BAB VII PENUTUP
7.1.
Kesimpulan Dari hasil perancangan bejana tekan vertikal dan simulasi pembebanan
eksentrik pada nozzle (studi kasus separator unit karaha PT. Pertamina Geothermal Energy), secara garis besar dapat disimpulkan bahwa hasil perancangan aman untuk kondisi operasi dan hasil simulasi menunjukan bahwa nozzle masih dalam batas aman.
7.1.1. Perancangan bejana tekan vertikal separator Dari hasil perancangan bejana tekan vertikal separator pada lapangan geothermal, Fluid Collection and Reinjection System (FCRS) yang terletak di area Karaha, didapatkan ringkasan data-data perancangan seperti berikut. a. Data desain Pada perancangan separator, tekanan desain adalah 1560 KPa dan temperatur desain adalah 1910C. Kecepatan angin desain adalah 12 m/s dan desain gempa adalah termasuk zona 4. Data desain dibuat lebih tinggi dari data operasi dan lingkungan, sehingga diharapkan separator mampu menahan kondisi operasi dan lingkungan. Ringkasan kondisi operasi mengacu pada Tabel 7.1.(a) b. Data shell Dari hasil perancangan, material shell adalah SA 516-70 dengan ketebalan 20 mm. Tegangan yang terjadi masih dibawah tegangan yang diijinkan sehingga desain aman. Ringkasan data shell mengacu pada Tabel 7.1.(b) c. Data head Tipe head yang dipakai dalam perancangan adalah ellipsoidal head. Dari hasil perancangan, material head adalah SA 516-70 dengan ketebalan 20 mm. Tegangan yang terjadi masih dibawah tegangan yang diijinkan sehingga desain aman. Ringkasan data head mengacu pada Tabel 7.1.(c)
263
d. Data nozzle Dalam perancangan separator ini, ukuran nozzle yang dipakai adalah untuk inlet dan steam outlet 20” schedule 40, dan untuk brine outlet 4” schedule 160. Selain nozzle tersebut, separator juga dilengkapi nozzle untuk instrumentasi, manhole, drain, PSV dan vent. Jenis flange untuk semua nozzle adalah WNRF dengan rating 300 lb dan semua nozzle diberi reinforcement pad. Dari hasil analisa kekuatan nozzle dan reinforcement pad disimpulkan bahwa desain mampu menahan beban operasi. Ringkasan data nozzle mengacu pada Tabel 7.1.(d) e. Data support Tipe support yang digunakan dalam perancangan adalah skirt. Skirt terbuat dari SA-36, mempunyai tinggi 2550 mm dan tebal 20 mm. Skirt, anchor bolt dan basering dirancang mampu menahan beban berat, gempa dan angin Ringkasan data support mengacu pada Tabel 7.1.(e) f. Data lifting lug Lifting lug dan tailing lug dirancang mampu mengangkat bejana tekan pada kondisi ereksi Ringkasan data lifting lug mengacu pada Tabel 7.1.(f) g. Peralatan pendukung Separator dilengkapi peralatan pendukung untuk menunjang proses operasi, diantaranya insulasi, platform dan ladder. Ringkasan peralatan pendukung yang dipakai mengacu pada Tabel 7.1.(g) h. Data berat Separator yang dirancang mempunyai berat pabrikasi 17054 kg dan operasi 21959 kg. Ringkasan data berat mengacu pada Tabel 7.1.(h)
Pada perancangan bejana tekan ini, bejana tekan mampu menahan tekanan pada temperatur desain. Hal tersebut dibuktikan dengan membandingkan tegangan yang terjadi pada bejana tekan dengan tegangan yang diijinkan pada material. Bejana tekan juga dirancang mampu menahan beban angin dan gempa. Desain yang dihasilkan cukup optimal artinya pemilihan material dan ukuran sesuai dengan pertimbangan data operasi dan data lingkungan.
264
Berikut ini adalah hasil dari perancangan separator yang telah dianalisis kekuatannya berdasarkan standar perancangan ASME VIII divisi 1. Tabel 7.1. Hasil perancangan bejana tekan separator (a) Data desain Data Desain Code ASME SECTION VIII DIV. I 2010 Edition Tekanan operasi 1040 Tekanan desain 1560 Temperatur operasi 181 Temperatur desain 191 MAWP 2337 Tekanan Hydrotest 3107 Corrosion Allowance 3.175 Konsiderasi Angin & Gempa UBC 1997 Kecepatan Angin desain 12 Zona Gempa 4
KPa KPa 0 C 0 C kPa kPa mm m/s
(b) Data shell Data Shell Jenis Material Diameter dalam Panjang (TL/TL) Tebal Radiography Efisiensi Las (c) Data head
Silindris SA 516 grade 70 mm 1700 mm 6120 mm 20 100% 1 Data Head
Jenis Material Diameter dalam Tebal Radiography Efisiensi Las
2 : 1 elliptical head SA 516 grade 70 mm 1700 mm 20 100% 1
(d) Data nozzle Data Nozzle NR N1 N2 N3
Service Steam Inlet Steam Outlet Brine Outlet
Jml 1 1 1
Ukuran 20” Sch 40 20” Sch 40 4” Sch 160
Material Pipa ∅ Repad (mm) SA 53-B 1000 SA 53-B 1000 SA 106-B 300
265
NR Service N4 Drain N5 Manhole N6/N7 LI (Level Indicator) N8/N9 Level Switch N10 PI (Pressure Indicator) PT (Pressure N11 Transmitter) Temperature WellN12 T.TransmitterT.Indicator Temperature Well-T. N13 Indicator N14/N15 Note 6 N16 Vent
Jml 1 1 2 2 1 1
Ukuran 4” Sch160 24” Sch 40 2” Sch 160 2” Sch 160 2” Sch 160 2” Sch 160
Material Pipa ∅ Repad (mm) SA 106-B 300 SA 53-B 1000 SA 106-B 200 SA 106-B 200 SA 106-B 200 SA 106-B 200
2” Sch 160
SA 106-B
200
2” Sch 160
SA 106-B
200
8” Sch 80 10” Sch 80
SA 106-B SA 106-B
200 200
1
2 1
Flange Flange WNRF (weld neck raised face flange) Rating Flange 300 lb Material Flange SA-105 Reinforcement Pad Material Reinforcement Pad SA 516 Grade 70 Tebal Reinforcement Pad 20 mm
(e) Data Support Data Support Skirt Material Diameter dalam Height Thickness
SA 36 mm mm mm
1700 2550 20 Anchor Bolt
Material Diameter nominal Jumlah
SA-193 B7 in
2 12 Base ring
Material ID OD Bolt circle diameter Tebal
SA 36 1674.6 2019.4 1879.7 38.1
mm mm mm mm
266
(f) Data Lifting Lug Data Lifting Lug Material Jumlah Tinggi Lebar Tebal Material Pad Material Support
SA 516-70 2 853 240 30
mm mm mm SA 516-70 A 283-C
Tailing Lug Material Tinggi Lebar Tebal
SA-516-70 mm mm mm
390 280 83
(g) Peralatan pendukung
Material Tebal
Peralatan Pendukung Insulasi Calcium Silicate 63.5 mm Ladder dan Platform Manhole David
(h) Data berat Berat Berat fabrikasi Berat ereksi Berat operasi Berat hydrotest
17054 18747 21959 35437
Kg kg kg kg
7.1.2. Simulasi pembebanan eksentrik pada nozzle Berikut ini adalah hasil dari simulasi pembebanan eksentrik pada nozzle yang telah dianalisis kekuatannya berdasarkan standar analisis tegangan local WRC 107. a.
b.
Nozzle inlet Rasio tegangan pada nozzle (attachment junction)
: 0.267
Rasio tegangan pada reinforcement pad
: 0.578
Nozzle steam outlet Rasio tegangan pada nozzle (attachment junction)
: 0.303
267
Rasio tegangan pada reinforcement pad c.
: 0.599
Nozzle brine outlet Rasio tegangan pada nozzle (attachment junction)
: 0.237
Rasio tegangan pada reinforcement pad
: 0.518
Hasil simulasi pembebanan eksentrik pada nozzle menunjukkan bahwa rasio tegangan pada nozzle dan reinforcement pad < 1 ,sehingga masih dalam batas aman. Pada beban eksentik, nozzle pada bejana tekan masih mampu menahan beban dari operasi perpipaan. Hal ini ditandai dengan tegangan yang diakibatkan oleh gaya dan momen radial, sirkumferensial, dan longitudinal tidak melebihi tegangan yang diijinkan. Dari hasil simulasi variasi pembebanan eksentrik pada nozzle inlet didapat bahwa penambahan variasi gaya (radial, sirkumferensial, longitudinal) dan momen (sirkumferensial, longitudinal, torsi) dapat menaikkan rasio tegangan dari nozzle dan reinforcement pad. Rasio tegangan diatas satu dapat merusak baik nozzle dan reinforcement pad. Sehingga dibutuhkan perancangan nozzle dan sistem perpipaan yang aman untuk menjaga tegangan akibat beban eksentrik perpipaan dibawah tegangan yang diijinkan. Perancangan ini dilengkapi dengan gambar teknik untuk memberikan informasi mengenai desain bejana tekan yang dirancang.
7.2.
Saran Pada tugas akhir ini sudah dilakukan perancangan bejana tekan berdasar
code ASME VIII divisi 1 dan simulasi pembebanan eksentrik pada nozzle dengan analisis tegangan lokal WRC 107. Pengembangan lanjut yang dapat dilakukan yaitu simulasi perancangan dan pembebanan eksentrik pada nozzle dengan finite element analysis, simulasi bejana tekan terhadap variasi beban gempa dan beban angin, simulasi mekanika fluida dan termodinamika dalam internal separator serta simulasi dan analisis pembebanan mekanik lainnya.
268
