Perancangan Tangki Silinder
Tegak
Perancangan Tangki Silinder Tegak
H D
Perbandingan D/H dipengaruhi oleh harga/biaya tanah, pondasi,
shell dan atap
Jika A1 luas dinding shell, π DH dan A2 luas dasar, π/4 D2 C1 = harga dinding, $/ft2 C4 = harga pondasi, $/ft2
C2 = harga dasaran, $/ft2 C5 = harga tanah, $/ft2 C3 = harga atap, $/ft2 C6 = harga tangki, $/ft2
a). Untuk tangki kecil, harga ≠ f (D,H) b). Untuk tangki besar
harga = f (D,H)
Penyederhanaan optimasi untuk persamaan : a.Tangki Kecil Terbuka
tebal dinding = tebal dasaran , maka C1 = C2 C3, C4, C5 = 0 dan C3 = 0
C4 = harga pondasi tidak ditinjau C5 = harga tanah tidak ditinjau
b. Tangki kecil ber- atap tetap,
dengan Tebal dinding = tebal dasaran C1 = C2 = C3 dan C4 & C5 = 0
c. Tangki besar ber-atap
harga dinding dan atap = 2 X harga dasaran (alas), sehingga C1 = 2C2 & C3 = 2C2. Apabila Harga tanah dan pondasi tidak ditinjau.
• Untuk Tangki baja standard
D : 10 – 220 ft dan H : 6 – 64 ft
• Lebar plate 6 dan 8 ft
lihat kapasitas dalam per feet of height (bbl) appendix E ( Brownell & Young)
Contoh 1 :
Perancangan dinding tangki tertutup, untuk menyimpan minyak 54.000 bbl dengan atap conis yang disangga oleh struktur penyangga. Tentukan D dan H
Jawab :
Harga-harga didasarkan yang paling murah yaitu dasaran (C2)
→ asumsi-asumsi :
- Harga dinding = 2 x harga dasaran - Harga atap = 1,8 x harga dasaran
- Harga pondasi + harga tanah = 0,4 x harga dasaran
Perhitungan Tebal Tangki
Perhatikan beban (stress) yang bekerja pada dinding (shell) silinder.
BEBAN DINDING
1. Stress longitudinal (memanjang) karena tekanan dari dalam tangki
2. Stress circumferential (melingkar) karena tekanan dari dalam tangki
3. Pengaruh kelemahan bahan bekas pengelasan, akibat pemanasan local (E)
4. Pengaruh beban lain, misalnya, angin, salju, dll 5. Faktor bahan /korosi (C)
P =Stress longitudinal (gaya) yang menyebabkan kerusakan dinding
(tekanan kali luas melintang)
4 D
2P p
=
a = area of metal resisting longitudinal rupture (luas logam yang menahan) sama
dengan keliling kali tebal.
D t
a = . .
stress
Maka :
t D p D
t D p
a f P
. 4
. .
. . 4
.
. 2
=
=
=
f D t p
. 4
= .
1. Stress longitudinal
P = Stress circumferential (gaya) melingkar yang menyebabkan kerusakan dinding (tekanan kali luas) a = area of metal resisting circumferential rupture (luas logam yang menahan) sama
dengan duatebal kali panjang.
L D p P = . .
L t a = 2 . .
t D p L
t L D f p
. 2
. .
. 2
.
. =
= f
D t p
. 2
= .
stress Maka :
2. Stress circumferential
Apabila pengaruh sambungan dan faktor korosi, di masukan , maka:
E C f
D t = p +
. . 4
. C
E f
D t = p +
. . 2
.
t = tebal, in
p = tekanan operasi alat, psig D = diameter, in
C = faktor korosi, in
E = effisiensi sambungan
(Stress circumferential) (Stress longitudinal)
Tangki silinder tegak kondisi penyimpanan atmosfer, maka tekanan yang mempengaruhi
adalah tekanan hidrostatis cairan, sehingga tekanan design :
Dan hanya ada stress circumferential Maka :
E C f
D t = H − +
144 .
. . 2
).
1
(
144 ) 1 ( −
= H
p
Tekanan hidrostatis liquid didalam tangki tergantung ketinggiannya, sehingga ketebalan
tangki tidak sama (makin ke bawah semakin tebal)
t
Oleh sebab itu , ketebalan di evaluasi setiap lebar plate , yang digunakan. Contoh unuk
plat ke 2 dan ke 3:
lp= lebar plate
144
} 1 )
{(
2
−
= H − l
pp
144
} 1 ) . 2 {(
3
−
= H − lp
p
Untuk Tangki ketebalan standard dapat dilihat pada Appendix E (item 1, 2, 3, 4)
Untuk konstruksi double-welded butt joint
Ketika allowable stress = 21000 psi (untuk plate jenis SA-7) Density air pada 60 oF = 62,37 lb/ft3,
Efisiensi sambungan E = 0,85, sehingga :
Dimana : t = tebal shell, in H = tinggi, ft
D = diameter dalam, ft
c = factor korosi yang diijinkan, in
144 ) 1 ( −
= H p
E C f
D t = p +
. . 2
disubtitusikan
.
Jika konstruksi double full fillet lap joint, diasumsikan nilai E = 0,75 sehingga persamaannya menjadi :
Contoh 2: Tangki Penyimpanan Stirena
Jenis : Silinder tegak dengan alas datar dan tutup konis , Kondisi Penyimpanan : P = 1 atm = 14,7 Psia ; T = 30𝑜C
Massa Stirena = 1320000,60 kg. 𝜌𝑆𝑡𝑖𝑟𝑒𝑛𝑎 = 908,5 kg/𝑚3 ; Faktor keamanan = 20%
Diketahui:
Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki ; Hs : D = 5 : 4
Volume cairan = 1325793,6 kg/909,4kg/m3
= 1457,4 m3
Lanjutkan sampai kesimpulan Dimensi tangki dan tebal.
Contoh 3 :
Tentukan tebal tangki dan Panjang plat yang digunakan pada tangki contoh 1, jika jenis konstruksinya double-welded butt joint
*) Faktor korosi diabaikan
Plat ke 1
𝒕𝟏 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝟏𝟒𝟓𝟔 𝑯 − 𝟏 𝑫 + 𝑪 𝒕𝟏 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝟏𝟒𝟓𝟔 𝟒𝟎 − 𝟏 𝟏𝟎𝟎 + 𝟎 𝒕𝟏 = 𝟎, 𝟓𝟔𝟖 𝒊𝒏 ≈ 𝟎, 𝟓𝟕 𝒊𝒏
Digunakan 10 plat dengan jarak untuk sambungan/welded joint vertical 5/32 in
Panjang masing-masing plate :
𝐿 = 𝜋𝑑 − 𝑝𝑎𝑛𝑗𝑎𝑛𝑔 𝑠𝑎𝑚𝑏𝑢𝑛𝑔𝑎𝑛 12. 𝑛
𝐿 =
3,14( 100𝑥12 + 0,57) − 10 5 32 12𝑥10
𝐿 = 31,4019 in
Plat yang digunakan dengan lebar 96 in dengan spesifikasi butt welding lebar plat 8 ft
Plat ke 2
𝒕𝟐 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝟏𝟒𝟓𝟔 𝑯 − 𝟏 𝑫 + 𝑪 𝒕𝟐 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝟏𝟒𝟓𝟔 𝟑𝟐 − 𝟏 𝟏𝟎𝟎 + 𝟎 𝒕𝟐 = 𝟎, 𝟒𝟓𝟐 𝒊𝒏
𝐿 =
3,14( 100𝑥12 + 0,452) − 10 5 32 12𝑥10
𝐿 = 31,3988 in
Plat ke 3
𝒕𝟑 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝟏𝟒𝟓𝟔 𝑯 − 𝟏 𝑫 + 𝑪 𝒕𝟑 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝟏𝟒𝟓𝟔 𝟐𝟒 − 𝟏 𝟏𝟎𝟎 + 𝟎 𝒕𝟑 = 𝟎, 𝟑𝟑𝟓 𝒊𝒏
𝐿 =
3,14( 100𝑥12 + 0,335) − 10 5 32 12𝑥10
𝐿 = 31,3957 in
Plat ke 4
𝒕𝟒 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝟏𝟒𝟓𝟔 𝑯 − 𝟏 𝑫 + 𝑪 𝒕𝟒 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝟏𝟒𝟓𝟔 𝟏𝟔 − 𝟏 𝟏𝟎𝟎 + 𝟎 𝒕𝟒 = 𝟎, 𝟐𝟏𝟖𝟒 𝒊𝒏
𝐿 =
3,14( 100𝑥12 + 0,2184) − 10 5 32 12𝑥10
𝐿 = 31,3927 in
Plat ke 5 = plat ke 4 karena tebal minimum untuk D = 100 ft adalah 0,25 in (lihat Appendix E item 4)
Perancangan Atap (roof) Tangki
Bentuk paling umum ialah conis, dan bentuk kubah (dome)
Tutup Conis yang menahan bobotnya sendiri, dengan tumpuan keliling tangki atau dapat ditambahkan struktur lain (kerangka).
Kemampuan menahan bobotnya sendiri merupakan fungsi dari Ɵ, semakin > Ɵ beban semakin besar.
sin .
. 2
. t
D f
s= p
r E t f
c= 0 . 6 . .
Maximum Stress (beban maximum)
Critical Stress (beban kritis)
r = jari-jari kelengkungan cone (in) D = diameter (in )
t = tebal plate (in)
E = modulus elastisitas plate (lb/in2)
sin
.
6 D
r =
Stress yang di ijinkan (fallowable) harus ≤ 0.33 yield point
𝑓𝑎𝑙𝑙 = 1.5 × 106 𝑡
𝑟 𝑓𝑎𝑙𝑙 = 1.5 × 106 𝑡. sin 𝜃 6. 𝐷
diketahui:
sin .
. 2
. t
D
f
s= p
Subsitusi dan konversi satuan :
=
=
−10 6 . sin
250000 sin
. . 2
. 12
sin .
2 62
2
p
t D t
D t
D
p
6 .
sin 1000 p
t
= D
D= diameter (ft)P = tekanan (lb/ft2)
SOAL LATIHAN:
Rancangkan tangki penyimpan, untuk menyimpan etil benzen cair sebanyak 25xxx kg/jam yang disimpan untuk 15 hari, tangki hanya berisi 80%
cairan. Dengan kondisi penyimpanan tekanan sekeliling (P= 14,7 psia), suhu sekeliling, berat jenis etil benzen= 53,59 lb/cuft. Bahan yang dipakai yaitu memiliki Allowed stress = 12650 psia, efisiensi smbungan 85%, dan faktor korosi = 0.125 in
*) xxx = 3 digit terakhir NIM masing-masing
