BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Bejana Tekan

Bejana tekan atau istilah dalam teknik, adalah tabung tertutup berbentuk silinder,

sebagai penampung tekanan dalam maupun tekanan luar. Adapun komponen-komponen dari

suatu bejana tekan, terdiri dari beberapa bagian utama seperti; dinding (shell), kepala bejana

tekan , lobang orang (manhole), nosel-nosel (nozzles), penyangga (saddlle) dan aksesoris

lainnya yang digunakan sebagai alat pendukung, baik komponen yang berada di dalam

maupun luar , sebagai suatu alat proses pemisahan dan penampung, baik untuk pemisah

minyak mentah, air dan gas atau fluida lainnya yang akan dipisahkan, dalam bejana tekan ini

juga akan mengendap secara gravitasi di dalam bejana tekan tersebut sehingga terpisah secara

sendirinya . Adapun material atau bahan yang digunakan untuk membuat bejana tekan ini

adalah plat baja yang terlebih dahulu di rencanakan dan di hitung ketebalan plat yang akan

digunakan dan spesifikasi material yang akan direncanakan didalam prosess pabrikasi

pembuatan bejana tekan ini. Sistem penyambungan yang digunakan antara komponen yang

satu dengan yang lain digunakan sistim kampuh pengelasan.

2.2 Perencanaan Bejana tekan

Bejana tekan jenis separator mempunyai tekanan dalam dan luar dalam bejana tekan

itu sendiri ,adapun hal-hal yang harus diperhatikan didalam merencanakan bejana tekan jenis

separator yaitu :

a. Tekanan kerja (operating pressure), dimana tekanan maksimum kerja yang

diizinkan pada pengukur puncak bejana lengkap dalam posisi operasinya pada

suhu yang telah ditentukan. Tekanan ini ditentukan atas dasar kalkulasi terhadap

setiap elemen bejana tekan dengan menggunakan tebal nominal, tidak termasuk

untuk korosi yang diijinkan pada bahan yang yang akan digunakan dan tebal

dinding yang diperlukan, Tekanan kerja maksimal ini menjadi dasar untuk

pengetesan tekanan.

b. Tekanan perencanaan (design pressure), tekanan perencanaan digunakan untuk

mendisain bejana tekan, untuk menghitung tebal maksimum yang diizinkan atau

menentukan karekteristik fisik bahan-bahan yang akan digunakan didalam bejana

tekanan, selain itu dapat menentukan tekanan kerja maksimum yang diizinkan

sesuai dengan bahan atau material yang akan dipakai. tekanan perencanaan ini

lebih besar sedikit sekitar 10% lebih tinggi dari tekanan kerja (operating

pressure) atau tekanan normal pada saat terjadi proses pemisahan di dalam

bejana tekan

c. Tekanan kerja maximum yang diizinkan (maximum allowable working pressure),

yaitu tekanan yang timbul dari bejana tekanan yang terjadi pada bagian titik

terlemah, dalam perencanaan bejana tekan jenis separator akan diasumsikan

bekerja pada kondisi-kondisi sebagai berikut :

a. dalam kondisi berkarat/terjadinya korosi

b. dibawah pengaruh temparatur perencanaan (design temperature)

c. dalam posisi operasi normal (working pressure)

d. dibawah pengaruh-pengaruh beban-beban yang lainnya (beban angin, tekanan

dari dalam, tekanan hydrosatik, dll). Material tambahan yang mana akan

mempengaruhi tekenan internal.

d. Nilai tegangan maksimal yang dizinkan (maximum allowable stress value), unit

tegangan maksimal yang diizinkan, untuk bahan yang telah dispesifikasikan

mempunyai nilai tegangan yang diizinkan, yang dapat digunakan dalam rumus

perencanaan yang tercantum dalam standard material yang akan digunakan

didalam perencanaan bejana tekan.

e. Hydrostatic test pressure (pegetesan bertekanan hydrostatic), untuk pengetesan

bejana tekan dengan cara hydrostatic yaitu dengan cara menaikan tekanan sebesar

1.5 kali dari kondisi maximum tekanan kerja yang diizinkan atau tekanan kerja

yang direncanakan .

Jika dalam hal ini :

.........(1)

Dimana :

MAWP = Maximum Allowable Working Pressure (Psi/MPa)

DP = Design Pressure (Psi/MPa)

Bejana tekan mempunyai batasan maximum tekanan kerja yang diizinkan oleh

material lainnya seperti flanges atau nosel, akan di test pada suatu tekanan

maximum yang diizinkan dalam table sbb :

Tabel 2.1

Tabel tekanan & rating

Pressure

Rating (Lb)

150 Lb 300 Lb 400 Lb 600 Lb 900 Lb 1500 Lb 2500 Lb

Hydrostatic Shell

Test Pressure

(Psi/MPa)

425

(2,9)

1100

(7,6)

1450

(10)

2175

(15)

3250

(22,40)

5400

(37,23)

9000

(62)

2.3 Klasifikasi Bejana tekan

Klasifikasi Bejana tekan di bagi menurut posisi atau tata letak bejana tekan yang

terdiri dari dua ( 2 ) macam posisi yaitu :

1. Posisi vertikal.

2. Posisi horizontal

2.3.1 Posisi vertical

Posisi vertical yaitu posisi tegak lurus terhadap sumbu netral axis, dimana posisi ini

banyak digunakan didalam installasi anjungan minyak lepas pantai (offshore), yang tidak

mempunyai tempat yang tidak begitu luas. Jenis bejana tekan bejana tekan vertical ini,

banyak di fungsikan sebagai jenis 2-Phase, yaitu pemisahan antara minyak mentah dan gas

saja yang mana pada penggunaan bejana tekan pada posisi vertical ini hasil utama yang akan

diproses adalah gas dan cair, sehingga gas yang akan dihasilkan lebih kering (dry gas) di

bandingkan dengan separator dengan posisi horizontal.

Gambar bejana tekan posisi vertical

Gambar 2.1 Bejana tekan / pressure vesel posisi vertikal (1

2.3.2 Posisi horizontal

Bejana tekan pada posisi horizontal banyak ditemukan dan digunakan pada ladang

sumur minyak didaratan karena mempunyai kapasitas produksi yang lebih besar. Jenis

bejana tekan dengan posisi horizontal ini biasanya berfungsi sebagai separator 3-

Phase, yaitu pemisahan antara minyak mentah (crude oil), air (water) dan gas.

Gambar bejana tekan posisi horizontal

Gambar 2.2 Bejana tekan posisi horizontal (2

2.4 Fungsi bejana tekan

Berdasarkan fungsi dan pemakaiannya, bejana tekan dibagi, antara lain :

a. Tanki penyimpanan bahan bakar

Bejana tekan dapat difungsikan sebagai alat penyimpan atau penampung bahan bakar

baik cair maupun gas, untuk besar dan ukuran dari tanki penyimpan bahan bakar

tergantung dari kapasitas yang akan direncanakan berdasarkan kebutuhan, berapa

lama bahan bakar tersebut akan digunakan/disimpan . (1 Paul Buthod Pressure Vessel Handbook, Sixth Edition(2 Paul Buthod Pressure Vessel Handbook, Sixth Edition

2. Boiler

Boiler adalah salah satu jenis dari bejan tekan , biasanya digunakan sebagai media

penyimpan uap / steam, hasil dari penguapan air yang telah dipanaskan, sebelum uap

tersebut digunakan untuk menggerakan turbin.

3. Tabung kompressor

Tabung kompressor ini merupakan juga salah satu jenis bejan tekan yang berfungsi

sebagai penampung udara yang bertekanan/dikompresikan.

4. Water pressure tank

Water pressure tank ini merupakan salah satu jenis bejana tekan yang berfungsi

sebagai penyimpan air yang bertekanan, yang dapat di alirkan melalui pipa-pipa

penyalur, dimana dari water pressure tank ini dapat di injeksikan kedalam suatu

sistem yang tekanannya lebih rendah dari tekanan atmosfir.

2.5 Bagian-bagian utama bejan tekan

Bagian-bagian utama dari bejan tekan antara lain:

1. Kepala bejana tekan yaitu sebagai penutup bagian samping atau bawah dan atas dari

suatu bejana tekan tersebut, bentuk dari kepala bejana tekan ini adalah setengah

lingkaran atau ellipsoidal 2:1. Tebal plat dari kepala bejana tekan ini tergantung

dengan hasil perhitungan (calculation) yang ditentukan dari karekteristik fluida

yang akan di proses didalam bagian dalam bejana tekan. Kepala bejana tekan ini

dapat dihubungan dengan dinding bejana tekan dengan cara pengelasan, dimana

ukuran atau diameter dari pada kepala bejana tekan harus sama dengan ukuran

dinding bejana tekan, untuk ketebalan kepala bejana tekan lebih tipis sedikit

dibandingkan dengan ketebalan dinding, sedangkan untuk jenis material yang

digunakan sama dengan material yang digunakan pada dinding. Cara pembuatan

dari kepala bejana tekan dengan cara punch dish.

Gambar 2.3 Kepala bejana tekan

2. Dinding (Shell), berbentuk silindar yang dapat menahan tekanan dari dalam maupun

tekanan dari luar. Tebalnya dinding tergantung dari hasil perhitungan dan dari

karekteristik dari fluida yang akan di proses didalam bejana tekan tersebut, dimana

dinding bejana tekan terbuat dari plat baja yang di roll di bentuk menjadi suatu

diameter lingkaran yang berbentuk tabung, pada ujung-ujung arah horizontal

disambungkan dengan cara pengelasan.

Gambar 2.4 Dinding bejana tekan

Ukuran dan diameter dari dinding bejana tekan jenis separator dapat disesuaikan

dengan hasil perhitungan kapasitas dan volume fluida yang akan di proses untuk di

pisahkan di dalam alat pemisah ini.

3. Lubang orang (Manhole), yaitu suatu lubang yang berfungsi untuk keluar masuknya

orang untuk membersihkan atau merawat . Besar dan ukuran dapat di tentukan

sesuai ukuran badan orang dewasa yaitu sekitar 20”~24” atau 500mm ~ 600 mm

untuk diameter lobang nya, untuk rating di tentukan sesuai dengan rating dari nosel

inlet atau outlet dari bejana tekan yang akan di rencanakan.

Gambar Lobang orang

Gambar 2.5 Lobang orang (manhole)

4. Penyangga (saddle), yaitu penyangga berbetuk saddle yang di rencanakan

berdasarkan bentuk ½ lingkaran yang ditempatkan pada bagian bawah dinding bejan

tekan yang berbentuk silinder, yang berfungsi sebagai penyangga bejana tekan.

Terdiri dari dua tipe yaitu:

a. Penyangga permanen (Fix saddle) yaitu dipasang di salah satu sisi separator

disambung dengan cara pengelasan sedang bagian satu sisi (bawah) disediakan

lubang baut guna untuk menyambung penyangga tersebut dengan cara

dipasang baut untuk menghubungkan antara pondasi atau kedudukan saddle.

b. Penyangga peluncur (Sliding saddle) yaitu cara penyambungan sama dengan

bejana tekan sama dengan poin “a”. Sedangkan sistim penyambungan dengan

penyangga juga menggunakan baut cara pemasangan diberi rengganan

(sliding), ini berfungsi sebagai peluncur sewaktu-waktu adanya pertambahan

panjang pada separator akibat adanya tegangan tarik yang timbul akibat

adanya tekanan dan temperatur yang diakibatkan dari bagian dalam bejana dan

untuk menghindari terjadinya pecahnya atau keretakan pada dinding bejana

tekan jenis separator.

5. Nosel atau flanges yaitu yang berfungsi sebagai penghubung antara bejana tekan itu

sendiri dengan proses pemipaan aliran fluida yang akan dialirkan keluar masuk

(nozzle outlet inlet) dari dan ke bejana tekan itu sendiri, dari dan ke proses lanjutan

ke dalam sistim pemipaan atau interface dengan alat-alat instrument pendukung

lainnya.

2.6 Bagian-bagian internal Bejana Tekan

Bejana tekan mempunyai bagian-bagian internal yang fungsi dan kegunaannya

bermacam-macam, berikut ini penjelasan mengenai bagaian-bagian internal, bejana

horizontal separator 3-Phase sesuai dengan gambar dibawah ini:

Gambar 2.6 Horizontal Separator 3-Phase Schematic diagram (3

- Vane type inlet device, adalah alat berbentuk lingkaran terbuat dari potongan pipa,

sedangkan didalam pipa tersebut di beri plat penyekat atau menyerupai baling-baling,

alat ini berfungsi sebagai pemecah suatu aliran fluida yang masuk kedalam bejana

tekan dan sekaligus untuk mengurangi kecepatan supaya fluida antara gas dan cairan

bisa dipisahkan oleh vane secara gravitasi secepatnya dan lebih sempurna sehingga

untuk proses ini sesuai yang di kehendaki.

- Weir, adalah plat penyekat yang berfungsi sebagai pemisah atau pejebak antara

minyak mentah dengan air , karena berat jenis antara minyak dan air berbeda dan

minyak berat jenisnya lebih ringan dibandingkan dengan air maka minyak akan

mengalir di atas pemukaan air dan melewati plat penyekat tersebut sehingga dengan

sendirinya minyak akan berpisah. Sedangkan plat penyekat dipasang tidak permanen

(removable) tujuanya agar weir tersebut dapat di lepas untuk memudahkan pada saat

pembersihan atau perawatan (maintenance) didalam bejana tekan tersebut, bila suatu (3 Ken Arnold Surface, Houstan Texas, Design of Oil-Handling Facilities System, hal.125

saat bejan tekan membutuhkan perawatan, apabila secara proses produksi tidak lagi

effektif bekerja secara normal.

- Mesh pad and perforated plate, adalah plat yang dipasang berlapis-lapis dan plat

tersebut dilubangi dan tujuan dipasang alat ini adalah sebagai penjebak kondensate

yaitu campuran antara minyak dan air tetapi lebih hal ini didominasi minyak sehingga

cairan tersebut akan mengalir menuju kebawah secara gravitasi, sehingga bercampur

menjadi satu dengan minyak yang berada di bawahnya. Mesh pad and perforated

plate ini material yang di gunakan adalah sejenis plat tahan karat atau stainless steel,

yang bertujuan agar tidak berubah secara fisik dan tidak mudah rapuh akibat dari

terkontiminasi dengan CO2 yang terkadung didalam fluida atau minyak mentah.

- Vortex breaker atau pemecah aliran, adalah alat berbentuk lingkaran terbuat dari

potongan pipa sedangkan didalam pipa tersebut di beri plat penyekat atau menyerupai

baling-baling, alat ini berfungsi sebagai pemecah suatu aliran fluida yang akan keluar

melalui nosel pipa yang akan dialirkan keluar dari bagian dalam bejana tekan.

2.7 Bagian-bagian pendukung / accessories

1. Nosel pembuangan (drain), yaitu sebuah nosel berbentuk flanges yang dihubungkan

dengan pipa saluran pembuangan, yang diletakan dibagian paling bawah dinding

bejana tekan, drain nosel tersebut dihubungkan dengan katup atau katup guna

menutup atau membuka aliran dari dalam bejana tekan / bejana tekan. Nosel

pembungan (drain) ini dalam kondisi normal operasi selalu dalam kondisi tertutup.

2. Nosel untuk alat-alat instrumentasi (instrument device), yaitu nosel dihubungkan

dengan kebutuhan alat-alat instrumentasi, yang berfungsi sebagai alat kontrol guna

mengetahui tekanan, suhu . Disetting berdasarkan kebutuhan didalam bejana tekan,

seperti; PT (Pressure Transmitter), LSL (Level Swit Low), LSH (Level Swit High ),

LG ( Level Gauge), LT (Level Transmiter) dll. Dan masing-masing alat-alat

instrumentasi tersebut mempunyai fungsi satu sama lainya yang berbeda-beda.

3. Venting system, yaitu suatu alat instrumentasi yang berfungsi sebagai alat

keselamatan, yang mana mutlak harus di install atau dipasang dibagian atas dari

bejana tekan, alat ini bekerja secara otomatis karena sudah disetting sesuai dengan

tekanan maksimal, bila melebihi tekanan yang diijinkan pada bagian dalam dari

bejana tekan maka PSV akan membuka dengan secara otomatis, dengan terdorong

pegas keatas yang di tekan oleh tekanan yang terjadi didalam bejana tekan, maka

PSV mengeluarkan fluida yang bertekanan dari bejana tekan. Venting line tersebut

dialirkan ke vent system tertutup atau ke flare line atau gas buang hasil dari venting

tersebut di bakar ke dalam lubang pembakaran / burn pit.

4. Katup Keselamatan, yaitu suatu katup yang berfungsi sebagai pelindung bejana,

yang dipasang di bagian atas bejana guna melindungan bejana dari kerusakan

material atau sambungan pengelasan. Apabila telah melebihi tekanan perencanaan

maksimal yang dizinkan maka secara otomatis katup keselamatan akan bekerja

sesuai dengan berfungsinya yaitu mengeluarkan tekanan, sehingga tekanan didalam

bejana akan normal kembali sesuai dengan normal tekanan kerja yang diizinkan

yang telah ditentukan didalam perencanaan.

2.8 Fluida kerja

Fluida adalah suatu zat yang bentuknya dapat berubah secara terus menerus akibat

adanya tegangan geser. Pada benda padat gaya geser menyebabkan terjadinya perubahan

bentuk atau deformasi , akan tetapi fluida yang mempunyai bentuk kekentalan maupun yang

cair akan mengalami pergeseran antara satu bagian terhadap lainya bila ada gaya geser yang

bekerja padanya. ada dua bentuk fluida yang kita kenal yaitu ; cairan dan gas atau udara.

Cairan memiliki sifat bila diberikan dalam bentuk volume yang tertentu akan dapat berubah

bentuknya mengikuti bentuk ruang yang ditempatinya, sedangkan gas akan selalu mengisi

tempatnya betapapun besarnya dan volumenya. Pada cairan diperlukan perubahan tekanan

dan temperatur yang besar untuk memperoleh volume yang mudah terlihat. Cairan dapat

dikatakan inkopressible karena cairan tidak dapat dikompressikan, sedangkan gas dikatakan

kompressible karena gas dapat di kompressikan.

Secara umum sifat-sifat gas dikatagorikan sebagi berikut :

Sifat – sifat umum.

= Rapat gas.

V = Volume.

M = Massa gas.

Sifat kompressibilitas, yaitu kemampuan menahan tekanan :

- Untuk Zat Cair, volume tetap, bentuk berubah mengikuti ruang yang ditempati. Tidak

dapat dimampatkan (inkompresible)

- Mengalir dari daerah yang tingi menuju daerah yang lebih rendah .

Untuk Gas, volume dan bentuk berubah mengikuti ruang yang ditempatinya dapat

dimampatkan ( kompressible ).