) yaitu cara penyambungan sama dengan bejana tekan sama dengan poin “a”. Sedangkan sistim penyambungan dengan penyangga juga menggunakan baut cara pemasangan diberi rengganan (sliding), ini berfungsi sebagai peluncur sewaktu-waktu adanya pertambahan panjang pada separator akibat adanya tegangan tarik yang timbul akibat adanya tekanan dan temperatur yang diakibatkan dari bagian dalam bejana dan untuk menghindari terjadinya pecahnya atau keretakan pada dinding bejana tekan jenis separator.. 5.. Nosel atau flanges yaitu yang berfungsi sebagai penghubung antara bejana tekan itu sendiri dengan proses pemipaan aliran fluida yang akan dialirkan keluar masuk (nozzle outlet inlet) dari dan ke bejana tekan itu sendiri, dari dan ke proses lanjutan ke dalam sistim pemipaan atau interface dengan alat-alat instrument pendukung lainnya..

2.6 Bagian-bagian internal Bejana Tekan Bejana tekan mempunyai bagian-bagian internal yang fungsi dan kegunaannya bermacam-macam, berikut ini penjelasan mengenai bagaian-bagian internal, bejana horizontal separator 3-Phase sesuai dengan gambar dibawah ini:. Gambar 2.6 Horizontal Separator 3-Phase Schematic diagram (3 -. Vane type inlet device, adalah alat berbentuk lingkaran terbuat dari potongan pipa, sedangkan didalam pipa tersebut di beri plat penyekat atau menyerupai baling-baling, alat ini berfungsi sebagai pemecah suatu aliran fluida yang masuk kedalam bejana tekan dan sekaligus untuk mengurangi kecepatan supaya fluida antara gas dan cairan bisa dipisahkan oleh vane secara gravitasi secepatnya dan lebih sempurna sehingga untuk proses ini sesuai yang di kehendaki.. -. Weir, adalah plat penyekat yang berfungsi sebagai pemisah atau pejebak antara minyak mentah dengan air , karena berat jenis antara minyak dan air berbeda dan minyak berat jenisnya lebih ringan dibandingkan dengan air maka minyak akan mengalir di atas pemukaan air dan melewati plat penyekat tersebut sehingga dengan sendirinya minyak akan berpisah. Sedangkan plat penyekat dipasang tidak permanen (removable) tujuanya agar weir tersebut dapat di lepas untuk memudahkan pada saat pembersihan atau perawatan (maintenance) didalam bejana tekan tersebut, bila suatu. (3. Ken Arnold Surface, Houstan Texas, Design of Oil-Handling Facilities System, hal.125.

saat bejan tekan membutuhkan perawatan, apabila secara proses produksi tidak lagi effektif bekerja secara normal. -. Mesh pad and perforated plate, adalah plat yang dipasang berlapis-lapis dan plat tersebut dilubangi dan tujuan dipasang alat ini adalah sebagai penjebak kondensate yaitu campuran antara minyak dan air tetapi lebih hal ini didominasi minyak sehingga cairan tersebut akan mengalir menuju kebawah secara gravitasi, sehingga bercampur menjadi satu dengan minyak yang berada di bawahnya. Mesh pad and perforated plate ini material yang di gunakan adalah sejenis plat tahan karat atau stainless steel, yang bertujuan agar tidak berubah secara fisik dan tidak mudah rapuh akibat dari terkontiminasi dengan CO2 yang terkadung didalam fluida atau minyak mentah.. -. Vortex breaker atau pemecah aliran, adalah alat berbentuk lingkaran terbuat dari potongan pipa sedangkan didalam pipa tersebut di beri plat penyekat atau menyerupai baling-baling, alat ini berfungsi sebagai pemecah suatu aliran fluida yang akan keluar melalui nosel pipa yang akan dialirkan keluar dari bagian dalam bejana tekan.. 2.7 Bagian-bagian pendukung / accessories 1.. Nosel pembuangan (drain), yaitu sebuah nosel berbentuk flanges yang dihubungkan dengan pipa saluran pembuangan, yang diletakan dibagian paling bawah dinding bejana tekan, drain nosel tersebut dihubungkan dengan katup atau katup guna menutup atau membuka aliran dari dalam bejana tekan / bejana tekan. Nosel pembungan (drain) ini dalam kondisi normal operasi selalu dalam kondisi tertutup.. 2.. Nosel untuk alat-alat instrumentasi (instrument device), yaitu nosel dihubungkan dengan kebutuhan alat-alat instrumentasi, yang berfungsi sebagai alat kontrol guna mengetahui tekanan, suhu . Disetting berdasarkan kebutuhan didalam bejana tekan, seperti; PT (Pressure Transmitter), LSL (Level Swit Low), LSH (Level Swit High ), LG ( Level Gauge), LT (Level Transmiter) dll. Dan masing-masing alat-alat instrumentasi tersebut mempunyai fungsi satu sama lainya yang berbeda-beda.. 3.. Venting system, yaitu suatu alat instrumentasi yang berfungsi sebagai alat keselamatan, yang mana mutlak harus di install atau dipasang dibagian atas dari bejana tekan, alat ini bekerja secara otomatis karena sudah disetting sesuai dengan tekanan maksimal, bila melebihi tekanan yang diijinkan pada bagian dalam dari bejana tekan maka PSV akan membuka dengan secara otomatis, dengan terdorong pegas keatas yang di tekan oleh tekanan yang terjadi didalam bejana tekan, maka PSV mengeluarkan fluida yang bertekanan dari bejana tekan. Venting line tersebut.

dialirkan ke vent system tertutup atau ke flare line atau gas buang hasil dari venting tersebut di bakar ke dalam lubang pembakaran / burn pit. 4.. Katup Keselamatan, yaitu suatu katup yang berfungsi sebagai pelindung bejana, yang dipasang di bagian atas bejana guna melindungan bejana dari kerusakan material atau sambungan pengelasan. Apabila telah melebihi tekanan perencanaan maksimal yang dizinkan maka secara otomatis katup keselamatan akan bekerja sesuai dengan berfungsinya yaitu mengeluarkan tekanan, sehingga tekanan didalam bejana akan normal kembali sesuai dengan normal tekanan kerja yang diizinkan yang telah ditentukan didalam perencanaan.. 2.8 Fluida kerja Fluida adalah suatu zat yang bentuknya dapat berubah secara terus menerus akibat adanya tegangan geser. Pada benda padat gaya geser menyebabkan terjadinya perubahan bentuk atau deformasi , akan tetapi fluida yang mempunyai bentuk kekentalan maupun yang cair akan mengalami pergeseran antara satu bagian terhadap lainya bila ada gaya geser yang bekerja padanya. ada dua bentuk fluida yang kita kenal yaitu ; cairan dan gas atau udara. Cairan memiliki sifat bila diberikan dalam bentuk volume yang tertentu akan dapat berubah bentuknya mengikuti bentuk ruang yang ditempatinya, sedangkan gas akan selalu mengisi tempatnya betapapun besarnya dan volumenya. Pada cairan diperlukan perubahan tekanan dan temperatur yang besar untuk memperoleh volume yang mudah terlihat. Cairan dapat dikatakan inkopressible karena cairan tidak dapat dikompressikan, sedangkan gas dikatakan kompressible karena gas dapat di kompressikan. Secara umum sifat-sifat gas dikatagorikan sebagi berikut : Sifat – sifat umum.. . = Rapat gas.. V. = Volume.. M. = Massa gas.. Sifat kompressibilitas, yaitu kemampuan menahan tekanan : -. Untuk Zat Cair, volume tetap, bentuk berubah mengikuti ruang yang ditempati. Tidak dapat dimampatkan (inkompresible).

-. Mengalir dari daerah yang tingi menuju daerah yang lebih rendah . Untuk Gas, volume dan bentuk berubah mengikuti ruang yang ditempatinya dapat dimampatkan ( kompressible )..