BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Dalam tugas akhir ini akan dilakukan analisis kekuatan bejana tekan vertikal berbasis code ASME VIII Div I terhadap variasi tekanan. Definisi bejana tekan berdasarkan ASME Section VIII Divisi I adalah sebuah bejana yang berisikan fluida bertekanan yang tahan bocor, yang berfungsi sebagai penampung ataupun pemisah antara fluida gas dan cair. Bagian utama dari sebuah bejana tekan adalah Pressurized part yang terdiri dari head, shell, nozzle, reinforcement pad dan stiffening ring. Dan bagian non-pressurized part yakni support yang mencakup skirt dan basering. Head dalam bejana tekan adalah salah satu pembatas pada ujung-ujung shell. Terdapat berbagai macam jenis Head yang ada, antara lain setengah bola (hemispherical head), elipsoidal (ellipsoidal head), torisperi (torisperichal head), kerucut (conical head) dan rata (flat head). Seperti halnya dengan shell, pemilihan bentuk head juga mempertimbangkan fungsinya. Bentuk rata (flat Head) lebih mudah dibuat tetapi hanya dapat menahan tekanan rendah. Bentuk setengah bola (hemispherical) lebih kuat tapi pembuatannya rumit dan mahal. Shell adalah bagian dari bejana tekan yang berfungsi sebagai tempat menampung fluida baik gas maupun cair. Shell pada umumnya berbentuk silindris. Bejana tekan dibedakan menjadi bejana tekan vertikal dan horizontal. Bejana tekan vertikal mempunyai keuntungan membutuhkan tempat yang lebih sempit daripada horizontal, tetapi beban angin dan gempa perlu diperhitungkan. Support adalah bagian bejana tekan yang berfungsi sebagai penyangga atau tumpuan bejana tekan. Jenis support biasanya berbentuk saddle, lug, dan skirt. Bejana tekan horizontal biasanya menggunakan tumpuan saddle. Sedangkan, 1
2
bejana tekan vertikal yang pendek biasanya ditumpu oleh lug support atau leg support dan yang tinggi ditumpu oleh skirt. Pada pengujian
bejana tekan
separator ini ditumpu oleh skirt. Selain skirt, komponen support lainnya adalah basering. Base ring berfungsi sebagai pendistribusi beban yang disalurkan oleh skirt ke pondasi. Komponen ini disambungkan dengan skirt dengan cara dilas sehingga base ring juga akan mengalami gaya geser dan momen yang diakibatkan oleh beban angin. Untuk menahan posisi dari base ring supaya tidak bergeser perlu adanya baut angkur.
1.1.1. Latar Belakang Penulisan Energi panas bumi atau geothermal adalah merupakan salah satu sumber energi yang ramah lingkungan. Panas dari perut bumi dipompa dari dalam perut bumi ke permukaan dalam bentu fluida cair, kemudian dikumpulkan dalam bentuk uap, yang dapat digunakan untuk menggerakkan turbin untuk memproduksi listrik untuk kebutuhan masyarakat luas. Negara kita Indonesia, adalah salah satu negara dengan penghasil energi listrik dari panas bumi terbesar di dunia. Sumber dari International Geothermal Association menyatakan bahwa Indonesia menduduki peringkat ke tiga dalam penyumbang energi panas bumi sebesar 1,197 Mwe (Megawatt electrical) yang tentu masih dibawah negara Filiphina dan Amerika Serikat. Pada beberapa dekade terakhir ini, pangsa pasar untuk energi yang ramah lingkungan ini menunjukkan peningkatkan sebagai akibat dari pertumbuhan ekonomi Indonesia yang semakin baik, dan kebutuhan akan sumber listrik di seluruh daerah Indonesia meningkat, yang dibuktikan dengan instalasi sumber listrik yang telah menyebar hingga ke pelosok-pelosok wilayah Indonesia. Indonesia adalah salah satu dari negara-negara berkembang ini yang meghadapi perningkatan permintaan listrik sebanyak 10% setiap tahunnya (terutama di pulau-pulau di luar Jawa) dan karena itu negara ini membutuhkan tambahan kapasitas untuk menghasilkan listrik sekitar 6 Giga Watt per tahun. Karena permintaan energi meningkat tajam di Indonesia (negara dengan ekonomi
3
terbesar di Asia Tenggara) - karena pertambahan penduduk dikombinasikan dengan ekspansi struktural ekonomi menyebabkan semakin bertambahnya jumlah kalangan menengah dan juga pertumbuhan industrialisasi dan investasi-investasi baru - Pemerintah, baru-baru ini, telah melakukan usaha-usaha untuk mempermudah investasi dalam ekspansi geothermal setelah selama ini cenderung mengabaikan sektor ini. Bukti nyata ini adalah dibangunnya fasilitas geotermal di Karaha, Garut, Jawa Barat sebagai langkah serius pemerintah Indonesia terhadap cadangan sumber daya energi bagi masyarakatnya, melalui PT. Pertamina Geotermal Energy, instalasi geotermal ini telah dibangun untuk memnuhi cadangan energi negara. Pada pembangunannya, fasilitas geotermal ini memerlukan suatu alat yang digunakan untuk mengumpulkan gas bumi untuk kemudian selanjutnya diproses agar dapat dikonsumsi masyarakat. Salah satunya adalah bejana tekan. Bejana tekan adalah suatu bejana yang berisikan fluida bertekanan yang berguna sebagai tempat penampung, pemisah, bahkan sebagai tempat reaksi dari suatu proses yang ada. Bejana tekan dapat diklasifikasikan berdasarkan posisi bejana tersebut digunakan di lapangan, yaitu bejana vertikal untuk bejana dengan posisi berdiri tegak, dan bejana horizontal untuk bejana yang melintang di lapangan, dengan ditumpu oleh saddle. Pada bejana horizontal memiliki ketahanan terhadap beban angin dan gempa, sedangkan pada bejana vertikal wajib untuk memperhitungkan adanya beban angin dan gempa, namun dapat memanfaatkan hukum berat dengan lebih optimal. Dalam klasifikasinya, bejana juga dibedakan berdasarkan tekanan operasi yang melayaninya. Atmospheric tank adalah bejana dengan tekanan yang sama dengan tekanan atmosfer, Medium pressure tank adalah bejana tekan dengan tekanan operasi di bawah 15 psig, dan Pressure Vessel adalah bejana tekan dengan tekanan operasi melebihi 15 psig. Pada perancangan bejana tekan juga melibatkan tekanan desain, Bejana dengan desain tekanan internal akan memiliki tekanan di dalam bejana lebih besar dibanding tekanan di luar bejana, begitu pula sebaliknya dengan bejana tekan desain tekanan eksternal. Namun perlu diperhatikan bahwa, dalam perancangan
4
bejana tekan dengan konsep tekanan eksternal, efek kekakuan dari material perlu diperhatikan, sehingga dinding bejana mampu untuk menahan tekanan eksternal, sehingga bejana diharapkan tidak buckling sebagai akibat tekanan eksternal lebih besar dibanding tekanan internal bejana. Pada praktiknya di lapangan, jenis bejana yang umum digunakan pada sektor geothermal adalah separator. Separator adalah bejana bertekanan yang digunakan untuk memisahkan fluida produksi dari sumur menjadi dua fasa yaitu cair dan gas. Fase gas akan naik ke atas sebagai akibat memiliki berat jenis yang lebih ringan, dan fase cair akan bergerak ke bawah. Pada tugas akhir ini membahas mengenai perhitungan bejana tekan separator berdasarkan ASME VIII Div I dengan tekanan operasi adalah tekanan eksternal dengan mengalisa kekuatan akibat variasi tekanan dan melihat pengaruh jumlah stiffening ring dalam meningkatkan kekuatan bejana tekan. Bejana yang dilakukan analisa adalah bejana yang telah dioperasikan oleh PT. Pertamina Geotermal Energy.
1.2. Rumusan Masalah
Dalam dunia perancangan bejana tekan, dasar teori yang dijadikan acuan adalah code yang berasal dari ASME VIII Divisi I yang menyatakan perhitungan perancangan dengan mendapatkan besar ketebalan yang diinginkan, namun belum mampu menyatakan besar kekuatan dari bejana tekan yang telah dirancang. Untuk itu, tujuan dari tugas akhir ini adalah untuk melakukan tinjauan terhadap kekuatan pada bejana tekan yang dirancang berdasarkan tekanan eksternal denga code ASME VIII Divisi I. Analisis tegangan yang terjadi meliputi kemampuan bejana dalam menahan tekanan yang berasal dari luar. Software yang digunakan dalam menganalisa
kekuatan
bejana
adalah
menggunakan
autodesk
Inventor
Proffesional 2015, sehingga kita dapat tau lebih pasti mengenai bejana tekan tersebut sudah aman atau tidak pada kondisi operasi.
5
Sehingga rumusan masalah pada perancangan bejana tekan ini adalah : 1.
Apakah bejana tekan dengan perancangan tekanan eksternal memiliki dasar perhitungan yang sama dengan bejana tekanan internal?
2.
Adakah pengaruh stiffening ring dalam kekuatan bejana tekan yang didesain dengan tekanan eksternal?
3.
Apakah bejana tekan yang dirancang telah memenuhi standar kekuatan yang sesuai dengan tekanan operasi ?
1.3. Batasan Masalah Batasan masalah pada tugas akhir ini adalah sebagai berikut : 1.
Objek pada penelitian ini adalah bejana tekan separator yang dioperasikan oleh PT. Pertamina Geotermal Energy di Karaha, Garut, Jawa Barat dengan memvariasikan dengan penggunaan stiffening ring pada dinding bejana.
2.
Perhitungan perancangan bejana tekan menggunakan code ASME VIII Divisi I.
3.
Software yang digunakan untuk melakukan tinjauan kekuatan adalah autodesk inventor.
1.4. Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut : 1.
Melakukan hitung perancangan bejana tekan separator yang terdapat di lapangan Karaha, Tasikmalaya, dengan mengganti menjadi tekanan operasi adalah tekanan eksternal.
2.
Melakukan analisis untuk mengetahui kekuatan bejana tekan terhadap variasi tekanan dan beban eksentris.
6
1.5. Manfaat Penelitian 1. Memberikan rekomendasi kepada PT. Pertamina Geotermal Energy dalam perhitungan bejana tekan separator pada fasilitas geothermal Karaha, Garut - Jawa Barat. 2.
Mengetahui kekuatan bejana tekan akibat variasi tekanan dan pengaruh jumlah stiffening ring dalam meningkatkan kekuatan bejana.
3.
Memperluas ilmu dan pengetahuan bagi mahasiswa sehingga dapat diterapkan pada bidang teknologi dan industri di Indonesia.
