70
DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA KAPAL PENGANGKUT KAPAL PENGANGKUT COMPRESSED NATURAL GAS (CNG) COMPRESSED NATURAL GAS (CNG) COMPRESSED NATURAL GAS (CNG) COMPRESSED NATURAL GAS (CNG) TUGAS AKHIR Oleh TOMI SANTOSO Pembimbing Pembimbing Ir. SOEWEIFY M. Eng. JURUSAN TEKNIK PERKAPALAN FAKULTAS TEKNOLOGI KELAUTAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2009

DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA KAPAL PENGANGKUT KAPAL PENGANGKUT

COMPRESSED NATURAL GAS (CNG)COMPRESSED NATURAL GAS (CNG)COMPRESSED NATURAL GAS (CNG)COMPRESSED NATURAL GAS (CNG)

TUGAS AKHIROleh

TOMI SANTOSOPembimbingPembimbing

Ir. SOEWEIFY M. Eng.

JURUSAN TEKNIK PERKAPALANFAKULTAS TEKNOLOGI KELAUTAN

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBERSURABAYA

2009

Page 2: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Tugas Akhir

ISI…g

BAB I PENDAHULUANBAB II TINJAUAN PUSTAKABAB II TINJAUAN PUSTAKABAB III METODOLOGIBAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASANBAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASANKESIMPULAN DAN SARAN

Pendahuluan

Page 3: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Tugas Akhir

Latar Belakangg

Bahan Bakar Gas (BBG) sebagai alternatif penggantiBahan Bakar Minyak (BBM)y ( )Perluasan distribusi BBG (dengan kapal)CNG lebih ekonomis dari pada bahan bakar lainCNG lebih ekonomis dari pada bahan bakar lain

PendahuluanBack to ISI

Page 4: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Tugas Akhir

Perumusan Masalah

g

Bagaimana menentukan ukuran utama tangki (pressure vessel) CNG)Berapa kekuatan tangki dan tingkat keamanan tangki(pressure vesse) CNG.(pressure vesse) CNG.

PhendauluanBack to ISI

Page 5: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Tugas Akhir

Batasan Masalah (Ruang Lingkup)

g

Muatan kapal 2000 ton gas.Pembagian blok di kapal sebanyak 10 blok.Pembagian blok di kapal sebanyak 10 blok.Tangki (pressure vessel) berbentuk tabung (silinder) denganpanjang maksimum 12 m tanpa penegarpanjang maksimum 12 m tanpa penegar.Pressure vessel tipe 1Tekanan dan temperatur operasional adalah 130 bar dan -29oC. Material A516 Grade 70.

PhendauluanBack to ISI

Page 6: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Tugas Akhir

Batasan Masalah (Ruang Lingkup)

g

Perhitungan dan analisa hanya pada tangki (pressure vessel) dan tidak menganalisa kapal secara keseluruhan.g pPerhitungan dan analisa hanya pada bagian shell dan head pressure vessel.pressure vessel.Software yang digunakan adalah ANSYS 9.

PhendauluanBack to ISI

Page 7: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Tugas Akhir

Tujuang

Mengetahui ukuran tangki yang idealMengetahui kekuatan dan tingkat keamanan pressure vesselMengetahui kekuatan dan tingkat keamanan pressure vessel

PendahuluanBack to ISI

Page 8: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Tugas AkhirTugas AkhirTugas Akhir

Metodologiggg

MulaiStudi Literatur

Identifikasi Masalah

Analisa Data dan Pembahasan

Perhitungan Dimensi PVPerhitungan Dimensi PV

Perhitungan Kekuatan PV

MANUAL KOMPUTER (ANSYS 9)

Evaluasi dan Validasi Data

KesimpulanKesimpulan

SELESAI

PendahuluanPendahuluanBack to ISI

Page 9: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Tugas Akhir

Gas Alamg

PengertianGas alam merupakan kelompok minyak bumi yang terjadiGas alam merupakan kelompok minyak bumi yang terjadi(terbentuk) secara alami, campuran kompleks hidrokarbon denganjumlah senyawa anorganik yang sedikit. Para ahli geologi dan ahlikimia men atakan bah a gas alam terbent k dari sisa sisakimia menyatakan bahwa gas alam terbentuk dari sisa – sisatumbuhan dan binatang yang berkumpul dengan sedimen bebatuandi dasar laut atau danau selama ribuan atau jutaan tahun.j

TINJAUAN PUSTAKABack to ISI

Page 10: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Tugas Akhir

Gas Alam Lanjutan…g

Komponen

TINJAUAN PUSTAKABack to ISI

Page 11: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Tugas Akhir

Gas Alam Lanjutan…g

Persamaan Gas Ideal

nRTPV =dimana :P = tekananV = volumeN = jumlah molR = konstanta gas idealT = temperatur

TINJAUAN PUSTAKABack to ISI

Page 12: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Tugas Akhir

Gas Alam Lanjutan…g

Berat Jenis Gas Alam (δ )nmδV

⎞⎛⎞⎛ P⎟⎠⎞

⎜⎝⎛∗⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛=

TP

Rmδ

( )( ) 12

22 δδ ∗= T

P

( ) 11

12 δδT

P

TINJAUAN PUSTAKABack to ISI

Page 13: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Tugas Akhir

Gas Alam Lanjutan…g

Berat Jenis Komponen Gas Alam (δ ) pada NTP1) dan STP2)

TINJAUAN PUSTAKABack to ISI

Page 14: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Tugas Akhir

Gas Alam Lanjutan…g

Berat Jenis Komponen Gas Alam (δ ) pada NTP1) dan STP2)

TINJAUAN PUSTAKABack to ISI

Page 15: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Tugas Akhir

Gas Alam Lanjutan…g

Berat Jenis Komponen Gas Alam (δ ) pada NTP1) dan STP2)

TINJAUAN PUSTAKABack to ISI

Page 16: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Tugas Akhir

Gas Alam Lanjutan…g

Jenis – Jenis Gas AlamGas Alam Jaringan PipaGas Alam Jaringan PipaLiquified Natural Gas (LNG)Liquified Petroleum Gas (LPG)Liquified Petroleum Gas (LPG)Compressed Natural Gas (CNG)

TINJAUAN PUSTAKABack to ISI

Page 17: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Tugas Akhir

CNGg

Pegertian CNGCNG merupakan gas alam (natural gas) yang dipadatkanCNG merupakan gas alam (natural gas) yang dipadatkan(dimampatkan) dengan tekanan 100 s/d 250 bar.

TINJAUAN PUSTAKABack to ISI

Page 18: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Tugas Akhir

CNG Lanjutan…g

Karakteristik CNGKomposisi Kimia Sifat FisisKomposisi Kimia Sifat Fisis

• Tidak Beracun• Lebih Ringan darieb g d

pada udara• Tidak Berwana• Tidak Berbau

TINJAUAN PUSTAKABack to ISI

Page 19: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Tugas Akhir

CNG Lanjutan…g

Tangki CNGTipe 1; FULL LOGAMTipe 1; FULL LOGAMTipe 2; LOGAM – KOMPOSIT – LOGAMTipe 3; LOGAM – KOMPOSIT p ;Tipe 4; PLASTIK KEDAP GAS - KOMPOSIT

TINJAUAN PUSTAKABack to ISI

Page 20: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Tugas Akhir

CNG Lanjutan…g

Pengangkutan CNG dengan Kapal (CNG by Ship)EnerSea Transport LLC – USAEnerSea Transport LLC USA

TINJAUAN PUSTAKABack to ISI

Page 21: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Tugas Akhir

CNG Lanjutan…g

Pengangkutan CNG dengan Kapal (CNG by Ship)Knutsen OAS Shipping – NorwayKnutsen OAS Shipping Norway

TINJAUAN PUSTAKABack to ISI

Page 22: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Tugas Akhir

CNG Lanjutan…g

Pengangkutan CNG dengan Kapal (CNG by Ship)SEA NG Management Corporation – CanadaSEA NG Management Corporation Canada

TINJAUAN PUSTAKABack to ISI

Page 23: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Tugas Akhir

CNG Lanjutan…g

Pengangkutan CNG dengan Kapal (CNG by Ship)Trans CNG International – CanadaTrans CNG International Canada

TINJAUAN PUSTAKABack to ISI

Page 24: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Tugas Akhir

CNG Lanjutan…g

Pengangkutan CNG dengan Kapal (CNG by Ship)CETech Marine – NorwayCETech Marine Norway

TINJAUAN PUSTAKABack to ISI

Page 25: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Tugas Akhir

CNG Lanjutan…g

Pengangkutan CNG dengan Kapal (CNG by Ship)Trans Ocean Gas – CanadaTrans Ocean Gas Canada

TINJAUAN PUSTAKABack to ISI

Page 26: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Tugas Akhir

CNG Lanjutan…g

Keuntungan Penggunaan CNGPengurangan Emisi CNG dibandingkan SolarPengurangan Emisi

dibandingkan dengan Bensin• CO, 60% - 80%

CNG dibandingkan Solar

CO, 60% 80%•Xox, 50% - 80%•CO2, sekitar 30%•Reaktifitas penghasil Ozon, 80% - 90%

TINJAUAN PUSTAKABack to ISI

Page 27: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Tugas Akhir

CNG Lanjutan…g

Keuntungan CNG CNG dibandingkan BBG yang Lain (LNG)CNG dibandingkan BBG yang Lain (LNG)

CNG, tanpa liquefaction terminal dan regassiffication terminal

TINJAUAN PUSTAKABack to ISI

Page 28: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Tugas Akhir

CNG Lanjutan…g

Keuntungan CNG CNG dibandingkan BBG yang Lain (LNG)CNG dibandingkan BBG yang Lain (LNG)

LNG, dengan liquefaction terminal dan regassiffication terminal

TINJAUAN PUSTAKABack to ISI

Page 29: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Tugas Akhir

Baja Karbong

Baja Karbon Rendah (≤ 0.25% unsur C)

Baja Karbon Sedang (0.25% s/d 0.55% unsur C)Baja Karbon Tinggi (≥ 0.55% unsur C)

TINJAUAN PUSTAKABack to ISI

Page 30: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Tugas Akhir

Pressure Vesselg

Pengertian Pressure VesselPressure vessel merupakan tangki yang digunakan untukPressure vessel merupakan tangki yang digunakan untukpenyimpanan fluida. Biasanya fluida yang disimpan dalam pressure vessel merupakan fluida yang memiliki karakteristik maupunperlak an kh s sperlakuan khususJenis – Jenis Pressure Vessel 1 C li d i l P V l1. Cylindrical Pressure Vessel

a. Vertical Cylindrical Pressure Vesselb. Horizontal Cylindrical Pressure Vessely

2. Spherical Pressure Vessel

TINJAUAN PUSTAKABack to ISI

Page 31: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Tugas Akhir

Pressure Vessel Lanjutan…g

Komponen – Komponen Pressure VesselShellShellHead

Flanged HeadHemispherical HeadEllipsoidal HeadTorispherical HeadTorispherical HeadConical HeadToriconical HeadMiscellaneous

SupportAccessories

TINJAUAN PUSTAKA

Accessories

Back to ISI

Page 32: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Tugas Akhir

Pressure Vessel Lanjutan…g

Hal – Hal yang Perlu Diperhatikan dalam PembuatanPressure Vessel

Pengaruh KorosiFaktor KeamananProses Pembuatan Pressure Vessel

TINJAUAN PUSTAKABack to ISI

Page 33: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Tugas Akhir

Pressure Vessel Lanjutan…g

Perancangan Pressure Vessel (Pressure Vessel Design)Penentuan Ukuran UtamaPenentuan Ukuran Utama

Metode 1• Menghitung F1

Metode 2• Menghitung F2g g

CSEPF =1

g g

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −= 6.02

PSECF

• Menentukan Di dari grafik V – F1 - Di• Menghitung L dari V dan Di

• Mnentukan L/D dari grafik V-F2-L/D• Menentukan D dari tabel L/D dan D

TINJAUAN PUSTAKABack to ISI

Page 34: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Tugas Akhir

Pressure Vessel Lanjutan…g

Perancangan Pressure Vessel (Pressure Vessel Design)Grafik V – F1 – DiGrafik V F1 Di

TINJAUAN PUSTAKABack to ISI

Page 35: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Tugas Akhir

Pressure Vessel Lanjutan…g

Perancangan Pressure Vessel (Pressure Vessel Design)Grafik V – F2 – L/DGrafik V F2 L/D

TINJAUAN PUSTAKABack to ISI

Page 36: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Tugas Akhir

Pressure Vessel Lanjutan…g

Perancangan Pressure Vessel (Pressure Vessel Design)Tabel L/D dan DTabel L/D dan D

TINJAUAN PUSTAKABack to ISI

Page 37: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Tugas Akhir

Pressure Vessel Lanjutan…g

Perancangan Pressure Vessel (Pressure Vessel Design)Menghitung Tebal Pelat Pressure VesselMenghitung Tebal Pelat Pressure Vessel

Untuk ShellLongitudinal Joints, dengan P ≤ 0.385SE atau t ≤ 0.5Ri

PRi

Circumferential Joints, dengan P ≤ 1.25SE atau t ≤ 0.5RiPSE

PRit6.0

1−

=

Diambil nilai terbesar antara t1 dan t2PSE

PRit4.02

2+

=

TINJAUAN PUSTAKABack to ISI

Page 38: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Tugas Akhir

Pressure Vessel Lanjutan…g

Perancangan Pressure Vessel (Pressure Vessel Design)Menghitung Tebal Pelat Pressure VesselMenghitung Tebal Pelat Pressure Vessel

Untuk HeadHemispherical Head

PSEPLt

2.02 −=

Flat Head

SECPdt =SE

TINJAUAN PUSTAKABack to ISI

Page 39: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Tugas Akhir

Pressure Vessel Lanjutan…g

Tegangan pada Pressure VesselTegangan pada ShellTegangan pada Shell

Pressure Vessel Berdinding Tipis ( )10>t

Ri

PrTegangan Longitudinal σ long = Tegangan Circumferential σ hoop = Tegangan Radial σ rad ≈ 0

t2Pr

tPr

TINJAUAN PUSTAKA

g g rad

Back to ISI

Page 40: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Tugas Akhir

Pressure Vessel Lanjutan…g

Tegangan pada Pressure VesselTegangan pada ShellTegangan pada Shell

Pressure Vessel Berdinding Tebal ( )σ long =

10≤t

Ri

1)2^( −aP

σ hoop =

)(

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +

− 2^2^1

1)2^( rRo

aP

⎞⎛ 2^RoPσ rad = ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +

− 2^21

1)2^( rRo

aP

Tegangan Longitudinal, σ long Tegangan Circumferential, σ hoopTegangan Radial, σ rad

TINJAUAN PUSTAKA

g g , rad

Back to ISI

Page 41: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Tugas Akhir

Pressure Vessel Lanjutan…g

Tegangan pada Pressure VesselTegangan pada HeadTegangan pada Head

Pressure Vessel Berdinding Tebal ( )σ t =

10≤t

Ri

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +

− 3^3^5.01

1)3^( rRo

aP

σ m = ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +

− 3^3^5.01

1)3^( rRo

aP

⎞⎛ 3^RoP

⎠⎝)(

σ r = ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −

− 3^31

1)3^( rRo

aP

Tegangan Tangensial, σ tTegangan Meridian, σ mTegangan Radial, σ r

TINJAUAN PUSTAKA

g g , r

Back to ISI

Page 42: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Tugas Akhir

Pressure Vessel Lanjutan…g

Teori Kegagalan ElastikTeori Tegangan Normal MaksimumTeori Tegangan Normal Maksimum

TINJAUAN PUSTAKABack to ISI

Page 43: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Tugas Akhir

Pressure Vessel Lanjutan…g

Teori Kegagalan ElastikTeori Tegangan Geser MaksimumTeori Tegangan Geser Maksimum

TINJAUAN PUSTAKABack to ISI

Page 44: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Tugas Akhir

Pressure Vessel Lanjutan…g

Teori Kegagalan ElastikTeori Kegagalan Energi Distorsi MaksimumTeori Kegagalan Energi Distorsi Maksimum

TINJAUAN PUSTAKABack to ISI

Page 45: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Tugas Akhir

Pressure VesselDesign g

Gambaran Model Kapal Pengangkut CNG dan Pressure Vessel

METODOLOGIBack to ISI

Page 46: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Tugas Akhir

Pressure VesselDesign Lanjutan…g

Diagram Alir Pressure Vessel DesignINPUT

Calculate CNG Density (δ)

Calculate CNG Volume (V)

Calculate F1

Determine PV Internal Diameter (Di)

Calculate F1

Calculate PV Length (L)

Calculate PV Outer Diameter (Do)

Calculate PV Thickness (t)

METODOLOGI

Calculate PV Outer Diameter (Do)

Back to ISI

Page 47: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Tugas Akhir

Perhitungan Kekuatan PVg

Hand CalculationOuter Radius (Ro)Design Pressure (P) Internal Radius (Ri) Radius in Thickness (R)( )

Calculate Principal Stress

g ( ) ( ) ( )

Calculate Von Mises Stress

Calculate and Analysis Safety Factor (N)

Yield Strength (Sy)N < 3

Material Accepted

N ≥ 3

METODOLOGI

p

Back to ISI

Page 48: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Tugas Akhir

Perhitungan Kekuatan PVg

ANSYS Calculation

Input

ModellingModelling

Define ModelM i l A d

Meshing

S f t F t (N)

Material Accepted

N ≥ 3N < 3

Loading

Running Complete.? Display Solution

Safety Factor (N)

Yield Strength (Sy)Yes

No

METODOLOGIBack to ISI

Page 49: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Tugas Akhir

Pressure Vessel Designg

Perhitungan Berat Jenis CNG dan Volume CNGKomponen Komposisi [ % ] δ [kg/m3] Massa [ kg ] Volume [ m3 ]Komponen Komposisi [ % ] δ [kg/m3] Massa [ kg ] Volume [ m3 ]

Methane 88 102.916 1760000 17101.4

Ethane 5 194 738 100000 513 509Ethane 5 194.738 100000 513.509

Propane 1 289.951 20000 68.977

CO 5 283 788 100000 352 376CO2 5 283.788 100000 352.376

Others 1 185.649 20000 107.73

Σ 100 2000000 18143.993

Σ1 Σ1 Σ1

ANALISA DATA DAN PEMBAHASANBack to ISI

Page 50: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Tugas Akhir

Pressure Vessel Design Lanjutan…g

Perhitungan F1P

CSEPF =1

8.0*20000*125.004.20741 =F

04.11 =F

ANALISA DATA DAN PEMBAHASANBack to ISI

Page 51: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Tugas Akhir

Pressure Vessel Design Lanjutan…g

Menentukan Di dari Grafik V – F1 – Di 1

2^

3^31

r

rVtotalLtotal

π

π+=

Dari iterasi dengan batasan L = 12m = 39.37ft = 472.4in didapatkan diameter d l (Di) 1 964ft 23 56i d j l h t ki ( l) b k

2^rπ

dalam (Di) = 1.964ft=23.56in dengan jumlah tangki (pressure vessel) sebanyak5420 tangki.

ANALISA DATA DAN PEMBAHASANBack to ISI

Page 52: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Tugas Akhir

Pressure Vessel Design Lanjutan…g

Menghitung Tebal dan Diameter Luar Pressure Vessel Untuk Shell

it 66178.11*04.20741

PSEPRit

6.01

−=

int 66.104.2074*6.08.0*20000

1 =−

=

PSEPRit

4022

+=

Diambil ts = t1 = 1 66in

PSE 4.02 +

int 74.004.2074*4.08.0*20000*2

78.11*04.20742 =+

=

Diambil ts = t1 = 1.66inDiameter Luar (Do)

intDiDo 88.2666.1*256.232 =+=+=

ANALISA DATA DAN PEMBAHASANBack to ISI

Page 53: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Tugas Akhir

Pressure Vessel Design Lanjutan…g

Menghitung Tebal Pressure Vessel Untuk Head• Hemispherical Head

PSEPLt

2.02 −=

Tebal Hemispherical Head diambil sama dengan tebal shell 1.66in

int 7736.004.2074*2.08.0*20000*2

78.11*04.2074=

−=

p g• Flat Head

SECPdt =

int 06.38.0*2000004.2074*13.056.23 ==

ANALISA DATA DAN PEMBAHASANBack to ISI

Page 54: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Tugas Akhir

Perhitungan Kekuatan PVg

Hand CalculationKriteria Umum

66178.11

=t

Ri66.1t

096.7=Ri

[ TEBAL ]

t

100967 < [ TEBAL ]10096.7 <

ANALISA DATA DAN PEMBAHASANBack to ISI

Page 55: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Tugas Akhir

Perhitungan Kekuatan PV Lanjutan…g

Hand CalculationTegangan – Tegangan Principal pada Cylindrical Shellg g g g p p y• Tegangan Circumferential (σhoop)

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +=

2^2^1

1)2^(RoPhoopσ

Untuk r = Ri⎠⎝− 2^1)2^( ra

psihoop 158612^44.13104.2074=⎟

⎞⎜⎛ +=σ

Untuk r = Ro

psia

hoop 158612^78.11

11)2^(

=⎟⎠

⎜⎝

+−

2^4413042074 ⎞⎛ psia

hoop 137872^78.112^44.131

1)2^(04.2074

=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +

−=σ

ANALISA DATA DAN PEMBAHASANBack to ISI

Page 56: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Tugas Akhir

Perhitungan Kekuatan PV Lanjutan…g

Hand CalculationTegangan – Tegangan Principal pada Cylindrical Shellg g g g p p y• Tegangan Longitudinal (σlong)

=Plongσ

1)2^( −alongσ

psilong 689304.2074==σ psilong 6893

1)2^14.1(=

−=σ

ANALISA DATA DAN PEMBAHASANBack to ISI

Page 57: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Tugas Akhir

Perhitungan Kekuatan PV Lanjutan…g

Hand CalculationTegangan – Tegangan Principal pada Cylindrical Shellg g g g p p y• Tegangan Radial (σrad)

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −=

2^2^1

1)2^(RoPradσ

Untuk r = Ri⎠⎝− 2^1)2^( ra

psirad 0420742^44.13104.2074=⎟

⎞⎜⎛=σ

Untuk r = Ro

psia

rad 04.20742^78.11

11)2^(

−=⎟⎠

⎜⎝

−−

2^4413042074 ⎞⎛ psia

rad 02^78.112^44.131

1)2^(04.2074

=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −

−=σ

ANALISA DATA DAN PEMBAHASANBack to ISI

Page 58: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Tugas Akhir

Perhitungan Kekuatan PV Lanjutan…g

Hand CalculationTegangan Ekivalen Von Mises pada Cylindrical Shell g g p y

]2)^(2)^(2)^[(22 hoopradradlonglonghoope σσσσσσσ −+−+−=

• Untuk r = Ri

]2)^15861042074(2))^2074(6893(2)^689315861[(2++ ]2)^1586104.2074(2))^2074(6893(2)^689315861[(

2−−+−−+−=eσ

psie 9.15531=σ

ANALISA DATA DAN PEMBAHASANBack to ISI

Page 59: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Tugas Akhir

Perhitungan Kekuatan PV Lanjutan…g

Hand CalculationTegangan Ekivalen Von Mises pada Cylindrical Shell g g p y

]2)^(2)^(2)^[(22 hoopradradlonglonghoope σσσσσσσ −+−+−=

• Untuk r = Ro

]2)^137870(2)^06893(2)^689313787[(2++ ]2)^137870(2)^06893(2)^689313787[(

2−+−+−=eσ

psie 6.11939=σ

ANALISA DATA DAN PEMBAHASANBack to ISI

Page 60: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Tugas Akhir

Perhitungan Kekuatan PV Lanjutan…g

Hand CalculationTegangan – Tegangan Principal pada Hemispherical Headg g g g p p p• Tegangan Tangensial (σt)dan Tegangan Meridian (σm)

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +==

3^3^5.01

1)3^(RoPmt σσ

Untuk r = Ripsimt 44.74683^44.135.0104.2074

=⎟⎞

⎜⎛ +== σσ

⎟⎠

⎜⎝− 3^1)3^( ra

Untuk r = Ro

psimt 44.74683^78.11

5.011)3^14.1(

⎟⎠

⎜⎝

+−

σσ

psimt 42.64313^44.133^44.135.01

1)3^14.1(04.2074

=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +

−== σσ

ANALISA DATA DAN PEMBAHASANBack to ISI

Page 61: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Tugas Akhir

Perhitungan Kekuatan PV Lanjutan…g

Hand CalculationTegangan – Tegangan Principal pada Hemispherical Headg g g g p p p• Tegangan radial (σr)

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −=

3^3^1

1)3^(RoPrσ

Untuk r = Ri

⎟⎠

⎜⎝− 3^1)3^( ra

i0420743^44.13104.2074⎟⎞

⎜⎛

Untuk r = Ro

psir 04.20743^78.11

11)3^14.1(

−=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −

−=σ

3^4413042074 ⎞⎛ psir 03^44.133^44.131

1)3^14.1(04.2074

=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −

−=σ

ANALISA DATA DAN PEMBAHASANBack to ISI

Page 62: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Tugas Akhir

Perhitungan Kekuatan PV Lanjutan…g

Hand CalculationTegangan Ekivalen Von Mises pada Hemispherical Headg g p p

]2)^(2)^(2)^[(22 trrmmte σσσσσσσ −+−+−=

• Untuk r = Ri

]2)^47468042074(2))^2074(47468(2)^4746847468[(2++ ]2)^4.746804.2074(2))^2074(4.7468(2)^4.74684.7468[(

2−−+−−+−=eσ

psie 48.9542=σ

ANALISA DATA DAN PEMBAHASANBack to ISI

Page 63: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Tugas Akhir

Perhitungan Kekuatan PV Lanjutan…g

Hand CalculationTegangan Ekivalen Von Mises pada Hemispherical Headg g p p

]2)^(2)^(2)^[(22 trrmmte σσσσσσσ −+−+−=

• Untuk r = Ro

]2)^464310(2)^046431(2)^4643146431[(2++ ]2)^4.64310(2)^04.6431(2)^4.64314.6431[(

2−+−+−=eσ

psie 4.6431=σ

ANALISA DATA DAN PEMBAHASANBack to ISI

Page 64: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Tugas Akhir

Perhitungan Kekuatan PV Lanjutan…g

ANSYS CalculationTegangan Ekivalen Von Mises pada Cylindrical Shellg g p y• σVon Mises Maksimum = 15043 psi• σVon Mises Minimum = 11251 psi

Tegangan Ekivalen Von Mises pada Hemispherical Head• σVon Mises Maksimum = 9852.5 psiσVon Mises Maksimum 9852.5 psi• σVon Mises Minimum = 6218.7 psi

ANALISA DATA DAN PEMBAHASANBack to ISI

Page 65: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Tugas Akhir

Perhitungan Kekuatan PV Lanjutan…g

Validasi Hand Calculation dengan ANSYS CalculationTegangan Ekivalen Von Mises pada Cylindrical Shellg g p y

16000

Variasi Tegangan Von Mises

14000

15000

n M

ises

[psi

]

11000

12000

13000

eg

an

gan

Vo

n

Hand Calculation

ANSYS Calculation

10000

11000

0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2

Te

Variasi

Max                                          Min

ANALISA DATA DAN PEMBAHASANBack to ISI

Page 66: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Tugas Akhir

Perhitungan Kekuatan PV Lanjutan…g

Validasi Hand Calculation dengan ANSYS CalculationTegangan Ekivalen Von Mises pada Hemispherical Headg g p p

11000

Variasi Tegangan Von Mises

9000

10000

Vo

n M

ises

6000

7000

8000

Teg

an

gan

V

Hand Calculation

ANSYS Calculation

5000

6000

0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2

Variasi

Max                                                Min

ANALISA DATA DAN PEMBAHASANBack to ISI

Page 67: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Tugas Akhir

Perhitungan Kekuatan PV Lanjutan…g

Analisa KegagalanHand Calculation• Untuk Shell

SyN =eσ

314.3915531

51488==N

• Untuk Head 9.15531

eSyNσ

=eσ

395.5489542

51488==N

ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

48.9542

Back to ISI

Page 68: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Tugas Akhir

Perhitungan Kekuatan PV Lanjutan…g

Analisa KegagalanANSYS Calculation• Untuk Shell

SyN =eσ

422.31504351488

==N• Untuk Head 15043

eSyNσ

=eσ

225.559852

51488==N

ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

5.9852

Back to ISI

Page 69: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Tugas Akhir

Kesimpulang

Untuk pengangkutan 2000 ton gas diperlukan 5420 tangki (pressure vessel) dengan panjang 12m (472.4in), diameter dalam 23.56 in, tebalk li ki ( h ll) i d di l ikulit tangki (shell) 1.66 in dan diameter luar 26.88 in.Berat tiap tangki adalah 8.41 ton dan berat total 45582.2 tonM t i l b j k b A516 G d 70 d i ld t th 355 MMaterial baja karbon A516 Grade 70 dengan yield strength 355 Mpa(51488 psi) yang digunakan pada tekanan operasional 130 bar (1885.5 psi) dan temperatur -29oC telah memenuhi syarat ditinjau dari faktorp ) p y jkeamanan.

KESIMPULAN DAN SARANBack to ISI

Page 70: DESAIN TANGKI DAN TINJAUAN KEKUATANNYA PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9748-Presentation.pdf · Perhitungan Dimensi PV ... Horizontal Cylindrical Pressure Vessel

Tugas Akhir

Sarang

Dengan penggunaan material yang memiliki allowable sress yang lebih tinggi akan didapatkan ukuran tangki yang lebih tipis dan lebihgg p g y g pringan.Perhitungan kekuatan akibat pengaruh sambungan tidak dilakukan, hal ini dapat dijadikan sebagai bahan penelitian selanjutnya.Penguasaan konsep dasar baik untuk perhitungan manual maupunsecara komputasi akan memberikan hasil yang lebih baik.Perancangan kapal pengangkut CNG dapat berdasarkan hasil desaint ki ( l) t l h dit ktangki (pressure vessel) yang telah ditemukan.

KESIMPULAN DAN SARANBack to ISI