Laporan Kerja Praketk Jurusan Teknik Mesin BAB IV TUGAS KHUSUS PERANCANGAN PRESSURE PERANCANGAN PRESSURE VESSEL VESSEL HIGH PRESSURE (HP) PACKAGE PACKAGE VERTICAL 2 (TWO) FHASE Di Di PT. CITRA TUBINDO ENGINEERING 4.1
Latar atar Bela elakang kang Tga! K" "! !!!
Didalam pembuatan laporan ini penulis ingin menjelaskan proses desain Pressure Vertical 2 (Tw (Two) Fhase Fhase yang di fabrikasikan oleh PT. Citra Tubindo Engineering (CTE). Pressure Vessel merupakan merupakan salah satu peralatan utama yang mempunyai peranan penting dalam operasi pengolahan minyak bumi dan gas alam. ala m. Pressure Vessel yang yang di produksi pada PT. Citra Tubindo Engineering merupakan Pressure Vessel Vertical 2 (Two) fhase. fhase . !erdasarkan !erdasarkan peren"anaanya peren"anaanya fungsinya fungsinya Pressure Vessel adalah salah satu penerapan instrumentasi instrumentasi kendali kendali di industri industri minyak dan gas. Pressure Vessel Vessel yang yang akan diran"ang oleh PT Citra Tubindo Engineering Engineering adalah untuk memisahkan 2 2 fhase fluidaa yaitu yaitu minyak minyak gas atau liquid proses fhase fluid pemisahan ini memanfaatkan proses alami prinsip beda berat jenis dari kedua fluida tersebut. Pada Pressure Vessel Vessel umumnya instrumentasi kendali digunakan untuk mengendalikan varia variabe bell - varia variabel bel
berikut# berikut# ketinggian ketinggian
tekanan aliran alira n dan suhu dan salah sa lah satu metode kendalinya adalah dengan menjaga level interface antara kedua fluida tersebut sehingga kedua fluida tersebut terpisah se"ara sempurna.
4.#
Bata! $a!ala"
$ehu $e hubu bung ngan an de deng ngan an pe pemb mbah ahasa asan n Pressure Vessel yan ang g ter terla lalu lu lu luas as
Riki Rikardo 1210017211036
%&
Laporan Kerja Praketk Jurusan Teknik Mesin "akupan ilmiahnya maka penulis dalam kesempatan ini hanya membahas tentang bagaimana Proses Desain ataupun Paket Pressure Paket Pressure Vessel Vessel beserta kompon komponen en ' kompo komponen nen penduk pendukung ungny nyaa yang yang dilaku dilakukan kan di PT. PT. Citra Tubindo Tubindo Engineering. !atam ndonesia. *dapun batasan masalah pada laporan kerja praktek ini diantaranya yaitu # •
Pros Pr oses es de desai sain n
Pressure Vessel High Presures Presures (HP) Package
Vertical 2 (Two) Fhase. 4.%
T&an
*gar +ahasiswa yang melakukan praktek kerja lapangan lapangan mengetahui mengetahui bagaimana proses ' proses dalam meran"ang alat Pressure Vessel Vertical 2 Fhase di Fhase di PT. Citra Tubindo Engineering. !atam ndonesia
4.4
Tin&aan P P!taka
Riki Rikardo 1210017211036
%,
Laporan Kerja Praketk Jurusan Teknik Mesin "akupan ilmiahnya maka penulis dalam kesempatan ini hanya membahas tentang bagaimana Proses Desain ataupun Paket Pressure Paket Pressure Vessel Vessel beserta kompon komponen en ' kompo komponen nen penduk pendukung ungny nyaa yang yang dilaku dilakukan kan di PT. PT. Citra Tubindo Tubindo Engineering. !atam ndonesia. *dapun batasan masalah pada laporan kerja praktek ini diantaranya yaitu # •
Pros Pr oses es de desai sain n
Pressure Vessel High Presures Presures (HP) Package
Vertical 2 (Two) Fhase. 4.%
T&an
*gar +ahasiswa yang melakukan praktek kerja lapangan lapangan mengetahui mengetahui bagaimana proses ' proses dalam meran"ang alat Pressure Vessel Vertical 2 Fhase di Fhase di PT. Citra Tubindo Engineering. !atam ndonesia
4.4
Tin&aan P P!taka
Riki Rikardo 1210017211036
%,
Laporan Kerja Praketk Jurusan Teknik Mesin 4.4. 4.4.1 1
Pre! Pre!! !rre Ve Ve!!el !!el Pressure Vessel adal adalah ah alat alat pemis emisah ah miny inyak dan dan gas bum bumi yang ang
menggu menggunak nakan an prinsi prinsip p pemisah pemisah pada pada tekana tekanan n dan temper temperatu aturr tetap. tetap. !iasany !iasanyaa produksi dari sumur minyak menggunakan Pressure Vessel vertical sedangkan produksi dari sumur gas diproses menggunakan Pressure Vessel horiontal . -al ini dikarenakan dikarenakan pada Pressure pada Pressure Vessel Vessel horiontal horiontal memiliki daerah pemisahan yang lebih lebih luas luas dan panjan panjang g diband dibanding ingkan kan Pressure Vessel vertical. Pressure Vessel digunakan dalam sejumlah industri / misalnya industri pembangkit listrik untuk fosil dan tenaga nuklir industri petrokimia untuk penyimpanan dan pengolahan minyak mentah serta menyimpan bensin di stasiun layanan dan industri kimia (dalam rea"tor kimia) untuk nama tapi beberapa. Penggunaanya telah diperluas di Dunia. Dunia. Pressure Vessel pada pada kenyataanya sangat penting untuk penggunaaanya untuk kimia minyak bumi petrokimia dan industri nuklir. $e"ara umum Pressure umum Pressure Vessel diran"ang diran"ang dengan ukuran dan geometris yang ber0ariasi. Pada *$+E *$+E !oiler and Pressure Vessel "ode# $ection V%%%# &ivision ' menetapkan berbagai tekanan. Pressure tekanan. Pressure Vessel Vessel sebagai sebagai komponen yang diran"ang untuk memenuhi berbagai persyaratan yang ditentukan oleh desainer dan analisis bertanggung jawab untuk keseluruhan desain. 1angkah pertama dalam prosedur desa desain in adal adalah ah untu untuk k memi memili lih h info inform rmas asii yang ang rele rele0a 0an n yang ang dipe diperl rluk ukan an membangun dengan "ara ini untuk persyaratan desain. $etelah desain persyaratan telah telah diteta ditetapka pkan n bahan bahan yang yang "o"ok "o"ok dipili dipilih h dan ode ode desain desain ditent ditentuka ukan n akan akan memberi memberikan kan desain desain yang yang diijin diijinkan kan atau stres stres nomina nominall yang yang diguna digunakan kan untuk untuk dimensi dimensi ketebalan ketebalan Pressure Pressure Vessel Vessel utama. utama. kode tambahan aturan menutupi desain
Riki Rikardo 1210017211036
%3
Laporan Kerja Praketk Jurusan Teknik Mesin berbagai komponen seperti noel# flange flange dan sebagainya. sebagainya. $etelah $etelah itu pengaturan dari berbagai komponen diselesaikan dan dianalisis untuk kegagalan. 'eni! ( &eni! Pressure &eni! Pressure Ve Vessel )er*a!arkan )er*a!arkan +,!i!in-a Pressure Vessel vertical 4 Tegak Pressure Vessel vertical "o"ok "o"ok digunakan untuk sumur yang mempunyai as il *atio *atio rendah. 5ntuk masalah penempatannya penempatannya Pressure Vessel vertical sanga sangatt efisi efisien en kare karena na tida tidak k memb membut utuh uhka kan n tempa tempatt yang luas luas sehingga sangat "o"ok digunakan pada offshore.
-
Ga)ar 4.1 Pressure Vessel Vertical Vertical Pressure Vessel Horiontal 4 Datar Pressure Vessel Horiontal lebih lebih murah dibandingk dibandingkan an se+arator vertical
untuk suatu kapasitas gas tertentu. Pressure tertentu. Pressure Vessel ini ini juga ekonomis untuk pemrosesan fluida yang mempunyai as as il il *atio tio tinggi tinggi.. 5ntuk 5ntuk penempatannya Pressure Vessel horiontal tidak tidak memerlu memerlukan kan pondas pondasii yang khusus.
Ga)ar 4.# Pressure Vessel Horiontal
-
Pressure Vessel $+herical , !ulat
Riki Rikardo 1210017211036
%6
Laporan Kerja Praketk Jurusan Teknik Mesin Pressure Vessel s+herical sangat baik untuk fluida yang mengandung pasir dan lumpur. 7amun Pressure Vessel jenis ini mempunyai kapasitas yang lebih ke"il dibandingkan dengan Pressure Vessel datar maupun Pressure Vessel tegak . Pressure Vessel s+herical sangat "o"ok digunakan pada +ressure yang tinggi.
Ga)ar 4.% Pressure Vessel $+herical
/ng!i taa *ari Pressure Vessel 8 +emisahkan fasa pertama "airan hidrokarbon dan air bebasnya dari gas
8
atau liquid . +elakukan
usaha
lanjutan
dari
pemisahan
fasa
pertama
dengan
mengendapkan sebagian besar dari butiran ' butiran "airan yang ikut di
8
dalam aliran gas +engeluarkan gas maupun "airan yang telah dipisahkan dari Pressure Vessel se"ara terpisah.
Riki Rikardo 1210017211036
29
Laporan Kerja Praketk Jurusan Teknik Mesin
Ga)ar 4.4 Prinsip Pemisahan Pada Pressure Vessel :aktor ' faktor lain yang dapat mempengaruhi pemisahan fluida antara lain # a. ;iskositas fluida b. Densitas minyak dan iquid ". Tipe peralatan dalam se+arator d. e"epatan aliran fluida e. Diameter dari titik ' titik iquid Kla!i0ika!i Pressure Vessel lasifikasi Pressure Vessel tergantung dari pembagian jenis ruang
lingkupnya se"ara umum diklasifikasikan sebagai berikut # 8 +enurut tekanan kerja a. High Pressure (-P) &<9%<99 Psi b. ediu/ Pressure (+P) 22<&<9 Psi ". ow +ressure (1P) %922< Psi 8 !erdasarkan hasil pemisahan Pressure Vessel dua fasa # memisahkan fluida formasi menjadi fasa liquid dan fasa gas.
Ga)ar 4. Pressure Vessel Dua :asa
Riki Rikardo 1210017211036
2%
Laporan Kerja Praketk Jurusan Teknik Mesin
Pressure Vessel tiga fasa # memisahkan formasi menjadi fasa minyak liquid dan gas
Ga)ar 4.2 Pressure Vessel Tiga :asa 4. K,+,nen Utaa Be&ana Tekan 3 Pressure Vessels
omponen utama bejana tekan ( Pressure Vessels) merupakan komponen yang paling dominan dan selalu pada bejana tekan. omponen ' komponen tersebut antara lain / shell# head# flange# bolts and nut# nole# su++ort dan skirt su++ort. 4..1 Shell
$hell adalah komponen yang paling utama yang berisi fluida yang bertekanan. Pada umumnya ada dua tipe shell yang ada yaitu shell silindris dan s+herical shell . Tetapi hanya shell silindris sering digunakan dalam design bejana tekan. etebalan shell dipengaruhi
oleh tekanan
design.
Tekanan
design
dibedakan menjadi dua yaitu tekanan design internal dan tekanan design eksternal. 5ntuk menentukan ketebalan shell harus memperhatikan beban yang terjadi pada shell. *rah penyambungan shell juga akan mempengaruhi perhitungan ketebalan shell . *. etebalan shell berdasarkan internal+ressure design
Riki Rikardo 1210017211036
22
Laporan Kerja Praketk Jurusan Teknik Mesin !erdasarkan standar *$+E ketebalan shell berdasarkan internal +ressure bisa ditentukan dengan persamaan berikut# %. $ambungan memanjang (longitudinal 0oint ) 5ntuk sambungan jenis ini ketebalan shell harus bisa menahan tegangan yang terjadi. Tegangan yang dominan pada sambungan memanjang adalah tegangan arah melingkar atau circu/ferential stress. !esarnya ketebalan shell ditentukan dengan persamaan berikut# t =
P* $1 − 9& P $1t
P =
* + 9&t
*$+E ;. Di0 %.Edition 29%9 5= 2,
(>.%)
*$+E ;. Di0 %.Edition 29%9 5= 2,
(>.2)
Dimana # t ? etebalan mimimum shell yang diperlukan mm P ? Tekanan design internal Psi (kPa) @ ? Aari ' jari dalam shell mm $ ? Tegangan iin maksimum Psi (kPa) E ? Efisiensi sambungan las 2. $ambungan +elingkar ( "ircu/ferential 0oint ) $ambungan melingkar harus bisa menahan tegangan arah longitudinal atau longitudinal stress. 5ntuk memenuhi kriteria tersebut maka ketebalan shell dapat ditentukan dari persamaan berikut# t =
P* 2 $1 − 9 > P
P =
2 $1t * − 9>t
*$+E ;. Di0 %.Edition 29%9 5= 2,
(>.B)
*$+E ;. Di0 %.Edition 29%9 5= 2,
(>.>)
!. etebalan shell berdasarkan tekan dari luar ( eternal Pressure &esign )
Riki Rikardo 1210017211036
2B
Laporan Kerja Praketk Jurusan Teknik Mesin etebalan shell untuk beberapa tipe sambungan berdasarkan eternal +ressuredapat ditentukan dari persamaan di bawah ini. %. 5ntuk silinder dengan Do4t %9
Pa
=
> ! B( &o 4 t )
*$+E ;. Di0 %.Edition 29%9 5= 23
(>.<)
*$+E ;. Di0 %.Edition 29%9 5= 23
(>.&)
*tau dengan persamaan
Pa
=
2 31 B( &o 4 t )
2. $ilinder dengan harga Do4t %9 Tentukan harga faktor * dan faktor! dari grafik 5=23.9 dan 5C$23.2. Aika Do4t kurang dari > maka faktor * dapat ditentukan dengan persamaan berikut#
3 =
%% ( &o 4 t )2
*$+E ;. Di0 %.Edition 29%9 5= 23
(>.,)
4..# Head
$eluruh bejana tekan harus ditutup dengan head . Head lebih banyak berbentuk kur0a dari pada pelat datar. !entuk kur0a lebih banyak memiliki keuntungan antara lain kuat sehingga ketebalan head bisa lebih tipis lebih ringan walaupun agak mahal. !erikut tipe head dan persamaan unuk menetukan ketebalannya. *. etebalan head berdasarkan tekanan internal a. $+here dan he/is+herical head
Riki Rikardo 1210017211036
2>
Laporan Kerja Praketk Jurusan Teknik Mesin P*
t =
2 $1 − 93 P
P =
*$+E ;. Di0 %.Edition 29%9 5= B2
2 $1t
*$+E ;. Di0 %.Edition 29%9 5= B2
- + 92t
(>.3) (>.6)
b. 1lli+soidal head
P& *$+E ;. Di0 %.Edition 29%9 5= B2 2 $1 − %3 P
t =
P =
2 $1t
*$+E ;. Di0 %.Edition 29%9 5= B2
& + 92t
(>.%9) (>.%%)
c. "one dan conical head
t =
P&
2 "os a( $1 + 9> P )
P =
2 $1t "os α & + %2t "os α
*$+E ;. Di0 %.Edit 29%9
(>.%2)
*$+E ;. Di0 %.Edit 29%9
(>.%B)
d. *$+E flanged and dished head Aika perbandingan 14r ? <94B t =
933< P$1 − 93 P
P; -andbook Eugene :.+egyesy
(>.%>)
Aika perbandingan 14r kurang <94B
t =
P-.
2 $1 + P ( . − 92)
P; -andbook Eugene :.+egyesy
(>.%<)
e. "ircular flat head
t
=
d
9.%B P 4 $1
P; -andbook Eugene :.+egyesy
(>.%&)
!. etebalan Head !erdasarkan Tekanan Eksternal a) $+here dan he/is+herical head
Riki Rikardo 1210017211036
2<
Laporan Kerja Praketk Jurusan Teknik Mesin Prosedur untuk menentukan ketebalan head . •
*sumsikan ketebalan head dan hitung harga *
•
+asukan harga * pada grafik material Fig = *$+E
•
Dari grafik tersebut akan ditemukan harga ! kemudian subtitusikan ke persamaan berikut.
Pa
! =
P; -andbook Eugene :.+egyesy
( *o 4 t )
(>.%,)
Aika Pa perhitungan di atas lebih besar dari tekanan design maka ketebalan yang diasumsikan aman digunakan tetapi jika Pa lebih ke"il dari tekanan design maka ketebalan yang diasumsikan harus diperbesar dan prosedur diulangi lagi. b) 1lli+soidal head Penentuan ketebalan elli+soidal head sama dengan prosedur diatas tetapi @9? k%FDo dimana k%? 9.6 (Tabel 5=B, *$+E) Tabel >.% 5=B, *$+E ; &ivision %
c) *$+E flanged and dished head
Riki Rikardo 1210017211036
2&
Laporan Kerja Praketk Jurusan Teknik Mesin Prosedur untuk menentukan ketebalan head sama hanya harga @o adalah sama dengan Do. d) "one and conical section Prosedur untuk menentukan ketebalan head pada prinsipnya sama tetapi untuk head tipe ini menggunakan tabel 5=B% *$+E dengan harga Pa dibawah ini. Tabel >.2. 5= B% *$+E ; &ivision%
Pa
=
> ! B( &l 4 Te )
P; -andbook Eugene :.+egyesy
(>.%3)
Ga)ar 4.5 Aenis ' Aenis Head !ejana Tekan ( Pressure Vessels)
Riki Rikardo 1210017211036
2,
Laporan Kerja Praketk Jurusan Teknik Mesin ( $umber #
https://www.google.com/searchAenisGtutupGbejanaGtekan)
4..% Nole
4ole adalah komponen silinder yang berupa lubang yang menembus shell atau head dari bejana tekan. 5jung nole biasanya berbentuk flange untuk memungkinkan koneksi dengan part lain dan mudah untuk pemeliharaan atau akses 4ole memiliki beberapa fungsi antara lain#
+erekatkan pipa yang berfungsi untuk mengalirkan fluida dari atau ke bejana tekan.
$ebagai tempat untuk sambungan instrumen seperti level gauges ther/owells atau +ressure gauges.
$ebagai tempat masuk orang untuk mempermudah perawatan.
etebalan dinding shell yang dibutuhkan (Tr) Trn% =
P*n $1 − 9.& P
P; -andbook Eugene :.+egyesy
(<.%6)
etebalan dinding 4ole yang dibutuhkan (Trn) Trn
=
P*n $1 − 9.& P
P; -andbook Eugene :.+egyesy
(<.29)
Dimana #
P ? tekanan design Psi
@ ? diameter dalam bejana tekan in
@n ? diameter dalam nole in
Riki Rikardo 1210017211036
23
Laporan Kerja Praketk Jurusan Teknik Mesin
$ ? tegangan iin maksimum psi
E ? efisiensi sambungan las
4..4 Su!!or"
omponen ini berfungsi untuk menahan bejana tekan agar tidak berpindah atau bergeser. Penyangga ini harus bisa menahan beban baik berupa beban berat bejana ataupun beban dari luar seperti angin dan gempa bumi. Peran"angan penyangga
tidak
seperti
desain
bejana
tekan
karena
penyangga tidak mempunyai tekanan.
Aenis su++ort yang digunakan tergantung pada ukuran dan orientasi dari !ejana tekan ( +ressure vessel). Dalam semua kasus su++ort untuk bejana tekan( +ressure vessel ) harus kuat untuk menerima beban selfweight angin dan beban gempa.
!asic load dihitung untuk meran"ang anchorage dan pondasi untuk bejana tekan ( +ressure vessel ) . Aenis su++ort yang umum digunakan adalah sebagai berikut#
•
$kirt
*dalah steel +late berbentuk silinder dan dilas pada bagian bawah shell dari bejana tekan ( +ressure vessel ) atau pada head bagian bawah.
Riki Rikardo 1210017211036
26
Laporan Kerja Praketk Jurusan Teknik Mesin $kirt untuk vessel jenis bola dilas ke bagian vessel di dekat /id-+lane dari shell . $kirt biasanya menyediakan "ukup fleksibilitas sehingga ekspansi termal dari shell tidak menyebabkan tekanan panas yang tinggi di titik temu dengan skirt .
•
egs
@asio maksimum panjang legs su++ort terhadap diameter drum biasanya 2#%. Aumlah legs yang dibutuhkan tergantung pada ukuran bejana tekan ( +ressure vessel ) dan beban yang diterima.
Ga)ar 4.6 $kirt $u++ort
( $umber # www.whatispiping."om $kirt $upport)
$u++ort legs biasanya digunakan pada bejana tekan ( +ressure vessel ) s+herical. $u++ort legs untuk bejana tekan ( +ressure vessel ) 0ertikal ke"il dan s+herical +ressure vessel dibuat dari profil baja struktur atau profil pipa dan
Riki Rikardo 1210017211036
B9
Laporan Kerja Praketk Jurusan Teknik Mesin menyediakan design yang paling optimal. "ross bracing apabila diperlukan menguatkan antar legs digunakan untuk menyerap beban angin atau gempa.
•
$addle
$addle su++ort berfungsi mendistribusikan beban berat di seluruh permukaan dari shell untuk men"egah Terjadinya local stress yang berlebihan dalam shell di titiktitik su++ort . 1ebar saddle# antara lain detail design ditentukan dari desain kondisi bejana tekan ( +ressure vessel ). $alah satu saddle biasanya dipasang sebagai fi anchor dan lainnya sebagai fleksibel anchor yang mengakomodasi ther/al e+ansion ke arah longitudinal.
Ga)ar 4.7 egs $u++ort
Riki Rikardo 1210017211036
B%
Laporan Kerja Praketk Jurusan Teknik Mesin ( $umber # www.whatispiping."om 1egs$upport)
Ga)ar 4.18 $addle $u++ort
( $umber # www.pipingte"h."om saddle support)
4.. A#$hor %ol"s da# %ase R'
3nchor bolts dan !ase ring 3nchor bolts berfungsi untuk mengun"i bejana agar tetap pada pondasinya. !eban yang bekerja pada anchor bolts adalah beban momen akibat angin maupun gempa bumi. 5kuran anchor bolts ditentukan dengan menggunakan luas total yang dibutuhkan untuk melawan momen yang bekerja pada dasar bejana. 1uas total anchor bolt yang dibutuhkan dirumuskan sebagaiberikut.
3b
=
2π
%2 . − 5d "t$a0d
P; -andbook Eugene :.+egyesy
(<.2%)
Dimana # *b
? luas total 3nchor !olt
+
? +omen total pada sambungan skirt
Riki Rikardo 1210017211036
B2
Laporan Kerja Praketk Jurusan Teknik Mesin H
? total berat bejana pada posisi tegak
$a
? tegangan ijin maksimum material bolt
D
? diameter keliling bolts
;ariabel Ct C" dan j ditentukan dari tabel D Values of "onstants as Function of6 sedangkan harga ditentukan dari persamaan berikut . 6 = %+
% $a
P; -andbook Eugene :.+egyesy
(<.22)
nfcb
Dimana :"b
? tegangan tekan di beton4"or pada lingkaran bolt
7
? perbandingan rasio modulus elastisitas baja dan beton
(tabel : Pro+erties of "oncrete Four iture-andbook Eugene :.+egyesy) !esarnya beban tarik pada anchor bolts dirumuskan sebagai berikut. . − 5d
Ft =
0d
P; -andbook Eugene :.+egyesy
(<.2B)
Tegangan tarik pada anchor bolt dirumuskan sebagai berikut.
$a
Ft =
tsr"t
P; -andbook Eugene :.+egyesy
(<.2>)
P; -andbook Eugene :.+egyesy
(<.2<)
Dimana ts ts
=
3b &
π
4..2 De!ain O!e#'
+ening di bejana tekan terdapat di daerah shell atau head 7ang diperlukan untuk melayani tujuantujuan berikut#
Riki Rikardo 1210017211036
BB
Laporan Kerja Praketk Jurusan Teknik Mesin
anwa7 karena membiarkan personil masuk dan keluar dari bejana untuk melakukan pemeliharaan rutin dan perbaikan.
1ubang (drain) untuk menguras atau membersihkan bejana tekan.
Handhole bukaan untuk memeriksa bejana dari luar
4ole yang melekat pada pipa untuk meneruskan fluida kerja di dalam dan diluar bejana tekan.
5ntuk semua bukaan walupun nole mungkin tidak memerlukan. Dalam beberapa kasus nole dan pipa yang melekat pada bukaan sementara dalam kasus lain mungkin ada penutup /anwa7 atau pelat penutup handhole yang dilas atau disambungkan dengan baut ke daerah bukaan. 4ole atau lubang mungkin mengalami tekanan internal atau eksternal bersama beban yang berasal dari peralatan dan perpipaan karena ekspansi perbedaan temperatur dan sumber lainnya. Desain o+ening dan nole didasarkan pada dua pertimbangan#
+embran stres utama dalam bejana harus berada dalam batas yang ditetapkanoleh tegangan tarik yang diijinkan.
Tegangan pun"ak harus dijaga dalam batas yang dapat diterima untukmemastikan memuaskan kelelahan hidup. arena penghilangan bahan pada lokasi o+ening ada bagian yang
melemah pada shell . Aumlah penurunan kekuatan tentu saja tergantung pada diameter jumlah dan sejauh mana lubang diberi jarak satu sama lain.
Riki Rikardo 1210017211036
B>
Laporan Kerja Praketk Jurusan Teknik Mesin
Ga)ar 4.11 +ening pada !ejana tekan
($umber # https://www.google.com/opening pressure 0essel ) 5ntuk menentukan suatu opening pada dasarnya luas penampang yang diambil harus dapat diganti dengan luas penampang bagian yang ditambah ketebalannya. -al tersebut dapat dilihat pada =ambar 2., di atas dimana * merupakan luas penampang yang hilang sehingga harus dapat diganti dengan penjumlahan *% *2 *2% *B dan *>2 yang merupakan luas penampang yang dibuat sebagai pengganti luas tersebut. !erikut merupakan persamaan yang digunakan untuk menentukan besarnya dimensi besarnya reinforce/ent yang akan digunakan pada o+ening . Tr =
4.2
P* $1 − 9.& P
P; -andbook Eugene :.+egyesy
(<.2&)
Stan*ar -ang *ignakan +a*a +eran9angan +a*a Se!ara"or ASE
%o&ler a#d Pressure Vessel Code Se$"&o# VIII *&+&s&o# , Di dalam *sme !oiler and Pressure ;essel Code $e"tion ; Di0ision %.
Di0isi ini berisi tentang persyaratan wajib atau larangan spesifik dan pemeriksaan inspeksi pengujian sertifikasi dan pendukung tekanan. Didalam
Riki Rikardo 1210017211036
B<
Laporan Kerja Praketk Jurusan Teknik Mesin teknik penilaian harus konsisten dengan filosofi di0isi ini didalam di0isi ini dibagi menjadi tiga sub bagian. Pada bagian * menjelaskan beberapa persyaratan umum yang berlaku
untuk semua jenis separator. Pada bagian ! menjelaskan beberapa persyaratan tertentu yang berlaku untuk berbagai metode yang digunakan dalam pembuatan separator yang
terdiri dari bagian metode pengelasan ditempa dan braing. Pada bagian C menjelaskan beberapa persyaratan tertentu yang berlaku untuk beberapa kelas bahan yang digunakan dalam kontruksi separator.
4.5
K,n*i!i O+era!i Be&ana Tekanan
Data dibawah ini adalah data pada saat bejana tekanan (pressure 0essel) tipe seperator untuk fluida gas beroperasi.
:luida
#"rude oil (gas)
Tekanan +erating
#%B99 psi
Temperatur +erating
#%<99 C
:aktor 1ingkungan
#5ind oad
# *s"e ,.29%9
:aktor gempa # diasumsikan
4.5.1 Penentan Ti+e Be&ana Tekan
Penentuan tipe bejana tekan ( +ressure vessel ) berdasarkan bentuk head yang dipakai oleh bejana tersebut. Dibawah ini ada beberapa tipe head #
1lli+soidal head
Thoris+herical head
He/is+herical head
Riki Rikardo 1210017211036
B&
Laporan Kerja Praketk Jurusan Teknik Mesin
"onical head
Toriconical head !erdasarkan beberapa tipe diatas pada peren"anaan bejana tekan ( +ressure
vessel ) tipe seperator untuk fluida gas dipakai tipe head elli+soidal. 4.5.# $enentkan Dien!i Be&ana Tekan
Dimensi yang digunakan pada peren"anaan bejana tekan ( +ressure vessel ) tipe seperator untuk fluida gas adalah sebagai berikut#
Panjang bejana tekan keseluruhan
# %<2 (elli+soidal head)
Diameter bejana tekan
# B& in
4.5.% De!ain Be&ana tekan *an Peili"an aterial Shell
Desain shell berdasarkan standar *$+E 5=2, dan 5=23. $hell berupa slinder. 52, menyatakan bahwa ketebalan shell di bawah tekanan dalam harus tidak boleh kurang dari ketebalan hasil perhitungan dengan formula yang telah ditentukan. $edangkan 5=23 menyatakan bahwa aturan untuk mendesain shell atau tabung pada *$+E se"tion
; hanya untuk shell tipe silindris dan
s+herical . Dan material yang digunakan untuk meran"ang $hell ini adalah $* <%& =r ,9.
Ta)el 4.1 "he/ical *equire/ets $* <%&
Riki Rikardo 1210017211036
B,
Laporan Kerja Praketk Jurusan Teknik Mesin
Ta)el 4.# Tensile *equire/ents $3 8'9
Riki Rikardo 1210017211036
B3
Laporan Kerja Praketk Jurusan Teknik Mesin
Ga)ar 4.12 $hell
eterangan =ambar #
Do ? Diameter 1uar !ejana Tekan ( +ressure vessels)
Di ? Diameter Dalam !ejana Tekan ( +ressure vessels)
- ? Panjang shell
Hea*
Desain head berdasarkan standar *$+E 5=B2 yang menyatakan bahwa ketebalan head yang dibutuhkan pada titik paling tipis setelah proses pembentukan harus dihitung berdasarkan persamaan yang telah ditentukan.
Riki Rikardo 1210017211036
B6
Laporan Kerja Praketk Jurusan Teknik Mesin Desain head yang dipakai adalah elli+soidal head seperti pada *$+E 5=IB2 (d).Perbandingan antara major aFis dan minor aFis adalah 2#%. +aterial yang digunakan untuk meran"ang -ead adalah $*<%& =r ,9.
Ta)el 4.% "he/ichal *equire/ets $* <%&
Ta)el 4.4 Tensile *equire/ents $3 8'9
Riki Rikardo 1210017211036
>9
Laporan Kerja Praketk Jurusan Teknik Mesin
Ga)ar 4.1% Head
eterangan =ambar#
Do ? Diameter 1uar Head
@o ? jarijari elli+soidal
T ? Tebal Head
h ? Tinggi Head
De!ain Nole
4ole adalah komponen silinder yang menembus shell atau head dari +ressure vessel . 5jung nole biasanya berbentuk flange untuk memungkinkan koneksi dengan part lain dan mudah untuk pemeliharaan atau akses. 4ole digunakan untuk aplikasi berikut #
Pasang pipa untuk aliran masuk atau keluar dari vessel .
Riki Rikardo 1210017211036
>%
Laporan Kerja Praketk Jurusan Teknik Mesin
Pasang koneksi instru/ent (misalnya level gauge# ther/owellsatau alat pengukur tekanan).
+enyediakan akses ke internal vessel melalui /anhole.
+enyediakan attacha/ent langsung dari peralatan lainnya( misalnya penukar panas atau /ier ). Ta)el 4. "he/ical *equire/ent $* %9&
Ta)el 4.2 Tensile *equire/ent $a %9&
Riki Rikardo 1210017211036
>2
Laporan Kerja Praketk Jurusan Teknik Mesin S-&r" Su!!or"
Desain penyangga menga"u pada *$+E 5=<>. Aenis penyangga yang digunakan adalah skirt su++ort .5=<> menyatakan bahwa semua Pressure vessel harus ditopang dan penyangga tersebut harus di susun dan atau disambung ke dinding Pressure vessel sedemikian sehingga bisa menopang beban maksimum (1ihat 5= 22 dan 5= 32).
Ta)el 4.5 3++urtenant aterial $+esification $* B&
Ta)el 4.6 "he/ical *equire/ent $* B&
Riki Rikardo 1210017211036
>B
Laporan Kerja Praketk Jurusan Teknik Mesin Ta)el 4.7 Tensile *equire/ent $* B&
Ga)ar 4.14 $kirt $u++ort
eterangan =ambar #
D ? Tebal 1uar $kirt $u++ort
Ts ? Tebal $kirt $u++ort
A#$hor %ol" da# %ase R'
Desain 3nchor !olt dan !ase *ing berdasarkan +ressure handbook Eugene :. +egyesy yang menyatakan bentuk 3nchor !olt dan !ase *ing harus
Riki Rikardo 1210017211036
>>
Laporan Kerja Praketk Jurusan Teknik Mesin mampu menahan beban yang bekerja seperti beban angin dan beban genJmpa. +aterial yang digunakan untuk peren"anaan 3nchor !olt
adalah $* %6B !
sedangkan untuk base ring adalah $* 23B =r C. Ta)el 4.18 "he/ical *equire/ent $* %6B !
Ta)el 4.11 echanican*equire/ent $* %6B !
Riki Rikardo 1210017211036
><
Laporan Kerja Praketk Jurusan Teknik Mesin Ta)el 4.1# "he/ical *equire/ent $* 23B C
Ta)el 4.1% Tensile *equire/ent $* 23B C
Re.or$e/e" Pad
Desain reinforce/et +ad berdasarkan Pressure handbook Eugene :. +egyesy yang menyatakan bentuk dan luas reinforce/et +ad harus mampu menahan tekanan dari dalam bejana tekan akibat dan shell yang dilubangi untuk pemasangan nole. +aterial yang digunakan untuk peran"angan reinforce/et +ad adalah $* <%& =r ,9. Fla#'e
Desain flanges berdasarkan *$+E 5=>> yang menyatakan bahwa bentuk flanges harus menga"u pada rating tekanantemperatur ketebalan serta dimensi yang lain harus memenuhi standar salah satunya adalah *$+E4*7$ !%&.<
Riki Rikardo 1210017211036
>&
Laporan Kerja Praketk Jurusan Teknik Mesin Ta)el 4.14 "ha/ical *equire/ent $* %9<
Ta)el 4.1 Per/issible Variations in Product 3nal7sis $* %9<
Riki Rikardo 1210017211036
>,
Laporan Kerja Praketk Jurusan Teknik Mesin Ta)el 4.12 echanical *equire/ent $* %9<
Ta)el 4.15 "o/+uted ini/u/ Values $* %9<
Riki Rikardo 1210017211036
>3
Laporan Kerja Praketk Jurusan Teknik Mesin 4.6
Peran9angan : Anali!i! *an Pe)a"a!an
S+e!i0ika!i Ha!il Peren9anaan Fluida Position Pressure Vessel ocation Panjang Pressure Vessel eseluruhan &esign Pressure +erating Pressure &esign Te/+erature +eratingTe/+erature 5ind oad 1arthquake Factor 5eld :oint 1fficienc7 &ia/eter Pressure Vessel Aarijari $hell Aumlah 4ole Aumlah Flange $kirt $u++ort "orrosion 3llowance &esign ife "onstruction aterial
# il and gas #Vertical # PT. Citra Tubindo Engineering # %%& in ( 1lli+soidal Head ) # %299 psi # %999 psi # 299 9 : ; %<99 : # 3sce ,.29%9 # diasumsikan #% # B& in # %3 in # < 4ole (;<# 9<# 9<# 2<# 2<) # < buah # > buah # 9%2< mm4year # 2< year # $hell ? $* <%& =r ,9 Head ? $* <%& =r ,9 4ole ? $* %9& =r ! Flange ? $* %9< $kirt $u++ort ? $* B& 3nchor !olt ? $* %6B ! !ase ring ? $* 23B =r C
Shell Perhitungan ketebalan shell +aterial shell a dalah baja karbon $* <%& =r ,9 dengan tegangan ijin
maksimun adalah ,%999 psi.
dimana t ? etebalan minimum shell yang diperlukan mm P ? Tekanan design internal Psi (kPa) D ? Diameter 1uar shell < mm $ ? Tegangan iin maksimum Psi (kPa) E ? Efisiensi sambungan las
Riki Rikardo 1210017211036
>6
Laporan Kerja Praketk Jurusan Teknik Mesin C* ? 9%2< mm4year
? 9.B9, in ? ,,6 mm etebalan $hell yang di dapat menggunakan 5= 2, dijumlahkan dengan "orosion 3llowance (C*) selama 2< tahun. !erarti ,.,6 mm G >< mm ? %2.6 mm maka tebal material $hell yang digunakan untuk +ressure vessel adalah %B mm ( 9.<%%3%% in ) material $hell yang digunakan untuk +ressure vessel adalah %B mm ( 9.<%%3%% in ) Head +enentukan ketebalan head adalah +aterial shell adalah baja karbon $* <%& =r ,9 dengan tegangan ijin maksimum adalah ,%999 psi.
Dimana t ? etebalan minimum shell yang diperlukan mm P ? Tekanan design internal Psi (kPa) D ? Diameter 1uar shell < mm $ ? Tegangan iin maksimum Psi (kPa) E ? Efisiensi sambungan las C* ? 9%2< mm4year
? 9.B9< in ? ,.,> mm
etebalan Head yang di dapat menggunakan 5= B2 dijumlahkan dengan "orosion 3llowance (C*) selama 2< tahun. !erarti ,.,> mm G >< mm ? %2.2> mm maka tebal material head yang digunakan +ressure vessel adalah %2.< mm ( 9.>62% in ).
Riki Rikardo 1210017211036
<9
Laporan Kerja Praketk Jurusan Teknik Mesin Nole data $heet =
Diameter dalam bejana (Do) +erating Pressure (Po) &esign Pressure (Pd) +erating Te/+eratur (To) &esign Te/+eratur (Td) Teg. jin +aterial $hell (s) $hell +aterial $hell Teg. jin +aFimum Tebal $hell 4ole +aterial 4ole Tipe Teg. jin +aFimum Aumlah 4ole Diameter 4ole
? B& in ? %999 psi ? %299 psi ? %<99C ? B929: ? 2999C ? B629: ? ,%999 psi ? $* <%& =r ,9 ? ,%.999 psi ? %2< in ? $* %9& =r ! ? $li+ on Flange ? &9999 psi ? < buah ? 4ole % ? 3 in 4ole 2 ? & in 4ole B ? &in 4ole > ? 2 in 4ole < ? 2 in
(tabel B.2)
(tabel B.2)
(tabel B.&) (ditentukan) (ditentukan) (ditentukan) (ditentukan) (ditentukan)
+aterial 4ole adalah $* %9& =r ,9 dengan tegangan ijin maksimum adalah &9999 psi. Tebal dinding leher nolle yang dibutuhkan (trn) dapat ditentukan dari persamaan berikut #
Dimana #
P @n $ E
Riki Rikardo 1210017211036
? Tekanan desain internal Psi ? Diameter nolle in ? Teg. jin maksimum Psi ? Efisiensi sambungan las
<%
Laporan Kerja Praketk Jurusan Teknik Mesin
Riki Rikardo 1210017211036
<2
Laporan Kerja Praketk Jurusan Teknik Mesin
dari data diatas maka tebal leher nole dapat ditentukan # '. 2. >. ?. 8.
4ole % ? 9%& in ? >.9& mm 4ole 2 ? 9%2 in ? B.9> mm 4ole B ? 9%2 in ? B.9> mm 4ole > ? 99> in ? %.9% mm 4ole < ? 99> in ? %.9% mm
S-&r" Su!!or"
+aterial $kirt $u++ort adalah $* B& dengan tegangan ijin maksimum adalah %>399 psi. Data desain.
+aterial skirt Teg. jin maksimum ($) Diameter luar skirt (D) e"epatan angin (;w) Tinggi skirt (hT) Tinggi vessel G skirt (-)
# $* B& # %>399 psi (tabel B.6) # B& in # <& mph ($u/ber !) # B2 in # %<2 in
dimana # t # tebal skirt yang dibutuhkan +T # +omen pada sambungan antara skirt dengan head ? &B3229 lb.ft E # Efisiensi sambungan ? % D # Diameter laur skirt ? B& in $ # Tegangan ijin maksimum material skirt ? %>399 psi H # !erat vessel dan skirt dengan head pada kondisi operasi ? %&%66 lb
Riki Rikardo 1210017211036
Laporan Kerja Praketk Jurusan Teknik Mesin sehingga tebal skirt adalah #
? 9.>,B in etentuan skirt adalah 9<>,B in diambil ketebalan plat %> mm. A#$hor %ol"
data spesifikasi #
+aterial anchor bolts Teg. jin maks. ($a) +aterial base ring Teg. jin maks. ($ab) @atio of madulus elastisitas (n) Diam. lingk. bolts (d) +omen total (+t) !erat total bejana (Hb) :" (maks) Diameter lingkaran anchor bolts (D)
# $* %6B ! # %3999 psi (tabel B.%2) # $* 23B grade C # <<%%> (tabel B.%B) # %9 (table E page 39) #%3 in G 2 # &B3229 lb.ft # %&%66 lb # %299 psi # %9 ft
k ? 9.> Dari tabel D Pressure Vessel Handbook maka didapatkan hargaharga sebagai berikut # Ta)el 4.16 Values constanta as function of TABLE D Vale! ,0 C,n!tant! a! /n9ti,n! ,0 K
Riki Rikardo 1210017211036
<>
Laporan Kerja Praketk Jurusan Teknik Mesin k 9.99 99< 9%9 9%< 929 92< 9B9 9B< 9>9 9>< 9<9 9<< 9&9 9&< 9,9 9,< 939 93< 969 96< %99
C" 9999 9&99 93<2 99>6 %2%3 %B,9 %<%9 %&>9 %,&< %33> 2999 2%%B 222> 2BBB 2>>2 2<<% 2&&% 2,,2 233, B993 B%>2
Riki Rikardo 1210017211036
Ct B%>2 B993 233, 2,,2 2&&% 2<<% 2>>2 2BBB 222> 2%%B 2999 %33> %,&< %&>9 %<%9 %B,9 %2%3 99>6 93<2 9&99 9999
j 9,<9 9,&9 9,&& 9,,% 9,,& 9,,6 9,3% 9,3B 9,3> 9,3< 9,3< 9,3< 9,3> 9,3B 9,3% 9,,6 9,,& 9,,% 9,&& 9,&9 9,<9
9<99 9>69 9>39 9>&6 9><6 9>>3 9>B3 9>2, 9>%& 9>9> 9B6B 9B3% 9B&6 9B<, 9B>> 9BB% 9B%& 9B92 923& 92,9 92<9
<<