Sumber : Brownell & Young Process Equipment design. USA : Jon Wiley &Sons, Inc. Chapter 3, hal : Abdul Wahid Surhim

Ukuran: px

Mulai penontonan dengan halaman:

Download "Sumber : Brownell & Young Process Equipment design. USA : Jon Wiley &Sons, Inc. Chapter 3, hal : Abdul Wahid Surhim"

Utami Kusuma
7 tahun lalu
Tontonan:

Sumber : Brownell & Young. 1959. Process Equipment design.

1 Sumber : Brownell & Young Process Equipment design. USA : Jon Wiley &Sons, Inc. Chapter 3, hal : Abdul Wahid Surhim

2 *Vessel merupakan perlengkapan paling dasar dari industri kimia dan petrokimia *Digunakan sebagai tempat penyimpanan, maupun proses dari berbagai macam gas, cairan, dan padatan *Pendesainannya mencakup dasar desain perlengkapan lainnya yang lebih kompleks *Diatur dalam API Standard 12 C [USA]

3 *Biasanya dibuat dari logam, alloy, clad-metals

4 *Tangki Penampungan merupakan salah satu investasi yang signifikan *Tangki yang lebih besar menghasilkan biaya yang lebih rendah per volume cairan yang disimpan

6 *Diameter standar dari steel tanks pada tekanan atmosferik adalah ft dengan tinggi 6 64 ft *Rasio antara tinggi dan diameter dipengaruhi oleh proses yang terjadi, luas lahan, dan juga batasan tinggi *Ukuran tank juga dipengaruhi oleh kapasitas produksi ataupun seasonal variations *Proporsi optimum dari D dan H terdapat diantara 2 batasan *Batas bawah terjadi ketika nilai dari shell, bottom, dan roof per satuan luas tidak dipengaruhi nilai D dan H *Batas atas terjadi ketika ketebalan shell dipengaruhi oleh D dan H

9 Menyederhanakan persamaan dengan substitusi H dalam bentuk D akan diperoleh: *Untuk menentukan proporsi optimum tank menggunakan persamaan 3.3, perlu ditentukan variabel harga untuk diferensiasi

10 *Karena alasan stabilitas elastisitas, ketebalan dinding minimal untuk tanki 45ft = 3/16 in, sedangkan yang ukurannya lebih besar tebalnya ¼ in. Sehingga tangki dengan tebal dinding ¼ in dianggap bebas dari D dan H. Substitusi ¼ in ke persamaan 3.18 dan 3.19:

11 Dengan menggunakan Persamaan 3.3 dan mendiferensiasi biaya total C terhadap diameter vessel D, dengan volume V diketahi dan faktor biaya c1, c2, c3, c4, dan c5 sebagai konstanta diketahui akan diperoleh: *Untuk biaya minimum, dc/dd=0 sehingga:

12 *Biaya tangki ini merupakan fungsi D dan H sebagai berikut: *Setelah dilakukan penurunan rumus akan diperoleh:

13 *Biasanya dibuat dari pelat tunggal baja dengan proporsi D= H *Tebal pelat antara 3/16 in atau ¼ in dengan lebar kurang dari 60 in *Baja ringan SA-7, SA-283, Grade C or D

14 Mayoritas berbentuk silinder karena struktur yang kuat dan mudah dibentuk. Beberapa jenis stress dapat terjadi pada silinder ini antara lain: *Longitudinal > tekanan dari dalam tangki *Circumferensial> tekanan dari dalam tangki *Residual weld> panas terlokalisir *Stress akibat angin, salju, dan es, peralatan tambahan dan dampak masukan *Stress karena perbedaan suhu

19 *Untuk double-welded butt-joint: *Untuk konstruksi lap-welded:

21 Butt-Welding vs Lap-Welding *

22 *Pilih butt atau lap-welding tergantung bagaimana desain dan analisa keekonomian dalam pembuatan tangki *Untuk tipe lap-welded horizontal joint, tebal maksimum lempengan adalah 5/8 inci. *Untuk tipe lap-welded vertical joint, tebal maksimum lempengan adalah 3/8 inci.

23 *Pengelasan tipe butt-welded joints bisa dilakukan pada lempengan dengan berbagai ketebalan sampai dengan 1,5 inci untuk yang berbahan carbon-steel *Pengelasan tipe butt-welded joints juga bisa dilakukan pada lempengan dengan berbagai ketebalan sampai dengan inci untuk yang berbahan low-alloy high-strength steel *Pengelasan butt-welding lempengannya harus dibentuk persegi terlebih dahulu, sedangkan lap-welding tidak perlu *Karena hal tersebut lap-welding terbilang lebih murah, namun pemasangan butt-welding sedikit lebih cepat

*Struktur single-bevel double-welded butt joint merupakan struktur pengelasan tangki yang kuat menahan angin (cocok untuk tangki yang tinggi)

24 *Struktur single-bevel double-welded butt joint merupakan struktur pengelasan tangki yang kuat menahan angin (cocok untuk tangki yang tinggi) *Struktur square-groove double-welded butt joint dan double-bevel double-welded butt joint dipilih untuk pengelasan tangki standar karena lebih ekonomis

25 Panjang tumpukan pada lap-welding sekurang-kurangnya adalah 5 kali tebal lempeng di mana dalam prakteknya tidak ada yang panjangnya kurang dari 1 inci t 5t

27 *Adalah pipa pendek yang dilas pada tangki yang berguna sebagai lubang masuk atau keluarnya fluida menuju atau keluar tangki *Nozzle jenis ulir biasa digunakan bila disambungkan dengan pipa berdiameter maksimal 3 inci *Nozzle rata (tak berulir) digunakan untuk pipa berdiameter di atas 3 inci *Letak nozzle keluaran biasanya terletak sedikit di atas dasar tangki yang bertujuan agar endapan tidak ikut terbawa fluida *Di dasar tangki biasanya ada nozzle tambahan untuk menguras tangki

31 Adalah lubang yang biasanya ada pada tangki ukuran besar untuk keluar masuknya orang dalam rangka mengamati kondisi ataupun membersihkan tangki

35 *Semua asesoris yang terbuka seperti nozzle dan manhole dengan diameter di atas 2 inci yang dipasang pada tangki harus diberi lempeng penguat *Lempeng penguat ini berfungsi untuk mencegah terjadinya kelebihan tekanan (overstressing) di sekeliling bagian yang terbuka tersebut

36 Cincin penguat (stiffening rings)

37 Mengapa perlu struktur penguat? * Pada tangki besar biasanya rentan terjadi pembengkokan pelat tangki, biasanya terjadi karena faktor alam seperti angin atau gempa * Struktur penguat pada tangki besar terbuka biasanya berupa logam berbentuk balok cincin yang dipasang mengelilingi tangki di bagian agak atas tangki (seperti terlihat pada gambar sebelumnya) *Sebenarnya ada 2 cara untuk membuat tangki besar menjadi kokoh: 1. Memberi cincin penguat seperti disebutkan di atas 2. Menambah ketebalan tangki *Lebih dipilih poin 1 karena bila menambah ketebalan tangki biayanya lebih mahal

38 Top Angle Curb Angle One Angle Two Angles Formed Plate *

39 Untuk mendesain cincin penguat, bisa melihat tabel yang telah dibuat oleh API (American Petroleum Institute) di samping *Kita perlu tahu nilai Section Modulus (akan dijelaskan pada slide selanjutnya)

40 *Section Modulus bisa dinyatakan secara langsung sebagai kemampuan/daya tahan suatu balok terhadap pembebanan (Tui, 2010) *Karena pada dasarnya cincin penguat adalah balok yang dibentuk melingkar, kita perlu mencari nilai Section Modulus dalam mendesainnya sebagai struktur penguat *Persamaan untuk mencari nilai Section Modulus pada cincin penguat adalah sebagai berikut: di mana: z = Section Modulus (inci 3 ) D = diameter tangki (ft) H = tinggi tangki (ft) *Dengan memperoleh nilai Section Modulus ini kita bisa langsung melihat tabel sebelumnya untuk mengetahui berapa ukuran dari cincin penguat yang dikehendaki

41 *Diketahui: *Diameter tangki = 80 ft *Tinggi tangki = 40 ft *Ingin dipasang cincin penguat jenis Formed Plate *Cincin penguat dibuat dari 20 buah balok *Ditanya: Bagaimana desainnya?

42 Jawab: *Desain Formed Plate: *Mencari nilai Section Modulus: *Lihat Tabel:

43 Tiap balok akan memenuhi sudut lingkaran tangki sebesar: 360 o /20 = 18 o *Desainnya seperti gambar di samping *Menentukan nilai x: *Panjang inside chord untuk 2 balok:

44 Panjang outside chord untuk 2 balok: *Panjang 1 balok: *Jadi, dibutuhkan 20 balok dengan panjang masing-masing + 12 ft untuk membuat cincin penguat dengan lebar + 12 inci

45 *Tangki tertutup mempunyai struktur tambahan di bagian atas, sehingga hanya memerlukan cincin penguat berukuran kecil. Diameter Penyangga Kolom (ft) Ukuran minimum sudut penguat (in) Kurang dari x2 1 2 x x2 1 2 x 5 16 Diatas 60 3 x 3 x 3 8

46 *Self- supporting roof adalah atap yang hanya disangga hanya pada lingkaran luar tanpa adanya tambahan penyangga terstruktur. *Jenis atap ini menyebabkan tegangan pada lapisan atap dan juga pada shell, maka dari itu diperlukan sudut penguat pada bagian persimpangan atap dan shell untuk menyerap tegangan.

47 Gambar 3.19 Beban diatap kerucut Keterangan : α = luas area cincin penguat in 2 D = diameter tangki ft θ = sudut kerucut dengan horizontal lb P = beban atap ft 2 T 1 = tegangan kompresif pergaris pinggir kerucut T 2 = tegangan tarik per garis linkaran ( lb in ) T 3 = Komponen horizontalt 1 ( lb in ) F = tegangan tarik lingkaran cincin penguat lb W = total beban pada atap lb. = πd2 4 P f = tegangan tarik lb in 2 lb in

48 API Standard 12 C merekomendasikan Eq u/ menentukan luas penguat yang dibutuhkan (3.23)

49 Dik : -tangki steel dengan kapasitas minyak sebesar 55,000 bbl. -Beratap kerucut yang disangga dengan kolom internal, balok, dan kasau. Dit : Perhitungan desain tangki dan gambarnya Jawab:

50 Asumsi : * Biaya shell per luas area (C 1 ) = 2x biaya dasar perluas area (C 2 ) * Biaya atap (C 3 ) = 1,8 C 2 * Biaya lahan (C 4 ) dan persiapan (C 5 ) = 0.4 C 2 Substitusi ke pers 3.9 D = 2.5 H Substitusi ke persamaan 3.1 Jadi,tangki ini akan dibuat dengan diameter 100 ft dan tinggi 40 ft

51 Tebal dasar shell (pers 3.18) Sedangkan tebal t 3 dengan H= 24 ft adalah: t 1 = in Digunakan 10 pirirngan dengan tebal sambungan lasnya adalah 5/32 in. panjang pusat masing-masing piring : t 3 = in Tebal t 4 dengan H= 15 ft adalah: Tinggi piringan shell adalah 8ft (sesuai standar) Tebal shell kulit (pers 3.18) dengan tinggi 40 ft 8 ft = 32 ft. t 5 = in t 4 = in t 1 = in

52 Gambar Detail shell untuk contoh desain 3.23

53 * Dengan menggunakan 10 kali panjang sudut atas, maka panjang setiap bagian sudut adalah : Gambar 3.20 Tampilan elevasi shell untuk contoh desain 3.2

dokumen-dokumen yang mirip

Atmospheric Storage Tank

Atmospheric Storage Tank Garnis Nurfadila Sari 6512010007 Peminatan Mechanical Rotating Jurusan Teknik Mesin LNG Academy ATMOSPHERIC STORAGE TANK Definisi Storage tank adalah tangki penyimpanan untuk menampung