Pemilihan Head Untuk Vessel Silinder Dengan Penutup

5/26/2018 Pemilihan Head Untuk Vessel Silinder Dengan Penutup

1/23

Universitas Gadjah Mada

IV. PEMILIHAN HEAD UNTUK VESSEL SILINDER

DENGAN PENUTUP

4.1 Pertimbangan Dasar

4.1a Perkerabangan pengelasan

Pada awalnya dipakai paku keiing unluk penyambungan head dengan

shell pada berbagai macam vessel. Tetapi ternyata sering timbul masalah yaitu

seringnya terjadi kebocoran pada daerah sekitar paku keiing, terutama ketika

tekanan operasi jauh lebih besar dari tekanan luar. Selain itu sering pula terjadi

lepasnya paku keiing. Untuk mengatasi hal tersebut mak dikembangkan jenispaku keiing yaitu dengan fillet welding dan seal welding. Kemudian ditemukan

bahwa temyata denagn adanya pengelasan kekuatan menjadi lebih besar,

sehingga dewasa mi penggunaan las menjadi cara yang dipakai pada kebanyakan

sambungan head pada shell.

4.1b Kegunaan formed head

Vessel silinder dengan head sudah digunakan secara luas. Secara umum

penggunaan vessel dapat dikelompokkan dalam tiga katagori :1. Fungsi

2. pertimbangan tekanan

3. batasan ukuran

Pada peralatan proses seperti kolom distilasi, unit desorpsi, menara bahan

isian, evaporator, kristalizer dan HE pengggunaan head sangat penting dengan

berbagai perlengkapan proses lairmya. Jika tekanan proses tidak atmosferis,

penggunaan head menjadi penting untuk menutup vessel.

Pada umumnya semua vessel silinder yang beroperasi pada tekanan

bagian nap sekitar 5 psig atau lebih diproduksi dengan formed head. Vessel

flat-bottomed dengan diameter besar, tangki penyimpanan cone-roofed terbatas

pemakaiannya untuk tekanan pada bagian uap beberapa ons. Vessel silinder

flat-bottomed dengan diameter kecil digunakan untuk tekanan operasi beberapa

psig dengan roof berbentuk payung atau kubah. Alat yang digunakan pada

tekanan di bawah atmosferis juga memerlukan formed head. Tangki penyimpanan

horizontal yang kecil biasanya juga memakai formed head.


2/23


4.1c Vertikal versus horizontal

Pada umumnya yang menentukan tangki vertikal atau horizontal adalah

fungsi tangki tersebut. Sebagai contoh kolom distilasi dan menara bahan isian

yang memanfaatkan gaya grafitasi untuk memisahkan fasa, memerlukan instalasi

vertikal. Heat exchanger dan tangki penyimpanan bisa berbentuk vertikal maupun

horizontal. Pada heat exchanger penentuan horizontal dan vertikal ditentukan oleh

arah aliran fluida dan pertimbangan perpindahan panas. Pada tangki

penyimpanan penentuan horizontal vertikal lebih ditentukan oleh tempat instalasi.

Jika tangki penyimpanan dipasang di luar ruangan maka angin mempunyai

pengaruh pada kekuatan penyangga, sehingga tangki horizontal lebih ekonomis.Selain itu pertimbangan penting lainnya seperti ketersediaan, ruang head

pemeliharaan menjadi faktor penentu.

4.2 SPESIFIKASI BAHAN

Vessel (dengan head yang dibentuk = vessel with formed head) umumnya

dibuat dari bahan low carbon steel, yang mana bahan ini akan jadi pilihan yang

lebih murah apabila dikaitkan dengan pertimbangan suhu dan korosi. Selain itu,

bahan ini memiliki kekuatan yang cukup tinggi, mudah dibuat dan baja lunaknya(sebagai bahan dasar baja) mudah didapat. Sedangkan low dan high alloy steel

umumnya digunakan untuk keperluan-keperiuan fabrikasi tertentu.

Baja yang umum digunakan terbagi menjadi dua kategori umum:

Baja yang dispesifikasi oleh ASME

Lebih sering merujuk pada boilerplate steel. Digunakan untuk vessel

bertekanan.

Struksural grade steel

Sebagian baja ini ada yang sesuai dengan spesifikasi dari ASME yang

khusus digunakan untuk keperluan fabrikasi tertentu dan juga yang

khusus digunakan untuk konstruksi vessel storage (vessel penyimpan)

Perancangan vessel yang sesuai dengan standar ASME akan dibicarakan lebih

detail dalam bab 13, meliputi penjabaran tentang bahan dan spesifikasi. Dalam

bab ini pembicaraan akan dibatasi hanya pada penggunaan baja untuk fabrikasi

vessel (dengan head yang dibentuk = vessel with formed head) yang tidak perlu

disesuaikan dengan standar ASME.


3/23


4.3 Tipe structural steel plates

Jenis tipe ini yang banyak tersedia dapat dilihat pada daftar 67, pada

ASTM A6-54T. Tipe yang cocok untuk konstruksi vessel adalah A-7, A-113, A-131

dan A-283. Spesifikasi ASTM-A6-54T memberikan pertimbangan umum, seperti

variasi dimensi dan berat yang diijinkan, metode pengetesan, koreksi,

ASTM A-7, A-283 grade C dan A-283 grade D adalah yang paling umum

digunakan untuk konstruksi vessel penyimpanan dan vessel dengan head yang

dibentuk, khususnya baja yang didesign, seperti ASTM A-283 grade C. Baja

A-283-54 tipe structural digunakan untuk fabrikasi vessel secara umum. Tipe ini

tersedia dalam 4 grade yaitu A, B, C dan D dengan daya regang minimum sebesar45.000,50.000,55.000 dan 65.000 psi. ketebalannya tersedia dari ukuran 2 in

keatas. Tapi untuk perancangan vessel, ketebalannya dibatasi dari ukuran % in

keatas. Grade A dan B memiliki duktilitas (kegetasan) yang tinggi dan daya regang

yang rendah sementara grade D duktilitasnya tidak memadai untuk membentuk

shell dan head dan lebih sulit di las. Sehingga grade C-lah yang paling banyak

digunakan untuk konstruksi vessel. Yang paling banyak adalah untuk tangki

penyimpanan minyak, tangki bertingkat, pipa air tegak, dan berbagai penggunaan

tangki.Baja A-7 umumnya digunakan untuk konstruksi jembatan, bangunan, dan

berbagai aplikasi structural lainnya. Tipe ini memiliki sifat fisis yang mirip dengan

A-283 grade D. Dua tipe baja ini dibuat dengan proses yang sama yaitu dengan

proses pada tungku perapian terbuka atau electric furnace. Bagaimanapun juga,

baja A-7 juga dibuat melalui proses acid-Bassemer, dan baja yang dibuat melalui

proses ini tidak direkomendasikan untuk konstruksi vessel. Baja A-7 tersedia

dalam berbagai ukuran fcetebalan standar. Baja ASTM A-l 13-55 merupakan baja

structural yang umum digunakan untuk konstruksi lokomotif dan jalan rel. Dibuat

melalui proses tungki perapian terbuka atau proses menggunakan electric

furnace. Baja ini juga tersedia dalam berbagai ukuran ketebalan standar dan

dalam tia grade yaitu A, B dan C. Baja A-113-55 grade B memiliki sifat fisis

diantara baja A-283 grade B dan C, tapi daya regangnya kurang lebih sama

dengan baja A-283. Tidak ada keuntungan lain lebih memilih baja tipe ini

dibandingkan dengan baja A-283 kecuali bahwa baja ini tersedia dalam bentuk

yang siap pakai. Baja ini juga bisa digunakan untuk konstruksi vessel untuk

mendapatkan spesifikasi yang sama dengan batasan seperti baja A-283.


4/23


Baja ASTM A-131-55 merupakan baja structural yang lebih baik dan digunakan

untuk konstruksi kapal. Spesifikasi baja ini pada dasarnya mirip dengan baja A-7

dan A-283 grade D. untuk memperbaiki mutu dari baja kapal ini, tahun 1950

spesifikasinya pernah diubah dengan menambah ketebalan. Peningkatan kualitas

dengan menambah ketebalan, memberikan dampak pada baja ini sebagai bahan

konstraksi. Untuk baja ini, terdapat batasan persen maksimum kandungan karbon

dan batasan 0,6% - 0,9% kandungan mangan untuk fcetebalan yang kurang dari

inch begitu juga untuk fcetebalan baja 1 in atau lebih, dipersyaratkan

kandungan silicon sebesar 0,15% - 0,3%. Baja ini tersedia dalam banyak ukuran

ketebalan dan memiliki kualitas yang lebih tinggi dari baja A-7 tapi tidak diijinkanpenggunaannya untuk konstruksi vessel bertekanan yang sesuai standar. Ukuran

plat baja yang lebih tebal akan lebih mahal harganya.

Baja structural lain yang distandarkan ASTM untuk perancangan adalah A-8,

A-94, A-284 dan A-242. Baja A-8 memiliki kandungan 3% - 4% baja nikel dan

kandungan karbon maksimum sebesar 0,43% dengan daya regang sebesar

90.000 psi hingga 115.000 psi.

Digunakan untuk beban tegangan yang sangat besar. Tambahan nikel

menyebabkan baja ini lebih kokoh, kuat dan lebih berkilau dibandingkan kilaucarbon steel, meningkatkan yield point, batas kelelahan, dan menambah

kekuatan. Kesulitan dalam pengelasan dan biaya extra karena penambahan nikel

menyebabkan baja ini tidak digunakan untuk konstruksi vessel. Baja A-94

merupakan baja silicon structural yang mimiliki kandungan karbon maksimum

0,2% dan kandungan silicon minimum 0,2% dengan daya regang berkisar antara

80.000 psi hingga 95.000 psi. Yield point minimum sebesar 45.000 psi. Baja ini

juga dihindari penggunaannya untuk konstruksi vessel sebab pengelasannya sulit

dan ada biaya extra untuk pematian sempurna baja (fully killed steel). Baja A-284

merupakan baja silicon-karbon dengan kekuatan rendah hingga menengah yang

memiliki 0,1% - 0,3% kandungan silicon dan daya regang sebesar 50.000 hingga

60.000 psi, tergantung pada grade yang dimiliki. Baja ini memiliki ukuran butir

yang kasar dan dibutuhkan proses pemanasan lebih lanjut untuk perbaikan ukuran

butir. Adanya silicon yang terpisah ikatan dari karbon (untuk membentuk grafit

yang lebih halus) menyebabkan lemahnya sambungan las, ditambah lagi dengan

adanya biaya extra untuk pematian sempurna bajanya menyebabkan baja ini tidak

ekonomis jika digunakan untuk kontruksi vessel.


5/23


Baja A-242 merupakan low alloy structural steel yang digunakan terutama

sebagai material tumpuan tegangan diantara semua baja structural yang ada,

dimana berat dan tahanan korosi pada kondisi atmosferis menjadi pertimbangan

penting. Ketebalannya dibatasi tidak lebih tipis dari 3/16 inch dan tidak lebih tebal

dari 2 inch. Baja ini memiliki kandungan mangan sebesar 1,25% dan kadar karbon

maksimum 0,2%. Yield point sebesar 50.000 psi untuk ketebalan 3/16 - 3/4 inch,

45.000 psi untuk ketebalan 3/4 - 1 inch dan 40.000 psi untuk ketebalan 1 - 2

inch. Bandingkan dengan yield point 30.000 psi yang dimiliki oleh baja A-283

grade C. Untuk ketebalan 1 inch, mem'ngkatnya ketebalan akan

meningkatkan kekuatan sebesar 50% lebih. Dengan menggunakan factor designaman yang sama berdasar pada yield point, dihasilkan bahwa penurunan

ketebalan logam yang digunakan akan menurunkan pula kemampuan menahan

beban yang diberikan. Pada perancangan vessel dimana tegangan bahan lebih

mengontrol dibanding stabilitas elastis, maka penggunaan baja ini akan lebih

aman jika dibanding dengan penggunaan baja A-283 grade C.


6/23


4.4 PERSAMAAN UNTUK VESSEL DENGAN ELIPTICAL DISHED HEADS

Volume tangki silinder tertutup dengan eliptical dished heads sama dengan

volume silinder ditanbah dua kali volume head. Volume head dapat dihitung

dengan menggunakan persamaan untuk silinder dengan volume yang ekivalen

dan diameter dalam yang sama dengan bagian silindris dari head. Gambar di

bawah ini memperlihatkan irisan melintang dari elipsoidal head dengan rasio

sumbu mayor: sumbu minor = 2:1


7/23



8/23


Pemilihan tangki dibatasi oleh diameter atau panjang maksimum yang dapat

diangkut dengan railroad flatcar ( kereta dengan gerobak datar), umumnya sekitar

13ft 6in. Tangki yang lebih besar daripada itu bisa didapatkan dengan cara:

a. Diangkut dengan kapal (jika antara lokasi dan pembuat terdapat sarana

transportasi laut)

b. Pengelasan sambungan dan pembentukan dilakukan di lokasi

c. Plat dipotong dan dibentuk di penjual dan dirakit di lokasi

Hal lain yang perlu diperhatikan adalah jumlah sambungan karena berpengaruh

terhadap proporsi tangki. Usahakan jumlah sambungan seminimal mungkin.


9/23


Pemilihan dimensi plate yang optimum

Lebar Plate, tangki silinder dapat dibuat dengan meng-roll dan mengelas 1

atau beberapa plate. Pilihan pengelasan tergantung pada ukuran plate yang

digunakan.

Pengelasan keliling dan mendatar dapat dihilangkan dengan menggunakan plate

yang ukurannya lebih besar, Plate dengan lebar lebih dari 90 inch akan lebih

mahal setiap inch kelebihannya. Tetapi penghematan yang didapatkan dengan

mnggunakan plat yang lebih lebar sehingga mengurangi jumlah sambungan dan

pengelasan melebihi biaya tambahan dari plate yang lebih lebar.

GAMBAR : Hubungan beaya fabrikasi dengan ketebalan plat yg dipakai


10/23


GAMBAR : Hubungan lebar plat yang optimum untuk dinding shell

Sebagai contoh penghematan yang dapat dilakukan, diberikan oleh W.G.

Theisinger. Penggunaan dua buah plate menghabiskan total USD 17,440

sedangkan penggunaan satu buah plate hanya menghabiskan total USD 9,853.

Penghematan yang dapat dilakukan adalah USD 7,587 dan 5800 jam kerja.

Biaya ekstra yang dibutuhkan untuk plain-carbon-steel adalah :

Ce= . (w-90)1,23Dengan :

Ce = dollar per 100 lb

W = lebar plate, inch


11/23


Biaya fabrikasi per circumferential weld adalah xc.D.Cw. Sehingga biaya

total untuk pengelasan plate sejumlah N (tanpa head) adalah :

Persamaan di atas akan memberikan lebar plate optimum dengan biaya fabrikasiminimum.

Tebal Plate, Plate dengan tebal 0,5 - 1 inch tidak membutuhkan biaya

tambahan. Penggunaan tebal lebih dari 1 inch akan memerlukan biaya

tambahan sehingga serittgkali digunakan plate yang lebih kuat.

Panjang Plate, Plate dengan panjang antara 8-50 feet tidak memerlukan

biaya tambahan. Persediaan yang ada biasanya mempunyai panjang tidak

lebih 40 ft dengan tebal % inch dan lebar plate maksimal 72 inch. Tetapi

persediaan juga tergantung pada fcemampuan untuk rnenangani ukuran

plate yang tersedia.


12/23


4.5 Tipe Head yang Umum Dipakai dan Pemilihannya

Hampir semua head dibuat dari plate melingkar yang di spin atau dengan

metode press. Meskipun membutuhkan biaya tambahan untuk membentuk head

dari plate datar, tetapi penggunaan head yang telah dibentuk akan lebih ekonomis

daripada penggunaan head yang datar, kecuali untuk diameter tangki yang kecil.

Penghematan dapat diperoleh dengan berkurangnya tebal head yang digunakan.

Gambar di atas menunjukkan macam-maeam head yang umum

digunakan, dengan:

t = tebal head, inch

icr = inside comer radius, inch

sf = straight flange, inch

r = radius of dish, inch

OD = diameter luar, inch

b =depth of dish, inch

a = ID/2 = inside radius, inch

s = slope of cone, deg


13/23


OA = overall dimension, inch

H = diameter of flat spot, inch

4.5a Flanged-only Heads

Head jenis ini adalah yang paling ekonomis dalam pembuatannya, karena

hanya membentuk flange dengan radius pada plate datar. Penggunaannya yang

paling banyak adalah pada tangki bertekanan atmosferis. Head ini juga dapat

digunakan sebagai dasar dari tangki silinder vertikal dengan diameter maksimal

20 ft. Head jenis ini diukur dengan basis diameter luar dan tersedia untuk ukuran

12-42 in dengan selisih 2 in, 42 -144 in dengan selisih 6 in, 144 - 240 in denganselisih 12 in, juga tersedia untuk ukuran lebih dari 246 in.

4.5b Flanged standard dished and Flanged shallow dished Head

Untuk meningkatkan kemampuan menahan tekanan maka bagian datar

dari flanged only head harus dirubah menjadi lengkungan. Pada head semacam

ini, terdapat dua radius yaitu radius lengkungan dan inside comer radius. Jika

radius dari lengkungan lebih besar dari diameter luar shell maka disebut flanged

and shallow dished head. Jika radius tersebut sama atau lebih kecil maka disebutflanged and standard dished head. Head yang tersedia ukurannya sama dengan

flanged only head. Head ini tidak boleh digunakan untuk tangki bertekanan tinggi,

Penggunaan umumnya adalah untuk tangki vertikal dengan tekanan rendah,

tangki horisontal untuk fluida yang volatile, dan tangki berdiatneter besar yang

tekanan uap dan tekanan hidrostatisnya terlalu besar untuk flaged only head.

4.5c Torispherical Head

Dengan mengurangi stress lokal pada inside corner head, batas tekanan

dari flanged and dished head dapat ditingkatkan. Hal ini dapat dilakukan dengan

membentuk head sehingga inside comer radius paling tidak sama dengan tiga kali

ketebalan plate, atau radiusnya tidak kurang dari 6% diameter dalam, dan radius

lengkungan harus sama atau kurang dengan diameter head. Head ini umumnya

digunakan untuk tangki bertekanan antara 15-200 psig bahkan dapat lebih dari

200 psig. Tetapi untuk penggunaan lebih dari 200 psig lebih ekonomis untuk

menggunakan elliptical flanged and dished head. Head ini dapat digunakan untuk

tangki vertikal maupun horisontal pada berbagai alat proses


14/23


4.5d Elliptical Dished Head

Head ini digunakan untuk tangki bertekanan antara 100 psig hingga lebih

dari 200 psig. Jika rasio sumbu mayor : sumbu minor = 2:1 maka kekuatan head

akan sama dengan kekuatan shell silinder dengan diameter dalam dan luar yang

sama. Kedalaman bagian dalam dari lengkungan sama dengan setengah dari

sumbu minor atau sama dengan \4 diameter dalam dari head.

4.5e Hemispherical Head

Untuk ketebalan yang sama, Head ini merupakan yang paling kuat. Head

ini dapat menahan tekanan hingga 2 kali lipat dari elliptical head ataupun shellsilinder dengan tebal dan diameter yang sama. Tetapi harga pembuatan dan biaya

lain-lain dari head ini paling besar dibandmgkan dengan yang lain. Ketersedian

head ini juga terbatas dalam ukurannya, karena pembuatan dari plate tunggal

lebih sulit.

4.6 Perancangan Tebal Plat Untuk Tutup ( Vessel Head)

Mengaeu pada ASMECode

(under internal working pressure)

Perancangan tebal plat untuk dinding vessel mengacu pada ASME VIII div

1, paragraph : Part UG- 32 (d) dan Appendix 1 ( Supplementary Design Formulas )

l-4(c)

Part UG:

General requirement ( persyaratan yang harus dipenuhi secara umum)

untuk semua cara / method untuk kontruksi dan berlaku untuk seaiua material

Part UG - 32 : General requirement untuk : FORMED HEAD, PRESSURE

ON CONCAVE SIDE

(a) Ketebalan yang diperlukan pada titik ketebalan paling tipis setelah

pembentukan head jenis ellipsoidal dimana tekanan yang bekerja pada

bagian sisi cekungan (internal pressure), harus dihitung berdasarkan

formula pada paragraph ini


15/23


(b) Simbol yang dipakai

t = ketebalan minimum yang diperluaka setelah pembentukan head,

tidak termasuk corrosion allowance, inci

P = design pressure, psi ataupun working pressure maksuimum yang

diizinkan untuk vessel yang terancang ( existing vessel)

D = inside diameter dari " head skirt" atau inside length dari major axis

dari ellipsoidal head, inci

S = tegangan maksimum yang diizinkan dari bahan konstrufcsi, psi

E = efisiensi sambungan terendah pada sembarang bagian di head. Ini

mencakup sambungan antara shell dan head ( head to shell joint)Untuk welded vessel, efisiensi dipergunakan mengacu pada UW -

12 , yaitu pada label UW - 12 ( Max. allowable joint efficiencies for

arc and gas welded joints)

Part UG - 32 (d): Ellipsoidal head

Ketebalan yang diperlukan untuk dished head yang berbentuk

semi-ellipsoid , dimana separuh dari minor axis (inside depth dari

head dikurangi fcetinggian skirt) sama dengan

dari insidediameter dari" head skirt", haras dihitung dengan persamaan :

T =

.

atau :

P = .


16/23


4.7 Perhitungan Tebal Head Mengacu Appendix 1 - 4c

(Supplementary design formulas)

RUMUSAN UNTUK PERANCANGAN " FORMED HEAD "

UNDER INTERNAL WORKING PRESSURE

(a) Rumusan dari paragraph ini berlakuk untuk perancangan tutup vessel

dengan bentuk tertentu ( formed head ) dengan proporsi ukuran lain

daripada seperti tertulis ada UG - 32 (ASME Div. VTII, section 2 ) dalam

besaran diameter dalam (inside diameter) dan diameter luar (outside

diameter)

(b) Simbol yang dipakai dibawah ini digunakan dalam rumusan perancangandari paragraph ini.

t = tebal dari head minimum yang diperlukan setelah pembentukan

head inci

P = tekanan perancangan ( internal design pressure ) , psi ( lihat UG

-21) untuk tekanan kerja maksimum (maximum allowable

working pressure untk vessel yang sudah ada, lihat UG - 98)

D = diameter dalam dari " head skirt", atau inside length dari major

axis dari ellipsoidal head, inciDo= diameter luar dari" head skirt" atau panjang luar dari major axis

dari ellipsoidal head, inci

S = tegangan kerja dari bahan konstruksi maksimum yang

diperkenankan, psi

E = efisiensi sambungan yang terendah dari katagori sambungan

jenis A ( Category A joint ) untuk hemispherical mencakup

sambungan head to shell joint. Untuk vessel dengan sambungan

cara las (welded vessels, efisiensi dipakai seperti tertulis pada

UW - 12

r = inside knuckle radius , inci

h = one - half of length dari minor axis dari ellipsoidal head atau

inside depth dari ellipsoidal head yang diukur dari tangent line

(head bend line), inci

K= factor dari rumus untuk ellipsoidal head, yang harganya

tergantung dari(D/2h)


17/23


(D/2h) = rasio dari major axis dengan minor axis pada ellipsoidal

head, harganya sama dengan inside diameter dari "skirt" dari

head dibagi dengan dua kali inside height dari ellipsoidal head,

dapat dilihat dari table

TABLE 1-4.1 VALUE OF FACTOR K

( use nearest value of D/2h, interpolation unnecessary)

D/2h K

3 1.83

2.9 1.732.8 1.64

2.7 1.55

2.6 1.46

2.5 1.37

2.4 1.29

2.3 1.21

2.2 1.14

2.1 1.07

2.0 1.00

1.9 0.93

1.8 0.87

1.7 0.81

1.6 0.76

1.5 0.71

1.4 0.66

1.3 0.61

1.2 0.57


18/23


FORMULA

0.1

Atau :

0.1

Dimana :

4.8 Peraneangan Tebal Plat Untuk Dinding / Shell

(under internal working pressure )

Perancangan untuk menghitung ketebalan dinding shell dari vessel

absorber, mengacu pada kode ASME VIII, div. 1, paragraph UG -27 (c) dan

Appendix 1 - (1-1)

Part UG 27 (c): Menghitung ketebalan shell under internal working pressure

PartUG-27(a):

Ketebalan dinding shel yang terkena beban internal working pressure haras tidak

boleh lebih tipis dari ketebalan yang dihiutng dari formula (c)

PartUG-27(b)

Symbol - symbol yang dipakai:

t = ketebalan minimum plat yang diperlukan untuk shell, tidak termasuk

corrosion allowance, inci

P = design pressure, psi ataupun working pressure maksuimum yang

diizinkan untuk vessel yang terancang ( existing vessel)

R = inside radius dari "shell courses" yang ditinjau sebelum corrosion

allowance ditambahkan, inci

S = tegangan maksimum yang diizinkan dari bahan konstruksi, psi

1


19/23


E = efisiensi sambungan terendah pada sembarang bagian di head. Ini

mencakup sambungan antara shell dan head (head to shell joint)

Untuk welded vessel, efisiensi dipergunakan mengacu pada UW

-12 , yaitu pada label UW - 12 (Max. allowable joint efficiencies for

arc and gas welded joints)

Part UG- 27 (c): Ketebalan Shell Silinder

Ketebalan plate minimum yang diperlukan untuk beban working

pressure yang bekerja pada silinder seharusnya dipakai ketebalan

yang lebih besar dari persamaa / formula dibawah ataupun ketebalanyang memberikan tekanan yang lebih rendah dari formula dibawah :

1. Circumferential stress (longitudinal joints) jika ketebalan plate tidak

melebihi dari inside radius atau P tidak melebihi 0.385 SE, dipakai

formula sbb.:

. atau .

2. Longitudinal stress ( circumferential joints )

Jika ketebalan plate tidak melebihi dari inside radius dari shell

ataupun P tidak melebihi dari 1.25 SE , maka dipakai formula sbb.

. atau .


20/23


4.9 Perancangan Tebal Plat Untok Binding/ Shell

Mengacu Appendix 1-1

APPENDIX 1 : Supplementary Design formulas

1-1 : Ketebalan untuk kulit (shell) silinder dan kulit ( shell) bola

(a) : Rumusan untuk kulit silinder didasarkan pada jari - jari luar silinder

analog dengan formula yang diberikan pada UG -27 (c ).

Untuk ketebalan kulit silinder (under circumferential stress)

. atau .

dengan: Ro= out side radius dari kulit silinder yang ditinjau ( cylinder

shell course ), inci

4.10 Rumusan untuk design stabilitas dari vessel

(Design of vessel stability : Tall vessel design)

1. Untuk vessel / tower yang menjulang tinggi, maka pada vessel akan

mendapatkan beban angin. Jika angin yang bertiup kencang, maka akan

memberikan moment puntir pada vessel yang dapat mengakibaikan vessel

patah (failure). Demikian juga dengan gempa. Gempa akan menggetarkan

vessel, yang dapat mengakibatkan gaya geser bekerja pada dinding

vessel dan akan menimbulkan tegangan geser bekerja pada dinding

vessel ( seismic stress)

2. Kegagalan vessel di pabrik, dapat dijumpai pada bewrbagai kondisi

pelayanan ( loading case) vessel itu. Ada beberapa loading case yang

selalu dialami olea vessel di industri :

a. Vessel kosong ( selesai didirikan = belum dipakai), boleh jadi jika

design vessel keliru, begitu vessel berdiri, terkena angin / gempa

vessel bias roboh ( gagal berdiri)

b. Vessel dipakai untuk operasi (operating vessel). Pada keadaan ini

vessel dipakai untuk keperntingan proses, sehingga didalam


21/23


vessel terdapat cairan proses yang bekerja pada tekanan dan suhu

operasi yang ditargetkan.

c. Vessel dipakai untuk test hidrostatik, Untuk setiap design dari

vessel dan test commissioning dari vessel sebelum dilakukan

penyerahan ke pemiliknya, maka selalu dilakukan test hidrostatik

untuk melifaat ketahanan vessel terhadap beban yang bekerja.

Pada test hidrostatik, vessel disi penuh dengan air dan tekanan test

dipakai lebih besar ( kira - kiran 50 % ) dari maksimum allowable

working pressure (MAWP)

d. Pada tahapan perancangan, diantara tiga kondisi vessel diatas,dicari beban - beban (stress atupun moment) yang bekerja, yang

paling berpengaruh. Untuk mengetahui kondisi yang berpengaruh ,

maka dapat dilakukan perhitungan " loading case ", ataupun Netto

stress yang bekerja. Loading yang paling besar ataupun netto

stress yang bekerja yang paling besar, adalah yang berpengaruh.

Perhitungan stress gabungan yang bekerja pada absorber


22/23


Up- wind side :

Netto stress yang bekerja kearah atas , berupa tensile stress

tensile stress keatas nilai positif

dead weight stress araahnya selalu kebawah , nilai negatif

1. Netto stress yang bekerja untuk ketebalan plat yang terpakai :

Sup-wind= (Sw+ Sap+ Ss) - Sdw2. Netto stress yang bekerja pada down-wind side , adalah

tegaangan tekan ( compressive stress ) , denga arafa kebawah

nilainya positif :

Sdown-wind= (Sdw+ Sw+ Ss) - SapPengkajian stress yang bekerja:

Plat yang dipakai oleh absorber di Pabrik akan aman ( safe in operation ) , jika

memnuhi persaratan sbagai berikut :

Sdown-windS allowable dari material. Sdown-wind Sc allowable (= compressive stress)

4.11 Perhitungan Kemiringan dari Vessel

(Design of vessel deflection)

(a) Untuk menara yang terfcena beban angin ataupoun gempa, maka vessel

hams dirancang agar defleksi (yang diukur sebagai penyimpan dari arah

vertical / poros vessel di bagian puncak menara / vessel tidak melebihi 6

in per 100 ft ketinggian menara / vessel

(b) Defleksi ini disebabkan olen beban angin yang bekerja ( wind load) pada

menara.

(c) Defleksi dihitung sebagai berikut:

1

dengan:

= defleksi maksimum pada puncak menara, inPW= tekanan angin yang bekerja, Ib/ft2

D1= diameter vessel (termasuk isolasi yang dipakai), ft


23/23


H = ketinggian vessel, ft

E = modulus elastisitas material yang dipakai, psi

I= moment inertia (kelebaman) dari silinder tipis

I= 3,UxR3xt

t = ketebalan plat yang dipakai, in

Pemilihan Head Untuk Vessel Silinder Dengan Penutup

Documents

Transcript of Pemilihan Head Untuk Vessel Silinder Dengan Penutup