TUGAS AKHIR (608502A) ANALISA PERHITUNGAN OPTIMUM THICKNESS, MAWP, TEGANGAN, DAN LIFETIME PADA GAS DRYER DENGAN MATERIAL SA516M GR. 70 PADA PROYEK SPBG (STASIUN PENGISIAN BAHAN BAKAR GAS)

Fakhri Hermadigi Diyantama 0815040026

DOSEN PEMBIMBING :

MOH. MIFTACHUL MUNIR, S.T., M.T.

FIPKA BISONO, S.ST., M.T.

PROGRAM STUDI D4 TEKNIK PERPIPAAN

JURUSAN TEKNIK PERMESINAN KAPAL

POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA

SURABAYA

2019

i

TUGAS AKHIR (608502A)

ANALISA PERHITUNGAN OPTIMUM THICKNESS, MAWP, TEGANGAN, DAN LIFETIME PADA GAS DRYER DENGAN MATERIAL SA516M GR. 70 PADA PROYEK SPBG (STASIUN PENGISIAN BAHAN BAKAR GAS) Fakhri Hermadigi DIyantama NRP. 0815040026

DOSEN PEMBIMBING : MOH. MIFTACHUL MUNIR, S.T., M.T. FIPKA BISONO, S.ST., M.T.

PROGRAM STUDI D4 TEKNIK PERPIPAAN JURUSAN TEKNIK PERMESINAN KAPAL POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA SURABAYA 2019

Scanned by CamScanner

Scanned by CamScanner

vii

KATA PENGANTAR

Dengan mengucap puji dan syukur kehadirat Allah SWT, karena atas ridho

dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang

berjudul “Analisa Perhitungan Optimum Thickness, MAWP, Stress, dan

Lifetime pada Gas Dryer dengan material SA 516M Gr. 70 pada Proyek SPBG

(Stasiun Pengisian Bahan Bakar Gas)” ini.

Maksud dan tujuan dari penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk memenuhi

persyaratan kelulusan program Studi Diploma IV pada Jurusan Teknik Perpipaan

di Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya. Selain itu penulis juga dapat mencoba

menerapkan dan membandingkan pengetahuan dan keterampilan yang diperoleh

dibangku kuliah dengan kenyataan yang ada di lingkungan kerja.

Penulis merasa bahwa dalam menyusun laporan ini masih menemui

beberapa kesulitan dan hambatan, disamping itu juga menyadari bahwa penulisan

laporan ini masih jauh dari sempurna dan masih banyak kekurangan-kekurangan

lainnya, maka dari itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari

semua pihak. Menyadari penyusunan laporan ini tidak lepas dari bantuan berbagai

pihak, maka pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang

setulus-tulusnya kepada:

1. Bapak Ir. Eko Julianto, M.Sc., FRINA., selaku Direktur Politeknik Perkapalan

Negeri Surabaya.

2. Bapak George Endri Kusuma, S.T., M.Sc.Eng., selaku Ketua Jurusan Teknik

Permesinan Kapal, Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya.

3. Bapak Raden Dimas Endro W., S.T., M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik

Perpipaan, Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya.

4. Bapak Pekik Mahardhika, S.ST., M.T., selaku Koordinator Tugas Akhir

Program Studi Teknik Perpipaan, Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya.

5. Bapak Moh. Miftachul Munir, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing pertama.

Beliau yang selalu memberikan masukkan dan solusi dari setiap permasalahan

yang dihadapi penulis dalam penelitian ini.

viii

6. Bapak Fipka Bisono, S.ST., M.T., selaku Dosen Pembimbing kedua. Beliau

yang selalu sabar dalam memberikan masukan dan solusi dari setiap

permasalahan yang dihadapi penulis dalam penelitian ini.

7. Seluruh karyawan Divisi Mechanical Engineer PT. Pratiwi Putri Sulung dan

seluruh karyawan pada Proyek Jaringan Gas di Serang yang telah banyak

membantu pengambilan data dan membimbing selama pelaksanaan OJT.

8. Terima kasih kepada keluarga penulis, Bapak Tri Budi Sulistiono, Ibu

Wuryanti dan Saudara penulis Fikhri Hermadigi Diyanata yang senantiasa

memberikan kasih saying, do’a, dan dukungan baik dari segi moral dan

finansial kepada penulis dalam penyelesaian laporan ini.

9. Terima kasih kepada kawan-kawan seperjuangan Teknik Perpipaan 2015 yang

selalu memberikan keceriaan, semangat, dan kenangan selama masa

perkuliahan di Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya.

10. Terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu penulis dalam

menyelesaikan Pendidikan di Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya yang

tidak bisa penulis sebutkan satu per satu.

Akhir kata, semoga Allah SWT senantiasa melimpahkan karunia-Nya dan

membalas segala amal budi serta kebaikan pihak-pihak yang telah membantu

penulis dalam penyusunan laporan ini dan semoga tulisan ini dapat memberikan

manfaat bagi pihak-pihak yang membutuhkan.

Surabaya, 15 Juli 2019

Penulis

ix

Analisa Perhitungan Optimum Thickness, MAWP, Tegangan, dan Lifetime pada Gas Dryer dengan Material A516 M Gr. 70 pada

Proyek SPBG (Stasiun Pengisian Bahan Bakar Gas)

Fakhri Hermadigi Diyantama

ABSTRAK

SPBG (Stasiun Pengisian Bahan Bakar Gas) merupakan salah satu program pemerintah dalam bidang sumber daya energi yang bertujuan untuk mengurangi pemakaian Bahan Bakar Minyak. Salah satu equipment yang terpasang dalam SPBG adalah Gas Dryer yang berupa bejana tekan. Gas Dryer ini didesain harus mampu menahan keadaan operasi dari SPBG. Desain Gas Dryer sendiri yang berupa bejana tekan telah diatur dalam standart ASME BPVC Section VIII Divison I. ASME BPVC Section VIII Division I mengatur tentang perhitungan desain bejana tekan yaitu perhitungan ketebalan bejana tekan, perhitungan Maximum Allowable Working Pressure (MAWP), perhitungan Maximum Allowable External Pressure (MAEP), dll. Dari penelitian didapatkan bahwa ketebalan shell dari perhitungan manual sebesar 0,25 in dan dari perhitungan software PV Elite sebesar 0,2487 in. Sedangkan ketebalan head dari perhitungan manual sebesar 0,25 in dan dari perhitungan software PV Elite sebesar 0,2469 in. Nilai MAWP Shell pada bejana tekan dari hasil perhitungan manual sebesar 278,86 psi sedangkan dari hasil perhitungan software PV Elite sebesar 279,88 psi. Nilai MAWP Head pada bejana tekan dari hasil perhitungan manual sebesar 280,90 psi sedangkan dari hasil perhitungan software PV Elite sebesar 281,85 psi.

Kata kunci: Desain, Bejana Tekan, ASME Code & Standart, PV Elite, Lifetime

x

xi

CALCULATION ANALYSIS OF OPTIMUM THICKNESS, MAWP, STRESS, AND LIFETIME ON GAS DRYER WITH

SA516M GR. 70 MATERIAL AT GAS FUEL STATION

Fakhri Hermadigi Diyantama

ABSTRACT

SPBG (Gas Filling Station) is a government program in the energy sector

which aims to reduce the use of fuel oil for vehicles. One of the equipment installed on SPBG is a Gas Dryer in the form of a pressure vessel. This Gas Dryer is designed to be able to withstand the operating conditions of the SPBG. The Gas Dryer design in the form of a pressure vessel is set in the standard ASME BPVC Section VIII Divison I. ASME BPVC Section VIII Division I regulates the calculation of pressure vessel design namely calculation of pressure vessel thickness, calculation of Maximum Allowable Working Pressure (MAWP), etc.From the research, the shell thickness from manual calculation is 0.25 in and the PV Elite software calculation is 0.2487 in. While the head thickness from manual calculation is 0.25 in and the PV Elite software calculation is 0.2469 in. The MAWP Shell value on the pressure vessel from the results of manual calculation is 278.86 psi while the result of the PV Elite software calculation is 279.88 psi. The MAWP Head value on the pressure vessel from the results of manual calculation is 280.90 psi while the results of the PV Elite software calculation is 281.85 psi.

Keyword : Design, Pressure Vessel, ASME Code & Standart, PV Elite, Lifetime

xii

xiii

DAFTAR ISI

HALAMAN SAMPUL ............................................................................................ i

LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................... iii

PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT ...................................................................... v

KATA PENGANTAR .......................................................................................... vii

ABSTRAK ............................................................................................................. ix

ABSTRACT ........................................................................................................... xi

DAFTAR ISI ........................................................................................................ xiii

DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xvii

DAFTAR TABEL ................................................................................................ xix

BAB 1 PENDAHULUAN ...................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang ................................................................................................. 1

1.2 Rumusan Masalah ............................................................................................ 2

1.3 Tujuan Penelitian ............................................................................................. 3

1.4 Manfaat Penelitian ........................................................................................... 3

1.5 Batasan Masalah Penelitian ............................................................................. 4

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................. 5

2.1 Tinjauan Pustaka .............................................................................................. 5

2.2 Dasar Teori ....................................................................................................... 6

2.2.1 Definisi Bejana Tekan .......................................................................... 6

2.2.2 Klasifikasi Bejana Tekan ..................................................................... 6

2.2.3 Gas Dryer ............................................................................................. 7

2.2.4 Material ................................................................................................ 8

2.2.5 Bagian-bagian Bejana Tekan ............................................................... 9

2.2.6 Beban yang Bekerja Pada Bejana Tekan............................................ 12

2.2.7 Tegangan Maksimum yang Diijinkan ................................................ 13

2.2.8 Efisiensi Sambungan .......................................................................... 13

2.2.9 Penentuan Ketebalan Shell dan Head................................................. 14

2.2.10 Maximum Allowable Working Pressure (MAWP)............................. 15

2.2.11 Tekanan Tes Hidrostatik .................................................................... 16

2.2.12 Maximum Allowable External Pressure (MAEP) .............................. 16

xiv

2.2.13 Beban Angin ....................................................................................... 18

2.2.14 Beban Gempa...................................................................................... 21

2.2.15 Design Penguat Nozzle ....................................................................... 25

2.2.16 Software PV Elite ............................................................................... 27

2.2.17 Lifetime ............................................................................................... 33

2.2.18 Biaya Ekonomis .................................................................................. 34

2.3 Penelitian Sebelumnya ................................................................................... 37

BAB 3 METODE PENELITIAN .......................................................................... 39

3.1 Diagram Alir Penelitian .................................................................................. 39

3.1.1 Tahap Identifikasi Awal ..................................................................... 41

3.1.2 Tahap Pengambilan Data .................................................................... 41

3.1.3 Tahap Pengumpulan Data ................................................................... 42

3.1.4 Tahap Pengolahan Data ...................................................................... 43

3.1.5 Tahap Analisa dan Kesimpulan .......................................................... 44

3.2 Tempat ............................................................................................................ 44

3.3 Waktu ............................................................................................................. 44

BAB 4 .................................................................................................................... 45

4.1 Perhitungan Manual Bejana Tekan ................................................................ 45

4.1.1 Perhitungan Ketebalan Dinding Berdasarkan Tekanan Internal ........ 45

4.1.2 Perhitungan MAWP shell, head, dan flange ...................................... 46

4.1.3 Perhitungan Tekanan Tes Hidrostatik ................................................ 48

4.1.4 Perhitungan Ketebalan Dinding Berdasarkan Tekanan Eksternal ...... 49

4.1.5 Perhitungan Beban Angin dan Beban Gempa .................................... 51

4.1.6 Desain Opening .................................................................................. 59

4.2 Pemodelan Pressure Vessel dengan Software PV Elite ................................. 75

4.2.1 Input Data Beban Bekana Tekan ........................................................ 75

4.2.2 Membuat Model Bejana Tekan .......................................................... 77

4.2.3 Hasil Perhitungan................................................................................ 81

4.2.4 Perbandingan Hasil Perhitungan Manual dengan PV Elite ................ 81

4.2.5 Analisa Hasil Perhitungan .................................................................. 82

4.3 Perhitungan Lifetime ....................................................................................... 83

4.4 Perhitungan Biaya Ekonomis ......................................................................... 84

xv

4.4.1 Total Harga Plat ................................................................................. 84

4.4.2 Total Harga Kawat Las ...................................................................... 84

4.4.3 Total Gaji Pegawai ............................................................................. 87

4.4.4 Total Biaya ......................................................................................... 88

BAB 5 ................................................................................................................... 91

5.1 Kesimpulan .................................................................................................... 91

5.2 Saran .............................................................................................................. 92

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 93

LAMPIRAN .......................................................................................................... 95

xvi

Halaman ini sengaja dikosongkan

xvii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Bejana Tekan Vertikal ....................................................................... 7

Gambar 2.2 Bejana Tekan Horizontal ................................................................... 7

Gambar 2.3 Tipe Bentuk Head ............................................................................ 10

Gambar 2.4 Nozzle ............................................................................................... 10

Gambar 2.5 Saddle .............................................................................................. 11

Gambar 2.6 Reinforcement Pad........................................................................... 12

Gambar 2.7 Nilai Faktor B .................................................................................. 17

Gambar 2.8 Nilai Faktor A .................................................................................. 18

Gambar 2.9 (a) Diagram Distribusi Gaya (b) Diagram Gaya Geser ................... 21

Gambar 2.10 Skema Bejana Tekan Vertikal ....................................................... 23

Gambar 2.11 Nozzle dengan Plat Penguat ........................................................... 25

Gambar 2.12 Tampilan Awal PV Elite 2016 ....................................................... 29

Gambar 2.13 Toolbar Input Processors .............................................................. 29

Gambar 2.14 Toolbar General Input ................................................................... 30

Gambar 2.15 Toolbar Design Constrains ........................................................... 30

Gambar 2.16 Toolbar Load Case ........................................................................ 31

Gambar 2.17 Toolbar Wind Load ........................................................................ 31

Gambar 2.18 Toolbar Seismic Load .................................................................... 31

Gambar 2.19 Toolbar Elements ........................................................................... 32

Gambar 2.20 Toolbar Details .............................................................................. 32

Gambar 2.21 Toolbar Perancangan Nozzle ......................................................... 33

Gambar 2.22 Tampilan Hasil Perhitungan PV Elite............................................ 33

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian ................................................................... 39

Gambar 3.2 Drawing dari Gas Dryer .................................................................. 42

Gambar 4.1 Penentuan Diameter Dalam dan Jari-jari ......................................... 45

Gambar 4.2 Vessel on Leg ................................................................................... 51

Gambar 4.3 Typical Dimension Data and Forces for a Vessel Supported on

Unbraced Legs ...................................................................................................... 53

Gambar 4.4 Application of Local Loads in Legs ................................................. 56

Gambar 4.5 Nozzle N1 ........................................................................................ 60

xviii

Gambar 4.6 Penambahan Reinforcement Pad...................................................... 64

Gambar 4.7 Path of Failure ................................................................................. 64

Gambar 4.8 Nozzle N2 ........................................................................................ 66

Gambar 4.9 Path of Failure ................................................................................. 69

Gambar 4.10 Nozzle N3 ...................................................................................... 71

Gambar 4.11 Path of Failure ............................................................................... 74

Gambar 4.12 Input Data Desain ........................................................................... 76

Gambar 4.13 Input Data Wind Load .................................................................... 76

Gambar 4.14 Input Data Seismic Load ................................................................ 77

Gambar 4.15 Desain Bottom Head ...................................................................... 77

Gambar 4.16 Model Bottom Head ....................................................................... 78

Gambar 4.17 Desain Cylindrical Shell ................................................................ 78

Gambar 4.18 Model Shell .................................................................................... 78

Gambar 4.19 Model Top Head ............................................................................ 79

Gambar 4.20 Desain Leg ...................................................................................... 79

Gambar 4.21 Leg Dialog ...................................................................................... 79

Gambar 4.22 Model Leg ...................................................................................... 80

Gambar 4.23 Desain Nozzle ................................................................................. 80

Gambar 4.24 Pemodelan Nozzle .......................................................................... 81

Gambar 4.25 Tampilan Hasil Perhitungan PV Elite ............................................ 81

Gambar 4.26 Susunan Plat ................................................................................... 84

Gambar 4.27 Section Las ..................................................................................... 85

Gambar 4.28 Luas area las yang diarsir ............................................................... 85

xix

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Tabel Ketebalan Minimum ..................................................................... 8

Tabel 2.2 Tabel Komposisi Kimia Material ........................................................... 9

Tabel 2.3 Tabel Kekuatan Material ........................................................................ 9

Tabel 2.4 Penentuan Ketebalan Shell dan Head Berdasarkan Tekanan Internal dan

Dimensi Dalam...................................................................................................... 14

Tabel 2.5 Exposure and Gust Factor Coefficient ................................................. 19

Tabel 2.6 Velocity Pressure .................................................................................. 20

Tabel 2.7 Biaya Pegawai ...................................................................................... 34

Tabel 2.8 Deposite Efficiency ............................................................................... 35

Tabel 2.9 Deposite Rate SMAW dan FCAW ....................................................... 36

Tabel 2.10 Harga Kawat Las ................................................................................ 36

Tabel 2.11 Operating Factor ................................................................................ 36

Tabel 2.12 Penelitian Sebelumnya ....................................................................... 38

Tabel 3.1 Datasheet Gas Dryer .......................................................................... 43

Tabel 4.1 MAWP Flange ..................................................................................... 48

Tabel 4.2 Data Nozzle ........................................................................................... 80

Tabel 4.3 Perbandingan Hasil Perancangan ......................................................... 82

Tabel 4.4 Tabel Volume Las untuk ketebalan 6,35 mm....................................... 85

Tabel 4.5 Tabel Volume Las untuk ketebalan 12 mm.......................................... 86

Tabel 4.6 Jumlah Pekerja ..................................................................................... 87

Tabel 4.7 Total Harga untuk Penjualan Bejana Tekan ......................................... 89

xx

Halaman ini sengaja dikosongkan

xxi

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 ............................................................................................................ 96

Lampiran 2 .......................................................................................................... 100

Lampiran 3 .......................................................................................................... 108

Lampiran 4 .......................................................................................................... 113

Lampiran 5 .......................................................................................................... 114

xxii

Halaman ini sengaja dikosongkan

1

BAB 1 PENDAHULUAN

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Sesuai dengan Undang-Undang Nomor 22 Tahun 2001 yang

mengamanatkan penyelenggaraan kegiatan usaha minyak dan gas bumi harus

menjamin efisiensi dan efektifitas tersedianya minyak dan gas bumi, baik

sebagai sumber energi maupun sebagai bahan baku, untuk kebutuhan energi

serta Peraturan Pemerintah Nomor 79 Tahun 2014 tentang Kebijakan Energi

Nasional agar diambil langkah-langkah penggunaan energi alternatif sebagai

subtitusi BBM dalam rangka mengurangi subsidi BBM.

Langkah-langkah strategis pemerintah dalam upaya pemanfaatan

energi alternatif pengganti BBM adalah peningkatan penggunaan bahan

bakar gas bumi untuk sektor transportasi, Gas yang dahulu hanya digunakan

untuk kepentingan industri, sekarang mulai digunakan untuk keperluan

masyarakat umum, contohnya adalah proyek jaringan gas dan proyek SPBG

(Stasiun Pengisian Bahan Bakar Gas), sehingga dapat meningkatan fuel

security of supply sehingga tercapai keseimbangan energy mix dan penurunan

subsidi. Pada penggunaan gas untuk SPBG, masih dilakukan perbaikan-

perbaikan dalam aspek design terutama terkait dengan keselamatan,

mengingat kondisi operasi SPBG yang bekerja pada tekanan tinggi mencapai

250 barg.

PT. Pratiwi Putri Sulung mendapatkan proyek SPBG yang terdiri dari

beberapa peralatan utama, yaitu Gas Scrubber, Gas Dryer, Gas Compressor,

Storage Tank dan Filling Dispenser. Peralatan-peralatan tersebut dirancang

mampu untuk bertahan dalam jangka waktu yang lama terutama untuk Gas

Dryer yang mempunyai fungsi penting sehingga kinerja dari SPBG itu sendiri

akan lebih efisien dan lancar. Faktor-faktor yang mempengaruhi design Gas

Dryer ini sangat banyak dan krusial seperti jenis material, tekanan internal,

tekanan eksternal, dan tegangan material.

Pressure Vessel atau Bejana Tekan merupakan wadah tertutup yang

dirancang untuk menampung cairan atau gas pada temperatur yang berbeda

2

dari temperatur lingkungan dan mampu menahan tegangan internal maupun

eksternal. Bejana tekan digunakan untuk bermacam-macam aplikasi di

berbagai sektor industri seperti industri kimia (petrochemical

plant), energi (power plant), minyak dan gas (oil & gas), nuklir, makanan,

bahkan sampai pada peralatan rumah tangga seperti boiler pemanas air

atau pressure cooker. Dalam industri oil & gas, pressure vessel yang bisa

menampung berbagai jenis fluida cair maupun gas harus mempunyai

kekuatan dan lifetime yang panjang agar kinerja industri dapat maksimal.

Perhitungan dalam menentukan kekuatan dan lifetime sebuah pressure

vessel membutuhkan data-data seperti nilai tensile strength, yield strength,

corrosion allowance, data design pressure vessel, dan beberapa data lainnya.

Hasil perhitungan digunakan sebagai acuan dalam menghitung lifetime

material dasar Gas Dryer. Material yang dipakai sebagai material dasar Gas

Dryer adalah A516M Gr. 70.

1.2 Rumusan Masalah

Beberapa rumusan masalah yang ada pada penelitian ini adalah :

1. Berapa nilai thickness optimal dari material SA516M Gr. 70 sebagai

material dasar Gas Dryer untuk proyek SPBG (Stasiun Pengisian Bahan

Bakar Gas)?

2. Berapa nilai MAWP pada Gas Dryer dengan material SA516M Gr. 70

dengan perhitungan manual berdasarkan ASME BPVC Sec. VIII Div. 1

dan dibandingkan dengan perhitungan software PV Elite?

3. Berapa nilai Pressure Vessel Stress pada Gas Dryer dengan material

SA516M Gr. 70 dengan perhitungan manual berdasarkan ASME BPVC

Sec. VIII Div. 1?

4. Berapa nilai lifetime dari Gas Dryer dengan material SA516M Gr.70

dengan perhitungan menggunakan thickness optimal?

5. Bagaimana perbandingan nilai ekonomis biaya fabrikasi Gas Dryer

dengan menggunakan thickness optimal dan thickness rekomendasi dari

owner?

3

1.3 Tujuan Penelitian

Tujuan dilakukan penelitian ini adalah :

1. Mengetahui nilai dari perhitungan thickness optimal dari Gas Dryer

dengan material SA516M Gr. 70 sebagai dasar untuk perhitungan

kekuatan dan tegangan pada Gas Dryer.

2. Mengetahui nilai dari perhitungan MAWP pada Gas Dryer dengan

material SA516M Gr. 70 dengan perhitungan manual sesuai dari standart

ASME BPVC Section VIII Divison 1 dan dibandingkan dengan

perhitungan software PV Elite.

3. Mengetahui nilai dari perhitungan Pressure Vessel Stress pada Gas

Dryer dengan material SA516M Gr. 70 dengan perhitungan manual

sesuai dari standart ASME BPVC Section VIII Divison 1.

4. Mengetahui nilai lifetime dari Gas Dryer dengan material SA516M Gr.

70 dengan perhitungan menggunakan thickness optimal.

5. Mengetahui perbandingan nilai ekonomis biaya fabrikasi Gas Dryer

dengan menggunakan thickness optimal dan thickness rekomendasi dari

owner.

1.4 Manfaat Penelitian

Manfaat yang didapat setelah melakukan penelitian ini adalah :

1. Sebagai acuan perhitungan thickness optimal, MAWP dan Pressure

Vessel Stress pada Gas Dryer melalui perhitungan manual maupun

perhitungan software PV Elite.

2. Sebagai acuan fabricator atau kontraktor untuk memilih material Gas

Dryer secara efisien dan kuat.

3. Sebagai bahan referensi untuk mahasiswa Politeknik Perkapalan Negeri

Surabaya (PPNS) terutama Program Studi Teknik Perpipaan.

4

1.5 Batasan Masalah Penelitian

Batasan-batasan yang ada pada penelitian ini adalah :

1. Perhitungan MAWP dan Pressure Vessel Stress pada Gas Dryer dengan

material SA516M Gr. 70 dengan perhitungan manual dan perhitungan

software PV Elite.

2. Menggunakan standard ASME BPVC Sec. VIII Div. I sebagai acuan

Pressure Vessel.

3. Menggunakan standard ASME BPVC Sec. II sebagai acuan material.

5

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Tinjauan Pustaka

Bejana tekan merupakan suatu tempat untuk menampung atau

menyimpan suatu fluida bertekanan. Bejana tekan dirancang agar mampu

menampung atau menyimpan fluida cair maupun gas atau bahkan keduanya

yang memiliki tekanan dan temperatur yang berbeda-beda. Kegagalan dalam

perancangan dapat mengakibatkan terjadinya ledakan yang dapat merenggut

korban jiwa dan dapat merusak lingkungan disekitarnya kegagalan bejana

tekan dapat disebabkan oleh faktor pemilihan material yang tidak sesuai,

desain yang tidak benar, prosedur fabrikasi tidak tepat, dan perawatan yang

kurang.

Dalam perancangan bejana tekan dibutuhkan standar untuk menjamin

tingkat keamanan bejana tekan itu sendiri. Standar bejana tekan yang sering

digunakan dalam perancangan adalah standar ASME Boiler and Pressure

Vessel Code yang diterbitkan oleh American Society of Mechanical

Engineers (ASME).

Tegangan tarik dan kekuatan luluh yang diijinkan dari material yang

digunakan merupakan faktor keamanan bejana tekan yang saling

berhubungan. Kedua faktor tersebut telah tercakup didalam ASME section

VIII. ASME section VIII devisi 1 berisi tentang persyaratan umum, tambahan

dan larangan spesifik untuk material bejana tekan. Di antaranya mengenai

metode perancangan, pengujian, fabrikasi, inspeksi, dan

sertifikasinya.(ASME, 2013)

Perancangan bejana tekan menggunakan metode yang disesuaikan

dengan perkembangan teknologi saat ini, dimana begitu banyak software

yang digunakan dalam dunia perancangan salah satunya adalah software PV

Elite (Aziz dkk, 2014). Dalam jurnalnya perancangan tersebut menggunakan

material untuk shell dan head adalah SA 516 Grade 70, tekanan operasi 3,1

MPa, dimensi panjang bejana tekan 5900 mm, diameter bejana 2140 mm, dan

corrosion allowance sebesar 6 mm. Hasil dari software PV Elite, ketebalan

6

shell yang didapat adalah 30,45 mm, sedangkan perhitungan manual adalah

29,84 mm. Untuk ketebalan head berdasarkan perhitungan PV Elite didapat

30,18 mm, sedangkan perhitungan manual adalah 17,92 mm. Tekanan

maksimal berdasarkan PV Elite adalah untuk head 5,1356 MPa dan shell

5,0418 MPa, sedangkan dari perhitungan manual untuk head 1,0144 MPa dan

untuk shell 3,9102 MPa.

2.2 Dasar Teori

2.2.1 Definisi Bejana Tekan

Tangki, vessel, dan pipelines yang membawa, mendistribusikan,

atau menerima fluida dapat disebut sebagai Pressure Vessel (Bejana

Tekan). Bejana tekan (pressure vessel) merupakan suatu tempat atau

wadah dengan perbedaan tekanan antara dalam dan luar. Bisanya

tekanan dalam lebih tinggi daripada tekanan luar. Fluida yang ada di

dalam bejana tekan biasanya mampu berubah fasa atau dalam kasus

chemical reactor mampu menyatu dengan zat lainnya. Bejana tekan

juga sering mempunyai kombinasi antara tekanan tinggi dengan

temperature yang tinggi. (Pendbhaje dkk, 2014)

2.2.2 Klasifikasi Bejana Tekan

Menurut posisinya, bejana tekan dapat di klasifikasikan menjadi

dua macam posisi (Aziz dkk, 2014) yaitu:

a. Posisi Vertikal

Posisi vertikal (Gambar 2.1) yaitu posisi tegak lurus bejana

tekan terhadap sumbunya. Posisi ini banyak dipakai dalam

instalasi anjungan minyak lepas pantai, yang mempunyai tempat

terbatas.

7

Gambar 2.1 Bejana Tekan Vertikal

b. Posisi Horizontal

Bejana tekan posisi horizontal dapat dilihat pada Gambar

2.2 yang banyak digunakan di ladang minyak di dataran karena

memiliki kapasitas produksi yang lebih besar.

Gambar 2.2 Bejana Tekan Horizontal

2.2.3 Gas Dryer

Gas Dryer Package adalah peralatan yang berfungsi untuk

menghilangkan kandungan air dalam natural gas dari Outlet Scrubber

sebesar 40 lb/MMSCF hingga 3 lb/MMSCF untuk input Kompresor.

Gas Dryer Package yang digunakan adalah tipe twin tower yang

memiliki 2 unit vessel, menggunakan desiccant. Pergantian tower

diatur secara otomatis (Auto dew system) atau dengan menggunakan

timer untuk mempermudah fleksibilitas pengoperasian sistem. Gas

Dryer Package yang digunakan tidak boleh menyerap tetra hydro

thiophene (THT).

8

2.2.3.1 Fungsi Gas Dryer

Fungsi dari Gas Dryer adalah menyerap atau

menghilangkan uap air yang terkandung dalam gas alam

sehingga uap air tidak mempengaruhi kualitas gas alam yang

akan digunakan sebagai bahan bakar kendaraan.

2.2.3.2 Spesifikasi Gas Dryer

1. Material design dan fabrikasi gas dryer didesain sesuai

dengan ASME BPVC Sec. VIII Div. 1. Process design

dan sizing gas dryer dilakukan sesuai dengan API

spesifikasi 12J

2. Tipe gas dryer yang dupakai adalah Twin Tower yang

menggunakan media Molecular Sieve sebagai Dessicant

yang tidak menyerap THT/mercaptan, dengan kondisi

sebagai berikut :

Kapasitas : 4500 sm3/hr

Tekanan Operasi : 87,02 psi

Tekanan Design : 211 psi

Temp. Adsorbsi : 10°C di atas Ambient Temperature

Inlet : 40 lb/MMSCF

Outlet : 3 lb/MMSCF

2.2.4 Material

2.2.4.1 Spesifikasi Material A516M Gr. 70

Berdasarkan ASTM A Series, material A516/A516M

merupakan plat dengan komponen dasar Karbon dengan

ketebalan minimum yang dapat dilihat pada Tabel 2.1

Tabel 2.1 Tabel Ketebalan Minimum

Grade US [SI] Minimum Thickness in [mm]

55 [380] 12 [305]

60 [415] 8 [205]

65 [450] 8 [205]

70 [485] 8 [205]

Sumber: ASTM A516/A516M

9

Komposisi kimia material dapat dilihat pada Tabel 2.2.

Tabel 2.2 Tabel Komposisi Kimia Material

Sumber ASTM A516/A516M

Data kekuatan material dapat dilihat pada Tabel 2.3.

Tabel 2.3 Tabel Kekuatan Material

Sumber ASTM A516/A516M

2.2.5 Bagian-bagian Bejana Tekan

Bejana tekan terdiri dari bagian-bagian atau komponen-

komponen yang mendukung dalam menjalankan fungsinya

(Kurniawan, 2010). Dibawah ini merupakan bagian-bagian dari

bejana tekan :

a. Shell

Shell adalah bagian utama dari bejana tekan. Shell biasanya

terbuat dari material baja, namun pada beberapa aplikasi bejana

tekan dapat juga menggunakan material lain. Shell terbuat dari satu

atau lebih plat yang difabrikasi dengan metode dilas sehingga

membentuk silinder atau bola.

b. Head

Head adalah bagian penutup dari kedua ujung silinder bejana

tekan. Head biasanya terbuat dari bahan yang sama dengan shell-

10

nya. Fabrikasi head dilakukan dengan cara melakukan forming

pada plat material head sehingga terbentuk head sesuai yang

diinginkan, setelah itu head disambungkan ke bagian shell dengan

cara di las.

Ketebalan head merupakan parameter utama yang perlu

diperhatikan agar bejana tekan dapat bekerja pada tekanan

oprasionalnya dengan aman. Forming pada head biasanya akan

mengurangi ketebalan dari ketebalan awal plat head. Oleh karena

itu ketebalan head setelah proses forming harus diperhatikan agar

dapat menahan tekanan operasi yang telah ditentukan.

Ada beberapa tipe bentuk head, diantaranya sebagai berikut

(Megyesy, 1998) :

Gambar 2.3 Tipe Bentuk Head

c. Nozzle

Nozzle merupakan saluran keluar masuk dari suatu bejana

tekan yang pada umumnya berbentuk tabung dan terbuat dari

material baja yang\ diletakkan pada bagian head dan shell dengan

cara dilas. Nozzle memiliki ukuran yang bervariasi mulai dari 2”

hingga lebih dari 24”. Nozzle memiliki beberapa macam kegunaan,

misalnya sebagai bukaan bagi alat instrumentasi atau sebagai akses

keluar masuknya manusia untuk melakukan maintanance

(manhole). Bentuk dari nozle seperti diilustrasikan pada Gambar

2.4 berikut.

Gambar 2.4 Nozzle

11

d. Support

Support adalah bagian dari bejana tekan yang menopang

keseluruhan bejana tekan. Support harus mampu menahan bejana

tekan dari beban berat, angin, dan gempa yang mungkin akan

terjadi. Ada beberapa jenis support yaitu:

1. Saddle

Support jenis ini digunakan untuk menyangga bejana

tekan horizontal. Bejana tekan pada umumnya disangga

menggunakan 2 buah saddle. Contoh pemasangan saddle dapat

dilihat pada Gambar 2.5 berikut.

Gambar 2.5 Saddle

2. Skirt

Support jenis ini digunakan untuk menyangga bejana

tekan silindris vertikal maupun bejana tekan bola. Skirt dilas

pada bejana tekan lalu dipatenkan pada tanah yang telah diberi

pondasi beton. Pada bejana tekan vertikal skirt dilas pada bagial

shell bejana tekan atau bisa juga pada bagian buttom head

bejana tekan, sedangkan pada bejana tekan bola skirt dilas pada

bagian tengah shell.

3. Leg

Support jenis ini biasanya digunakan untuk menyangga

bejana tekan vertikal berukuran kecil yang dilas dibagian shell-

nya. Rasio maksimum antara panjang leg dengan diameter shell

biasanya 2:1. Banyaknya jumlah leg yang diperlukan tergantung

dengan besarnya ukuran bejana tekan.

e. Reinforcement Pad

Plat penguat atau reinforcement pad adalah plat yang

digunakan untuk penguatan nozzle. Reinforcement pad terletak

12

pada bagian bawah nozzle dan menempel pada bagian shell dengan

cara dilas. Penggunaan reinforcement pad tidak selalu dibutuhkan,

melalui perhitungan yang dilakukan dapat diketahui apakah perlu

atau tidaknya menggunakan reinforcement pad. Ketebalan

reinforcement pad menentukan kekuatan dalam penguatan nozzle.

Bentuk reinforcement pad dapat dilihat pada Gambar 2.6.

Gambar 2.6 Reinforcement Pad

2.2.6 Beban yang Bekerja Pada Bejana Tekan

a. Beban Temperatur

Dalam istilah bejana tekan, ada dua macam istilah temperatur

yang digunakan, yaitu:

1. Temperatur Operasi (To)

Temperatur operasi adalah temperatur yang diperlukan

pada saat proses produksi yang dilayani oleh suatu bejana tekan.

2. Temperatur Desain (Td)

Temperatur desain adalah temperatur yang diperlukan

untuk mendesain bejana tekan. Rumus yang digunakan untuk

mendesain bejana tekan adalah sebagai berikut:

�� = �� + 50℉ (2.1)

Keterangan,

Td = Temperatur Desain [°F]

To = Temperatur Operasi [°F]

Jika bejana tekan bekerja pada temperatur dibawah -20oF,

maka besarnya temperatur desain sama dengan temperatur

terendah dari temperatur operasinya.

b. Beban Tekanan Internal

Ada dua macam istilah tekanan yang digunakan dalam

bejana tekan, yaitu :

13

1. Tekanan Operasi (Po)

Tekanan operasi adalah tekanan yang digunakan untuk proses

produksi yang dilayani oleh bejana tekan pada saat bejana tekan

dioperasikan.

2. Tekanan Desain (Pd)

Tekanan desain adalah tekanan yang digunakan dalam

merancang bejana tekan. Tekanan fluida atau kandungan lain di

dalam bejana tekan harus diperhatikan.

�� = �� + � + ��� (2.2)

��� = � × � × � (2.3)

Keterangan,

Pd = Tekanan Desain [psi]

Po = Tekanan Operasi [psi]

a = Margin [maks (0,1xPo atau 10 psi)]

Phs = Tekanan Hidrostatik [psi]

� = Densitas Fluida [kg/m3]

g = Percepatan Gravitasi Bumi [m/s2]

z = Tinggi Bejana Tekan [in]

2.2.7 Tegangan Maksimum yang Diijinkan

Maximum allowable stress values atau tegangan maksimum

yang diijinkan berbeda-beda untuk setiap material dan tergantung

pada nilai desain temperatur. Nilai tegangan maksimum yang

diijinkan diatur dalam standar ASME B31.1 (Satrijo & Habsya, 2012).

2.2.8 Efisiensi Sambungan

Besarnya nilai efisiensi sambungan atau joint effisiency

tergantung pada bentuk sambungan dan prosentase tes radiografi yang

dilakukan pada bejana tekan. Untuk jenis sambungan las butt welding

dengan penetrasi penuh, jika X-Ray-nya 100% maka nilai efisiensi

sambungannya atau E=1.

14

2.2.9 Penentuan Ketebalan Shell dan Head

Perhitungan ketebalan shell dan head dilakukan berdasarkan

tekanan internal dan dimensi dalam dan dihitung dalam kondisi

terkorosi (corroded). Untuk menentukan ketebalan shell dan head

bejana tekan dapat dilakukan dengan rumus pada Tabel 2.4:

Tabel 2.4 Penentuan Ketebalan Shell dan Head Berdasarkan Tekanan Internal dan

Dimensi Dalam

NO Bagian Rumus

1

� =�. �

�. � − 0,6. �+ ��

2

� =�. �

2. �. � − 0,2. �+ ��

3

� =�. �

2. cos � (�. � − 0,6. �)+ ��

4

Untuk �

�= 16

�

�, dimana L = 96 in.

� =0,885. �. �

�. � − 0,1. �+ ��

Untuk �

�= 16, dimana L = 96 in dan r

= 6 in.

� =�. �. �

2. �. � − 0,2. �+ ��

15

Nilai ketebalan yang didapatkan dari rumus pada Tabel 2.4

adalah ketebalan yang dibutuhkan oleh bejana tekan. Untuk mencari

nilai ekonomis dari pengerjaan bejana tekan sendiri harus

menggunakan nilai ketebalan optimum yang didasarkan pada harga

plat dengan ketebalan yang ada di pasaran.

2.2.10 Maximum Allowable Working Pressure (MAWP)

Maximum Allowable Working Pressure (MAWP) adalah

tekanan kerja maksimal yang diijinkan oleh suatu bejana tekan,

MAWP bejana tekan merupakan tekanan maksimum internal atau

eksternal, yang dikombinasikan dengan bebanbeban yang mungkin

akan terjadi dan tidak termasuk faktor korosi (CA) pada saat kondisi

temperatur operasi. MAWP bejana tekan ditentukan oleh komponen

yang paling lemah (Komponen shell, head, atau flange).

Perhitungan untuk menentukan MAWP adalah sebagai berikut :

a. MAWP Shell

��������� =�.�.�����

�������,�.�����[���] (2.4)

Keterangan,

S = Tegangan maksimum yang diijinkan material [psi]

E = Efisiensi sambungan

����� = Tebal Shell tanpa faktor korosi [in]

����� = Jari-jari dalam bejana tekan tanpa faktor korosi [in]

b. MAWP Head

�������� =�.�.�.�����

�������,�.�����[���] (2.5)

Keterangan,

S = Tegangan maksimum yang diijinkan material [psi]

E = Efisiensi sambungan

����� = Tebal Shell tanpa faktor korosi [in]

����� = Jari-jari dalam bejana tekan tanpa faktor korosi [in]

c. MAWP Flange

16

Penentuan MAWP flange dilakukan dengan memilih ratting

yang memiliki nilai MAWP diatas tekanan desain (Pd) dengan

menggunakan tabel ASME B16.5.

d. MAWP Bejana Tekan

Besarnya MAWP bejana tekan ditentukan oleh MAWP

terkecil dari tiga komponen bejana tekan diatas (Komponen shell,

head, atau flange).

2.2.11 Tekanan Tes Hidrostatik

Tekanan tes hidrostatik adalah tekanan yang digunakan untuk

mengetes kekuatan bejana tekan setelah selesai diproduksi.

Perhitungan besarnya nilai tekanan tes hidrostatik dilakukan dengan

rumus berikut :

��� = 1,3. ��.� ������ �����

� ������ �������[���] (2.6)

Keterangan,

Phs = Tekanan Tes Hidrostatik [psi]

Pd = Tekanan Desain [psi]

S dengan ttest = Tegangan Maksimum yang Diijinkan Material

dengan Temperatur Test [psi]

S dengan tdesain = Tegangan Maksimum yang Diijinkan Material

dengan Temperatur Desain [psi]

2.2.12 Maximum Allowable External Pressure (MAEP)

Bejana tekan dengan tekanan internal kurang dari tekanan

atmosfer (vacuum) memiliki beban tekanan eksternal yang

berpengaruh pada plat dinding bejana. Maximum Allowable External

Pressure (MAEP) merupakan tekanan eksternal yang diijinkan oleh

suatu bejana. MAEP harus melebihi dari tekanan eksternal yang telah

ditentukan yaitu 15 psi.

Perhitungan untuk menentukan MAEP adalah sebagai berikut :

a. MAEP Shell

17

�� =�∙�

�∙���

�� (2.7)

Keterangan :

Pa = Tekanan ijin maksimum [psi]

B = Nilai faktor dari Gambar 2.7

Do = Diameter Luar [in]

t = tebal dinding shell [in]

A = Nilai Faktor dari Gambar 2.8 untuk mencari Nilai B

b. MAEP Head

�� =�

���

�� (2.8)

Keterangan :

Pa = Tekanan ijin maksimum [psi]

B = Nilai Faktor dari Gambar 2.7

Ro = 0,5 x Do [in]

t = tebal dinding head [in]

A = Nilai faktor untuk mencari nilai B

= �,���

���

Gambar 2.7 Nilai Faktor B

Untuk menentukan nilai faktor A yang ada pada

Gambar 2.7, harus mengacu pada Gambar 2.8.

18

Gambar 2.8 Nilai Faktor A

2.2.13 Beban Angin

Perancangan bejana tekan terhadap beban angin mengacu pada

3 standar yaitu:

a. Standar ASA A58.1 – 1995

Hubungan antara kecepatan angin dan tekanan yang

dihasilkan pada bejana tekan untuk penampang lingkaran adalah

sebagai berikut:

�� = 0,0025. ��� (2.9)

Keterangan,

Pw = Tekanan Angin [psi]

Vw = Kecepatan Angin [mph]

b. Standar ANSI A58.1 – 1982

Tekanan angin yang terjadi pada bejana tekan didapat dari

persamaan berikut:

�� = ��. ��. �� (2.10)

Keterangan,

Qs = Wind Signation Pressure pada Ketinggian 20 ft [psi]

Ce = Shape Factor atau Pressure Coefficient

= 1,4 untuk Square atau Rectangular Tower

= 1,1 untuk Hexa atau Octagonal Tower

= 0,8 untuk Round atau Elliptical Tower

19

= 0,9 untuk Cylindrical Vessel dengan Peralatan

Cq = Exposure and Gust Factor Coefficient (Tabel 2.5)

Tabel 2.5 Exposure and Gust Factor Coefficient

Tinggi (ft) Exp. C Exp. B

0-20 1,2 0,7

20-40 1,3 0,8

40-60 1,5 1

60-100 1,6 1,1

100-150 1,8 1,3

150-200 1,9 1,4

200-300 2,1 1,6

300-400 2,2 1,8

Sumber: Megyesy

Catatan :

- Jika di sekitar tower terdapat pohon atau gedung (dengan

tinggi sekitar 20 ft) dalam jarak 1 mile dari lokasi (menutup

area bejana tekan lebih dari 20%), maka nilai Ce

menggunakan kolom Exp.B.

- Jika di sekitar tower tidak terdapat pohon atau gedung dalam

jarak 1 mile dari lokasi, maka nilai Ce menggunakan kolom

Exp.C.

c. Standar ANSI atau ASCE 7 – 1995 (Approved 1996)

Tekanan angin pada luas proyeksi dari tower silindris adalah

sebagai berikut:

� = ��. �. ��. �� (2.11)

Keterangan,

F = Design Wind Force [lbf]

Qz = Velocity Pressure ketinggian diatas tanah [psi]

= (Tabel 2.6)

G = Faktor Akibat Tekanan Angin (Tabel 2.7)

Cf = Faktor Bentuk (Shape Factor)

Af = Luas Proyeksi Tower [ft2]

= D.H

Ket,

20

D = Diameter Bejana Tekan [ft]

H = Tinggi Bejana Tekan [ft]

Tabel 2.6 Velocity Pressure

Basic Wind Speed (mph) 70 80 90 100 110 120 130

Velocity Pressure [psf] 13 17 21 26 31 37 34

Tabel 2.7 Coefficient G

Height Above

Ground (ft) EXPOSURE B EXPOSURE C EXPOSURE D

0-15 0,6 1,1 1,4

20 0,7 1,2 1,5

40 0,8 1,3 1,6

60 0,9 1,4 1,7

80 1,0 1,5 1,8

100 1,1 1,6 1,9

140 1,2 1,7 2,0

200 1,4 1,9 2,1

300 1,6 2,0 2,2

500 1,9 2,3 2,4

Sumber Megyesy

Keterangan :

- Di urban / sub-urban area, memakai Exp B (0,8)

- Di open terrain with scattered obstruction, menggunakan Exp

C (0,85)

- Di flat, un-obstructed area, menggunakan Exp D (0,85)

Setelah didapat nilai Pw (tekanan angin), nilai tersebut

digunakan untuk mencari nilai Tegangan Angin dengan rumus :

� = �� ∙ �� ∙ � (2.12)

Keterangan :

F = Tegangan geser total [lb]

Do = Diameter luar bejana [ft]

H = Tinggi bejana + leg [ft]

21

Dan nilai Momen karena angin dengan rumus :

Momen pada dasar bejana (M)

� = �� ∙ � ∙ � ∙ ℎ (2.13)

Keterangan :

M = Momen [lb.ft]

h = H/2 [ft]

Momen pada sambungan head bawah (MT)

�� = � − ℎ�(� − 0,5 ∙ �� ∙ �� ∙ ℎ�) (2.14)

Keterangan :

MT = Momen [lb.ft]

hT = Jarak sambungan head bawah dari dasar [ft]

Momen karena angin (MW)

�� = �� + �� (2.15)

Keterangan :

MW = Momen [lb.ft]

MP = Momen karena beban angina [lb.ft]

2.2.14 Beban Gempa

Kondisi pembebanan pada bejana tekan karena beban gempa

bisa dianggap sebagai batang kantilever jika beban bertambah secara

proporsional ke ujung bebasnya (Megyesy, 1998). Metode

perancangan didasarkan pada metode Uniform Building Code (UBC

1991) (Rahmadhani dkk, 2018.). Gambar 2.9 menunjukkan diagram

distribusi gaya dan diagram gaya geser karena beban gempa.

Gambar 2.9 (a) Diagram Distribusi Gaya (b) Diagram Gaya Geser

22

a. Base Shear (V)

Base share merupakan jumlah total horizontal seismic shear

pada dasar bejana tekan. Berikut adalah persamaannya :

Menentukan Periode Getaran

T = 0,0000265 ��

��

��

�∙�

� (2.16)

Keterangan :

T = Periode Getaran

H = Tinggi bejana + leg [ft]

D = Diameter luar bejana [ft]

w = W/H [lb/ft]

t = tebal dinding shell [in]

Menghitung Nilai C

C =�,���

���

(2.17)

Menentukan Total Seismic Shear (V)

� = � ∙ � ∙ � ∙ � ∙ � ∙ � (2.18)

Keterangan,

V = Total Seismic Shear at base [lbf]

Z = Faktor Zona Seismic

I = Occupancy Importance Coefficient

C = Koefisien Numerik (tidak lebih dari 2,75)

K = Faktor Gaya Horizontal

W = Berat Bejana Keseluruhan [lbf]

S = Koefisien numeris untuk struktur yang beresonsi

b. Overtuning Moment

Overtuning moment atau momen guling adalah jumlah

momen dari semua gaya pada bejana tekan.

23

Gambar 2.10 Skema Bejana Tekan Vertikal

Dengan melihat parameter bejana tekan pada Gambar 2.10,

maka dapat dirumuskan :

� = ��. � + (� − ��). ��.�

�� (2.19)

� = ��. � ������ � ≤�

�� (2.20)

� = ��. � + (� − ��). �� −�

�� ������ � ≥

�

�� (2.21)

Keterangan,

M = Momen Maksimum pada Dasar Bejana Tekan [ft.lbf]

Ft = Total Horizontal seismic Force pada Atas Bejana [lbf]

H = Tinggi Bejana termasuk Support [ft]

V = Total Seismic Shear at Base [lbf]

Mx = Momen pada Jarak X [ft.lbf]

Setelah mendapatkan nilai M, maka nilai tersebut akan

digunakan untuk mencari nilai MT yaitu momen pada sambungan

head bawah dengan rumus :

�� = � ∙ ��

�� (2.22)

Keterangan :

MT = Momen [lb.ft]

X = Jarak sambungan ke puncak bejana [ft]

H = Tinggi total bejana [ft]

c. Tegangan

24

Tegangan karena tekanan dalam

�� =(�∙�)

�� (2.23)

Keterangan :

Sp = Tegangan [psi]

P = Tekanan dalam [psi]

D = Diameter rata-rata bejana tekan [in]

t = tebal dinding shell [in]

Tegangan karena gempa

�� =��∙��

�∙��∙� (2.24)

Keterangan :

Sg = Tegangan [psi]

MT = Momen pada sambungan [lb.ft]

R = Jari-jari rata-rata bejana tekan [in]

t = tebal dinding shell [in]

Tegangan karena berat bejana (kondisi operasi)

�� =�

��∙� (2.25)

Keterangan :

Sw = Tegangan [psi]

W = Berat total bejana [lb]

Cm = keliling shell pada diameter rata-rata [in]

t = tebal dinding shell [in]

Tegangan karena berat bejana (kondisi kosong)

�� =�

��∙� (2.26)

Keterangan :

Sw = Tegangan [psi]

W = Berat kosong bejana bejana [lb]

Cm = keliling shell pada diameter rata-rata [in]

t = tebal dinding shell [in]

Tegangan gabungan

o Kondisi kosong (windward)

S = Sg – Sw (2.27)

25

o Kondisi kosong (leeward)

S = – Sg – Sw (2.28)

o Kondisi operasi (windward)

S = Sp + Sg – Sw (2.29)

o Kondisi operasi (leeward)

S = – Sg – Sw + Sp (2.30)

2.2.15 Design Penguat Nozzle

Dalam perancangan nozzle dengan plat penguat (Gambar 2.11)

terdapat beberapa aturan yang harus dipenuhi, diantaranya:

a. Tidak perlu mengganti sejumlah logam aktual yang terbuang

(akibat lubang nozzle), tapi hanya sebesar yang diperlukan untuk

menahan tekanan internal 20 (A). Tebal bejana pada opening

biasanya lebih kecil dari pada di lokasi lain dari shell atau head.

b. Plat aktual yang digunakan dan leher nozzle biasanya lebih tebal

daripada yg diperlukan sesuai perhitungan. Kelebihan tebal

dinding bejana (A1) dan dinding nozzle (A2) digunakan sebagai

penguatan. Hal serupa, perpanjangan ke dalam dari opening (A3)

dan luas logam las (A4) dapat juga diperhitungkan sebagai

penguatan.

c. Penguatan harus dalam batas nilai tertentu.

d. Luas penguatan harus naik proporsional jika nilai kekuatan lebih

rendah dari pada kekuatan dari dinding bejana.

e. Luas yg diperlukan untuk penguatan harus dijamin pada semua

bidang melalui pusat opening & tegak turus permukaan bejana.

Gambar 2.11 Nozzle dengan Plat Penguat

(Megyesy, 1998)

26

Keterangan,

A = luas yang diperlukan untuk menahan tekanan internal pada

= shell atau head

A = � ∙ �� [���] (2.31)

A1 = luas kelebihan pada dinding bejana tekan. Besarnya luasan

= ini dipilih yang paling besar antara dua persamaan berikut:

�� = (� − ��) × � [���] (2.32)

Atau

�� = 2 × (� − ��) × (�� + �) [���] (2.33)

Keterangan,

t = Tebal Dinding Bejana (tidak termasuk CA)

tn = Tebal Dinding Nozzle (tidak termasuk CA)

A2 = luas kelebihan pada dinding nozzle. Besarnya luasan ini

= dipilih yang paling kecil antara dua persamaan berikut :

�� = 5 × � × (�� − ��) [���] (2.34)

Atau

�� = 5 × �� × (�� − ��) [���] (2.35)

Keterangan,

tm = Tebal Dinding nozzle tanpa sambungan yang

= diperlukan

A3 = Luas perpanjangan ke dalam bejana tekan dari opening.

= Besaran luasan ini ditentukan dengan persamaan berikut :

�� = 2 × ℎ × (�� − �) [���] (2.36)

Keterangan,

h = Jarak nozzle projection di sisi dalam dinding PV

c = Corrosion Allowance (CA)

A4 = Luas logam pengelasan [���]

A5 = Luas plat penguat

Jika besarnya luas A lebih besar dari jumlah luasan (A1, A2, A3,

dan A4) maka nozzle tersebut tidak memerlukan plat penguat,

sedangkan jika nilai A lebih kecil dari jumlah luasan (A1, A2, A3, dan

A4) maka nozzle tersebut memerlukan plat penguat yang luasnya

27

minimal sebesar A5 atau secara matematis dapat dirumuskan sebagai

berikut :

A > (A1+A2+A3+A4) tidak memerlukan plat penguat

A < (A1+A2+A3+A4) memerlukan plat penguat

2.2.16 Software PV Elite

PV Elite merupakan salah satu software yang digunakan untuk

perancangan dan menganalisa bejana tekan (Pressure Vessel) dan alat

penukar panas (Heat Exchanger) (Bhosale, Bedi, and Modasara

2017). Software PV Elite tersedia dalam versi yang mudah digunakan

dibanding dengan software lainnya dan hasil analisa yang

terdokumentasi dengan baik sehingga dapat mempercepat dalam

mendesain suatu bejana tekan atau alat penukar panas. Software ini

telah menggunakan standar atau kode terbaru seperti ASME Boiler

and Pressure Vessel dalam perancangannya sehingga diakui dan

diterima dalam dunia industri. (Rahmadhani dkk, 2018)

a. Fitur PV Elite

Software PV Elite versi 2016 memiliki beberapa fitur yang

terus dikembangkan. Dibawah ini merupakan fitur yang terdapat

pada software PV Elite 2016:

1) Interface yang dapat menambahkan data elemen sekaligus

melihat elemen bejana tekan yang sedang ditambahkan.

2) Dapat digunakan untuk merancang bejana tekan vertikal dan

horizontal dengan head berbentuk elips, torispherical,

hemispherical, conical, dan flat.

3) Perhitungan bobot mati dari rincian bejana tekan seperti

nozzle, lug, ring, dan insulasi.

4) Perhitungan ketebalan dinding untuk tekanan internal dan

eksternal sesuai dengan aturan ASME Section VIII Divisi I

dan II, PD 5500, dan EN-13445.

5) Data angin menggunakan standar ASCE, Uniform Building

Code (UBC), The National (Canadian) Building Code, India

28

standards serta Britis, Mexican, Australian, Jappanese, dan

European standards.

6) Sistem satuan ditetapkan oleh pengguna.

7) Evaluasi ring pengaku untuk beban tekanan eksternal.

8) Pemeriksaan lengkap terhadap beban struktur bejana tekan

dengan mengkombinasikan pengaruh tekanan, berat mati, dan

beban dalam keadaan kosong, dioperasikan, dan ketika

dilakukan tes hidrostatik.

9) Dapat mengkoreksi ketebalan dinding untuk memenuhi

persyaratan tekanan.

10) Jenis-jenis material yang tersedia berdasarkan tiga standar

perancangan.

11) Laporan dari hasil analisa keseluruhan (Running) dengan judul

untuk setiap halamannya. Penambahan komentar dapat

dimasukkan pada setiap titik dalam output.

b. Alur Kerja PV Elite

Dalam pengoprasian software PV Elite terdapat tiga langkah

kerja yang harus dilakukan, yaitu:

1) Input

Langkah input adalah langkah memasukkan data-data yang

dibutuhkan dalam perancangan bejana tekan.

2) Analisis

Tahap analisis adalah dimana data yang telah diinputkan

diterjemahkan oleh software dengan perancangan dan analisis

algoritma, menerapkan aturan kode atau standar yang sesuai,

dan menampilkan hasilnya.

3) Output

Tahap output menyajikan data berupa laporan akhir yang

komprehensif dari hasil analisis.

29

c. Antarmuka PV Elite 2016

1) Tampilan Awal

Tampilan awal PV Elite berupa perintah untuk memilih

Nozzle Database yang akan dipakai dalam desain bejana tekan

seperti pada Gambar 2.12.

Gambar 2.12 Tampilan Awal PV Elite 2016

2) Input Processors

Konten ini dipakai untuk menentukan jenis data yang

diperlukan untuk analisis, design constraints, judul laporan

input data general dan input data lainnya seperti beban gempa

dan beban angin. Yang perlu diperhatikan adalah bagian design

constrains dimana analisis keseluruhan untuk bejana tekan

dikendalikan dan ditentukan. Toolbar input data tersebut

ditunjukan pada Gambar 2.13.

Gambar 2.13 Toolbar Input Processors

1. General Input

Tab ini digunakan untuk mengisi data untuk elemen

model bejana tekan yang dirancang. Untuk memasukkan data

30

ini yaitu dengan cara klik elemen bejana tekan pada gambar

model, kemudian memasukkan data untuk elemen tersebut

pada general input tab. Toolbar general input ditunjukkan

pada Gambar 2.14.

Gambar 2.14 Toolbar General Input

2. Design Constrains

Tab ini digunakan untuk memasukkan data

perancangan bejana tekan seperti tekanan, temperatur, dan

ketebalan dinding bejana tekan. Toolbar design constrains

ditunjukkan pada Gambar 2.15.

Gambar 2.15 Toolbar Design Constrains

3. Load Case

Tab ini digunakan untuk memasukkan kombinasi

beban tegangan dan tekanan nozzle pada bejana tekan.

Toolbar load case ditunjukkan pada Gambar 2.16.

31

Gambar 2.16 Toolbar Load Case

4. Wind Load

Tab ini digunakkan untuk memasukkan data beban

angin. Toolbar wind load ditunjukkan pada Gambar 2.17.

Gambar 2.17 Toolbar Wind Load

5. Seismic Load

Tab ini digunakan untuk memasukkan data beban

gempa. Toolbar seismic load ditunjukkan pada Gambar 2.18.

Gambar 2.18 Toolbar Seismic Load

32

3) Penambahan Elemen

Penambahan elemen seperti cylindrical shell, eliptical

head, torispherical head, spherical head, cone, welded flat

head, support, dan ANSI/bolted flange dapat ditambahkan

dengan memilih pada menu toolbar. Toolbar elements

ditunjukkan pada Gambar 2.19.

Gambar 2.19 Toolbar Elements

4) Penambahan Detail

Penambahan detail pada model bejana tekan seperti

nozzle, platform, stiffening ring, tray, dan lain-lain dapat

ditambahkan dengan memilih pada menu toolbar “Details”

yang berada di samping toolbar ”Elements”. Toolbar details

ditunjukkan pada Gambar 2.20.

Gambar 2.20 Toolbar Details

Nozzle merupakan detail yang pasti digunakan kedalam

model. Konfigurasi nozzle yang berbeda dapat

dipertimbangkan, diantaranya adalah nozzle tanpa plat penguat

dan dengan plat penguat, nozzle menonjol tanpa plat penguat

dan dengan plat penguat, ada pula nozzle special forged yang

33

tersedia untuk analisis. Toolbar perancangan nozzle ditunjukkan

pada Gambar 2.21.

Gambar 2.21 Toolbar Perancangan Nozzle

5) Output

Untuk mengetahui rincian hasil perhitungan software PV

Elite yaitu dengan mengklik button analyze atau menekan

tombol F12 pada keyboard. Pada tampilan hasil perhitungan PV

Elite telah dikelompokan pada bagian “Report List” sehingga

mudah dalam mencari jenis perhitungan yang kita butuhkan.

Gambar 2.22 Tampilan Hasil Perhitungan PV Elite

2.2.17 Lifetime

Setiap equipment yang ada pada industry pasti memiliki jangka

waktu bekerja atau lifetime hingga equipment tersebut dinyatakan

rusak. Lifetime equipment ini dapat dipengaruhi oleh berbagai macam

faktor seperti, korosi, erosi, beban, dan maintenance. Untuk analisa

pada bejana tekan Gas Dryer kali ini, lifetime bejana tekan

dipengaruhi oleh faktor korosi sebab data yang ada di lapangan

berkutat pada korosi.

Perhitungan lifetime :

� =����

�� (2.37)

34

Keterangan :

L = Lifetime [tahun]

t = ketebalan kondisi baru [mm]

tr = ketebalan kondisi korosi [mm]

CR = laju korosi [mmpy]

2.2.18 Biaya Ekonomis

Biaya adalah hal yang utama dalam membangun sebuah

equipment. Adapun beberapa komponen yang diperlukan dalam

penelitian ini untuk menentukan biaya pembuatan Gas Dryer sebagai

berikut :

a. Biaya pembelian Plat SA 516M Gr. 70

Plat yang dibutuhkan untuk membuat bejana tekan pada

penelitian ini adalah plat SA 516M Gr. 70 dengan dimensi :

Panjang = 20 ft

Lebar = 5 ft

Tebal = 0,25 in

Harga plat tersebut berdasarkan dimensi diatas diperkirakan

7.012.000 rupiah. Untuk membangun bejana tekan pada

penelitian ini layer tebal plat yang digunakan sebanyak 1 layer

sedangkan dengan ketebalan dari owner yaitu 0,47 in

menggunakan sebanyak 2 layer.

b. Biaya Pegawai

Biaya ini merupakan biaya yang diberikan perusahaan untuk

menggaji karyawan. Daftar gaji pegawai perusahaan dapat dilihat

pada Tabel 2.8.

Tabel 2.7 Biaya Pegawai

No Jenis Pegawai Gaji (Rp/jam)

1 Welder SMAW 8000

2 Fitter 8500

3 Helper 6500

35

c. Deposite Efficiency

Deposite Efficiency merupaka perbandingan antara

penggunaan jumlah logam las yang dihasilkan dengan jumlah

kawat las yang terpakai biasanya dinyatakan dalam persentase

(%). Deposite Efficiency untuk masing-masing proses pengelasan

dapat dilihat pada Tabel 2.9.

Tabel 2.8 Deposite Efficiency

No Proses Pengelasan Deposite Efficiency (%)

1 SAW 95

2 GMAW (98%Ar, 2%CO2) 98

3 GMAW (75%Ar, 25%CO2) 96

4 GMAW (99,99%CO2) 93

5 Metal Core Wire 93

6 FCAW (Gas Shielded) 86

7 FCAW (Shelf Shielded) 78

8 SMAW (Panjang 300 mm) 59

9 SMAW (Panjang 350 mm) 62

10 SMAW (Panjang 400 mm) 66

Sumber : Darmayadi, 2014

d. Deposition Rate

Total berat logam las yang dapat dihasilkan dalam satuan

waktu (jam). Deposition rate dapat dihitung dengan rumus

sebagai berikut :

���������� ���� =

������ ��� ���� ����������

��������� ����������

�������� ���������� (2.38)

Deposite rate proses pengelasan SMAW dan FCAW

berdasarkan diameter kawat dapat dilihat pada Tabel 2.10.

36

Tabel 2.9 Deposite Rate SMAW dan FCAW

No Proses Pengelasan Diameter Deposite Rate

1 SMAW 3,2 1,2

2 FCAW 1,2 3,6

e. Harga Kawat Las

Harga kawat las merupakan harga kawat las yang berlaku

dipasaran dan dapat dilihat pada table 2.11.

Tabel 2.10 Harga Kawat Las

No Kawat Las Diameter Harga (Rp)

1 GTAW 1,2 15000

2 SMAW 3,2 9250

3 FCAW 2,4 16000

Menghitung berat logam las pada tiap-tiap sambungan dapat

menggunakan rumus dibawah ini :

����� ����� ��� = ������ ����� ��� ×

����� ����� ����� (�) (2.39)

����� ����� ��� =����� ����� ���

�������� ����������× ����� ����� ���/

�� (2.40)

f. Operating Factor

Merupakan persentase dari jumlah jam kerja efektif seorang

welder untuk pekerjaan las dalam waktu satu hari. Data operating

factor berdasarkan proses pengelasan dapat dilihat pada Tabel

2.12.

Tabel 2.11 Operating Factor

No Proses Operating Factor

1 SMAW 0,3 – 0,5

2 FCAW (Semi Automatic) 0,45

3 GTAW 0,45 – 0,55

37

Berdasarkan penjelasan diatas, maka dapat diperoleh

persamaan yang digunakan untuk menghitung biaya produksi

khususnya berkaitan dengan pekerjaan pengelasan dalam satuan

waktu (jam). Persamaan tersebut :

����� ������� =����� �������������� ��������

��������� ������ (2.41)

g. Biaya Total

Menghitung biaya total pembuatan bejana dengan rumus :

����� ����� = ����� ����� ���� +

����� ����� ����� ��� + ����� ���� ������� (2.42)

2.3 Penelitian Sebelumnya

Penelitian ini didukung oleh penelitian-penelitian yang sudah ada

yang ditunjukkan oleh Tabel 2.13.

38

Tabel 2.12 Penelitian Sebelumnya

Nama Penulis Tahun Judul Hasil

Abdul Aziz, Abdul Hamid dan Imam Hidayat

2014 Perancangan Bejana Tekan (Pressure Vessel) untuk Separasi 3 Fasa

Perbedaan perhitungan manual dan software untuk ketebalan sebesar 0,59 mm.

Hemant Bhosale, Dilpreet Singh Bedi, dan Akash Modasara

2017 Design of Vertical Pressure Vessel Using PV Elite Software

Waktu yang dibutuhkan untuk mendesain dan menganalisa Pressure Vessel bisa mengurangi keuntungan.

Ilham Kurniawan 2010

Perencanaan Bejana Tekan (Pressure Vessel) Tipe Separator untuk Fluida Gas

Apurva R. Pendbhaje dan Mahesh Gaikwad

2014 Design and Analysis of Pressure Vessel

Syarief Afif Habsya dan Djoeli Satrijo

2012

Perancangan dan Analisa Tegangan pada Bejana Tekan Horizontal

Tegangan pada bagian kritis bejana tekan sebesar 13437 psi pada manway, 11750 psi pada inlet, dan 13566 psi pada drain, dengan MAWP 15700 psi.

39

BAB 3 METODE PENELITIAN

METODE PENELITIAN

3.1 Diagram Alir Penelitian

Dalam proses pengerjaan Tugas Akhir harus dilakukan secara sistematis dan

juga terstruktur agar dapat menghasilkan penelitian yang tepat sesuai dengan

rumusan masalah serta tujuan penelitian. Langkah – langkah yang harus dilakukan

dalam penelitian ini terdapat pada Gambar 3.1 berikut :

START

Studi Literatur

Studi Lapangan

Pengumpulan Data

Gas Dryer

General Drawing

Datasheet

Perhitungan Optimum

Wall Thickness pada Shell dan Head

Menghitung MAWP

Menghitung MAEP

Check Pd ≤ MAWP

Check MAEP ≥ 15 psi

TIDAK TIDAK

A

YAYA

B

TIDAK

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian

40

Perhitungan Wind Load dan Seismic

Load

Perhitungan Momen

Perhitungan Tegangan

Nilai Tegangan ≤ Allowable Stress

Analisa menggunakan software PV

Elite

Perhitungan Lifetime

Lifetime ≥ 20 tahun

Perhitungan Biaya Ekonomis

Selesai

Analisa dan Kesimpulan

TIDAK

YA

YA

AB

TIDAK

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian (Lanjutan)

41

3.1.1 Tahap Identifikasi Awal

a. Observasi Pendahuluan

Pada tahap ini bertujuan untuk menjabarkan latar belakang

masalah yang akan diangkat dalam penelitian ini kemudian

membuat rumusan masalah sebagai bahan penelitian, menetapkan

tujuan yang akan dicapai serta menentukan batasan masalah dari

apa yang diteliti.

b. Identifikasi dan Perumusan Masalah

Tahap identifikasi dan perumusan masalah merupakan

langkah awal agar suatu permasalahan dapat diselesaikan melalui

penelitian yang akan dilakukan. Identifikasi permasalahan

dilakukan dengan peninjauan awal mengenai permasalahan

perusahaan khususnya yang berhubungan dengan material dasar

equipment Gas Dryer pada proyek SPBG. Identifikasi keadaan

awal ini akan dijadikan sebagai dasar dalam perumusan masalah.

c. Penetapan Tujuan dan Manfaat

Apabila perumusan masalah telah selesai dilakukan maka

harus ditetapkan tujuan penelitian yang ingin diperoleh dari

penelitian ini agar penelitian ini mempunyai arah dan sasaran yang

tepat. Serta dapat dijadikan acuan dalam melakukan pengumpulan

data supaya peneliti mendapatkan target yang telah ditentukan dan

fokus pada penelitian yang dilakukan.

3.1.2 Tahap Pengambilan Data

a. Studi Literatur

Studi literatur dilakukan agar bisa menunjang tercapainya

tujuan dari permasalahan ini, mengetahui metode yang dapat

digunakan untuk menyelesaikan permasalahan dalam penelitian

ini. Yang mana dalam penelitian ini metode yang digunakan ialah

Perhitungan Pressure Vessel berdasarkan ASME Sec. VIII Div. 1.

42

b. Studi Lapangan

Studi lapangan dilaksanakan untuk mengetahui suatu objek

yang akan diteliti. Studi ini sangat penting dilakukan agar dapat

mengetahui gambaran dari proses kerja, serta kondisi yang

sebenarnya dari Gas Dryer pada proyek SPBG sehingga

didapatkan gambaran mengenai perhitungan yang akan dilakukan

ke depannya.

3.1.3 Tahap Pengumpulan Data

Tahap ini adalah tahap dimana akan dilakukan pengumpulan

data-data terkait yang akan dijadikan acuan dalam penelitian. Data

yang digunakan dalam penelitian ini adalah data sekunder. Adapun

data-data yang digunakan dalam penelitian ini akan dijabarkan

dibawah ini (Rahmadhani 2018) :

Gambar 3.2 Drawing dari Gas DryerData Sheet Gas Dryer

43

Tabel 3.1 Datasheet Gas Dryer

Deskripsi

Tekanan Operasi 87,02 psi

Tekanan Desain 211 psi

Diameter 35,43 in

Tinggi 110,83 in

Tebal 0,47 in

Corrosion Allowance 0,06 in

Support Leg Support

Material Head SA516M Gr. 70

Material Shell SA516M Gr. 70

3.1.4 Tahap Pengolahan Data

Setelah data-data yang dibutuhkan telah terkumpul, maka

selanjutnya adalah pengolahan data. Pengolahan data bertujuan untuk

mendapatkan nilai-nilai, dimana dari nilai-nilai tersebuat akan

dianalisa lebih lanjut. Adapun tahap-tahap dalam pengolahan data

adalah sebagai berikut :

1. Analisa detail dimensi dari Gas Dryer. Analisa detail dimensi

meliputi analisa optimum wall thickness dari Gas Dryer. Dari

analisa optimum wall thickness, maka akan dapat dilakukan analisa

tentang maximum allowable working pressure (MAWP), analisa

maximum allowable pressure (MAP), serta analisa maximum

allowable external pressure (MAEP) dengan menggunakan code

and standard ASME VIII div.1 section UG-27 serta Bergman,

ASME paper 54-A-104.

2. Analisa nozzle dan pressure vessel handbook Eugene F. Megyessy.

3. Analisa deflection dari Gas Dryer akibat pengaruh dari wind load.

Analisa wind load menggunakan standart ASCE 7-10, pressure

vessel handbook Eugene F. Megyessy, serta pressure vessel design

manual Dennis Moss. Analisa ini dilakukan guna untuk

mendapatkan nilai deflection maksimum dari Gas Dryer.

44

4. Analisa seismic shear dari Gas Dryer akibat pengaruh dari seismic

load. Analisa seismic load menggunakan standart ASCE 7-10,

pressure vessel handbook Eugene F. Megyessy, serta pressure

vessel design manual Dennis Moss. Analisa ini dilakukan guna

untuk mendapatkan analisa seismic load effect dari Gas Dryer.

5. Mendesain support yang akan digunakan pada Gas Dryer. Jenis

support yang digunakan adalah leg. Mendesain support dari segi

anchor bolt dan base ring. Desain support dilakukan untuk

mengetahui apakah support yang digunakan aman dan kuat dalam

menahan setiap beban. Pada tahap ini desain menggunakan

standart UBC-97 serta pressure vessel design manual Dennis Moss

6. Setelah itu membandingkan hitungan manual dengan hitungan

software menggunakan PV Elite 2015 menggunakan hasil analisa

yang telah dilakukan sebelumnya.

3.1.5 Tahap Analisa dan Kesimpulan

Tahap ini merupakan tahap akhir pada penelitian yang

dilakukan. Dari data yang telah diolah akan dilakukan analisa dan

dibuat suatu kesimpulan untuk menyelesaikan perumusan masalah

yang telah ditentukan pada penelitian ini.

3.2 Tempat

Tempat pengerjaan penelitian ini dilakukan di Politeknik Perkapalan

Negeri Surabaya (PPNS) dan tempat pelaksanaan On the Job Training, yaitu

di perusahaan PT. Pratiwi Putri Sulung.

3.3 Waktu

Waktu pengerjaan penelitian ini dimulai pada semester 7, pengerjaan di

awali dengan pengajuan proposal tugas akhir, kemudian pengerjaan

dilakukan pada semester 8.

45

BAB 4

HASIL & PEMBAHASAN

4.1 Perhitungan Manual Bejana Tekan

4.1.1 Perhitungan Ketebalan Dinding Berdasarkan Tekanan Internal

Jenis Bejana Tekan : Vertikal

Tekanan Desain / Pd : 211 psi

Temperatur Desain / Td : 250 °C (482 °F)

Panjang Silinder (Tg to Tg) : 1913 mm (75,31 inch)

Diameter Dalam Silinder : 900 mm (35,43 inch)

Joint Efficiency / E : 1 (full Radiography Test)

Corrosion Allowance / CA : 1,5 mm (0,06 inch)

Tipe head : 2:1 Elipsoidal

Material head : SA 516M Gr. 70

Material shell : SA 516M Gr. 70

Material support : SA 105 B

Perhitungan tebal plat dinding shell dilakukan dengan

penambahan Corrosion Allowance. Penentuan diameter dalam (D)

dan jari-jari (R) dijelaskan dengan Gambar 4.1.

Gambar 4.1 Penentuan Diameter Dalam dan Jari-jari

Data diameter (D) dan jari-jari (R) :

Dcorr = 35,43 in + (2 x 0,06 in) = 35,55 in

Rcorr = 17,72 in + 0,06 in = 17,78 in

46

1. Tebal Dinding Shell

Material shell yang digunakan dalam perancangan bejana

tekan ini adalah SA 516 M Gr. 70, dengan tekanan desain sebesar

211 psi, jari-jari dalam bejana tekan 17,78 in, joint efficiency 1 (full

radiography), dan dari table ASME BPVC Sec. II didapat nilai

tegangan maksimum yang diijinkan (S) pada temperature 482 °F

untuk material SA 516M Gr. 70 adalah 20000 psi. Rumus

ketebalan dinding shell sesuai rumus pada Tabel 2.4.

������ =�� ∙ �����

� ∙ � − 0,6 ∙ ��+ ��

������ =211 ��� × 17,78 ��

20000 ��� × 1 − 0,6 × 211 ���+ 0,06 ��

������ = 0,248 �� ≈ 0,25 ��

2. Tebal Dinding Head

Material head yang digunakan dalam perancangan bejana

tekan ini adalah SA 516M Gr. 70, dengan tekanan desain sebesar

211 psi, diameter dalam bejana tekan 35,55 in, joint efficiency 1

(full radiography), dan dari table ASME BPVC Sec. II didapat nilai

tegangan maksimum yang diijinkan (S) pada temperature 482 °F

untuk material SA 516M Gr. 70 adalah 20000 psi. Rumus

ketebalan dinding head sesuai rumus pada Tabel 2.4.

����� =�� ∙ �����

2 ∙ � ∙ � − 0,2 ∙ ��+ ��

����� =211 ��� × 35,55 ��

2 × 20000 ��� × 1 − 0,2 × 211 ���+ 0,06 ��

������ = 0,247 �� ≈ 0,25 ��

4.1.2 Perhitungan MAWP shell, head, dan flange

Perhitungan Maximum Allowable Working Pressure (MAWP)

dilakukan guna mengetahui besarnya tekanan kerja yang diijinkan

pada bagian shell, head, flange, dan bejana tekan itu sendiri.

Perhitungan MAWP dilakukan dengan D, R, dan t

47

1. MAWP Shell

Perhitungan MAWP Shell sesuai dengan Rumus 2.4 :

��������� =� ∙ � ∙ ������

����� + 0,6 ∙ ������

��������� =20000 ��� × 1 × 0,25 ��

17,78 �� + 0,6 × 0,25 ��

��������� = 278,86 ���

Hasil perhitungan MAWP shell 278,86 psi lebih besar dari

tekanan desain 211 psi. Hal ini menunjukkan dengan ketebalan

dinding 0,25 in sudah cukup aman.

2. MAWP Head

Perhitungan MAWP Head sesuai dengan Rumus 2.5 :

�������� =2 ∙ � ∙ � ∙ �����

����� + 0,2 ∙ �����

�������� =2 × 20000 ��� × 1 × 0,25 ��

35,55 �� + 0,2 × 0,25 ��

��������� = 280,90 ���

Hasil perhitungan MAWP head 280,90 psi lebih besar dari

tekanan desain 211 psi. Hal ini menunjukkan dengan ketebalan

dinding head 0,25 in sudah cukup aman.

3. MAWP Flange

Material flange yang digunakan dalam perancangan bejana

tekan ini adalah SA 105 B untuk semua nozzle. Dengan

temperature desain 482 °F, berikut adalah penentuan MAWP

flange pada bejana tekan menurut table ASME B16.5.

48

Tabel 4.1 MAWP Flange

No Nozzle Diameter Flange MAWP

(psig) Rating Material

1 N1 4” 150 SA 105 175,4

2 N2 4” 150 SA 105 175,4

3 N3 1” 150 SA 105 175,4

4 N4 2” 150 SA 105 175,4

5 N5 ½” 150 SA 105 175,4

(Sumber : ASME B16.5)

Berdasarkan data di atas diketahui MAWP flange adalah

175,4 psig, sehingga dengan rating sebesar 150 flange tersebut

dinyatakan sudah aman.

4. MAWP Bejana Tekan

Besarnya MAWP bejana tekan ditentukan oleh MAWP

terkecil dari komponen bejana tekan itu sendiri. Dari perhitungan

MAWP di atas didapat MAWP shell sebesar 278,86 psi, MAWP

head sebesar 280,90 psi, dan MAWP flange sebesar 175,4 psig.

Besaran MAWP bejana tekan mengikuti MAWP flange yakni

sebesar 175,4 psig.

4.1.3 Perhitungan Tekanan Tes Hidrostatik

Perhitungan tekanan tes hidrostatik dilakukan untuk mengetahui

besarnya kekuatan bejana tekan dengan air setelah bejana tekan

selesai diproduksi. Besaran tekanan tes hidrostatik dapat ditentukan

dengan rumus:

Data :

Material : SA 516M Gr. 70

Tekanan Desain (Pd) : 211 psi

Ttest : 113 °F

Tdesain : 482 °F

S dengan Ttest : 20000 psi

S denagn Tdesain : 20000 psi

49

Perhitungan besarnya tekanan tes hidrostatik sesuai dengan Rumus

2.6 :

��� = 1,3 ∙ �� ∙� ������ �����

� ������ �������

��� = 1,3 × 211 ��� ×20000 ���

20000 ���

��� = 274,3 ���

4.1.4 Perhitungan Ketebalan Dinding Berdasarkan Tekanan

Eksternal

Perhitungan ketebalan dinding dilakukan guna mengetahui

besarnya tekanan yang diijinkan pada plat dinding bejana akibat beban

tekanan eksternal. Data yang diperlukan untuk perhitungan termasuk

dimensi dari Gas Dryer. Dimensi Gas Dryer bisa dilihat pada

Lampiran 5.

1. Tebal Dinding Shell

Data : Diameter Dalam (Di) : 900 mm (35,43 in)

: Panjang Tg-Tg : 1913 mm (75,31 in)

: Tinggi head : 273 mm (10,75 in)

Ketebalan dinding shell adalah ketebalan dinding

berdasarkan hasil perhitungan dengan tekanan internal yaitu 0,25

in. Dengan demikian maka diperoleh data :

t : 0,25 in

Diameter Luar shell (Do) : Di + 2t

: 35,43 in + (2 x 0,25 in)

: 35,93 in

Panjang (Tg-Tg)+(1/3h) (L) : 75,31 in + 3,58 in

: 78,89 in

Menentukan Nilai Faktor A

Besarnya nilai faktor A ditentukan dengan memeriksa grafik.

Diperoleh data :

L/Do = 78,89 in / 35,93 in = 2,2

50

Do/t = 35,93 in / 0,25 in = 143,72

Maka diperoleh nilai faktor A sebesar 0,00036

Menentukan Nilai Faktor B

B = 5300 psi

Menghitung tekanan ijin maksimum (Pa) berdasarkan rumus 2.7.

�� =4 ∙ �

3 ∙ (��

� )

�� =4 × 5300 ���

3 ∙ (35,93 ��0,25 ��

)

�� = 49,17 ���

Dengan demikian maka desain shell dengan ketebalan

dinding 0,25 in sudah aman karena berdasarkan perhitungan di atas

diperoleh tekanan ijin maksimum shell (Pa) 49,17 psi, lebih besar

dibandingkan tekanan eksternal (full vacuum) yaitu 15 psi.

2. Tebal Dinding Head

Ketebalan dinding head adalah ketebalan dinding

berdasarkan hasil perhitungan denagn tekanan internal yakni 0,25

in. Dengan demikian maka diperoleh data untuk ellipsoidal head :

Diameter Luar (Do) : 35,93 in

Diameter Dalam (Di) : 35,43 in

Temperatur Desain (Td) : 482 °F

Jari-jari Luar (Ro) : 0,9Do

: 32,34 in

Menentukan Nilai Faktor A

� =0,125

��

�

� =0,125

32,34 ��0,25 ��

� = 0,00096

51

Menentukan Nilai Faktor B

B = 8400 psi

Menghitung tekanan ijin maksimum (Pa) berdasarkan rumus 2.8.

�� =�

��

�

�� =8400 ���

32,34 ��0,25 ��

� = 64,94 ���

Nilai tekanan maksimum yang diterima head dengan

ketebalan dinding 0,25 in sesuai dengan perhitungan pada tekanan

eksternal adalah 64,94 psi sehingga sudah aman digunakan karena

lebih besar dari tekanan desain eksternal (15 psi).

4.1.5 Perhitungan Beban Angin dan Beban Gempa

1. Beban Angin

Perhitungan beban angina (wind load) dilakukan untuk

mengetahui besaran wind pressure (Pw) terhadap bejana tekan yang

digambarkan oleh Gambar 4.2. Besaran beban angina dihitung

guna menjamin keamanan bejana tekan akibat beban yang terjadi.

Gambar 4.2 Vessel on Leg

52

Wind pressure dapat dihitung dari data :

Kecepatan Angin (Vw) : 8,69 m/s (19,44 mph)

Diameter Luar Bejana (Do) : 35,43 in + (2 x 0,25 in)

: 35,93 in (2,99 ft)

Tinggi Bejana (H) : 9,24 ft

Titik Tengah Bejana (h) : 4,04 ft

a. Tekanan Angin

Dari data di atas maka didapat besarnya wind pressure

sesuai Rumus 2.9 :

�� = 0,0025 × ���

Sehingga didapat,

�� = 0,0025 × 19,44 ��ℎ�

�� = 0,944 ��/���

b. Tegangan Angin

Akibat tekanan angin ini maka menimbulkan tegangan

geser dan momen. Tegangan geser akibat tekanan angin bisa

dihitung dengan rumus 2.12 :

� = �� ∙ �� ∙ �

Sehingga didapat,

� = 0,944 ��/��� × 2,99 �� × 9,24 ��

� = 26,08 ��

c. Momen karena Angin

Momen pada dasar bejana (M) dapat dihitung menggunakan

rumus 2.13.

� = �� ∙ � ∙ � ∙ ℎ

Sehingga didapat,

� = 0,944 ��/��� × 2,99 �� × 9,24 �� × 4,62 ��

� = 120,49 ��. ��

53

Besarnya momen karena angin pada sambungan head

bawah dapat ditentukan berdasarkan persamaan rumus 2.14.

�� = � − ℎ�(� − 0,5 ∙ �� ∙ � ∙ ℎ�)

Sehingga didapat,

�� = 120,49 ��. �� − 2,06 ��(26,08 ��

− 0,5 × 0,944 ��/��� × 2,99 �� × 2,06 ��)

�� = 72,75 ��. ��

Besarnya momen karena angin perlu ditambah dengan

momen karena beban angina seperti rumus 2.15 (Mp = 2970

lb.ft untuk diameter pipa 4 in), sehingga akan didapat,

�� = �� + ��

�� = 72,75 ��. �� + 2970 ��. ��

�� = 3042,75 ��. ��

2. Beban Gempa

Pengaruh beban gempa terhadap bejana tekan dapat dilihat

pada Gambar 4.3. Pengaruh beban gempa dapat ditentukan dari

nilai Total Seismic Zone (V). Dalam penentuan besarnya V,

dibutuhkan data seismic zone (zona gempa) dimana bejana tekan

tersebut berada. Pada kasus ini bejana tekan berada di zona 4.

Gambar 4.3 Typical Dimension Data and Forces for a Vessel Supported on

Unbraced Legs

54

Berat shell dengan L = 75,31 in dan t = 0,25 in (Ws = 593,69 lb)

Berat top head jenis 2:1 ellipsoidal dan t = 0,25 in (Wth = 327,08

lb)

Berat bottom head jenis 2:1 ellipsoidal dan t = 0,25 in (Wbh =

327,08 lb)

Berat fluida tes hidrostatik

Berat fluida tes dapat dihitung sebagai berikut :

�� = � ∙ ��

Dimana :

V : Volume bejana tekan (24,38 ft3)

�� : Massa jenis air (62,4 lb/ft3)

Sehingga didapat,

�� = 24,38 ��� × 62,4 ��/���

�� = 1521,31 ��

Berat inlet nozzle dengan d = 4 in dan t = 0,25 in dan Panjang

proyeksi = 8 in (Win = 23,66 lb)

Berat outlet nozzle dengan d = 4 in dan t = 0,25 in dan panjang

proyeksi = 8 in (Won = 23,66 lb)

Berat drain nozzle dengan d = 1 in dan t = 0,15 in dan Panjang

proyeksi = 4 in (Wdn = 2,96 lb)

Berat vent nozzle dengan d = 2 in dan t = 0,2 in dan Panjang

proyeksi = 4 in (Wvn = 7,37 lb)

Berat instrument nozzle dengan d = ¾ in dan t = 0,12 in dan Panjang

proyeksi = 2 in (Wi = 1,92 lb)

Dari data di atas maka didapat berat bejana tekan adalah W =

2828,73 lb

Maka berat bejana tekan aktual adalah ditambah dengan 6% dari

berat bejana (Wakt = 2998,45 lb)

55

Data :

Zona Gempa : Zona 4

Seismic Zone Factor (Z) : 0,24

Horizontal Force Factor (K) : 2

Numerical Coeffiient Structure (S) : 1,5

Occupancy Importance Coefficient (I) : 1

Diameter Luar Bejana Tekan (Do) : 2,99 ft

Tinggi Bejana (H) : 9,24 ft

Total Berat Bejana Tekan (W) : 2998,45 lb

Sebelum menentukan nilai V, terlebih dahulu menentukan

nilai C (harus kurang dari 2,75). Berikut langkah-langkah

menentukan nilai C :

Menentukan Periode Getaran dengan rumus 2.16.

� = 0,0000265 ��

��

�

�� ∙ �

�

� = 0,0000265 �9,24 ��

2,99 ���

�

�324,51��/�� × 2,99��

0,25 ��

� = 0,016 �����

Menghitung nilai C dengan rumus 2.17.

� =0,067

���

� =0,067

0,016��

� = 0,53

Total Seismic Shear (V) sesuai Rumus 2.18 :

� = � ∙ � ∙ � ∙ � ∙ � ∙ �

� = 0,24 × 1 × 2 × 0,53 × 1,5 × 2998,45 ��

� = 1144,21 ��

56

a. Momen yang Terjadi

Besarnya momen yang terjadi akibat gempa bumi pada

dasar bejana tekan sesuai dengan Rumus 2.19 berikut :

� = ��� ∙ � + (� − ��) �2 ∙ �

3��

Sehingga didapat,

� = �0 × 9,24 �� + (1144,21 �� − 0) �2 × 9,24 ��

3��

� = 7048,33 ��. ��

Momen pada sambungan leg dengan bottom head

ditunjukkan oleh Gambar 4.4.

Gambar 4.4 Application of Local Loads in Legs

Besarnya momen pada sambungan leg dapat ditentukan

dengan persamaan 2.22 berikut :

�� = � ∙ ��

��

Sehingga didapat,

�� = 7048,33 ��. �� × �7,62 ��

9,24 ���

�� = 5812,58 ��. ��

Dari perhitungan di atas dapat dilihat bahwa momen

akibat angin (MT = 3042,75 lb.ft) lebih kecil dari momen akibat

gempa (MT = 5812,58 lb.ft) sehingga untuk menentukan ukuran

57

leg yang dibutuhkan didasarkan pada momen pada sambungan

leg akibat gempa.

Tebal dinding shell akibat beban gabungan (gempa,

tekanan dalam dan berat bejana) dapat dihitung sebagai berikut.

Diasumsikan tebal shell 0,25 in

b. Tegangan karena Tekanan Dalam

Besarnya tegangan yang terjadi karena tekanan dalam

dapat dihitung dengan persamaan 2.23 berikut :

�� =(� ∙ �)

4�

Sehingga didapat,

�� =(211 ��� × 35,93 ��)

4 × 0,25 ��

�� = 7581,23 ���

c. Tegangan karena Gempa

Besarnya tegangan karena gempa dapat dihirung dengan

persamaan 2.24 sebagai berikut :

�� =12 ∙ ��

� ∙ �� ∙ �

Sehingga didapat,

�� =12 × 5812,58 ��. ��

� × 17,97 ��� × 0,25 ��

�� = 275,02 ���

d. Tegangan karena Berat Bejana (Kondisi Operasi)

Besarnya tegangan yang terjadi akibat berat bejana dapat

dihitung dengan persamaan 2.25 berikut :

�� =�

�� ∙ �

Sehingga didapat,

�� =2998,45 ��

112,88 �� × 0,25��

58

�� = 106,25 ���

e. Tegangan karena Berat Bejana (Kondisi Kosong)

Besarnya tegangan yang terjadi akibat berat bejana pada

kondisi kosong dapat dirumuskan sebagai 2.26 berikut :

�� =�

�� ∙ �

Sehingga didapat,

�� =1385,87 ��

112,88 �� × 0,25 ��

�� = 49,11 ���

f. Tegangan Gabungan

Kondisi Kosong

a) Sisi Angin (windward)

Besarnya tegangan yang terjadi dapat dihitung dengan

rumus 2.27 sebagai berikut :

S = Sg – Sw

Sehingga didapat,

S = 275,02 psi – 49,11 psi

S = 225,91 psi

b) Leeward side

Besarnya tegangan yang terjadi dapat dihitung dengan

rumus 2.28 sebagai berikut :

S = - Sg – Sw

Sehingga didapat,

S = - 275,02 psi – 49,11 psi

S = - 324,13 psi

Kondisi Operasi

a) Sisi angin (windward)

59

Besarnya tegangan yang terjadi dapat dihitung dengan

rumus 2.29 sebagai berikut :

S = Sp + Sg – Sw

Sehingga didapat,

S = 7581,23 psi + 275,02 psi – 106,25 psi

S = 7750 psi

b) Leeward side

Besarnya tegangan yang terjadi dapat dihitung dengan

rumus 2.30 sebagai berikut :

S = - Sg – Sw + Sp

Sehingga didapat,

S = - 275,02 psi – 106,25 psi + 7581,23 psi

S = 7199,96 psi

Tegangan maksimum sebesar 7750 psi akan timbul

pada sisi angin, sedangkan tegangan ijin maksimum material

plat adalah 20000 psi, sehingga terlihat bahwa pemakaian

plat dengan tebal (t) = 0,25 in pada bejana adalah masih

tergolong aman.

4.1.6 Desain Opening

4.1.6.1 Nozzle

Data teknis :

a. Diameter dalam bejana (D) = 35,43 in

b. Tekanan operasi (Po) = 87,02 psi

c. Tekanan desain (Pd) = 211 psi

d. Temperatur operasi (To) = 93,2 °F

e. Temperatur desain (Td) = 482 °F

f. Teg. Ijin material shell (S) = 20000 psi

Shell

a. Material Shell = SA 516 M Gr. 70

b. Teg. Ijin maks (S) = 20000 psi

c. Tebal shell (t) = 0,25 in

60

Nozzle

a. Type = Weld neck

b. Material Nozzle = SA 106 B

c. Teg. Ijin maks (S) = 17100 psi

d. Asumsi Fillet Weld (a) = 0,65 in

4.1.6.2 Reinforcement Design

1. Nozzle N1

Nozzle N1 mempunyai detail gambar yang bisa dilihat

pada Gambar 4.5

Gambar 4.5 Nozzle N1

A. Tebal dinding yang diperlukan

Shell

Data masukan :

a. Diameter dalam shell (D) = 35,43 in

b. Tekanan desain (P) = 211 psi

c. Joint efficiency (E) = 1

d. Teg. Ijin maks shell (Sv) = 20000 psi

Tebal shell yang dibutuhkan (tr)

�� =�� ∙ �

� ∙ � − 0,6 ∙ �

�� =211 × 17,72

20000 × 1 − 0,6 × 211

�� = 0,19 ��

61

Nozzle

Data masukan :

a. Diameter dalam (dn) = 4,026 in

b. Tekanan desain (P) = 211 psi

c. Teg. Ijin material (Sn) = 17100 psi

d. Joint Efficiency (E) = 1

e. Tebal leher nozzle (tn) = 0,177 in

Tebal dinding nozzle yang dibutuhkan (trn)

��� =�� ∙ �

� ∙ � − 0,6 ∙ ��

��� =211 × 2,013

17100 × 1 − 0,6 × 211

��� = 0,025 ��

B. Luas Reinforcement

Luas Reinforcement yang dibutuhkan berdasarkan

rumus 2.31.

� = � ∙ �� + 2 ∙ �� × �� �1 −17100

20000�

� = 4,026 × 0,19

+ 2 × 0,177 × 0,19(1 − 0,855)

� = 0,774 ���

Luas Reinforcement yang tersedia

Jika nilai A lebih kecil dari jumlah nilai A1,

A2, A3, dan A4 maka nozzle tidak memerlukan plat

penguat. Perhitungan luas bidang penguatan

opening dapat ditentukan dengan cara :

a) Luas Bidang A1

Luas bidang A1 yang digunakan adalah luas

yang paling besar dari 2 perhitungan Rumus

2.32 dan 2.33 :

62

�� = � ∙ (� − ��)

�� = 4,026 × (0,25 − 0,19)

�� = 0,24 ���

atau

�� = 2(� − ��)(�� + �)

�� = 2(0,25 − 0,19)(0,177 + 0,25)

�� = 0,05 ���

Sehingga A1 yang dipilih :

�� = 0,24 ��� − 2 × ��(� − ��)(1 − 0,855)

�� = 0,24 ��� − 2

× 0,177(0,25 − 0,19)(1

− 0,855) = 0,236 ���

b) Luas Bidang A2

Luas bidang A2 yang digunakan adalah luas

yang paling kecil dari 2 perhitungan rumus 2.34

dan 2.35 :

�� = 5 ∙ � ∙ (�� − ���)

�� = 5 × 0,25 × (0,177 − 0,025)

�� = 0,19 ���

atau

�� = 5 ∙ �� ∙ (�� − ���)

�� = 5 × 0,177 × (0,177 − 0,025)

�� = 0,13 ���

Sehingga A2 yang dipilih :

�� = 0,13 ��� × 0,855 = 0,111 ���

c) Luas Bidang A4

�� = (���� �� ������ ����)

�� = �1

2× ��� × 2

�� = �1

2× 0,65�� × 2 = 0,4225 ���

�� = 0,4225 ��� × 0,855 = 0,361 ���

Maka

63

A1+A2+A3+A4 = 0,236 + 0,111 + 0 + 0,361 =

0,708 in2

Dari perhitungan di atas dapat disimpulkan

bahwa nilai A 0,774 in2 lebih besar dari 0,708

in2 sehingga pada nozzle N1 memerlukan

reinforcement pad.

d) Penambahan Reinforcement Pad (A5/Arp)

��� = � − (�1 + �2 + �3 + �4)

��� = 0,774 − (0,708)

��� = 0,066 ���

Asume trp = 0,2 in

��� =���

���=

0,066

0,2= 0,33 ���

Batas dari reinforcement

Parallel to the vessel wall (pilih terbesar)

X = d = 4,026 in (v)

X = tn + trn + tr = 0,177 + 0,025 + 0,19

= 0,392 in

Parallel to the nozzle wall (pilih terkecil)

Y = 2,5 x tr = 2,5 x 0,19 = 0,475 in

Y = 2,5 x tn = 2,5 x 0,177 = 0,4425 in (v)

Syarat

(1) 2 x id > od + wrp

2 x 4,026 > 4,5 + 0,33

8,052 in> 4,83 in (ok)

(2) Trp < y

0,2 in < 0,4425 in (ok)

64

Gambar 4.6 Penambahan Reinforcement Pad

e) Kekuatan sambungan las

A = 0,774 in2

A1 = 0,236 in2

A2 = 0,111 in2

Gambar 4.7 Path of Failure

Beban yang ditanggung oleh las

reinforcement pad

(� − ��)� = (0,774 − 0,236) × 20000

= 10760 ��

Beban yang ditanggung oleh las pada leher

nozzle

(�� + 2���)� = (0,111

+ 2 × 0,177 × 0,25)

× 20000 = 3990 ��

65

Tegangan Las

Fillet – weld shear

0,49 x 20000 = 9800 psi

Groove – weld tension

0,74 x 20000 = 14800 psi

Nozzle – wall shear

0,70 x 17100 = 11970 psi

Kekuatan las dan leher nozzle

o Fillet weld shear (a)

���

2× ���� ��� × 9800

= 7,069 × 0,65 × 9800

= 45029,53 ��

o Nozzle wall shear (b)

���

2× �� × 11970

= 6,283 × 0,177 × 11970

= 13311,73 ��

o Groove weld tension (c)

���

2× ���� ��� × 14800

= 7,069 × 0,65 × 14800

= 68003,78 ��

o Fillet weld shear (d)

���

2× ���� ��� × 9800

= 7,764 × 0,65 × 9800

= 49456,68 ��

o Groove weld tension (e)

���

2× ���� ��� × 14800

= 7,069 × 0,65 × 14800

= 68003,78 ��

66

Possible Path of Failure

1. Melalui b dan d

13311,73 + 49456,68 = 62768,41 lb

2. Melalui c dan d

68003,78 + 49456,68 = 117460,46 lb

3. Melalui a,c dan e

45029,53 + 68003,78 + 68003,78 =

181037,09 lb

Path 1 dan 2 lebih kuat dari total 10760 lb

sedangkan path 3 lebih kuat dari total

3990 lb.

2. Nozzle N2

Nozzle N2 mempunyai detail gambar yang bisa dilihat

pada Gambar 4.8.

Gambar 4.8 Nozzle N2

A. Tebal dinding yang diperlukan

Shell

Data masukan :

a. Diameter dalam shell (D) = 35,43 in

b. Tekanan desain (P) = 211 psi

c. Joint efficiency (E) = 1

d. Teg. Ijin maks shell (Sv) = 20000 psi

Tebal shell yang dibutuhkan (tr)

67

�� =�� ∙ �

� ∙ � − 0,6 ∙ �

�� =211 × 17,72

20000 × 1 − 0,6 × 211

�� = 0,19 ��

Nozzle

Data masukan :

a. Diameter dalam (dn) = 2,067 in

b. Tekanan desain (P) = 211 psi

c. Teg. Ijin material (Sn) = 17100 psi

d. Joint Efficiency (E) = 1

e. Tebal leher nozzle (tn) = 0,094 in

Tebal dinding nozzle yang dibutuhkan (trn)

��� =�� ∙ �

� ∙ � − 0,6 ∙ ��

��� =211 × 1,034

17100 × 1 − 0,6 × 211

��� = 0,013 ��

B. Luas Reinforcement

Luas Reinforcement yang dibutuhkan dengan

rumus 2.31.

� = � ∙ �� + 2 ∙ �� × �� �1 −17100

20000�

� = 2,067 × 0,19

+ 2 × 0,094 × 0,19(1 − 0,855)

� = 0,397 ���

Luas Reinforcement yang tersedia

Jika nilai A lebih kecil dari jumlah nilai A1,

A2, A3, dan A4 maka nozzle tidak memerlukan plat

penguat. Perhitungan luas bidang penguatan

opening dapat ditentukan dengan cara :

68

a) Luas Bidang A1

Luas bidang A1 yang digunakan adalah luas

yang paling besar dari 2 perhitungan rumus

2.32 dan 2.33 :

�� = � ∙ (� − ��)

�� = 2,067 × (0,25 − 0,19)

�� = 0,12 ���

atau

�� = 2(� − ��)(�� + �)

�� = 2(0,25 − 0,19)(0,094 + 0,25)

�� = 0,04 ���

Sehingga A1 yang dipilih :

�� = 0,12 ��� − 2 × ��(� − ��)(1 − 0,855)

�� = 0,12 ��� − 2

× 0,094(0,25 − 0,19)(1

− 0,855) = 0,118 ���

b) Luas Bidang A2

Luas bidang A2 yang digunakan adalah luas

yang paling kecil dari 2 perhitungan rumus 2.34

dan 2.35 :

�� = 5 ∙ � ∙ (�� − ���)

�� = 5 × 0,25 × (0,094 − 0,025)

�� = 0,101 ���

Atau

�� = 5 ∙ �� ∙ (�� − ���)

�� = 5 × 0,094 × (0,094 − 0,025)

�� = 0,032 ���

Sehingga A2 yang dipilih :

�� = 0,032 ��� × 0,855 = 0,027 ���

c) Luas Bidang A4

�� = (���� �� ������ ����)

69

�� = �1

2× ��� × 2

�� = �1

2× 0,65�� × 2 = 0,4225 ���

�� = 0,4225 ��� × 0,855 = 0,361 ���

Maka

A1+A2+A3+A4 = 0,118+ 0,027 + 0 + 0,361 =

0,506 in2

Dari perhitungan di atas dapat disimpulkan bahwa nilai

A 0,397 in2 lebih kecil dari 0,506 in2 sehingga pada

nozzle N2 tidak memerlukan reinforcement pad.

d) Kekuatan sambungan las

A = 0,402 in2

A1 = 0,118 in2

Gambar 4.9 Path of Failure

Beban yang ditanggung oleh las

reinforcement pad

(� − ��)� = (0,402 − 0,118) × 20000

= 5680 ��

Tegangan Las

Fillet – weld shear

70

0,49 x 20000 = 9800 psi

Groove – weld tension

0,74 x 20000 = 14800 psi

Nozzle – wall shear

0,70 x 17100 = 11970 psi

Kekuatan las dan leher nozzle

o Fillet weld shear (a)

���

2× ���� ��� × 9800

= 3,731 × 0,65

× 9800

= 23766,47 ��

o Nozzle wall shear (b)

���

2× �� × 11970

= 2,945 × 0,094

× 11970

= 3313,66 ��

o Groove weld tension (c)

���

2× ���� ��� × 14800

= 3,731 × 0,65

× 14800

= 35892,22 ��

Possible Path of Failure

1. Melalui a dan b

23766,47 + 3313,66 = 27080,13 lb

2. Melalui a dan c

23766,47 + 35892,22 = 59658,69 lb

Path 1 dan 2 lebih kuat dari total 5680 lb

3. Nozzle N3

71

Nozzle N3 mempunyai detail gambar yang bisa dilihat

pada Gambar 4.10.

Gambar 4.10 Nozzle N3

A. Tebal dinding yang diperlukan

Shell

Data masukan :

a. Diameter dalam shell (D) = 35,43 in

b. Tekanan desain (P) = 211 psi

c. Joint efficiency (E) = 1

d. Teg. Ijin maks shell (Sv) = 20000 psi

Tebal shell yang dibutuhkan (tr)

�� =�� ∙ �

� ∙ � − 0,6 ∙ �

�� =211 × 17,72

20000 × 1 − 0,6 × 211

�� = 0,19 ��

Nozzle

Data masukan :

a. Diameter dalam (dn) = 1,049 in

b. Tekanan desain (P) = 211 psi

c. Teg. Ijin material (Sn) = 17100 psi

d. Joint Efficiency (E) = 1

e. Tebal leher nozzle (tn) = 0,073 in

Tebal dinding nozzle yang dibutuhkan (trn)

72

��� =�� ∙ �

� ∙ � − 0,6 ∙ ��

��� =211 × 0,5245

17100 × 1 − 0,6 × 211

��� = 0,007 ��

B. Luas Reinforcement

Luas Reinforcement yang dibutuhkan dengan

rumus 2.31.

� = � ∙ �� + 2 ∙ �� × �� �1 −17100

20000�

� = 1,049 × 0,19

+ 2 × 0,073 × 0,19(1 − 0,855)

� = 0,203 ���

Luas Reinforcement yang tersedia

Jika nilai A lebih kecil dari jumlah nilai A1,

A2, A3, dan A4 maka nozzle tidak memerlukan plat

penguat. Perhitungan luas bidang penguatan

opening dapat ditentukan dengan cara :

a) Luas Bidang A1

Luas bidang A1 yang digunakan adalah luas

yang paling besar dari 2 perhitungan rumus

2.32 dan 2.33 :

�� = � ∙ (� − ��)

�� = 1,049 × (0,25 − 0,19)

�� = 0,063 ���

atau

�� = 2(� − ��)(�� + �)

�� = 2(0,25 − 0,19)(0,073 + 0,25)

�� = 0,039 ���

Sehingga A1 yang dipilih :

73

�� = 0,063 ��� − 2 × ��(� − ��)(1 − 0,855)

�� = 0,063 ���

− 2

× 0,073(0,25 − 0,19)(1

− 0,855) = 0,062 ���

b) Luas Bidang A2

Luas bidang A2 yang digunakan adalah luas

yang paling kecil dari 2 perhitungan rumus 2.34

dan 2.35 :

�� = 5 ∙ � ∙ (�� − ���)

�� = 5 × 0,25 × (0,073 − 0,025)

�� = 0,083 ���

atau

�� = 5 ∙ �� ∙ (�� − ���)

�� = 5 × 0,073 × (0,073 − 0,025)

�� = 0,024 ���

Sehingga A2 yang dipilih :

�� = 0,024 ��� × 0,855 = 0,0205 ���

c) Luas Bidang A4

�� = (���� �� ������ ����)

�� = �1

2× ��� × 2

�� = �1

2× 0,65�� × 2 = 0,4225 ���

�� = 0,4225 ��� × 0,855 = 0,361 ���

Maka

A1+A2+A3+A4 = 0,062+ 0,0205 + 0 + 0,361 =

0,4435 in2

Dari perhitungan di atas dapat disimpulkan bahwa nilai

A 0,203 in2 lebih kecil dari 0,4435 in2 sehingga pada

nozzle N3 tidak memerlukan reinforcement pad.

d) Kekuatan sambungan las

A = 0,209 in2

74

A1 = 0,062 in2

Gambar 4.11 Path of Failure

Beban yang ditanggung oleh las

reinforcement pad

(� − ��)� = (0,209 − 0,062) × 20000

= 2940 ��

Tegangan Las

Fillet – weld shear

0,49 x 20000 = 9800 psi

Groove – weld tension

0,74 x 20000 = 14800 psi

Nozzle – wall shear

0,70 x 17100 = 11970 psi

Kekuatan las dan leher nozzle

o Fillet weld shear (a)

���

2× ���� ��� × 9800

= 2,066 × 0,65

× 9800

= 13160,42 ��

o Nozzle wall shear (b)

75

���

2× �� × 11970

= 1,978 × 0,073

× 11970

= 1728,40 ��

o Groove weld tension (c)

���

2× ���� ��� × 14800

= 2,066 × 0,65

× 14800

= 19874,92 ��

Possible Path of Failure

1. Melalui a dan b

13160,42 + 1728,40 = 14888,82 lb

2. Melalui a dan c

13160,42 + 19874,92 = 33035,34 lb

Path 1 dan 2 lebih kuat dari total 2940 lb

4.2 Pemodelan Pressure Vessel dengan Software PV Elite

Perancangan bejana tekan menggunakan bantuan software PV Elite

dilakukan dalam beberapa tahap menggunakan data yang sudah ada. Tahap-

tahap perancangan bejana tekan Gas Dryer diuraikan sebagai berikut.

4.2.1 Input Data Beban Bekana Tekan

Data beban yang digunakan dalam perancangan bejana tekan adalah:

Tekanan Internal = 211 psi

Temperatur = 482 °F

Beban Angin = Standar ASCE-93

Kecepatan Angin = 19,44 mph

Beban Gempa = Standar UBC 1994

a. Desain

76

Data-data perancangan di atas dimasukkan ke dalam toolbar

seperti pada Gambar 4.12.

Gambar 4.12 Input Data Desain

b. Wind Load

Data beban angin dimasukkan pada toolbar seperti Gambar 4.13.

Gambar 4.13 Input Data Wind Load

c. Seismic Load

Data beban gempa dimasukkan pada toolbar seperti pada

Gambar 4.14.

77

Gambar 4.14 Input Data Seismic Load

4.2.2 Membuat Model Bejana Tekan

1. Desain Bottom Head

Desain head dilakukan dengan menggunakan data-data :

Tipe Head = 2:1 Ellipsoidal Head

Tebal Head = 0,25 in

Material Head = SA 516M Gr. 70

Diameter Head = 35,43 in

Pemodelan dilakukan dengan mengklik ikon insert an

elliptical head pada toolbar elements seperti ditunjukkan pada

Gambar 4.15.

Gambar 4.15 Desain Bottom Head

Kemudian data perancangan dimasukkan pada toolbar

general input yang terdapat di bawahnya seperti ditunjukkan pada

Gambar 4.16.

78

Gambar 4.16 Model Bottom Head

2. Desain Shell

Desain shell dilakukan dengan menggunakan data-data :

Tebal Shell = 0,25 in

Panjang Shell = 6,28 ft

Material Shell = SA 516M Gr. 70

Efisiensi Sambungan = 1

Pemodelan dilakukan dengan mengklik ikon insert a

cylindrical shell pada toolbar elements seperti ditunjukkan pada

Gambar 4.17.

Gambar 4.17 Desain Cylindrical Shell

Kemudian data perancangan dimasukkan pada toolbar

general input yang terdapat dibawahnya seperti ditunjukkan

pada Gambar 4.18.

Gambar 4.18 Model Shell

79

3. Desain Top Head

Dalam mendesain top head dilakukan sama seperti

mendesain bottom head. Model top head ditunjukkan pada

Gambar 4.19.

Gambar 4.19 Model Top Head

4. Desain Leg

Pemodelan leg dilakukan dengan cara mengklik ikon Leg

Input pada toolbar Details kemudian mengisi data-data Leg pada

toolbar Leg Dialog seperti ditunjukkan pada Gambar 4.20 dan

Gambar 4.21 dan hasil dari pemodelan leg ditunjukkan pada

Gambar 4.22.

Gambar 4.20 Desain Leg

Gambar 4.21 Leg Dialog

80

Gambar 4.22 Model Leg

5. Desain Nozzle

Dalam perancangan bejana tekan digunakan jenis nozzle

standar terlebih dahulu untuk mengecek apakah nozzle-nozzle

yang ada memerlukan plat penguat tambahan atau tidak. Data

desain nozzle pada perancangan bejana tekan Gas Dryer dapat

dilihat pada Tabel 4.2.

Tabel 4.2 Data Nozzle

No Mark No NP

S

Sc

h

Flange Distance

From

Node

(ft)

Layout

Angle

(°) Ratting Material

1 Noz N1 Fr10 4” 40 150 SA-106 B - 0

2 Noz N1 Fr20 2” 40 150 SA-106 B 1 0

3 Noz N2 Fr20 1” 40 150 SA-106 B 1 180

4 Noz N3 Fr20 ¾” 40 150 SA-106 B 6 180

5 Noz N1 Fr30 4” 40 150 SA-106 B - 0

Gambar 4.23 Desain Nozzle

81

Setelah desain nozzle selesai maka akan didapatkan hasil seperti

pada Gambar 4.24.

Gambar 4.24 Pemodelan Nozzle

4.2.3 Hasil Perhitungan

Hasil perhitungan dapat dilihat dengan mengklik ikon analyse

atau dengan menekan tombol F12 pada keyboard. Gambar 4.25

menunjukkan tampilan hasil perhitungan dari software PV Elite.

Gambar 4.25 Tampilan Hasil Perhitungan PV Elite

4.2.4 Perbandingan Hasil Perhitungan Manual dengan PV Elite

Perbandingan hasil perancangan yang dilakukan secara manual

maupun dengan menggunakan bantuan software PV Elite ditunjukkan

pada Tabel 4.3.

82

Tabel 4.3 Perbandingan Hasil Perancangan

Parameter Hasil Perhitungan

Manual PV Elite

Desain

Tekanan

Internal

Tebal Dinding Shell (in) 0,25 0,2487

Tebal Dinding Shell Pasaran (in) 0,25 0,25

Tebal Dinding Head (in) 0,25 0,2469

Tebal Dinding Head Pasaran (in) 0,25 0,25

MAWP Shell (psi) 278,86 279,88

MAWP Head (psi) 280,90 281,85

Tekanan Tes Hidrostatik (psi) 274,3 228,02

Tekanan

Eksternal

Tebal Dinding Shell yang diperlukan (in) - 0,168

Tebal Dinding Shell (in) 0,25 0,25

Tebal Dinding Head yang diperlukan (in) - 0,093

Tebal Dinding Head (in) 0,25 0,25

Tekanan Ijin Maksimum Shell (psi) 25,47 20,52

Tekanan Ijin Maksimum Head (psi) 64,85 62,57

4.2.5 Analisa Hasil Perhitungan

Dari tabel 4.3 terdapat beberapa perbedaan antara perhitungan

manual dengan perhitungan menggunakan software PV Elite.

a. Ketebalan dinding Shell dan Head

Dari hasil perbandingan antara dua perhitungan ketebalan

dinding shell dan head tidak terdapat jumlah selisih angka yang

terlalu besar dan cenderung hampir sama. Pada perhitungan

manual didapat ketebalan shell 0,25 in dan head 0,25 in,

sedangkan pada PV Elite didapat ketebalan yang dibutuhkan

untuk shell 0,2487 in dan head 0,2469 in.

b. MAWP Shell dan MAWP Head

Dari hasil perbandingan antara dua perhitungan MAWP

shell dan head tidak terdapat selisih angka yang signifikan. Pada

perhitungan manual didapat MAWP shell dan head dalam

kondisi baru sebesar 278,86 psi dan 280,90 psi, sedangkan pada

83

perhitungan software PV Elite didapat MAWP shell dan head

dalam kondisi baru sebesar 279,88 psi dan 281,85 psi.

c. Tekanan Hidrostatik

Perbedaan antara perhitungan manual dengan PV Elite

dalam menghitung tekanan hidrostatik menunjukkan perbedaan

yang lumayan signifikan. Perhitungan tekanan hidrostatik

manual sebesar 274,30 psi sedangkan perhitungan tekanan

hidrostatik dengan PV Elite sebesar 228,02 psi.

d. Beban Tekanan Eksternal

Pada perhitungan ketebalan dinding berdasarkan tekanan

eksternal terdapat perbedaan signifikan pada tekananan ijin

maksimum dikarenakan pada perhitungan manual terdapat

pembacaan grafik nilai faktor A dan nilai B. Pada perhitungan

manual pada shell didapat nilai tekanan ijin maksimum sebesar

25,47 psi sedangkan pada head sebesar 64,85 psi. Dan pada

perhitungan software PV Elite didapat nilai tekanan ijin

maksimum pada shell sebesar 20,52 psi sedangkan pada head

sebesar 62,57 psi.

4.3 Perhitungan Lifetime

Setiap equipment yang ada pada industry pasti memiliki jangka waktu

bekerja atau lifetime hingga equipment tersebut dinyatakan rusak. Lifetime

equipment ini dapat dipengaruhi oleh berbagai macam faktor seperti, korosi,

erosi, beban, dan maintenance. Untuk analisa pada bejana tekan Gas Dryer

kali ini, lifetime bejana tekan dipengaruhi oleh faktor korosi sebab data yang

ada di lapangan berkutat pada korosi.

Perhitungan lifetime pada analisa kali ini membutuhkan data dari

ketebalan optimal bejana tekan yang baru dan ketebalan bejana tekan setelah

terkorosi dan juga adanya laju korosi sebagai faktor pembagi.

Data yang dibutuhkan :

1. Ketebalan optimal (t) = 0,25 in / 6,35 mm (kondisi baru)

2. Ketebalan terkorosi (tr) = 0,19 in / 4,83 mm

84

3. Laju korosi (CR) = 0,04862 mmpy

Perhitungan lifetime :

� =� − ��

��

Dimana, L adalah lifetime

� =6,35 − 4,83

0,04862

� = 31 tahun

4.4 Perhitungan Biaya Ekonomis

4.4.1 Total Harga Plat

Sebelum menghitung total harga plat sebaiknya harus

mengetahui tentang susunan plat sebagai pembentuk bejana tekan

yang digambarkan pada Gambar 4.26.

Gambar 4.26 Susunan Plat

Dengan susunan seperti itu maka dibutuhkan plat sebanyak 2

lembar plat untuk masing-masing tebal 6,35 mm dan 12 mm. Harga

plat dengan ketebalan 6,35 mm sebesar 1.010.000 rupiah per plat

sedangkan total harga plat dengan ketebalan 12 mm sebesar 1.900.000

rupiah per plat.

4.4.2 Total Harga Kawat Las

Sebelum mengkalkulasi harga kawat las, sebaiknya

mengetahui section pengelasan seperti pada Gambar 4.27 berikut.

85

Gambar 4.27 Section Las

Untuk menghitung harga kawat las, harus mengetahui panjang

las, luas las seperti Gambar 4.28, dan volume las yang tertera pada

Tabel 4.4 untuk tebal plat 6,35 mm dan Tabel 4.5 untuk tebal plat 12

mm.

Gambar 4.28 Luas area las yang diarsir

Rumus Luas Area Las : �(� − ��)� ∙ tan ��

�� + (�� ∙ �)�

Dimana :

T = tebal material [mm]

rf = root face [1 mm]

α = sudut bevel [65°]

ro = root opening [2 mm]

Tabel 4.4 Tabel Volume Las untuk ketebalan 6,35 mm

Section Panjang Las (mm) Luas Las (mm2) Volume Las (mm3)

A 1434 27,69 39707,46

B 1434 27,69 39707,46

C 1200 27,69 33228

D 1200 27,69 33228

86

E 1434 27,69 39707,46

F 1434 27,69 39707,46

G 713 27,69 19742,97

H 713 27,69 19742,97

I 1434 27,69 39707,46

J 1434 27,69 39707,46

TOTAL VOLUME 344186,7

Tabel 4.5 Tabel Volume Las untuk ketebalan 12 mm

Section Panjang Las (mm) Luas Las (mm2) Volume Las (mm3)

A 1434 94,24 135140,16

B 1434 94,24 135140,16

C 1200 94,24 113088

D 1200 94,24 113088

E 1434 94,24 135140,16

F 1434 94,24 135140,16

G 713 94,24 67193,12

H 713 94,24 67193,12

I 1434 94,24 135140,16

J 1434 94,24 135140,16

TOTAL VOLUME 1171403,2

Untuk menemukan nilai berat logam las dengan rumus 2.39 :

Berat Logam Las = Volume Logam Las × Massa Jenis Logam (�)

Sehingga didapat untuk ketebalan 6,35 mm :

Berat Logam Las = (344,19 cm3 x 7,85 gr/cm3)

Berat Logam Las = 2706,6 gr = 2,707 kg

Harga kawat las dihitung menggunakan rumus 2.40 :

Harga Kawat Las =Berat Logam Las

deposite efficiency× Harga kawat las/kg

87

Harga Kawat Las =2,707

0,62× 9.250

Harga Kawat Las = Rp41.000

Untuk ketebalan 12 mm :

Berat Logam Las = (1171,4 cm3 x 7,85 gr/cm3)

Berat Logam Las = 9195,49 gr = 9,196 kg

Harga kawat las dihitung menggunakan rumus 2.40 :

Harga Kawat Las =Berat Logam Las

deposite efficiency× Harga kawat las/kg

Harga Kawat Las =9,196

0,62× 9.250

Harga Kawat Las = Rp140.000

4.4.3 Total Gaji Pegawai

Data yang dibutuhkan untuk menghitung biaya gaji pegawai adalah

sebagai berikut :

Tabel 4.6 Jumlah Pekerja

No Jenis Pekerja Jumlah

1 Helper 4

2 Fitter 4

3 Welder SMAW 2

Waktu pengerjaan pembuatan bejana tekan ini satu minggu yang

berarti 168 jam.

Perhitungan biaya pegawai dengan rumus 2.41 :

Biaya Pegawai =Waktu pengerjaan × gaji karyawan

operating factor

Helper

Biaya Helper = 168 × 6.500 = Rp1.092.000

88

Fitter

Biaya Fitter = 168 × 8.500 = Rp1.428.000

SMAW Welder

Biaya Welder =168 × 8.000

0,4= Rp3.360.000

Total Biaya Pegawai :

Rp1.092.000 + Rp1.428.000 + Rp3.360.000 = Rp5.880.000

4.4.4 Total Biaya

Perhitungan biaya total dengan rumus 2.42 :

Untuk tebal 6,35 mm :

Rp2.020.000 + Rp41.000 + Rp5.880.000 + Rp700.000 (Harga Head)

= Rp8.641.000

Untuk tebal 12 mm :

Rp3.800.000 + Rp140.000 + Rp5.880.000 + Rp1.000.000 (Harga

Head)

= Rp10.820.000

Dengan memperhitungkan biaya luar seperti transportasi dan yang

lainnya, untuk menjadi biaya total produk maka biaya total di

tambahkan dengan 20% dari biaya total dan menjadi :

Biaya Total Produk = Biaya Total + 20% Biaya Total

Untuk ketebalan 6,35 mm :

Biaya Total Produk = Rp8.641.000 + (20% ∙ Rp8.641.000)

Biaya Total Produk = Rp10.369.200

Untuk ketebalan 12 mm :

Biaya Total Produk = Rp10.820.000 + (20% ∙ Rp10.820.000)

Biaya Total Produk = Rp12.984.000

89

Untuk menjual produk bejana tekan, harga produk bejana tekan

ditambahkan dengan PPN sebesar 20% yang dapat dilihat pada Tabel

4.7.

Tabel 4.7 Total Harga untuk Penjualan Bejana Tekan

Komponen

Biaya

Bejana dengan tebal

6,35 mm

Bejana dengan tebal

12 mm

Biaya Produk Rp10.369.200 Rp12.984.000

PPN 20% Rp2.073.840 Rp2.596.800

Harga Jual Rp12.443.040 Rp15.580.800

90

Halaman ini sengaja dikosongkan

91

BAB 5

KESIMPULAN & SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari hasil perhitungan dan analisa di atas, didapatkan kesimpulan sebagai

berikut :

1. Dari hasil perbandingan antara dua perhitungan ketebalan dinding shell

dan head tidak terdapat jumlah selisih angka yang terlalu besar dan

cenderung hampir sama. Pada perhitungan manual didapat ketebalan

shell 0,25 in dan head 0,25 in, sedangkan pada PV Elite didapat

ketebalan yang dibutuhkan untuk shell 0,2487 in dan head 0,2469 in.

2. Dari hasil perbandingan antara dua perhitungan MAWP shell dan head

tidak terdapat selisih angka yang signifikan. Pada perhitungan manual

didapat MAWP shell dan head dalam kondisi baru sebesar 278,86 psi

dan 280,90 psi, sedangkan pada perhitungan software PV Elite didapat

MAWP shell dan head dalam kondisi baru sebesar 279,88 psi dan

281,85 psi.

3. Tegangan yang terjadi pada bejana tekan terletak pada sisi bejana tekan

yang terkena angin sebesar 7750 psi sedangkan tegangan ijin

maksimum material bejana tekan adalah 20000 psi, maka tegangan

yang terjadi pada bejana tekan masih dianggap aman.

4. Ketebalan optimal dari bejana tekan didapatkan sebesar 0,25 in atau

6,35 mm dan laju korosi yang terjadi pada material SA 516M Gr. 70

sebesar 0,04862 mmpy, jadi lifetime yang diperkirakan selama 31

tahun.

5. Perbandingan biaya ekonomis dari bejana tekan untuk Gas Dryer

dengan menggunakan plat ketebalan 6,35 mm mempunyai harga jual

sebesar Rp12.443.040 sedangkan dengan menggunakan ketebalan 12

mm mempunyai biaya penjualan sebesar Rp15.580.800

92

5.2 Saran

Dari penelitian ini penulis ingin memberi saran :

1. Penggunaan software PV Elite sudah baik tetapi alangkah baiknya bisa

ditambahkan menggunakan software lain yang mempunyai perhitungan

lebih akurat.

93

DAFTAR PUSTAKA

ASME. 2013. “ASME Boiler & Pressure Vessel Code: VIII - Div 1 Rules for Construction of Pressure Vessels.” VIII Division 1: Rules for Construction of Pressure Vessels 2417: 1–864. http://gazkhodro.ir/wp-content/uploads/2015/11/ASME BPVC Section VIII Division 1.pdf%0Ahttps://law.resource.org/pub/us/cfr/regulations.gov.docket.03/asme.b31.8s.commentary.pdf.

Aziz, Abdul, Abdul Hamid, and Imam Hidayat. 2014. “Perancangan Bejana Tekan

(Pressure Vessel) Untuk Separasi 3 Fasa.” Sinergi 18: 31–38. Bhosale, Hemant, Dilpreet Singh Bedi, and Akash Modasara. 2017. “Design of

Vertical Pressure Vessel Using PV Elite Software.” : 2147–53. Darmayadi, I. 2014. CARA MENGHITUNG KEBUTUHAN KAWAT LAS.

Dipetik 12:30, 2019, dari www.migas-indonesia.com. Kurniawan, Ilham. 2010. “Perencanaan Bejana Tekan ( Pressure Vessel ) Tipe

Separator Untuk Fluida Gas.” (19). Megyesy, Eugene F. 1998. "Pressure Vessel Handbook Twelfth Edition".

Oklahoma : Pressure Vessel Publishing. Inc. Pendbhaje, R.Apurva, Mahesh Gaikwad, Nitin Deshmukh, and Rajkumar Patil.

2014. “Design and Analysis of Pressure Vessel.” International Journal of Innovative Research in Technology & Science 2(3): 28–34. http://ijirts.org/volume2issue3/IJIRTSV2I3036.pdf.

Rahmadhani, Nadia Imamah, Mohammad Miftachul Munir, and Mochammad

Choirul Rizal. 2018. “Analisis Desain De-Ethanizer Coloumn 043-T-31002 Dan Support Akibat Pengaruh Dari Wind Load Dan Seismic Load Pada Proyek Pembangunan Kilang LNG Tangguh Train 3 Di Teluk Bintuni , Papua Barat.” Surabaya. Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya.

Satrijo, Djoeli Dan, and Syarief Afif Habsya. 2012. “Perancangan Dan Analisa

Tegangan Pada Bejana Tekan Horizontal.” ROTASI Jurnal Teknik Mesin 14(3): 33.

94

Halaman ini sengaja dikosongkan

95

LAMPIRAN

LAMPIRAN A

100

PENGADAAN PERALATAN UTAMA SPBG CNG-PAKET 4 SPBG MOTHER STATION DI

BEKASI, JAWA BARAT

DATA SHEET FOR GAS DRYER Document No. : BKSI-SPBG-ME4-MEC-DTS-002

Rev. : 01

Project No. : C.1553

PT. Pertamina (Persero)

PENGADAAN PERALATAN UTAMA SPBG CNG-PAKET 4 SPBG MOTHER STATION DI BEKASI, JAWA BARAT

Contract No. 003/SP/PPK-ME/2015-SO

01 Issued For Construction 17/12/15 SK AFH YP

B Issued For Approval 19/10/15 SK AFH YP

A Issued For Review 16/09/15 SK AFH YP

REV DESKRIPSI

DATE

BY CHK’D APP’D CONSULTANT PERTAMINA

KONTRAKTOR

LAMPIRAN A

101

1. TUJUAN

Tujuan dari dokumen ini adalah data sheet persyaratan minimum dan parameter peralatan utama yang akan digunakan pada SPBG Mother Station berupa Gas Dryer.

2. DEFINISI ISTILAH

Dalam dokumen ini yang dimaksud dengan :

Perusahaan : Direktorat Jenderal Minyak dan Gas Bumi – Kementrian Energi dan Sumber Daya Mineral Republik Indonesia

SPBG CNG : Stasiun Pengisian Bahan Bakar Gas dalam dokumen ini dikhususkan untuk SPBG CNG Mother Station.

KONTRAKTOR : Mitra kerja PERUSAHAAN membantu pekerjaan kontruksi Proyek SPBG Mother Station Bekasi.

VENDOR : Mitra kerja PERUSAHAAN sebagai penyedia peralatan utama Proyek SPBG.

MANUFAKTUR : Pabrikan pembuat peralatan utama.

KONTRAK : Kontrak pengadaan peralatan utama SPBG CNG Mother Station Paket 4.

3. REFERENSI

Semua kode dan standar yang berlaku untuk peralatan di atas dapat ditemukan dalam spesifikasi Gas Dryer

LAMPIRAN A

102

DESCRIPTION REQUIREMENT REMARK

1 TAG NO JKRT-V-101

2 QUANTITY 1 UNIT

3 TYPE TWIN TOWER, FULLY AUTOMATIC REGENERATION SYSTEM

4 P&ID NO JKRT-SPBG-ME3-PRO-DWG-003

5 SERVICE NATURAL GAS

6 BRAND XEBEC

7 CODE ASME SECTION VIII DIV 1-2013 EDITION

Certif ied

8 VESSEL STAMPING ASME U-STAMP

9 FLUID STATE NATURAL GAS

10 FLOW Sm3/h 4500

11 PRESSURE Barg 6

12 INLET TEMPERATURE deg C 34

13 INLET WATER CONTENT lb/mmscf 40

14 OULET TEMPERATURE (MAX) deg C 10 0C + Max. Ambient Temperature

15 OUTLET WATER CONTENT lb/mmscf 3

16 PRESSURE DROP (MAX) Bar 0,7

17 HAZARDOUS AREA CLASSIFICATION CLASS 1, DIV II Group D

18 SG - 0.0062

19 VISCOSITY cP 0,0116 @ 1 Bar - 30 deg C

20 ADSORBTION CHAMBER QUANTITY 2

21 TOWER DIAMETER mm 900

22 TOWER HEIGHT mm 2815

23 CORROSION ALLOWANCE mm 1.5

24 VESSEL M IN. SHELL THICKNESS mm 12

25 VESSEL TEST PRESSURE Barg AS PER CODE

26 PWHT REQUIRED NO

27 RADIOGRAPHY (NDT) 100%

28 INSULATION (VESSEL & PIPING) Insulation on vessel, heater, separator, and related piping

Hot insulation for personal protection

29 VESSEL SUPPORT TYPE (SKIRT/LEG) LEG

30 DESSICANT TYPE MOLECULAR SIEVE No absorption for THT / mercaptant

31 DESSICANT QUANTITY kg/chamber 750

32 REGERATING CYCLE TIME Minutes 720

33 REGERATING CYCLE OPERATION CONTROL FULLY AUTOMATIC BASED ON TIME OR DEW POINT

Using compressed air actuated valves

34 DRAIN SYSTEM FULLY AUTOMATIC

35 INSTRUMENT AIR PRESSURE Barg 7

36 HEATER ELECTRIC HEATER

37 COOLING SYSTEM AIR COOLING SYSTEM

38 GAS FLOW SYSTEM: BLOWER/HYDRAULIC COMP BLOWER SYSTEM

39 EQUIPMENT NOISE LEVEL dB 70 @ 3 meter

40 COATING & PAINTING As per customer request RAL 1023

41 CONTROL PANEL LOCAL

42 BY PASS SYSTEM NO

43 FIREPROOFING NO

44 PREFILTER QUANTITY 1

45 TYPE COALESCER

46 FILTRATION < 0.6 MICRON; EFFICIENCY: 99% With drain trap

47 AFTER FILTER QUANTITY 1

48 TYPE PARTICLE

49 FILTRATION < 1 MICRON; EFFICIENCY: 99%

GENERAL

OPERATING CONDITION

DRYER CONSTRUCTION

LAMPIRAN A

103

DESCRIPTION REQUIREMENT REMARK

50 PHASE NA

51 V 24

52 KW NA

53 POLES NA

54 HZ NA

55 PHASE 3

56 V 380

57 KW 3.75

58 POLES 4

59 HZ 50

60 PHASE 3

61 V 380

62 KW 0.37

63 POLES 4

64 HZ 50

65 PHASE 3

66 V 380

67 KW 36

68 POLES NA

69 HZ 50

70 SIZE 5 INCH

71 RATING 150

72 FACING WN FLANGE, RF A 105

73 SIZE 5 INCH

74 RATING 150

75 FACING WN FLANGE, RF A 105

76 SIZE 2 INCH

77 RATING 150

78 FACING WN FLANGE, RF

79 SIZE 1/2 " INCH

80 RATING 150

81 FACING NPT THREAD

82 SIZE 1 Inch Automatic drain

83 RATING 150

84 FACING WN FLANGE, RF

85 RELIEF VALVE YES

86 DRAIN TRAPS YES

87 LOCAL CONTROL PANEL YES

88 DEWPOINT INDICATOR YES

89 INSTRUMENTATION YES

90 VESSEL SA 516 M Gr 485

91 HEAD SA 516 M Gr 485

92INTERNAL 06 Cr 19 Ni 10

18 % Chromium ; 8 % nickel ; max 0.08 % carbon

93 NOZZLE PIPE SA 106 B

94 PLATES Q 235 B

95 FORGING SA 105 M

96 FLANGES/BLIND/MANHOLE COVER SA 105 M

97 SUPPORT Q 235 B

98 PIPING & WELDED FITTINGS CS

99 NAMEPLATE SS 317

100 EXTERNAL BOLTING/NUT A193M GR. B7M/ 1944M GR. 2HM

INSTRUMENT AIR

DRAIN

MOTOR (COOLER)

HEATER

INLET

OUTLET

VENTING

POWER CONSUMPTION

DRYER PIPING CONNECTION

ACCESSORIES

MATERIAL

MOTOR (BLOWER/HYDRAULIC PUMP)

INSTRUMENTATION

LAMPIRAN B

104

Element Thickness, Pressure, Diameter and Allowable Stress :

| | Int. Press | Nominal | Total Corr| Element | Allowable |

From| To | + Liq. Hd | Thickness | Allowance | Diameter | Stress(SE)|

| | psig | in. | in. | in. | psi |

---------------------------------------------------------------------------

10| 20| 211.000 | ... | 0.060000 | 35.4300 | 20000.0 |

20| 30| 211.000 | ... | 0.060000 | 35.4300 | 20000.0 |

30| 40| 211.000 | ... | 0.060000 | 35.4300 | 20000.0 |

Element Required Thickness and MAWP :

| | Design | M.A.W.P. | M.A.P. | Minimum | Required |

From| To | Pressure | Corroded | New & Cold | Thickness | Thickness |

| | psig | psig | psig | in. | in. |

----------------------------------------------------------------------------

10| 20| 211.000 | 278.940 | 403.550 | 0.31000 | 0.22141 |

20| 30| 211.000 | 278.940 | 346.349 | 0.31000 | 0.24872 |

30| 40| 211.000 | 278.940 | 502.267 | 0.31000 | 0.19024 |

Minimum 175.400 285.000

Note : The M.A.W.P is Governed by a Standard Flange !

Note : The M.A.P.(NC) is Governed by a Flange !

Internal Pressure Calculation Results :

ASME Code, Section VIII, Division 1, 2013

Torispherical Head From 10 To 20 SA-516 70 , UCS-66 Crv. B at 482 °F

Material UNS Number: K02700

Inside Corroded Head Depth [h]:

LAMPIRAN B

105

= L - sqrt( ( L - Di / 2) * ( L + Di / 2 - 2 * r ) )

= 20.29-sqrt((20.29-35.55/2)*(20.29+35.55/2-2*2.22))

= 11.093 in.

M factor for Torispherical Heads ( Corroded ):

= (3+sqrt((L+C)/(r+C)))/4 per Appendix 1-4 (b & d)

= (3+sqrt((20.230 + 0.0600 )/(2.156 + 0.0600 )))/4

= 1.5065

Required Thickness due to Internal Pressure [tr]:

= (P*L*M)/(2*S*E-0.2*P) per Appendix 1-4 (d)

= (211.000*20.2900*1.5065)/(2*20000.00*1.00-0.2*211.000)

= 0.1614 + 0.0600 = 0.2214 in.

Max. Allowable Working Pressure at given Thickness, corroded [MAWP]:

= (2*S*E*t)/(M*L+0.2*t) per Appendix 1-4 (d)

= (2*20000.00*1.00*0.2500)/(1.5065*20.2900+0.2*0.2500)

= 326.615 psig

M factor for Torispherical Heads ( New & Cold ):

= (3+sqrt(L/r))/4 per Appendix 1-4 (b & d)

= (3+sqrt(20.230/2.156))/4

= 1.5158

Maximum Allowable Pressure, New and Cold [MAPNC]:

= (2*S*E*t)/(M*L+0.2*t) per Appendix 1-4 (d)

= (2*20000.00*1.00*0.3100)/(1.5158*20.2300+0.2*0.3100)

= 403.550 psig

Actual stress at given pressure and thickness, corroded [Sact]:

= (P*(M*L+0.2*t))/(2*E*t)

= (211.000*(1.5065*20.2900+0.2*0.2500))/(2*1.00*0.2500)

= 12920.427 psi

LAMPIRAN B

106

Straight Flange Required Thickness:

= (P*R)/(S*E-0.6*P) + c per UG-27 (c)(1)

= (211.000*17.7750)/(20000.00*1.00-0.6*211.000)+0.060

= 0.249 in.

Straight Flange Maximum Allowable Working Pressure:

= (S*E*t)/(R+0.6*t) per UG-27 (c)(1)

= (20000.00 * 1.00 * 0.2500 )/(17.7750 + 0.6 * 0.2500 )

= 278.940 psig

Percent Elong. per UCS-79, VIII-1-01-57 (75*tnom/Rf)*(1-Rf/Ro) 10.061 %

Note: Please Check Requirements of UCS-79 as Elongation is > 5%.

MDMT Calculations in the Knuckle Portion:

Govrn. thk, tg = 0.310 , tr = 0.161 , c = 0.0600 in. , E* = 1.00

Stress Ratio = tr * (E*)/(tg - c) = 0.646 , Temp. Reduction = 35 °F

Min Metal Temp. w/o impact per UCS-66, Curve B -20 °F

Min Metal Temp. at Required thickness (UCS 66.1) -55 °F

MDMT Calculations in the Head Straight Flange:

Govrn. thk, tg = 0.310 , tr = 0.189 , c = 0.0600 in. , E* = 1.00

Stress Ratio = tr * (E*)/(tg - c) = 0.755 , Temp. Reduction = 25 °F

Min Metal Temp. w/o impact per UCS-66, Curve B -20 °F

Min Metal Temp. at Required thickness (UCS 66.1) -45 °F

Cylindrical Shell From 20 To 30 SA-516 70 , UCS-66 Crv. B at 482 °F

Material UNS Number: K02700

Required Thickness due to Internal Pressure [tr]:

LAMPIRAN B

107

= (P*R)/(S*E-0.6*P) per UG-27 (c)(1)

= (211.000*17.7750)/(20000.00*1.00-0.6*211.000)

= 0.1887 + 0.0600 = 0.2487 in.

Max. Allowable Working Pressure at given Thickness, corroded [MAWP]:

= (S*E*t)/(R+0.6*t) per UG-27 (c)(1)

= (20000.00*1.00*0.2500)/(17.7750+0.6*0.2500)

= 278.940 psig

Maximum Allowable Pressure, New and Cold [MAPNC]:

= (S*E*t)/(R+0.6*t) per UG-27 (c)(1)

= (20000.00*1.00*0.3100)/(17.7150+0.6*0.3100)

= 346.349 psig

Actual stress at given pressure and thickness, corroded [Sact]:

= (P*(R+0.6*t))/(E*t)

= (211.000*(17.7750+0.6*0.2500))/(1.00*0.2500)

= 15128.699 psi

Percent Elongation per UCS-79 (50*tnom/Rf)*(1-Rf/Ro) 0.867 %

Minimum Design Metal Temperature Results:

Govrn. thk, tg = 0.310 , tr = 0.189 , c = 0.0600 in. , E* = 1.00

Stress Ratio = tr * (E*)/(tg - c) = 0.755 , Temp. Reduction = 25 °F

Min Metal Temp. w/o impact per UCS-66, Curve B -20 °F

Min Metal Temp. at Required thickness (UCS 66.1) -45 °F

Torispherical Head From 30 To 40 SA-516 70 , UCS-66 Crv. B at 482 °F

Material UNS Number: K02700

Inside Corroded Head Depth [h]:

LAMPIRAN B

108

= L - sqrt( ( L - Di / 2) * ( L + Di / 2 - 2 * r ) )

= 20.29-sqrt((20.29-35.55/2)*(20.29+35.55/2-2*5.85))

= 12.147 in.

M factor for Torispherical Heads ( Corroded ):

= (3+sqrt((L+C)/(r+C)))/4 per Appendix 1-4 (b & d)

= (3+sqrt((20.230 + 0.0600 )/(5.790 + 0.0600 )))/4

= 1.2156

Required Thickness due to Internal Pressure [tr]:

= (P*L*M)/(2*S*E-0.2*P) per Appendix 1-4 (d)

= (211.000*20.2900*1.2156)/(2*20000.00*1.00-0.2*211.000)

= 0.1302 + 0.0600 = 0.1902 in.

Max. Allowable Working Pressure at given Thickness, corroded [MAWP]:

= (2*S*E*t)/(M*L+0.2*t) per Appendix 1-4 (d)

= (2*20000.00*1.00*0.2500)/(1.2156*20.2900+0.2*0.2500)

= 404.624 psig

M factor for Torispherical Heads ( New & Cold ):

= (3+sqrt(L/r))/4 per Appendix 1-4 (b & d)

= (3+sqrt(20.230/5.790))/4

= 1.2173

Maximum Allowable Pressure, New and Cold [MAPNC]:

= (2*S*E*t)/(M*L+0.2*t) per Appendix 1-4 (d)

= (2*20000.00*1.00*0.3100)/(1.2173*20.2300+0.2*0.3100)

= 502.267 psig

Actual stress at given pressure and thickness, corroded [Sact]:

= (P*(M*L+0.2*t))/(2*E*t)

= (211.000*(1.2156*20.2900+0.2*0.2500))/(2*1.00*0.2500)

= 10429.438 psi

LAMPIRAN B

109

Straight Flange Required Thickness:

= (P*R)/(S*E-0.6*P) + c per UG-27 (c)(1)

= (211.000*17.7750)/(20000.00*1.00-0.6*211.000)+0.060

= 0.249 in.

Straight Flange Maximum Allowable Working Pressure:

= (S*E*t)/(R+0.6*t) per UG-27 (c)(1)

= (20000.00 * 1.00 * 0.2500 )/(17.7750 + 0.6 * 0.2500 )

= 278.940 psig

Percent Elong. per UCS-79, VIII-1-01-57 (75*tnom/Rf)*(1-Rf/Ro) 3.911 %

MDMT Calculations in the Knuckle Portion:

Govrn. thk, tg = 0.310 , tr = 0.130 , c = 0.0600 in. , E* = 1.00

Stress Ratio = tr * (E*)/(tg - c) = 0.521 , Temp. Reduction = 56 °F

Min Metal Temp. w/o impact per UCS-66, Curve B -20 °F

Min Metal Temp. at Required thickness (UCS 66.1) -55 °F

MDMT Calculations in the Head Straight Flange:

Govrn. thk, tg = 0.310 , tr = 0.189 , c = 0.0600 in. , E* = 1.00

Stress Ratio = tr * (E*)/(tg - c) = 0.755 , Temp. Reduction = 25 °F

Min Metal Temp. w/o impact per UCS-66, Curve B -20 °F

Min Metal Temp. at Required thickness (UCS 66.1) -45 °F

Note: Heads and Shells Exempted to -20F (-29C) by paragraph UG-20F

Hydrostatic Test Pressure Results:

Pressure per UG99b = 1.3 * M.A.W.P. * Sa/S 228.020 psig

LAMPIRAN B

110

Pressure per UG99b[36] = 1.3 * Design Pres * Sa/S 274.300 psig

Pressure per UG99c = 1.3 * M.A.P. - Head(Hyd) 370.500 psig

Pressure per UG100 = 1.1 * M.A.W.P. * Sa/S 192.940 psig

Pressure per PED = 1.43 * MAWP 250.822 psig

UG-99(b), Test Pressure Calculation:

= Test Factor * MAWP * Stress Ratio

= 1.3 * 175.400 * 1.000

= 228.020 psig

Horizontal Test performed per: UG-99b

Please note that Nozzle, Shell, Head, Flange, etc MAWPs are all considered

when determining the hydrotest pressure for those test types that are based

on the MAWP of the vessel.

Stresses on Elements due to Test Pressure:

From To Stress Allowable Ratio Pressure

----------------------------------------------------------------------

10 20 11364.1 26000.0 0.437 229.30

20 30 13240.9 26000.0 0.509 229.30

30 40 9130.6 26000.0 0.351 229.30

----------------------------------------------------------------------

Stress ratios for Nozzle and Pad Materials:

Description Pad/Nozzle Ambient Operating ratio

----------------------------------------------------------------------

Noz N1 Fr10 Nozzle 17100.00 17100.00 1.000

Noz N1 Fr10 Pad 20000.00 20000.00 1.000

Noz N1 Fr20 Nozzle 17100.00 17100.00 1.000

Noz N1 Fr20 Pad 20000.00 20000.00 1.000

Noz N2 Fr20 Nozzle 17100.00 17100.00 1.000

LAMPIRAN B

111

Noz N2 Fr20 Pad 20000.00 20000.00 1.000

Noz N3 Fr20 Nozzle 17100.00 17100.00 1.000

Noz N3 Fr20 Pad 20000.00 20000.00 1.000

Noz N1 Fr30 Nozzle 17100.00 17100.00 1.000

----------------------------------------------------------------------

Minimum 1.000

Stress ratios for Vessel Elements:

Description Ambient Operating ratio

----------------------------------------------------------------------

20000.00 20000.00 1.000

20000.00 20000.00 1.000

20000.00 20000.00 1.000

----------------------------------------------------------------------

Minimum 1.000

Elements Suitable for Internal Pressure.

PV Elite is a trademark of Intergraph CADWorx & Analysis Solutions, Inc. 2015

LAMPIRAN C

112

External Pressure Calculation Results :

ASME Code, Section VIII, Division 1, 2013

Torispherical Head From 10 to 20 Ext. Chart: CS-2 at 0 °F

Elastic Modulus from Chart: CS-2 at 0 °F : 0.290E+08 psi

Results for Maximum Allowable External Pressure (MAEP):

Tca Crown Rad Ro/t Factor A B

0.250 20.54 82.16 0.0015214 14090.74

EMAP = B/(Ro/t) = 14090.7422/82.1600 = 171.5037 psig

Results for Required Thickness (Tca):

Tca Crown Rad Ro/t Factor A B

0.059 20.54 347.59 0.0003596 5214.42

EMAP = B/(Ro/t) = 5214.4229/347.5936 = 15.0015 psig

Check the requirements of UG-33(a)(1) using P = 1.67 * External Design

pressure for this head.

Material UNS Number: K02700

Inside Corroded Head Depth [h]:

= L - sqrt( ( L - Di / 2) * ( L + Di / 2 - 2 * r ) )

= 20.29-sqrt((20.29-35.55/2)*(20.29+35.55/2-2*2.22))

= 11.093 in.

M factor for Torispherical Heads ( Corroded ):

= (3+sqrt((L+C)/(r+C)))/4 per Appendix 1-4 (b & d)

= (3+sqrt((20.230 + 0.0600 )/(2.156 + 0.0600 )))/4

= 1.5065

Required Thickness due to Internal Pressure [tr]:

LAMPIRAN C

113

= (P*L*M)/(2*S*E-0.2*P) per Appendix 1-4 (d)

= (25.050*20.2900*1.5065)/(2*20000.00*1.00-0.2*25.050)

= 0.0191 + 0.0600 = 0.0791 in.

Max. Allowable Working Pressure at given Thickness, corroded [MAWP]:

= ((2*S*E*t)/(M*L+0.2*t))/1.67 per Appendix 1-4 (d)

= ((2*20000.00*1.00*0.2500)/(1.5065*20.2900+0.2*0.2500))/1.67

= 195.578 psig

Maximum Allowable External Pressure [MAEP]:

= min( MAEP, MAWP )

= min( 171.50 , 195.5776 )

= 171.504 psig

Thickness requirements per UG-33(a)(1) govern the required

thickness of this head.

Cylindrical Shell From 20 to 30 Ext. Chart: CS-2 at 0 °F

Elastic Modulus from Chart: CS-2 at 0 °F : 0.290E+08 psi

Results for Maximum Allowable External Pressure (MAEP):

Tca OD SLEN D/t L/D Factor A B

0.250 36.05 90.51 144.20 2.5106 0.0002929 4247.04

EMAP = (4*B)/(3*(D/t)) = (4*4247.0366 )/(3*144.2000 ) = 39.2699 psig

Results for Required Thickness (Tca):

Tca OD SLEN D/t L/D Factor A B

0.170 36.05 90.51 212.54 2.5106 0.0001649 2391.29

EMAP = (4*B)/(3*(D/t)) = (4*2391.2937 )/(3*212.5430 ) = 15.0012 psig

Results for Maximum Stiffened Length (Slen):

Tca OD SLEN D/t L/D Factor A B

0.250 36.05 221.68 144.20 6.1493 0.0001120 1623.54

LAMPIRAN C

114

EMAP = (4*B)/(3*(D/t)) = (4*1623.5353 )/(3*144.2000 ) = 15.0119 psig

Torispherical Head From 30 to 40 Ext. Chart: CS-2 at 0 °F

Elastic Modulus from Chart: CS-2 at 0 °F : 0.290E+08 psi

Results for Maximum Allowable External Pressure (MAEP):

Tca Crown Rad Ro/t Factor A B

0.250 20.54 82.16 0.0015214 14090.74

EMAP = B/(Ro/t) = 14090.7422/82.1600 = 171.5037 psig

Results for Required Thickness (Tca):

Tca Crown Rad Ro/t Factor A B

0.059 20.54 347.59 0.0003596 5214.42

EMAP = B/(Ro/t) = 5214.4229/347.5936 = 15.0015 psig

Check the requirements of UG-33(a)(1) using P = 1.67 * External Design

pressure for this head.

Material UNS Number: K02700

Inside Corroded Head Depth [h]:

= L - sqrt( ( L - Di / 2) * ( L + Di / 2 - 2 * r ) )

= 20.29-sqrt((20.29-35.55/2)*(20.29+35.55/2-2*5.85))

= 12.147 in.

M factor for Torispherical Heads ( Corroded ):

= (3+sqrt((L+C)/(r+C)))/4 per Appendix 1-4 (b & d)

= (3+sqrt((20.230 + 0.0600 )/(5.790 + 0.0600 )))/4

= 1.2156

Required Thickness due to Internal Pressure [tr]:

= (P*L*M)/(2*S*E-0.2*P) per Appendix 1-4 (d)

= (25.050*20.2900*1.2156)/(2*20000.00*1.00-0.2*25.050)

LAMPIRAN C

115

= 0.0154 + 0.0600 = 0.0754 in.

Max. Allowable Working Pressure at given Thickness, corroded [MAWP]:

= ((2*S*E*t)/(M*L+0.2*t))/1.67 per Appendix 1-4 (d)

= ((2*20000.00*1.00*0.2500)/(1.2156*20.2900+0.2*0.2500))/1.67

= 242.290 psig

Maximum Allowable External Pressure [MAEP]:

= min( MAEP, MAWP )

= min( 171.50 , 242.2898 )

= 171.504 psig

Thickness requirements per UG-33(a)(1) govern the required

thickness of this head.

External Pressure Calculations

| | Section | Outside | Corroded | Factor | Factor |

From| To | Length | Diameter | Thickness | A | B |

| | ft. | in. | in. | | psi |

---------------------------------------------------------------------------

10| 20| No Calc | 20.5400 | 0.25000 | 0.0015214 | 14090.7 |

20| 30| 7.54222 | 36.0500 | 0.25000 | 0.00029290 | 4247.04 |

30| 40| No Calc | 20.5400 | 0.25000 | 0.0015214 | 14090.7 |

External Pressure Calculations

| | External | External | External | External |

From| To | Actual T. | Required T.|Des. Press. | M.A.W.P. |

| | in. | in. | psig | psig |

----------------------------------------------------------------

10| 20| 0.31000 | 0.12250 | 15.0000 | 171.504 |

20| 30| 0.31000 | 0.22961 | 15.0000 | 39.2699 |

30| 40| 0.31000 | 0.12250 | 15.0000 | 171.504 |

LAMPIRAN C

116

Minimum 39.270

External Pressure Calculations

| | Actual Len.| Allow. Len.| Ring Inertia | Ring Inertia |

From| To | Bet. Stiff.| Bet. Stiff.| Required | Available |

| | ft. | ft. | in**4 | in**4 |

-------------------------------------------------------------------

10| 20| No Calc | No Calc | No Calc | No Calc |

20| 30| 7.54222 | 18.4734 | No Calc | No Calc |

30| 40| No Calc | No Calc | No Calc | No Calc |

Elements Suitable for External Pressure.

PV Elite is a trademark of Intergraph CADWorx & Analysis Solutions, Inc. 2015

LAMPIRAN D

117

LAMPIRAN E

118

BIODATA PENULIS

Nama Lengkap : Fakhri Hermadigi Diyantama Tempat, Tanggal Lahir : Sidoarjo, 28 April 1997 Alamat Asal : Pondok Tanggulangin Asri MM-12 : Tanggulangin, Sidoarjo Telepon / HP : 089678001715 Email : fhdiyantama@gmail.com Hobi : Fotografi

Penulis lahir di Sidoarjo pada 28 April 1997, anak pertama dari 2 bersaudara. Penulis telah menempuh pendidikan formal yaitu : 1. SD Hang Tuah 9 2. SMPN 1 Sidoarjo 3. SMAN 1 Sidoarjo

Setelah lulus SMA penulis mengikuti PMDK-2 dan diterima di Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya (PPNS) pada tahun 2015 dan terdaftar pada program studi Teknik Perpipaan dengan NRP 0815040026.

Pada tahun 2018, penulis mengikuti pelatihan PDMS yang diselenggarakan di Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya. Pada bulan September 2018 hingga Desember 2018, penulis melaksanakan On The Job Training (OJT) di PT. Pratiwi Putri Sulung. Penulis juga menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul “Analisa Perhitungan Optimum Thickness, MAWP, Tegangan, dan Lifetime pada Gas Dryer dengan Material SA516M Gr. 70 pada Proyek SPBG (Stasiun Pengisian Bahan Bakar Gas)”.