02 02 VESSEL TINGGI - Spada UNS

02 02 VESSEL TINGGI

02 02 Vessel Tinggi

1. Kelengkapan vessel2. Stress pada vessel

a) Axial dan Circumferensial stressb) Stress karena beban mati (load weight)

dan kelengkapannya(i) Stress karena beban mati

- stress karena berat shell- stress karena berat isolasi shell

(ii) Stress karena kelengkapan - stress karena berat tutup atas shell- stress karena berat pipa dan isolasi pipa- stress karena berat tangga- stress karena berat platform- stress karena berat tray

c) Stress karena tekanan angin

d) Stress karena gempa/seismic

Vessel tinggi umumnya di luar bangunan sehingga vessel tersebut akan terkena angin dan tingginya akan terpengaruh getaran gempa

Selain itu, karena kelengkapan bejana maka faktor berat atau beban mati akan mempengaruhi tebal bejana

Tinggi bagian silinder biasanya sudah bisa dihitung karena jumlah tray dan jarak antara dua tray yang paling optimal sudah didapatkan pada waktu perancangan operasi distilasi.

Dengan demikian desain vessel tinggi hanya meliputi tebal dan tinggi bagian silinder yang dinamakan courses, dengan memperhatikan berat beban mati dan attachement, tekanan angin, dan gempa, serta desain penyangga bejana tinggi tipe selubung atau skirt support

1. Kelengkapan Vessel

Kelengkapan kolom distilasi biasanya meliputi:

• Pipa feed

• Pipa uap

• Isolasi pipa

• Tutup atas

• Plat-form

• tangga

• tray

Kelengkapan mempunyai dimensi dan berat sehingga alat tersebut menimbulkan stresspada dinding vessel. Atas dasar inilah yang digunakan untuk mendesain tebal dan tinggi satu courses.

Pada vessel tinggi yang akan didesain adalah tinggi courses, tebal setiap courses, dan jumlah courses pada bagian silinder atau shell dengan memperhatikan beberapa hal yang mempengaruhinya, yaitu :

a) Stress karena proses dan operasi kolom (fap)

b) Stress karena beban mati (fdx)

c) Stress karena angin (fwx)

d) Stress karena gempa atau seismic (fsx)

Tinggi coursesuntuk ketebalan tertentu diberi notasi x, yang dihitung mulai dari bagian atas shell, dengan ketentuan tebal courses berikutnya lebih tebal dibandingkan courses sebelumnya

Apabila stressmengenai vessel tinggi, maka akan berlaku stress tensile pada bagian hulu dan stress compressive pada bagian hilir

Harga x diambil yang tependek di antara 2 harga x, atau harga x diantara pengaruh tensile stress dan compressive stress atau harga x di bagian hulu atau bagian hilir. Harga x dapat dihitung dg persamaan

2. Stress pada vessel tinggi

Stress pada vessel tinggi meliputi : axial stress,circumferensial stress, stress karena beban mati (berat : shell, attachement equipment), stress compressive disebabkan oleh tekanan angin, dan stress karena seismic

(a) Axial stress & Circumferensial stress

Axial stress yaitu stress searah dengan sumbu tegak bagian silinder

Circumferensial stress yaitu stress tegak lurus dengan sumbu tegak bagian silinder

(b) Stress karena beban mati (dead weight) dan kelengkapannya

Stress pada shell karena beban mati disebabkan oleh berat shell dan isolasinya, berat liquid, dan berat pipa dan isolasinya. Selain berat mati ada berat kelengkapan (attachement) vessel yang terdiri dari :

a) Tutup bagian atas

b) Plat-formc) Tangga (ladder)d) Tray dan penyangganya

(i) Stress karena beban mati• Stress karena berat shellStress karena berat shell adalah stress yang disebabkan oleh shell pada luas permukaan stell vessel tinggi.

Stress karena berat shell dinyatakan dengan persamaan :

• Stress karena berat isolasi shellStress karena berat isolasi shell adalah stress yang disebabkan oleh berat isolasi shell pada ketinggian tertentu pada luas steel vessel tinggi

(ii) Stress karena kelengkapan vessel (attachement)

• Stress karena berat tutup atasTutup vessel pada bagian atas yang mempunyai berat juga akan menambah jumlah stress yang dialami shell

Sf = straight flangeicr = inside corner radiusSf & icr lihat tabel 5.7 B&Y hal 89

• Stress karena berat platform

berat platform = 35 lb/ft2

• Stress karena berat tangga

berat tangga berkurung (caged ladder) = 25 lb/ftberat tangga (ladder) = 15 lb/ft

• Stress karena berat pipa dan isolasi pipaPipa yang digunakan pada vessel tinggi mempunyai berat yang menambah jumlah stress pada shell.

dimana berat pipa dapat dinyatakan pada tabel standar pipa (IPS), sedangkan isolasi pipa beratnya dapat dihitung berdasarkan ketebalan isolasi dan densitas isolasi sehingga

Berat pipa = densitas pipa x panjang

Stress karena berat tray

berat tray termasuk liquid dan penyangga = 25 lb/ft2

Luas total tray adalah jumlah tray dikalikan luas setiap tray

T = jarak antar tray

Secara umum stress karena beban mati dinyatakan

fdx = stress karena beban mati

fdsx = stress karena beban shell

fdis,s = stress karena beban isolasi shell

fdattchx = stress karena beban attachment

fdtrayx = stress karena beban tray

(c) Stress karena tekanan angin

Stress pada bagian shell karena tekanan angin(fws) disebabkan oleh angin setempat yangmengenai pada vessel dengan diameter efektif.Berdasarkan sifat angin yaitu semakin tinggitempatnya maka akan semakin kerastekanannya, sehingga akan semakin besarstress pada bagian yang terkena tekananangin. Untuk menghitung besar stress padabagian shell yang disebabkan anginmenggunkan diameter efektif

Diameter efektif sangat dipengaruhi olehpeletakan pipa dan attachment sehinggauntuk mendapatkan diameter efektif yangterkecil, maka peletakan pipa harus diatursedemikian rupa untuk menghadapi tekananangin dari berbagai arah atau yang dominan.Untuk menghitung defektif dilakukan dengancara mengukur diameter vessel beserta tebalisolasi ditambah dengan diameter pipa besertatebal isolasi dan attachment, misal tanggaatau kelengkapan lainnya

Ada 2 macam diameter efektif untuk macam peletakan (a) dan (b).

Untuk mendesain tekanan angin (Pw) dilakukan dengan memperhatikan angin setempat dan shape factor yang disebabkan adanya pipa dan attachement pada vessel tinggi tersebut

(d) Stress karena gempa/seismic

Harga bending momen

Periode vibrasi

Contoh soal

25

Diameter tray = 7ft

Perancangan Course 1

12650

Sf & icr lihat tabel 5.7 B&Y hal 89

(b)(a)

+

Perancangan course 2

Perancangan course 3

Tugas 02

1. Hitung ulang contoh di atas, gunakan tebal vessel berbeda pada courses 2 dst (bisa lebih tebal atau lebih tipis). Simpulkan simulasi ini.

2. Suatu vessel tinggi berdiameter luar 72 in. , tinggi bagian silindernya 150 ft. dengan tinggi penyangga 10 ft. Di dalam bejana dipasang tray sebanyak 71 buah dengan gas hold up sebesar 4 ft dan liquid hold up sebesar 6 ft. Penyangga tray berupa equal angel berukuran 2,5 x 2,5 x 3/8 in. Tutup atas berbentuk standard dished head dan kelengkapannya berupa pipa steam berukuran berukuran 10 in. IPS sch 60 yang masuk kolom pada bagian atas silinder, dan tangga berkurung. Vessel dibuat dari SA 240 grade M type 316 dengan sg 8,5. Pengelasan pada bejana tipe double welded butt joint dan corrotion allowance 1/16 in. dan dioperasikan pada suhu 400 oF dan tekanan 0,7 psia. Vessel tinggi tersebut didirikan di daerah gempa zone 2 dan tekanan angin setempat 40 lb/ft2. Dengan data tersebut desainlah jumlah courses dan tebalnya yang memenuhi syarat teknis dan ekonomis.

Sumber

Kusnarjo, 2010, Desain Bejana Bertekanan