Top Banner
Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat Nuklir PRPN - SA TAN. 14 November 2013 ANALISA FLEKSIBILITAS PAD A SAMBUNGAN SISTEM PEMIPAAN DENGAN BUKAAN SHELL TANGKI BERDASARKAN STANDAR API 650 Budi Santoso dan Hana Subhiyah PRPN - BATAN, Kawasan Puspiptek. Gedung 71, Tangerang Selatan, 15310 ABSTRAK ANALISA FLEKSIBILITAS PADA SAMBUNGAN SISTEM PEMIPAAN DENGAN BUKAAN SHELL TANGKI BERDASARKAN STANDAR API 650. Untuk melakukan analisa fleksibilitas terhadap sistem pemipaan diperlukan data/informasi tentang kekakuan di setiap koneksi antar pipa dengan unit operasi, seperti tanki. Khusus untuk tangki, koneksi antar pipa dengan tangki biasanya menggunakan nozzle, karena itu data tentang kekakuan di sekitar nozzle tanki harus ada untuk masukan pada analisis fleksibilitas pipa. Dari hasil perhitungan didapat nilai koefisien kekakuan sebesar KR = 3.65 x 104 N.mm, KL = 3.3 X 105 N.mm/rad dan Ke = 6.7 X 105 N.mm/rad. Pertumbuhan shell ke arah radial adalah W = 0.66 mm dan Rotasi Shell tangki adalah e = -0.001 rad. Hasil perhitungan Caesar /I menunjukkan untuk Fx, Fy, Fz masing-masing sebesar 30 N, -493 N, -11 N. Sedangkan untuk moment Mx, My, Mz masing-masing sebesar -97 Nmm, 39 Nmm, 457 Nmm. Gaya dan moment hasil keluaran caesar di masukkan dalam persamaan untuk penentuan FR, ML, dan Me. Dari hasil perhitungan Caesar /I didapat nilai FR, ML, dan Me sebesar 2.31E-02 N, 6. 22E-03 N.mm, 2.69E-04 N.mm. Batas beban eksternal FR, ML, dan Me berdasarkan API 650 masing-masing sebesar 170.35 N, 9. 6xl04 N.ntm , 5. 06x10" N. mm. Beban sistem pemipaan eksternal FR, ML, dan Me yang dikenakan pada bukaan shell masih dalam batas yang diijinkan sehingga kondisi ini dinyatakan am an untuk diinstal. Kata kunci: koefisien kekakuan, nozzle tank, gaya, momen, API 650, Caesar /I ABSTRACT FLEXIBILITY ANAL YSIS OF PIPING SYSTEMS IN CONNECTION WITH OPENING SHELL TANK BASED ON API 650 STANDARD. To perform the analysis of the piping system flexibility required data / information about the stiffness in each pipe connection between the operating units, such as tanks. Especially for tanks, pipe connections between the tanks used to use nozzle, therefore data on stiffness around the nozzle - the tank must be present to enter the pipe flexibility analysis. Obtained from the calculation of the value of the stiffness coefficient KR = 3.84x104 N.mm, KL = 2.08x1010 N.mm/rad dan Ke = 5.63x1010 N.mm/rad. Shell growth to the radial direction is W = 57. 70 mm and Rotation Shell tank is = -0.0311 rad. Caesar /I calculation results show for Fx, Fy, Fz respectively 30 N, -493 N, -11 N. As for the moment in Mx, My, Mz, respectively -97 Nmm, 39 Nmm, 457 Nmm. Force and moment results in output caesar to put in the equation for the determination of FR, ML, and MC. From the results obtained values FR, ML, and MC of 2.31E-02 N, 6.22E-03 N.mm, 2.69E-04 N.mm .. Limit load external piping system FR, ML, and MC based API 650 respectively 170.35 N, 9. 6xl04 N. mm, 5. 06xt04 N. mm. -111-
14

170.35 6xl04 N.ntm , 06x10 - digilib.batan.go.iddigilib.batan.go.id/e-prosiding/File Prosiding/Iptek Nuklir/PRPN... · Prosiding Pertemuan I/miah Perekayasaan Perangkat Nuklir PRPN-

Feb 14, 2018

Download

Documents

dinh_dan
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: 170.35 6xl04 N.ntm , 06x10 - digilib.batan.go.iddigilib.batan.go.id/e-prosiding/File Prosiding/Iptek Nuklir/PRPN... · Prosiding Pertemuan I/miah Perekayasaan Perangkat Nuklir PRPN-

Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN - SA TAN. 14 November 2013

ANALISA FLEKSIBILITAS PAD A SAMBUNGAN SISTEM PEMIPAANDENGAN BUKAAN SHELL TANGKI BERDASARKAN

STANDAR API 650

Budi Santoso dan Hana Subhiyah

PRPN - BATAN, Kawasan Puspiptek. Gedung 71, Tangerang Selatan, 15310

ABSTRAK

ANALISA FLEKSIBILITAS PADA SAMBUNGAN SISTEM PEMIPAAN DENGANBUKAAN SHELL TANGKI BERDASARKAN STANDAR API 650. Untuk melakukan analisa

fleksibilitas terhadap sistem pemipaan diperlukan data/informasi tentang kekakuan disetiap koneksi antar pipa dengan unit operasi, seperti tanki. Khusus untuk tangki, koneksiantar pipa dengan tangki biasanya menggunakan nozzle, karena itu data tentangkekakuan di sekitar nozzle tanki harus ada untuk masukan pada analisis fleksibilitas pipa.Dari hasil perhitungan didapat nilai koefisien kekakuan sebesar KR = 3.65 x 104 N.mm, KL= 3.3 X 105 N.mm/rad dan Ke = 6.7 X 105 N.mm/rad. Pertumbuhan shell ke arah radialadalah W = 0.66 mm dan Rotasi Shell tangki adalah e = -0.001 rad. Hasil perhitunganCaesar /I menunjukkan untuk Fx, Fy, Fzmasing-masing sebesar 30 N, -493 N, -11 N.Sedangkan untuk moment Mx, My, Mz masing-masing sebesar -97 Nmm, 39 Nmm, 457Nmm. Gaya dan moment hasil keluaran caesar di masukkan dalam persamaan untukpenentuan FR, ML, dan Me. Dari hasil perhitungan Caesar /I didapat nilai FR, ML, dan Mesebesar 2.31E-02 N, 6. 22E-03 N.mm, 2.69E-04 N.mm. Batas beban eksternal FR, ML, danMe berdasarkan API 650 masing-masing sebesar 170.35 N, 9.6xl04 N.ntm ,5. 06x10" N.mm. Beban sistem pemipaan eksternal FR, ML, dan Me yang dikenakanpada bukaan shell masih dalam batas yang diijinkan sehingga kondisi ini dinyatakanam an untuk diinstal.

Kata kunci: koefisien kekakuan, nozzle tank, gaya, momen, API 650, Caesar /I

ABSTRACT

FLEXIBILITY ANAL YSIS OF PIPING SYSTEMS IN CONNECTION WITH OPENING

SHELL TANK BASED ON API 650 STANDARD. To perform the analysis of the pipingsystem flexibility required data / information about the stiffness in each pipe connectionbetween the operating units, such as tanks. Especially for tanks, pipe connectionsbetween the tanks used to use nozzle, therefore data on stiffness around the nozzle - thetank must be present to enter the pipe flexibility analysis. Obtained from the calculation ofthe value of the stiffness coefficient KR = 3.84x104 N.mm, KL = 2.08x1010 N.mm/rad danKe = 5.63x1010 N.mm/rad. Shell growth to the radial direction is W = 57. 70 mm andRotation Shell tank is = -0.0311 rad. Caesar /I calculation results show for Fx, Fy, Fzrespectively 30 N, -493 N, -11 N. As for the moment in Mx, My, Mz, respectively -97 Nmm,39 Nmm, 457 Nmm. Force and moment results in output caesar to put in the equation forthe determination of FR, ML, and MC. From the results obtained values FR, ML, and MCof 2.31E-02 N, 6.22E-03 N.mm, 2.69E-04 N.mm .. Limit load external piping system FR,ML, and MC based API 650 respectively 170.35 N, 9.6xl04 N. mm, 5. 06xt04 N.mm.

-111-

Page 2: 170.35 6xl04 N.ntm , 06x10 - digilib.batan.go.iddigilib.batan.go.id/e-prosiding/File Prosiding/Iptek Nuklir/PRPN... · Prosiding Pertemuan I/miah Perekayasaan Perangkat Nuklir PRPN-

Prosiding Pertemuan I/miah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN- BATAN, 14 November 2013

External piping system loads FR, ML, and MC imposed on shell openings still withinallowable limits so that this condition is declared safe to install.

Keywords: coefficient of stiffnes, nozzle tank, force, Moment, API 650, Caesar /I

1.PENDAHULUAN

Perancang sistem pemipaan sering berhadapan dengan kenyataan untuk

mendesain sistem pemipaan yang terletak antara dua atau lebih alat/unit operasi proses

yang jarak antar komponen cukup sempit, sehingga tidak banyak kebebasan untuk

manuver routing sistem pemipaan, selain itu pada lokasi itu ada komponen lain yang tidak

boleh digeser. Sementara itu, sistem pemipaan haruslah didesain se-flexible mung kin

untuk mengakomodasi pergerakan pipa (movement) akibat kondisi operasional seperti

expansi atau kontraksi pipa (karena efek termal, tekanan fluida dll). Jika fleksibilitas

sistem pemipaan tidak dapat mengakomodasi pergerakan pipa (pemuaian, pengerutan)

agar berada dalam batas aman sesuai desain, maka beberapa kemungkinan berikut ini

dapat terjadi, antarlain kegagalan pada material pipa karena overstress maupun fatigue,

terjadi overstress pad a pipe support atau titik tumpuan, terjadi kebocoran pada

sambungan flanges maupun valves, terjadi kerusakan material di Nozzle Equipment

(Pump, Tank, Pressure Vessel, Heat Exchanger).

Untuk melakukan analisis fleksibilitas terhadap sistem pemipaan seperti kondisi di

atas diperlukan data/informasi tentang kekakuan di setiap koneksi antar pipa dengan unit

operasi, seperti tanki. Khusus untuk tanki, koneksi antar pipa dengan tanki biasa

menggunakan nozzle, karena itu data tentang kekakuan di sekitar nozzle-tanki harus ada

untuk masukan pad a analisis fleksibilitas pipa. Data kekakuan tersebut biasanya

"melekat" pad a alat (tanki), artinya data akan didapat bila sudah ada kepastian

pembelian tanki (dari vendor), sebaliknya bila belum ada kepastian pembelian, data tanki

tidak akan diberikan. Untuk mendapatkan data ini perlu dicari dengan cara lain, tapi yang

dapat dipertanggungjawabkan. Makalah ini dibuat untuk tujuan mempublikasikan solusi

masalah di atas, dengan menggunakan suatu asumsi bahwa pihak manufaktur/pabrikan

tanki mendesain dan membuat tank; pasti menggunakan stantard, dalam hal ini

katakanlah menggunakan API Standard 650 dan desainer sistem pemipaan juga

menggunakan API Standard 650 untuk menentukan kekakuan tanki. Dengan demikian

ada titik temu yang akan dijadikan permasalahan dalam makalah ini [1].

-112-

Page 3: 170.35 6xl04 N.ntm , 06x10 - digilib.batan.go.iddigilib.batan.go.id/e-prosiding/File Prosiding/Iptek Nuklir/PRPN... · Prosiding Pertemuan I/miah Perekayasaan Perangkat Nuklir PRPN-

Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN - BATAN, 14 November 2013

2. TEORI

Beban yang bekerja pada sistem pemipaan terbagi atas beban internal dan

external. Beban internal berasal dari antar lain be rat pipa, be rat fluida, beban karena

ekspansi - kontraksi termal, sedangkan beban eksternal dapat berasal dari beban luar

apa saja yang memberikan beban ke sistem pemipaan, seperti kekakuan tanki , pompa,

seismik dll. Perancangan sistem pemipaan yang berhubungan dengan sistem di luar pipa

(external piping system), seperti koneksi dengan dinding tanki sering menimbulkan

permasalahan dalam analisis di daerah koneksi antara sistem pemipaan dan saluran

masuk tanki (tank opening connection), seperti nozzle tank. Ada beberapa faktor yang

harus dipertimbangan pada interfacing ini, yaitu kekakuan dinding tanki/shell, defleksi

radial , dan meridional rotation of shell opening yang diakibatkan oleh head dari liquid

dalam tangki (product head), tekanan, temperatur yang serba sama atau berbeda antara

shell dan alas tanki. Ada tiga gaya dan tiga moment yang dapat diterapkan pada daerah

koneksi antara pipa dan tanki, tapi hanya satu gaya yaitu FR gaya dorong radial yang

bekerja pada bagian tengah permukaan sambungan pipa , dan dua moment yaitu Me

moment keliling dan ML moment longitudinal yang bekerja pada bagian tengah

permukaan shell tanki, yang berpengaruh signifikan terhadap deformasi shell/dinding dan

yang ada hubungannya dengan beban pipa. Berikut disajikan salah satu cara untuk

menentukan beban eksternal yang bekerja pada nozzle shell tangki, yaitu dengan cara

limit loads, beban ini yang akan dijadikan masukan dalam analisis fleksibilitas sistem

pemipaan [2]. Untuk lebih jelas tentang penamaan beban pemipaan dan deformasi pada

bukaan shell tangki dapat dilihat pada Gambar 1 di bawah ini.

R

y

--;::."'1 1--'-'- V\'u(")

\\i i RADIAl LOAD F.

]" (:~.-,:\y'~·.:\\.1,,~f·" "~.cF.~

, ..'.-' \~';::::~r' L\ " ..,"',(IV 'J

• ~ __ u •• _

;.~~:::.":~- -'~

Gambar 1. Beban pemipaan dan deformasi pada bukaan shell tangki [3]

-113-

Page 4: 170.35 6xl04 N.ntm , 06x10 - digilib.batan.go.iddigilib.batan.go.id/e-prosiding/File Prosiding/Iptek Nuklir/PRPN... · Prosiding Pertemuan I/miah Perekayasaan Perangkat Nuklir PRPN-

(1)

Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN - BA TAN, 14 November 2013

2.1. Kekakuan Nozzle

Akibat adanya beban sistem pemipaan FR, Me dan ML pad a daerah koneksi pipa­

tangki lihat Gambar 1 , sehingga dalam perhitungan digunakan koefisient kekakuan yang

bersesuaian dengan beban-beban terse but yaitu, KR. Ke,KL. Nilai KR, Ke,KL didapat dari

Gambar 2.a, 2.b, dan 2.c.

2.2. Defleksi dan Rotasi Shell

2.2.1. Radial Growth Shell

Radial growth shell tangki ke arah radial-keluar dihitung dengan menggunakan

rumus sebagai berikut [4] :

dalam satuan 81

W = 9 .8xl 0-6 G HR2 x[ 1_ e -131.cos((3L) _ ~ ] + aRI:1TE, H

dalam satuan US Customary

w= 0.036GHR2 X[l-e-f3l'COS((3L)-~ ]+RI:1TE, H

dengan w = Pertumbuhan radial-keluar shell (mm)(in),

G = berat jenis cairan,

R = Radius tangki (mm)(in),

Et = Modulus Elastisitas (MPa)( Ibf/in\

[3 = parameter Karakteristik , 1.285/(Rt)o5 (1/mm)(1/in),

L = Jarak vertical dari garis tengah ke tangki bawah (mm)(in),

H = maksimum pengisian tinggi tangki (mm)(in),

1:1T = 8eda temperature antara design dan operasi (0G) (oF).

2.2.2. Rotasi shell tangki

(2)

(3)

Rotasi shell tangki di daerah tengah sambungan nozzle-shell akibat produk dalam

tangki dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut [4] :

dalam satuan 81

c. 9.8xlO-6GHR2 [ 1 a -131( ((3L) . ((3L))]~=-----x --f/e . cos +sm

E, H

-114-

Page 5: 170.35 6xl04 N.ntm , 06x10 - digilib.batan.go.iddigilib.batan.go.id/e-prosiding/File Prosiding/Iptek Nuklir/PRPN... · Prosiding Pertemuan I/miah Perekayasaan Perangkat Nuklir PRPN-

Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN-BATAN. 14 November 2013

dalam satuan US Customary

e= O.036GHR2 x[_l -fJe-fJL(COS(fJL)+Sin(fJL))]E, H

dimana 8 = rotasi shell akibat prod uk dalam tangki (radian),

G = berat jenis cairan,

R = radius tangki (mm)(in),

Et = modulus elastisitas (MPa)( Ibf/in2),

r3 = parameter karakteristik , 1.285/(Rt)O.5 (1/mm)(1/in),

L = jarak vertical dari garis tengah ke tangki bawah (mm)(in),

H = maksimum pengisian tinggi tangki (mm)(in).

2.3. Penentuan Beban pada Nozzle

(4)

(5)

(6)

(7)

Rumus-rumus berikut menunjukkan hubungan antara deformasi elastik pada

daerah sambungan dan beban pemipaan eksternal.[4]

F MW __ J? -LTan(-")+wJ?-

KJ? K,.

8L = M,. -Tan-l(~)+eK,. LKJ?

Mee --'e-Ke

KR, ,Kl. dan Ke adalah koefisient kekakuan shell tangki didapat dari Gambar 2a, 2b, dan

2c. WR, el, ee adalah resultan dari defleksi radial dan rotasi shell akibat dari beban

pemipaan FR, Ml, dan Me,

2.4. Penentuan Beban yang Diijinkan

2.4.1. Konstruksi Nomograms

Penentuan besaran tak berdimensi XA / (R t )0.5 , Xs / (R t )0.5 dan Xc / (R t )0.5

untuk konfigurasi bukaan yang dipertimbangkan. Buat garis batas b1 dan b2 dengan cara

masing -masing membentuk sudut 45° terhadap absis dan ordinal. Garis batas C1,C2 dan

C3 harus dibangun dengan sudut 45° melalui nilai perhitungan pad a daerah X positip [2].

-115-

Page 6: 170.35 6xl04 N.ntm , 06x10 - digilib.batan.go.iddigilib.batan.go.id/e-prosiding/File Prosiding/Iptek Nuklir/PRPN... · Prosiding Pertemuan I/miah Perekayasaan Perangkat Nuklir PRPN-

Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN- BATAN, 14 November 2013

2.4.2. Penentuan beban yang diijinkan

Nilai FR, ML, dan Me hasil dari analisis pemipaan digunakan untuk menentukan

(~) (fR).(-4-) (Nt). dan (-4-'") ('lc) Plot nilai (-4-') (FR·).(-4-·) C"IL) dan·.Z¥" ·.FF' <.d" <. .F", <.al·c' '.FF' '.ZIT, <.FF' <.d" '.F",

(~) CRt (~I (Mc) pad a nomogram. Beban sistem pemipaan eksternal FR, ML, dan MeZY" f ,I aY,1 f,yang dikenakan pad a bukaan shell, nilai ini diterima jika ke dua point yang ditentukan di

atas terletak dalam batas nomogram.

3. Metode I Cara Perhitungan

3.1 Perhitungan Koefisien Kekakuan

Data tangki yang digunakan dalam perhitungan kali ini adalah tangki dilution (T100­

03) pada Program Basic Design Sistem Proses Produksi Pabrik Yellow Cake[5]. Setelah

data tangki diketahui kemudian dihitung nilai KR, KL.Ke namun terlebih dahulu di hitung

nilai R/t, aIR dan L/a. Nilai R/t, aIR dan L/a untuk membaca grafik di gambar 2.a. untuk

mendapatkan nilai KR, untuk mendapatkan nilai KL dengan membaca grafik di gambar

2.b. dan untuk mendapatkan nilai Ke dengan membaca grafik di gambar 2.c. nilai R/t

merupakan sumbu x ditarik garis ke atas sesuai dengan nilai aIR, setelah itu ditarik sesuai

sumbu x hingga berpotongan dengan sumbu y. Sumbu y inilah yang di dapatkan untuk

perhitungan mendapatkan nilai KR, KL,Ke.

3.2 Perhitungan Beban yang Dijinkan

Untuk mendapatkan nilai Ye didapatkan dari gambar 3.a. sedangkan untuk

mendapatkan nilai YF dan YL didapatkan dari gambar 3.b. namun terlebih dahulu harus

dihitung A = a/(Rt)'O.5 sebagai sumbu x sedangkan nilai Ye, YF, YLsebagai sumbu y yang

telah berpotongan dengan grafik di gambar 3.a. dan gambar 3.b.

4. Hasil dan Pembahasan

4.1. Data Tangki (T100-03) [5]

2a = Nozzle 0.0.

Nozzle

a = 30.15 mmL = 90 mmH= 4300 mmT = 40°CR = 2150 mmt=5mmG= 1 (specific gravity)

-116-

Page 7: 170.35 6xl04 N.ntm , 06x10 - digilib.batan.go.iddigilib.batan.go.id/e-prosiding/File Prosiding/Iptek Nuklir/PRPN... · Prosiding Pertemuan I/miah Perekayasaan Perangkat Nuklir PRPN-

Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN- BATAN, 14 November 2013

4.2 Perhitungan Koefisien Kekakuan

R/t = 2150/5 = 430

aiR = 30.15/2150 = 0.014

L/2a = 90/60.3 = 1.49

Oari perhitungan didapat nilai aiR sebesar 0.008 dan nilai R/t sebesar 1188. Garis aiR

dihubungkan dengan R/t sebagai sumbu x maka didapatkan nilai K/IE(2a)

sebagai sumbu y.

~ = 3.xl 0-3E(2a)

KR = (3 x 10'3)(201916 N/mm2)(60.3mm)

= 3.65 x 104 N.mm

Reinforcement on opening (nech) only

sebesar 3x 10'3

""NQ

,)'::>".2

~--r-I--"r--I-I--rr--~-::I=1.;--LI

1 • iD-: LL

'1- a /R = 0.005,

!::'.

~ 1 ,.10-4

;;Q

~<J

<II'" 1 ..•10-;~ -= E

;jj r R /t

1"D~LL

~'['- CI /R = C 02

·:>:·'·ffi'········.! " '.I -..

\ a /R = 0.04

Gambar 2.a. Koefisien Kekakuan Untuk Beban Radial:Reinforcement in Nozzle Neck Only (L/2a = 1.5)[4]

Untuk beban momen longitudinal dari gambar 2.b. diperoleh nilai Kf. 3 sebesarE(2a}

7.46 X 10'3

-117-

Page 8: 170.35 6xl04 N.ntm , 06x10 - digilib.batan.go.iddigilib.batan.go.id/e-prosiding/File Prosiding/Iptek Nuklir/PRPN... · Prosiding Pertemuan I/miah Perekayasaan Perangkat Nuklir PRPN-

Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN-BATAN, 14 November 2013

~ = 7.46xlO-3E(2a)3

KL = (7.46 x 10.3)(201916 N/mm2)(60.3mm)3

= 3.3 x 105 N.mm/rad

Reinforcement on sheil

"' I - "D5,.~, I 1 .. 1- a,R=v.v'-.. '~ t

1< 10-<

gk~

Gambar 2.b. Koefisien Kekakuan Untuk Longitudinal Moment:Reinforcement in Nozzle Neck Only (L / 2a = 1.5) [4]

Untuk beban momen circumferential dari gambar 2c diperoleh nilai Kc 3 sebesarE(2a)

1.51 x 10.2

~ = 1.51xlO-2

E(2a/

Kc = (1.51 x 10.2)(201916 N/mm2)(60.3mm)3= 6.7 x 105 N.mm/rad

-118-

Page 9: 170.35 6xl04 N.ntm , 06x10 - digilib.batan.go.iddigilib.batan.go.id/e-prosiding/File Prosiding/Iptek Nuklir/PRPN... · Prosiding Pertemuan I/miah Perekayasaan Perangkat Nuklir PRPN-

Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat Nuk/irPRPN- BATAN, 14 November 2013

Reinforcem",~.t on shell

~E0E(i';

1 x 10-:r

IDi\;.E-,0u 1 ' 10-30-S'

'"xUJ 1 , 10""

--D::.:::

co.Q.ua;00 1 x '10-:.'" '"OJ

~(f)

,-",- aiR = 0.02

'-""""I T-........

I,

\. aiR = 0.04

R /t

8()N

Gambar 2.c. Koefisien Kekakuan untuk Circumferential Moment Reinforcement

in Nozzle Neck Only (L/2a = 1.5) [4]

Tabel 1. Koefisien Modulus Elastisitasdan Thermal Expansi [4]

Design Thermal ExpansionTemperature

\Iodlilus of ElasticityCoefficient"

MPa (psi)Inun x 10··G/(nun-oCjI

°Cof F(inches x lOG per inch- OF)

20

70203.000 (29,500,000)

90

200199.000 (28.800.000) 12.0 (6.67)

150

300195.000 (28.300.000) 12.4 (687)

200

-1001n 1.000 (27.100,000) 12.1 (707)

260

500188,000 (27.300,000) 13.1 (7.25)

4.3 Perhitungan Growth Shell ke arah radial

fJ = 1.285(Rt)05

1.285

(2150x5)05 = 0.0124mm

pI = (0.0124 )x(90) = 1.116rad

-119-

Page 10: 170.35 6xl04 N.ntm , 06x10 - digilib.batan.go.iddigilib.batan.go.id/e-prosiding/File Prosiding/Iptek Nuklir/PRPN... · Prosiding Pertemuan I/miah Perekayasaan Perangkat Nuklir PRPN-

Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN - BA TAN, 14 November 2013

- 9.8xlO"' (1)(4300)(2150)' X[1 - e"" c03(1.116) - ~ ] + (1.168xl 0-' )(2150)(20)w- (201916)(5) 4300

w = 0.66mm

4.4 Perhitungan Rotasi Shell Tangki

8= 9.8x10-6GHR2 x[_l -/JefJL(COS(/JL)+Sin(/JL))]Et H

., - 9.8x10-6(1)(4300)(2150)2 x[-1_-0.0124eIl16(COS(1.116)+Sin(1.116)]8- (201916)(5) 43008 = -O.OOlrad

4.5 Perhitungan Beban yang Dijinkan

- a _ 30.15 = 0 29,,1,-------- .(Rt)05 ((2150)(5))°5

Dari gambar 3a dan 3b diperoleh nilai YL, Y F dan Yc sebesar

YL=6.01YF = 1.6 mmYc=11.9mm

Dari data tangki didapat nilai XA, XB, dan XcXA = L + a = 90 + 30.15 = 120.15 mmXB = L - a = 90 - 30.15 = 59.85 mmXc = L = 90 mm

- 120 -

Page 11: 170.35 6xl04 N.ntm , 06x10 - digilib.batan.go.iddigilib.batan.go.id/e-prosiding/File Prosiding/Iptek Nuklir/PRPN... · Prosiding Pertemuan I/miah Perekayasaan Perangkat Nuklir PRPN-

Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN - BA TAN, 14 November 2013

"'"

T.-.q-ll)tfO$01 1"'" ,.,.qu'fI~d r1!!.nI<;If(.·1i'!'4 arN "'~I ~ loc.11edWlthtn ;;) • () 5 .Rt ),. 01 the i)f'en,r'OQ c~nt~rtooe"\~ ~

1\--- ---------~_._~

\\

--1\. -

\\\'--.~

-~,~'''''

,0' 02 O~ (if. 10 20 30

',:0 ./(RI)~: "~a/R)(R/I}H ----~-

5(1 '00

30

20

10

>-~

'05

>-~

2

Gambar 3.a. KoefisienYc [4]

Two-thirds of the required relnforcecl area Illust be locatedWltl111l<) + 0.5 (Rt )05 of the openll19 centerline ., \--~

mm

E0.7 r­

0.1I 1111I11

0.2 0.3 0:, 10

i. = al (Rt ):5 = (<II R)(RI ti°S

Gambar 3.b. Koefisien YF dan YL [4]

2.0

-121-

Page 12: 170.35 6xl04 N.ntm , 06x10 - digilib.batan.go.iddigilib.batan.go.id/e-prosiding/File Prosiding/Iptek Nuklir/PRPN... · Prosiding Pertemuan I/miah Perekayasaan Perangkat Nuklir PRPN-

Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN - SA TAN, 14 November 2013

XA = 120.15 = 1.16(Rt)05 ((2150)(5))05

X R = 59.85 = 0.58(Rt)05 ((2150)(5))05

Xc = 90 = 0.87(Rt)05 ((2150)(5))05

~ Kontruksi NomogramiF

''"J'! ..1.0 - 0.75 ,._ U~ = 1.0 - (0.75)(1.16) = 0.131

XB "-'1.0 - 0.75 L ,~~ = 1.0 - (0.75)(0.58) = 0.567

1.0 - 0.75 , '\',~o:;= 1.0 - (0.75)(0.87) = 0.349(Rt . '-'-0) (4~3-

~ Perhitungan FR max

f - 0.:131 _Rmax - 7.69>:10-4 - 170.35 IV

~ Perhitungan Me max

(.3.1

). C'fc) 0 ~9 / ,aYe F~-. = (30.1~)(~11.9) (116,) = 6.89.\'10-6 J1c S; 0.349

0.34-9 = 5. 06xl0" lV. mmM Cmcu = 6.89x10-£

~ Perhitungan ML max

O.131 = 9. 6x104 l\l.mnlM I..max = 1.36x 10-~

- 122 -

Page 13: 170.35 6xl04 N.ntm , 06x10 - digilib.batan.go.iddigilib.batan.go.id/e-prosiding/File Prosiding/Iptek Nuklir/PRPN... · Prosiding Pertemuan I/miah Perekayasaan Perangkat Nuklir PRPN-

Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN - BA TAN, 14 November 2013

.~x

Gambar 4. Pemodelan dengan menggunakan caesar II

Koefisien kekakuan beban radial (KR), Longitudinal moment (KL), Circumferential

moment (Kc), dimasukkan sebagai inputan stiffness pada sam bung an tangki-nozzle yang

akan dianalisis. Pada gambar 4 merupakan rangakaian pipa yang akan dianalisis

sambungan tangki-nozzle. Nilai koefisien KR ,KL ,Ke dari hasil hitungan dimasukkan di

node 10 pad a inputan caesar. Setelah dilakukan analisis pipa dan tidak di temukannya

over stress kemudian di lihat gaya dan moment yang terjadi pad a sambungan tangki­

nozzle. Hasil caesar menunjukkan gaya yang terjadi di Fx, Fy, Fzmasing-masing sebesar

30 N,-493 N, -11 N. Sedangkan untuk moment di Mx, My, Mz masing-masing sebesar -97

Nmm, 39 Nmm, 457 Nmm. Gaya dan moment hasil output caesar di masukkan dalam

persamaan untuk penentuan FR, ML, dan Me. Dari hasil Caesar didapat nilai FR, ML, dan

Me sebesar 2.31 E-02 N, 6.22E-03 N.mm, 2.69E-04 N.mm. Kemudian dibandingkan

dengan hasil perhitungan berdasarkan API 650. Beban sistem pemipaan eksternal FR, ML,

dan Me yang dikenakan pad a bukaan shell masih dalam batas yang diijinkan karena

terletak dalam batas nomogram.

- 123 -

Page 14: 170.35 6xl04 N.ntm , 06x10 - digilib.batan.go.iddigilib.batan.go.id/e-prosiding/File Prosiding/Iptek Nuklir/PRPN... · Prosiding Pertemuan I/miah Perekayasaan Perangkat Nuklir PRPN-

Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN- BATAN, 14 November 2013

5. KESIMPULAN

Berdasarkan hasil dan pembahasan dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :

1. Batas Beban sistem pemipaan eksternal FR, ML, dan Me berdasarkan API 650

masing-masing sebesar 170.35 N, 9. 6xt04 N. mm, 5. 06xt 04 N. mm.

2. Beban sistem pemipaan eksternal FR, ML, dan Me yang dikenakan pada bukaan shell

masih dalam batas yang diijinkan karena terletak dalam batas nomogram.

6. DAFTAR PUSTAKA

1. Sherwood, David R.," The Piping Guide", Syntex Book Coy, San Fransisco, 1976.

2. Sam Kannapan,PE., "Introduction To The Pipe Stress Analysis", John Wiley& Sons,

New York, 1985.

3. Hana Subhiyah, Budi Santoso, Evaluasi Beban Nozzle Pompa Pad a Sistem

Pendingin Primer Reaktor Riset Triga Markll Bandung, Jurnal perangkat Nuklir

Volume 5 Nomor 2, Serpong, November 2011.

4. API Standard 650, Welded Tanks for Oil Storage, Appendix P Allowable External

Loads on Tank Shell Openings, Eleventh Edition, June 2007.

5. Susanto BG,dkk, "Laporan Basic Design Sistem Proses Produksi Pabrik Yellow Cake

dari Uranium Hasil Sam ping Produk Asam Fospat", 2012.

TANYA JAWAB

Pertanyaan:

1. Apa keuntungannya stiffness dengan displacement? (Bandi Parapak)

2. Beban apa saja yang dapat mempengaruhi stiffness tersebut? (Bandi Parapak)

3. Apakah mungkin dalam suatu kegiatan rancang bangun terjadi misscommunication

yang berdampak terhadap hasil perencanaan? (Utomo)

Jawaban:

1. Stiffness dan displacement masing-masing di inputkan ke Caesar dan masing-masing

memiliki peran sendiri-sendiri.

2. Beban tidak dapat mempengaruhi stiffness karena stiffness tergantung dari dimensi

tangki.

3. Sangat mungkin terjadi mengingat dalam suatu kegiatan engineering melibatkan

banyak orang.

- 124 -