BAB II LANDASAN TEORI

BAB II LANDASAN TEORI

2.1 Vessel 1. Vessel merupakan salah satu contoh dari bejana bertekanan (Pressure Vessel) yang paling sederhana, hal ini dikarenakan bagian utama dari suatu Vessel hanya terdiri dari head dan shell. Pada industri Oil and Gas, Vessel berfungsi sebagai alat penampung dan pemisah fluida (Sumber : Eugene F, Megyesy, 1986, ”Pressure Vessel Handbook Seventh Edition”, PUBLISHING INC., Tulsa, OK. Ref.2) .Gambar 2.1.di bawah ini merupakan salah satu contoh dari suatu Vessel.

Gambar2.1.Vessel HP Flare KO Drum Vesselsendiri

ada

2

jenis

yaitu

:Horizontal

Vesseldan

Vertical

Vessel.Dimana perbedaan tersebut terletak pada penumpunya. a. Horizontal Vessel Seperti namanya, maka Horizontal Vesseltentunya posisinya horizontal. Perbedaannya dengan Vertical Vessel, yaitu horizontal Vesselmenggunakan saddlesebagai

alat

penumpunya

(support).

Keunggulan

horizontal

Vesseldibanding dengan vertical Vesselyaitu external pressureyang diterima tidak

Teknik Mesin Universitas Mercu Buana

10

terlalu besar, tetapi horizontal Vesselmembutuhkan tempat (space) yang luas jika ukuran Vesselnya besar karena posisinya yang horizontal (Sumber : Eugene F, Megyesy, 1986, ”Pressure Vessel Handbook Seventh Edition”, PUBLISHING INC., Tulsa, OK. Ref.2). Gambar 2.2. di bawah ini merupakan contoh dari horizontal Vessel.

Gambar 2.2. HorizontalVessel Sumber : Pressure Vessel Handbook Seventh Ed. b. Vertical Vessel Vertical

Vesselposisinya

vertical

(berdiri).

Jika

pada

horizontal

Vesselpenumpunya adalah saddle, maka pada vertical Vesselalat penumpunya adalah kaki (Leg). Perbandingan maksimum antara panjang kaki dengan diameter Vesselbiasanya 2:1. Jumlah kaki, ukuran dan detail tambahan tergantung besar beban yang diterima Vesseltersebut. Keunggulan vertical Vesseldibanding dengan horizontal Vesselyaitu vertical Vesseltidak perlu membutuhkan tempat (space) yang luas, karena posisinya yang vertical (berdiri), tetapi external pressureyang diterima cukup besar. Semakin tinggi Vessel, maka semakin besar pula external pressureyang diterima, misal seperti tekanan angin. Gambar 2.3. di bawah ini merupakan contoh dari vertical Vessel.

Gambar2.3.VerticalVessel Sumber : Pressure Vessel Handbook Seventh Ed.


11

2 2.2Head m salah satu komponen k uutama penyuusun suatu Headd(kepala) merupakan Vesselyang letaknya dipasang d padda kedua ujung u dari sshellsekaligu us sebagai p penutup sheelltersebut. Ada A beberappa macam heead yang diigunakan dalam proses p perancangan n sebuah Vessel, V misalnya : Spphere and Hemispheriical head, E Ellipsoidal head, Toriispherical hhead, dan Flat head. Akan tetapi dalam p perancangan n sebuah Vessselbiasanyaa banyak mennggunakan ellipsoidal e heead 2:1. S Sphere and Hemispheriical Head.Contoh Spherre and Hemispherical Headseperti H g gambar 2.4.ddi bawah inii.

Gambar2.4. Hemispherrical Head Sumberr : Pressure Vessel Hand dbook Sevennth Ed. P Perumusan t thickness dann pressurepaada sphericaal head yaituu :

(2.1)

D Dimana : t

= Thickness requirred (inches)

P

= DesiignPressure (Psi)

L

= Insidde spherical or crown raadius (inchess)

S

= Stresss value of material m (Psi))

E

= Jointt Efficiency

T Teknik Mes sin Universittas Mercu B Buana

12

( (Sumber : Eugene F, Megyesy, 1986, ”Preessure Vesseel Handboook Seventh E Edition”, PU UBLISHING G INC., Tulsaa, OK. Ref.22) 2 Ellipsoiddal Head 2.3 Conttoh Ellipsoid dal Headsepeerti gambar 2.5. di bawaah ini :

Gambar2.5. Ellipsoiddal Head Sumberr : Pressure Vessel Hand dbook Sevennth Ed. P Perumusan t thickness dann pressurepaada Ellipsoiddal head yaiitu :

(2.2) D Dimana : D = Inside diameter d heaad(inches) 2 Torispheerical Head 2.4 Conttoh Torispheerical Headsseperti gamb bar 2.6.di baw wah ini :

Gambar2.66. Torispheriical Head Sumberr : Pressure Vessel Hand dbook Sevennth Ed. P Perumusan t thickness dann pressurepaada torispheerical head yyaitu : (2.3))


13

2 Flat Hea 2.5 ad Conttoh dari Flatt Headsepertti gambar 2.77.di bawah ini :

Gambbar2.7. Flat Head H Sumberr : Pressure Vessel Hand dbook Sevennth Ed. P Perumusan t thickness dann pressurepaada flat headd yaitu :

(2.4) 2 Shell 2.6 m kkomponen utama u dari Samaa seperti deengan head, shelljuga merupakan s sebuah Vesssel. Pada proses peraancangan sebuah s Vessselyang cukkup besar, lebih dari satu d diperlukan s plat baaja yang keemudian dissambung deengan cara p pengelasan. Lalu setelahh itu dilakukkan proses peengerolan seehingga terbeentuk suatu s shell. Gambar 2.8. di baw wah ini meruupakan conttoh gambar dari d shell.

Gam mbar2.8.Sheell Sumberr : Pressure Vessel Hand dbook Sevennth Ed. P Perumusan t thickness dann pressurepaada Ellipsoiddal head yaiitu :

(2.5)


14

2.7 Nozzle Nozzle merupakan Inlet/masukan dan Outlet/keluaran suatu fluida pada suatu Vessel.Nozzlebiasanya dipasang pada shellatau head, yang nantinya sebagai tempat sambungan (connection) dengan pipa. seperti tampak pada gambar 2.9.di bawah ini .

Gambar2.9.Nozzle Sumber : www.google.com Simbol-simbol penunjuk yang ada pada nozzle sebagai referensi untuk menghitung nozzleadalah seperti gambar 2.10.dibawah ini.

Gambar2.10.Struktur nozzle Sumber : Pressure Vessel Handbook Seventh Ed. Perhitungan pada nozzle sebagai berikut : For shell, . .

0,6.

2.6

For nozzle,


15

. .

0,6.

2.7

Perhitungan nozzle jika tanpa reinforcing pad AREA OF REINFORCEMENT REQUIRED 2 1

2.8

AREA OF REINFORCEMENT AVAILABLE 2

1 2

2.9

2

1

2.10

A1 diambil yang terbesar. 5

. 2.11

5

.

2.12

A2 diambil yang terkecil. 5

2.13

5

12.4

2

2.15

A3 diambil yang terkecil.

1

2

12

jumlah las 2.16 jumlah las 2.17

TOTAL AREA AVAILABLE

2.18

Jika A < Atot maka tidak membutuhkan Reinforcing Pad

Perhitungan nozzle jika diperlukan reinforcing pad


16

AREA OF REINFORCEMENT REQUIRED sama seperti di atas AREA OF REINFORCEMENT AVAILABLE sama seperti di atas 5

. 2.19 2,5

2

2.20

A2 diambil yang terkecil sama seperti di atas

1

1

2

.

jumlah las 2.21

2

2

jumlah las 2.22

12

jumlah las 2.23

2.24

TOTAL AREA AVAILABLE

2.25

Jika A < Atot maka tidak membutuhkan Reinforcing Pad (Sumber : Eugene F, Megyesy, 1986, ”Pressure Vessel Handbook Seventh Edition”, PUBLISHING INC., Tulsa, OK. Ref.2)

2.8 Saddle Saddle merupakan alat penumpu (support) pada horizontal Vessel.Saddle sering dipakai pada horizontal Vesselkarena konstruksinya sederhana dan cukup kuat untuk menahan beban, bahkan untuk Vessel yang berukuran sangat besar Teknik Mesin Universitas Mercu Buana

17

sekalipun. Sebagian besar Vessel horisontal ditumpu oleh dua buah saddle dengan sudut kontak 120º. Gambar 2.11. berikut ini merupakan contoh gambar dari suatu saddle.

Gambar2.11.Saddle Sumber : Pressure Vessel Handbook Seventh Ed. Perhitungan Stresses in Vessel on Two Saddle : a. Longitudinal bending stress a) Pada saddles (tension at the top, compression at the bottom) ⎛ A R2 − H 2 ⎜ + 2 AL QA⎜1 − L 4H ⎜ 1+ ⎜ 3L ⎝ S1 = ± 2 KR t s

⎞ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎠

(2.26)

Catatan : Untuk menghitung tension stress, faktor K yang digunakan merupakan nilai K1 Untuk menghitung compression stress, faktor K yang digunakan merupakan nilai K8.Ketika kulit dikeraskan, nilai faktor K = 3.14 b) Pada midspan (tension at the bottom, compression at the top) ⎛ ⎞ R2 − H 2 ⎜1+ 2 ⎟ 2 4A ⎟ QL ⎜ L − 4H L ⎟ 4 ⎜ + 1 ⎜ ⎟ 3L ⎝ ⎠ S1 = ± 2 πR t s


(2.27)

18

Pada

tension

S1

ditambah

tegangan

yang

disebabkan

oleh

internalpressure(PR/2ts) kurang dari sama dengan nilai tegangan ijin material kulit Pada compression, tegangan yang disebabkan internalpressure dikurani S1 kurang dari sama dengan setengah nilai compression yield point material atau dengan rumus: ⎛E⎞ S1 ≤ ⎜ ⎟(t / R )[2 − (2 / 3)(100 )(t / R )] ⎝ 29 ⎠

(2.28)

b. Tangential shear stress a) SaddlesAway From Head(A>R/2) Padashell

KK2 Q ⎛ L − 2 A ⎞ ⎟ S 2 = 3 ⎜⎜ 4 Rt s ⎜ L + H ⎟⎟ 3 ⎠ ⎝

(2.29)

Padashell

S2 =

K 3 Q ⎛⎜ L − 2 A ⎞⎟ Rt s ⎜⎜ L + 4 H ⎟⎟ 3 ⎠ ⎝

(2.30)

b) Saddlejauh dengan head(A ≤ R/2) Pada shell S2 =

K 4Q Rts

(2.31)

S2 =

K 4Q Rt h

(2.32)


19

Pada head

Tegangan tambahan pada head

S3 =

K 5Q Rt h

(2.33)

S2 tidak boleh lebih besar dari 0.8 tegangan ijin material. S3 ditambah tegangan yang disebabkan oleh internalpressuretidak boleh lebih besar dari 0.125 tegangan ijin tensil material head. Catatan : Gunakan rumus dengan nilai K2 jika tidak menggunakan ring atau menggunakan ring yang dipasang pada salah satu saddle. Gunakan rumus dengan nilai K3 jika direncanakan menggunakan ringpada tiapsaddle.

c. Circumferential stress a) Pada horn of saddle L≥8R

S4 = −

Q 3K Q − 62 2ts 4ts b + 1.56 Rts

(

)

(2.34)

L<8R S4 = −

(

Q

4t s b + 1.56 Rt s

)

−

12 K 6 QR Lt s

2

(2.35)

b) Pada bagian bawah shell S5 = −

(

K 7Q

t s b + 1.56 Rt s

)

(2.36)

S4 tidak boleh lebih besar dari 1.50 tegangan ijin tensil material shell S5 tidak boleh lebih besar dari 0.5 titik yield kompresi material shell.


20

Tabel 2.1.Values of Constant K .

Sumber : Pressure Vessel Handbook Seventh Ed.


21

Grafik 2.1. Values of Constant K6.

Sumber : Pressure Vessel Handbook Seventh Ed. DESIGN OF SADDLE F = K11 . Q

(2.27)

Where : Q

= the load on one saddle (lbs)

K11

= constant as tabulated


22

Tabel 2.2.Values of ConstantK11.


Tabel 2.3.Dimension of Saddle.


2.9

leg Leg (kaki) merupakan alat penumpu pada vertical Vessel.Perbandingan

maksimum antara panjang kaki dengan diameter Vesselbiasanya 2:1. Jumlah kaki,


23

ukuran dan detail tambahan tergantung besar beban yang diterima Vesseltersebut .Gambar 2.12.berikut ini merupakan contoh gambar dari suatu leg.

Gambar2.12.leg

2.10 Reinforcement pad Reinforcement padmerupakan penguat yang dilekatkan di sekeliling nozzledan di atas shellatau head, sebagai kompensasi atas daerah yang hilang karena adanya lubang yang dipakai untuk penyambungan suatu nozzle. Seperti pada gambar 2.13. di bawah ini .

Gambar2.13.Reinforcement pad Sumber : Pressure Vessel Handbook Seventh Ed.

2.11 Lifting Lug Lifting lug adalah bagian dari Vessel yang berfungsi sebagai tempat untuk mengaitkan alat pemindah yang biasanya berupa crane. Perhitungan lifting lug


24

didasarkan pada 3 macam kekuatan yaitu : kekuatan lubang lug, kekuatan kaki lug, dan kekuatan las lug. Lifting lug harus dapat menahan berat vesel dalam keadaan kosong ditambah dengan berat saddle. Gambar 2.14. di bawah ini merupakan salah satu tipe lifting lug .

Gambar2.14. Lifting Lug Tabel 2.4.Dimension of Lifting Lug .

Perhitungan tebal pada Lifting Lug .

2

28


25

Dimana : t

= Required thickness of lug (in.)

P

= Load (lbs)

S

= Allowable shear stress (Psi)

2.12 Software Compress 6258 Software Compress 6258 merupakan software khusus yang dapat digunakan untuk proses merancang dan menganalisa Pressure Vessel, seperti :Vessel, Heat Exchanger, Filter, dan Column. Input data yang akan dimasukkan ke dalam software ini berasal dari datasheet yang telah dibuat, lalu data tersebut diolah berdasarkan standard ASME 2007 Section VIII div. 1 yang telah tersedia dalam software ini. Jadi, pada intinya software ini sangat memudahkan dalam proses menganalisa pressureVessel.

2.13 Sistem Flare KO Drum Knock out DrumVesseldigunakanuntuk memperlambatgasdan memisahkan cairandarialiran gas. Knock out drum dapat diinstal baik di header gaslimbah ataupun di flare itu sendiri. Knock out Drum dapat dikonfigurasi baik horisontal, atau vertikal.Ketika horisontal, knock out drum yang akan dibangun dengan satu gas inlet aliran, dan dua outlet, yang kemudian dapat bergabung dengan m anifold. Konfigurasilain yang dapat digunakan adalah salah satu inlet dengan outlet yang jauh lebih besar. Sebuah liquid level gauge atau indikator harus selalu disertakan, karena vessel ini harus tetap kering dan bebas dari kelebihan cairan. Dalam pengaturannya vertikal KO drum dapat memiliki inlet sisi dengan


26

keluaranyang lebih besar yang akan memperlambat gas. Metode lain untuk menggunakan drum vertikal adalah dengan menggunakan inlet tangensial. Dengan tangensial KO drum, gas akan masuk dan berputar di sekitar dinding vessel. Selama memutar fluidic gas di sepanjang dinding akan mengikis banyak cairan endapan. Baffle juga digunakan dalam drum vertikal untuk menghalangi dan memperlambat gas sebelum keluar. Drum ini harus dilengkapi dengan liquid level gauge atau indikator sehingga mereka dapat dikeringkan. Knock out drum, apakah dipasang di header gas limbah atau di dasar flare dapat diberikan dengan pilihan berikut:Vessel yang berukuran sesuai dengan kebutuhan proses klien. Konstruksi dapat dari Carbon Steel, atau untuk korosif menggunakan Stainless steel. Kontrol saluran otomatis dapat dimasukkan untuk mencegah akumulasi cairan pada seal. Untuk mengeringkan dan membersihkan vessel digunakan 2” Flanged Drain connection.

Gambar 2.15.skema flow diagram systemflare stack secara umum Sumber : www.wikipedia.com


27

BAB II LANDASAN TEORI

Recommend Documents