TUGAS AKHIR. Oleh TOMI SANTOSO. Ir. SOEWEIFY M. Eng.

DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA

KAPAL PENGANGKUT KAPAL PENGANGKUT

COMPRESSED NATURAL GAS (CNG) COMPRESSED NATURAL GAS (CNG) COMPRESSED NATURAL GAS (CNG) COMPRESSED NATURAL GAS (CNG)

TUGAS AKHIR

Oleh TOMI SANTOSO Pembimbing Pembimbing Ir. SOEWEIFY M. Eng.

JURUSAN TEKNIK PERKAPALAN FAKULTAS TEKNOLOGI KELAUTAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2009

Tugas Akhir

ISI…

g

¾ BAB I PENDAHULUAN

¾ BAB II TINJAUAN PUSTAKA

¾ BAB II TINJAUAN PUSTAKA

¾ BAB III METODOLOGI

¾ BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

¾ BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

¾ KESIMPULAN DAN SARAN

Tugas Akhir

Latar Belakang

g

¾ Bahan Bakar Gas (BBG) sebagai alternatif pengganti Bahan Bakar Minyak (BBM)y ( )

¾ Perluasan distribusi BBG (dengan kapal)

¾ CNG lebih ekonomis dari pada bahan bakar lain

¾ CNG lebih ekonomis dari pada bahan bakar lain

Pendahuluan

Tugas Akhir

Perumusan Masalah

g

¾ Bagaimana menentukan ukuran utama tangki (pressure vessel) CNG)

¾ Berapa kekuatan tangki dan tingkat keamanan tangki (pressure vesse) CNG.

(pressure vesse) CNG.

Phendauluan

Tugas Akhir

Batasan Masalah (Ruang Lingkup)

g

¾ Muatan kapal 2000 ton gas.

¾ Pembagian blok di kapal sebanyak 10 blok.

¾ Pembagian blok di kapal sebanyak 10 blok.

¾ Tangki (pressure vessel) berbentuk tabung (silinder) dengan panjang maksimum 12 m tanpa penegar

panjang maksimum 12 m tanpa penegar.

¾ Pressure vessel tipe 1

¾ Tekanan dan temperatur operasional adalah 130 bar dan -29o_C.

¾ Material A516 Grade 70.

Phendauluan

Tugas Akhir

Batasan Masalah (Ruang Lingkup)

g

¾ Perhitungan dan analisa hanya pada tangki (pressure vessel) dan tidak menganalisa kapal secara keseluruhan.g p

¾ Perhitungan dan analisa hanya pada bagian shell dan head pressure vessel.

pressure vessel.

¾ Software yang digunakan adalah ANSYS 9.

Phendauluan

Tugas Akhir

Tujuan

g

¾ Mengetahui ukuran tangki yang ideal

¾ Mengetahui kekuatan dan tingkat keamanan pressure vessel

¾ Mengetahui kekuatan dan tingkat keamanan pressure vessel

Pendahuluan

Tugas Akhir Tugas Akhir Tugas Akhir

Metodologi

ggg Mulai Studi Literatur Identifikasi Masalah

Analisa Data dan Pembahasan

Perhitungan Dimensi PV Perhitungan Dimensi PV

Perhitungan Kekuatan PV

MANUAL KOMPUTER (ANSYS 9)

Evaluasi dan Validasi Data

Kesimpulan Kesimpulan SELESAI

Pendahuluan

Pendahuluan

Back to

ISI

Tugas Akhir

Gas Alam

g

¾ Pengertian

ƒ Gas alam merupakan kelompok minyak bumi yang terjadiGas alam merupakan kelompok minyak bumi yang terjadi

(terbentuk) secara alami, campuran kompleks hidrokarbon dengan jumlah senyawa anorganik yang sedikit. Para ahli geologi dan ahli kimia men atakan bah a gas alam terbent k dari sisa sisa

kimia menyatakan bahwa gas alam terbentuk dari sisa – sisa

tumbuhan dan binatang yang berkumpul dengan sedimen bebatuan di dasar laut atau danau selama ribuan atau jutaan tahun.j

TINJAUAN PUSTAKA

Tugas Akhir

Gas Alam

Lanjutan…

g

¾ Komponen

TINJAUAN PUSTAKA

Tugas Akhir

Gas Alam

Lanjutan…

g

¾ Persamaan Gas Ideal

nRT

PV

=

dimana : P = tekanan V = volume N = jumlah mol

R = konstanta gas ideal T = temperatur

TINJAUAN PUSTAKA

Tugas Akhir

Gas Alam

Lanjutan…

g

¾ Berat Jenis Gas Alam (δ )

nm δ V = δ ⎞ ⎛ ⎞ ⎛ _{P ⎟} ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ∗ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ = T P R m δ

(

)

(

2

)

1 2 2 δ δ = P T ∗

(

)

1 1 1 2 δ δ T P

TINJAUAN PUSTAKA

Back to

ISI

Tugas Akhir

Gas Alam

Lanjutan…

g

¾ Berat Jenis Komponen Gas Alam (δ ) pada NTP1) _{dan STP}2)

TINJAUAN PUSTAKA

Tugas Akhir

Gas Alam

Lanjutan…

g

¾ Berat Jenis Komponen Gas Alam (δ ) pada NTP1) _{dan STP}2)

TINJAUAN PUSTAKA

Tugas Akhir

Gas Alam

Lanjutan…

g

¾ Berat Jenis Komponen Gas Alam (δ ) pada NTP1) _{dan STP}2)

TINJAUAN PUSTAKA

Tugas Akhir

Gas Alam

Lanjutan…

g

¾ Jenis – Jenis Gas Alam

ƒ Gas Alam Jaringan PipaGas Alam Jaringan Pipa

ƒ Liquified Natural Gas (LNG)

ƒ Liquified Petroleum Gas (LPG)Liquified Petroleum Gas (LPG)

ƒ Compressed Natural Gas (CNG)

TINJAUAN PUSTAKA

Tugas Akhir

CNG

g

¾ Pegertian CNG

CNG merupakan gas alam (natural gas) yang dipadatkan CNG merupakan gas alam (natural gas) yang dipadatkan (dimampatkan) dengan tekanan 100 s/d 250 bar.

TINJAUAN PUSTAKA

Tugas Akhir

CNG

Lanjutan…

g

¾ Karakteristik CNG

Komposisi Kimia Sifat Fisis Komposisi Kimia Sifat Fisis

• Tidak Beracun • Lebih Ringan darieb g d

pada udara

• Tidak Berwana • Tidak Berbau

TINJAUAN PUSTAKA

Tugas Akhir

CNG

Lanjutan…

g

¾ Tangki CNG

ƒ Tipe 1;Tipe 1; FULL LOGAMFULL LOGAM

ƒ Tipe 2; LOGAM – KOMPOSIT – LOGAM ƒ Tipe 3;p ; LOGAM – KOMPOSIT

ƒ Tipe 4; PLASTIK KEDAP GAS - KOMPOSIT

TINJAUAN PUSTAKA

Tugas Akhir

CNG

Lanjutan…

g

¾ Pengangkutan CNG dengan Kapal (CNG by Ship)

ƒ EnerSea Transport LLC – USAEnerSea Transport LLC USA

TINJAUAN PUSTAKA

Tugas Akhir

CNG

Lanjutan…

g

¾ Pengangkutan CNG dengan Kapal (CNG by Ship)

ƒ Knutsen OAS Shipping – NorwayKnutsen OAS Shipping Norway

TINJAUAN PUSTAKA

Tugas Akhir

CNG

Lanjutan…

g

¾ Pengangkutan CNG dengan Kapal (CNG by Ship)

ƒ SEA NG Management Corporation – CanadaSEA NG Management Corporation Canada

TINJAUAN PUSTAKA

Tugas Akhir

CNG

Lanjutan…

g

¾ Pengangkutan CNG dengan Kapal (CNG by Ship)

ƒ Trans CNG International – CanadaTrans CNG International Canada

TINJAUAN PUSTAKA

Tugas Akhir

CNG

Lanjutan…

g

¾ Pengangkutan CNG dengan Kapal (CNG by Ship)

ƒ CETech Marine – NorwayCETech Marine Norway

TINJAUAN PUSTAKA

Tugas Akhir

CNG

Lanjutan…

g

¾ Pengangkutan CNG dengan Kapal (CNG by Ship)

ƒ Trans Ocean Gas – CanadaTrans Ocean Gas Canada

TINJAUAN PUSTAKA

Tugas Akhir

CNG

Lanjutan…

g

¾ Keuntungan Penggunaan CNG

Pengurangan Emisi CNG dibandingkan Solar Pengurangan Emisi

dibandingkan dengan Bensin • CO, 60% - 80%

CNG dibandingkan Solar CO, 60% 80%

•Xox, 50% - 80% •CO2, sekitar 30%

•Reaktifitas penghasil Ozon, 80% - 90%

TINJAUAN PUSTAKA

Tugas Akhir

CNG

Lanjutan…

g

¾ Keuntungan CNG

ƒ CNG dibandingkan BBG yang Lain (LNG)CNG dibandingkan BBG yang Lain (LNG)

9 CNG, tanpa liquefaction terminal dan regassiffication terminal

TINJAUAN PUSTAKA

Tugas Akhir

CNG

Lanjutan…

g

¾ Keuntungan CNG

ƒ CNG dibandingkan BBG yang Lain (LNG)CNG dibandingkan BBG yang Lain (LNG)

9 LNG, dengan liquefaction terminal dan regassiffication terminal

TINJAUAN PUSTAKA

Tugas Akhir

Baja Karbon

g

¾ Baja Karbon Rendah (≤ 0.25% unsur C)

¾ Baja Karbon Sedang (0.25% s/d 0.55% unsur C)

¾ Baja Karbon Tinggi (≥ 0.55% unsur C)

TINJAUAN PUSTAKA

Tugas Akhir

Pressure Vessel

g

¾ Pengertian Pressure Vessel

Pressure vessel merupakan tangki yang digunakan untuk Pressure vessel merupakan tangki yang digunakan untuk

penyimpanan fluida. Biasanya fluida yang disimpan dalam pressure

vessel merupakan fluida yang memiliki karakteristik maupun

perlak an kh s s perlakuan khusus

¾ Jenis – Jenis Pressure Vessel

1 C li d i l P V l 1. Cylindrical Pressure Vessel

a. Vertical Cylindrical Pressure Vessel

b. Horizontal Cylindrical Pressure Vessely

2. Spherical Pressure Vessel

TINJAUAN PUSTAKA

Tugas Akhir

Pressure Vessel

Lanjutan…

g

¾ Komponen – Komponen Pressure Vessel

ƒ ShellShell ƒ Head

ƒ Flanged Head

ƒ Hemispherical Head

ƒ Ellipsoidal Head

ƒ Torispherical HeadTorispherical Head

ƒ Conical Head ƒ Toriconical Head ƒ Miscellaneous ƒ Support ƒ Accessories

TINJAUAN PUSTAKA

ƒ Accessories Back to

ISI

Tugas Akhir

Pressure Vessel

Lanjutan…

g

¾ Hal – Hal yang Perlu Diperhatikan dalam Pembuatan Pressure Vessel

ƒ Pengaruh Korosi ƒ Faktor Keamanan

ƒ Proses Pembuatan Pressure Vessel

TINJAUAN PUSTAKA

Tugas Akhir

Pressure Vessel

Lanjutan…

g

¾ Perancangan Pressure Vessel (Pressure Vessel Design)

ƒ Penentuan Ukuran UtamaPenentuan Ukuran Utama

Metode 1 • Menghitung F1 Metode 2 • Menghitung F2 g g CSE P F1= g g ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ₋ = 0.6 2 P SE C F

• Menentukan Di dari grafik V – F1 - Di • Menghitung L dari V dan Di

• Mnentukan L/D dari grafik V-F2-L/D • Menentukan D dari tabel L/D dan D

TINJAUAN PUSTAKA

Tugas Akhir

Pressure Vessel

Lanjutan…

g

¾ Perancangan Pressure Vessel (Pressure Vessel Design)

ƒ Grafik V – F1 – DiGrafik V F1 Di

TINJAUAN PUSTAKA

Tugas Akhir

Pressure Vessel

Lanjutan…

g

¾ Perancangan Pressure Vessel (Pressure Vessel Design)

ƒ Grafik V – F2 – L/DGrafik V F2 L/D

TINJAUAN PUSTAKA

Tugas Akhir

Pressure Vessel

Lanjutan…

g

¾ Perancangan Pressure Vessel (Pressure Vessel Design)

ƒ Tabel L/D dan DTabel L/D dan D

TINJAUAN PUSTAKA

Tugas Akhir

Pressure Vessel

Lanjutan…

g

¾ Perancangan Pressure Vessel (Pressure Vessel Design)

ƒ Menghitung Tebal Pelat Pressure VesselMenghitung Tebal Pelat Pressure Vessel

ƒ Untuk Shell

ƒ Longitudinal Joints, dengan P ≤ 0.385SE atau t ≤ 0.5Ri

PRi

ƒ Circumferential Joints, dengan P ≤ 1.25SE atau t ≤ 0.5Ri

P SE PRi t 6 . 0 1 − =

Diambil nilai terbesar antara t1 dan t2

P SE PRi t 4 . 0 2 2 + =

TINJAUAN PUSTAKA

Back to

ISI

Tugas Akhir

Pressure Vessel

Lanjutan…

g

¾ Perancangan Pressure Vessel (Pressure Vessel Design)

ƒ Menghitung Tebal Pelat Pressure VesselMenghitung Tebal Pelat Pressure Vessel

ƒ Untuk Head ƒ Hemispherical Head P SE PL t 2 . 0 2 − = ƒ Flat Head SE CP d t = SE

TINJAUAN PUSTAKA

Back to

ISI

Tugas Akhir

Pressure Vessel

Lanjutan…

g

¾ Tegangan pada Pressure Vessel

ƒ Tegangan pada ShellTegangan pada Shell

ƒ Pressure Vessel Berdinding Tipis ( )>10

t Ri

Pr ƒ Tegangan Longitudinal σ _long =

ƒ Tegangan Circumferential σ _hoop =

ƒ Tegangan Radial σ _rad ≈ 0

t 2 Pr t Pr

TINJAUAN PUSTAKA

g g _rad Back to

ISI

Tugas Akhir

Pressure Vessel

Lanjutan…

g

¾ Tegangan pada Pressure Vessel

ƒ Tegangan pada ShellTegangan pada Shell

ƒ Pressure Vessel Berdinding Tebal ( )

σ _long = 10 ≤ t Ri 1 ) 2 ^ (a − P σ _hoop = ) ( ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ + − ^2 2 ^ 1 1 ) 2 ^ ( r Ro a P ⎞ ⎛ Ro^2 P σ _rad = _⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ + − ^2 2 1 1 ) 2 ^ ( r Ro a P

ƒ Tegangan Longitudinal, σ _long ƒ Tegangan Circumferential, σ _hoop ƒ Tegangan Radial, σ _rad

TINJAUAN PUSTAKA

g g , _rad

Tugas Akhir

Pressure Vessel

Lanjutan…

g

¾ Tegangan pada Pressure Vessel

ƒ Tegangan pada HeadTegangan pada Head

ƒ Pressure Vessel Berdinding Tebal ( )

σ _t = 10 ≤ t Ri ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ + − ^3 3 ^ 5 . 0 1 1 ) 3 ^ ( r Ro a P σ _m = ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ + − ^3 3 ^ 5 . 0 1 1 ) 3 ^ ( r Ro a P ⎞ ⎛ Ro^3 P ⎠ ⎝ ) ( σ _r = _⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ − − ^3 3 1 1 ) 3 ^ ( r Ro a P ƒ Tegangan Tangensial, σ_t ƒ Tegangan Meridian, σ _m ƒ Tegangan Radial, σ _r

TINJAUAN PUSTAKA

g g , _r Back to

ISI

Tugas Akhir

Pressure Vessel

Lanjutan…

g

¾ Teori Kegagalan Elastik

ƒ Teori Tegangan Normal MaksimumTeori Tegangan Normal Maksimum

TINJAUAN PUSTAKA

Tugas Akhir

Pressure Vessel

Lanjutan…

g

¾ Teori Kegagalan Elastik

ƒ Teori Tegangan Geser MaksimumTeori Tegangan Geser Maksimum

TINJAUAN PUSTAKA

Tugas Akhir

Pressure Vessel

Lanjutan…

g

¾ Teori Kegagalan Elastik

ƒ Teori Kegagalan Energi Distorsi MaksimumTeori Kegagalan Energi Distorsi Maksimum

TINJAUAN PUSTAKA

Tugas Akhir

Pressure Vessel Design

g

¾ Gambaran Model Kapal Pengangkut CNG dan Pressure Vessel

METODOLOGI

Tugas Akhir

Pressure Vessel Design

Lanjutan…

g

¾ Diagram Alir Pressure Vessel Design

INPUT

Calculate CNG Density (δ) Calculate CNG Volume (V)

Calculate F1 Determine PV Internal Diameter (Di)

Calculate F1

Calculate PV Length (L)

Calculate PV Outer Diameter (Do) Calculate PV Thickness (t)

METODOLOGI

Calculate PV Outer Diameter (Do)

Tugas Akhir

Perhitungan Kekuatan PV

g

¾ Hand Calculation

Outer Radius (Ro)

Design Pressure (P) Internal Radius (Ri) ( ) Radius in Thickness (R)

Calculate Principal Stress

g ( ) ( ) ( )

Calculate Von Mises Stress

Calculate and Analysis Safety Factor (N)

Yield Strength (Sy)

N < 3 Material Accepted N ≥ 3

METODOLOGI

p Back to

ISI

Tugas Akhir

Perhitungan Kekuatan PV

g ¾ ANSYS Calculation Input Modelling Modelling Define Model M i l A d Meshing S f t F t (N) Material Accepted N ≥ 3 N < 3 Loading

Running Complete.? Display Solution

Safety Factor (N)

Yield Strength (Sy)

Yes No

METODOLOGI

Tugas Akhir

Pressure Vessel Design

g

¾ Perhitungan Berat Jenis CNG dan Volume CNG

Komponen Komposisi [ % ] δ [kg/m3_{] Massa [ kg ] Volume [ m}3 _]

Komponen Komposisi [ % ] δ [kg/m3_{] Massa [ kg ] Volume [ m}3 _]

Methane 88 102.916 1760000 17101.4 Ethane 5 194 738 100000 513 509 Ethane 5 194.738 100000 513.509 Propane 1 289.951 20000 68.977 CO 5 283 788 100000 352 376 CO₂ 5 283.788 100000 352.376 Others 1 185.649 20000 107.73 Σ 100 2000000 18143.993 Σ₁ Σ₁ Σ₁

ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

Tugas Akhir

Pressure Vessel Design

Lanjutan…

g ¾ Perhitungan F1 P CSE P F1 = 8 . 0 * 20000 * 125 . 0 04 . 2074 1 = F 04 . 1 1= F

ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

Tugas Akhir

Pressure Vessel Design

Lanjutan…

g

¾ Menentukan Di dari Grafik V – F1 – Di

1 2 ^ 3 ^ 3 1 r r Vtotal Ltotal π π + =

ƒ Dari iterasi dengan batasan L = 12m = 39.37ft = 472.4in didapatkan diameter

d l (Di) 1 964ft 23 56i d j l h t ki ( l) b k

2 ^

r

π

dalam (Di) = 1.964ft=23.56in dengan jumlah tangki (pressure vessel) sebanyak 5420 tangki.

ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

Tugas Akhir

Pressure Vessel Design

Lanjutan…

g

¾ Menghitung Tebal dan Diameter Luar Pressure Vessel

ƒ Untuk Shell i t1 2074.04*11.78 1 66 P SE PRi t 6 . 0 1 − = in t 1.66 04 . 2074 * 6 . 0 8 . 0 * 20000 1 = − = P SE PRi t 4 0 2 2 + = Diambil ts = t1 = 1 66in P SE 0.4 2 + in t 0.74 04 . 2074 * 4 . 0 8 . 0 * 20000 * 2 78 . 11 * 04 . 2074 2 = + = Diambil ts = t1 = 1.66in Diameter Luar (Do)

in t

Di

Do = + 2 = 23.56 + 2*1.66 = 26.88

ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

Tugas Akhir

Pressure Vessel Design

Lanjutan…

g

¾ Menghitung Tebal Pressure Vessel

ƒ Untuk Head • Hemispherical Head P SE PL t 2 . 0 2 − =

Tebal Hemispherical Head diambil sama dengan tebal shell 1.66in

in t 0.7736 04 . 2074 * 2 . 0 8 . 0 * 20000 * 2 78 . 11 * 04 . 2074 ₌ − = p g • Flat Head SE CP d t = in t 3.06 8 . 0 * 20000 04 . 2074 * 13 . 0 56 . 23 = =

ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

Tugas Akhir

Perhitungan Kekuatan PV

g ¾ Hand Calculation ƒ Kriteria Umum 66 1 78 . 11 = t Ri 66 . 1 t 096 . 7 = Ri [ TEBAL ] t 10 096 7.096 <10 [ TEBAL ] 7 <

ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

Tugas Akhir

Perhitungan Kekuatan PV

Lanjutan…

g

¾ Hand Calculation

ƒ Tegangan – Tegangan Principal pada Cylindrical Shellg g g g p p y

• Tegangan Circumferential (σhoop)

⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ + = 2 ^ 2 ^ 1 1 ) 2 ^ ( Ro P hoop σ Untuk r = Ri ⎠ ⎝ − 1 ^ 2 ) 2 ^ (a r psi hoop = 2074 .04 ⎜⎛ +1 13 .44 ^ 2 ⎟⎞ = 15861 σ Untuk r = Ro psi a hoop 15861 2 ^ 78 . 11 1 1 ) 2 ^ ( − ⎜_⎝ + ⎟_⎠ = = σ 2 ^ 44 13 04 2074 ⎛ ⎞ psi a hoop 13787 2 ^ 78 . 11 2 ^ 44 . 13 1 1 ) 2 ^ ( 04 . 2074 ₌ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ + − = σ

ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

Tugas Akhir

Perhitungan Kekuatan PV

Lanjutan…

g

¾ Hand Calculation

ƒ Tegangan – Tegangan Principal pada Cylindrical Shellg g g g p p y

• Tegangan Longitudinal (σlong)

= P long σ 1 ) 2 ^ (a − long σ psi long = 2074 .04 = 6893 σlong 6893 psi 1 ) 2 ^ 14 . 1 ( − = = σ

ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

Tugas Akhir

Perhitungan Kekuatan PV

Lanjutan…

g

¾ Hand Calculation

ƒ Tegangan – Tegangan Principal pada Cylindrical Shellg g g g p p y

• Tegangan Radial (σrad)

⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ − = 2 ^ 2 ^ 1 1 ) 2 ^ ( Ro P rad σ Untuk r = Ri ⎠ ⎝ − 1 ^ 2 ) 2 ^ (a r psi rad = 2074 .04 ⎜⎛1 13 .44 ^ 2 ⎟⎞ = 2074 04 σ Untuk r = Ro psi a rad 2074 .04 2 ^ 78 . 11 1 1 ) 2 ^ ( − ⎜_⎝ − ⎟_⎠ = − = σ 2 ^ 44 13 04 2074 ⎛ ⎞ psi a rad 0 2 ^ 78 . 11 2 ^ 44 . 13 1 1 ) 2 ^ ( 04 . 2074 ₌ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ − − = σ

ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

Tugas Akhir

Perhitungan Kekuatan PV

Lanjutan…

g

¾ Hand Calculation

ƒ Tegangan Ekivalen Von Mises pada Cylindrical Shell g g p y

] 2 )^ ( 2 )^ ( 2 )^ [( 2 2 hoop rad rad long long hoop e σ σ σ σ σ σ σ = − + − + − • Untuk r = Ri ] 2 )^ 15861 04 2074 ( 2 ))^ 2074 ( 6893 ( 2 )^ 6893 15861 [( 2 _{+ +} ] 2 )^ 15861 04 . 2074 ( 2 ))^ 2074 ( 6893 ( 2 )^ 6893 15861 [( 2 − + − − + − − = e σ psi e = 15531 .9 σ

ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

Tugas Akhir

Perhitungan Kekuatan PV

Lanjutan…

g

¾ Hand Calculation

ƒ Tegangan Ekivalen Von Mises pada Cylindrical Shell g g p y

] 2 )^ ( 2 )^ ( 2 )^ [( 2 2 hoop rad rad long long hoop e σ σ σ σ σ σ σ = − + − + − • Untuk r = Ro ] 2 )^ 13787 0 ( 2 )^ 0 6893 ( 2 )^ 6893 13787 [( 2 _{+ +} ] 2 )^ 13787 0 ( 2 )^ 0 6893 ( 2 )^ 6893 13787 [( 2 − + − + − = e σ psi e = 11939 .6 σ

ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

Tugas Akhir

Perhitungan Kekuatan PV

Lanjutan…

g

¾ Hand Calculation

ƒ Tegangan – Tegangan Principal pada Hemispherical Headg g g g p p p

• Tegangan Tangensial (σt)dan Tegangan Meridian (σm) ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ + = = 3 ^ 3 ^ 5 . 0 1 1 ) 3 ^ ( Ro P m t σ σ Untuk r = Ri psi m t = σ = 2074.04 ⎛ +⎜1 0.513.44^3⎟⎞ = 7468.44 σ ⎟ ⎠ ⎜ ⎝ −1 ^3 ) 3 ^ (a r Untuk r = Ro psi m t 7468.44 3 ^ 78 . 11 5 . 0 1 1 ) 3 ^ 14 . 1 ( − ⎜_⎝ + ⎟_⎠ σ σ psi m t 6431.42 3 ^ 44 . 13 3 ^ 44 . 13 5 . 0 1 1 ) 3 ^ 14 . 1 ( 04 . 2074 ₌ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ + − = = σ σ

ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

Tugas Akhir

Perhitungan Kekuatan PV

Lanjutan…

g

¾ Hand Calculation

ƒ Tegangan – Tegangan Principal pada Hemispherical Headg g g g p p p

• Tegangan radial (σr) ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ − = 3 ^ 3 ^ 1 1 ) 3 ^ ( Ro P r σ Untuk r = Ri ⎟ ⎠ ⎜ ⎝ −1 ^3 ) 3 ^ (a r i 04 2074 3 ^ 44 . 13 1 04 . 2074 ⎟ ⎞ ⎜ ⎛ Untuk r = Ro psi r 2074.04 3 ^ 78 . 11 1 1 ) 3 ^ 14 . 1 ( ⎟_⎠ = − ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ − − = σ 3 ^ 44 13 04 2074 _{⎛ ⎞} psi r 0 3 ^ 44 . 13 3 ^ 44 . 13 1 1 ) 3 ^ 14 . 1 ( 04 . 2074 ₌ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ − − = σ

ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

Tugas Akhir

Perhitungan Kekuatan PV

Lanjutan…

g

¾ Hand Calculation

ƒ Tegangan Ekivalen Von Mises pada Hemispherical Headg g p p

] 2 )^ ( 2 )^ ( 2 )^ [( 2 2 t r r m m t e σ σ σ σ σ σ σ = − + − + − • Untuk r = Ri ] 2 )^ 4 7468 04 2074 ( 2 ))^ 2074 ( 4 7468 ( 2 )^ 4 7468 4 7468 [( 2 _{+ +} ] 2 )^ 4 . 7468 04 . 2074 ( 2 ))^ 2074 ( 4 . 7468 ( 2 )^ 4 . 7468 4 . 7468 [( 2 − + − − + − − = e σ psi e = 9542.48 σ

ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

Tugas Akhir

Perhitungan Kekuatan PV

Lanjutan…

g

¾ Hand Calculation

ƒ Tegangan Ekivalen Von Mises pada Hemispherical Headg g p p

] 2 )^ ( 2 )^ ( 2 )^ [( 2 2 t r r m m t e σ σ σ σ σ σ σ = − + − + − • Untuk r = Ro ] 2 )^ 4 6431 0 ( 2 )^ 0 4 6431 ( 2 )^ 4 6431 4 6431 [( 2 _{+ +} ] 2 )^ 4 . 6431 0 ( 2 )^ 0 4 . 6431 ( 2 )^ 4 . 6431 4 . 6431 [( 2 − + − + − = e σ psi e = 6431.4 σ

ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

Tugas Akhir

Perhitungan Kekuatan PV

Lanjutan…

g

¾ ANSYS Calculation

ƒ Tegangan Ekivalen Von Mises pada Cylindrical Shellg g p y

• σVon Mises Maksimum = 15043 psi • σVon Mises Minimum = 11251 psi

ƒ Tegangan Ekivalen Von Mises pada Hemispherical Head

• σVon Mises MaksimumσVon Mises Maksimum = 9852.5 psi 9852.5 psi • σVon Mises Minimum = 6218.7 psi

ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

Tugas Akhir

Perhitungan Kekuatan PV

Lanjutan…

g

¾ Validasi Hand Calculation dengan ANSYS Calculation

ƒ Tegangan Ekivalen Von Mises pada Cylindrical Shellg g p y

16000

Variasi Tegangan Von Mises

14000 15000 n Mises [psi] 11000 12000 13000 e gangan Vo n Hand Calculation ANSYS Calculation 10000 11000 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 T e Variasi Max        Min

ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

Tugas Akhir

Perhitungan Kekuatan PV

Lanjutan…

g

¾ Validasi Hand Calculation dengan ANSYS Calculation

ƒ Tegangan Ekivalen Von Mises pada Hemispherical Headg g p p

11000

Variasi Tegangan Von Mises

9000 10000 V on Mises 6000 7000 8000 Tegangan V Hand Calculation ANSYS Calculation 5000 6000 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 Variasi Max        Min

ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

Tugas Akhir

Perhitungan Kekuatan PV

Lanjutan…

g ¾ Analisa Kegagalan ƒ Hand Calculation • Untuk Shell Sy N = e σ 314 . 3 9 1553151488 = = N • Untuk Head 15531.9 e Sy N σ = e σ 395 . 5 48 954251488 = = N

ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

48 . 9542

Tugas Akhir

Perhitungan Kekuatan PV

Lanjutan…

g ¾ Analisa Kegagalan ƒ ANSYS Calculation • Untuk Shell Sy N = e σ 422 . 3 1504351488 = = N • Untuk Head 15043 e Sy N σ = e σ 225 . 5 5 985251488 = = N

ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

5 . 9852

Tugas Akhir

Kesimpulan

g

¾ Untuk pengangkutan 2000 ton gas diperlukan 5420 tangki (pressure vessel) dengan panjang 12m (472.4in), diameter dalam 23.56 in, tebal

k li ki ( h ll) i d di l i

kulit tangki (shell) 1.66 in dan diameter luar 26.88 in.

¾ Berat tiap tangki adalah 8.41 ton dan berat total 45582.2 ton

¾ M t i l b j k b A516 G d 70 d i ld t th 355 M

¾ Material baja karbon A516 Grade 70 dengan yield strength 355 Mpa (51488 psi) yang digunakan pada tekanan operasional 130 bar (1885.5 psi) dan temperatur -29o_{C telah memenuhi syarat ditinjau dari faktor}

p ) p y j

keamanan.

KESIMPULAN DAN SARAN

Tugas Akhir

Saran

g

ƒ Dengan penggunaan material yang memiliki allowable sress yang lebih tinggi akan didapatkan ukuran tangki yang lebih tipis dan lebihgg p g y g p ringan.

ƒ Perhitungan kekuatan akibat pengaruh sambungan tidak dilakukan, hal ini dapat dijadikan sebagai bahan penelitian selanjutnya.

ƒ Penguasaan konsep dasar baik untuk perhitungan manual maupun secara komputasi akan memberikan hasil yang lebih baik.

ƒ Perancangan kapal pengangkut CNG dapat berdasarkan hasil desain

t ki ( l) t l h dit k

tangki (pressure vessel) yang telah ditemukan.

KESIMPULAN DAN SARAN