Perancangan Spherical Tank [PDF]

Citation preview

PERANCANGAN SPHERICAL TANK UNTUK PRODUK LPG MIXED DENGAN KAPASITAS GEOMETRIK 6371 M3 DI PT. PERTAMINA (Persero) RU IV CILACAP



SKRIPSI



Nama Mahasiswa NIM Program studi Bidang Minat Diploma Tingkat



Oleh : : Moch. Bagus Bahtiar : 13431004 : Teknik Mesin Kilang : Teknik Mesin Kilang : IV (Empat) : IV (Empat)



KEMENTERIAN ENERGI DAN SUMBER DAYA MINERAL BADAN PENGEMBANGAN SUMBER DAYA MANUSIA ESDM SEKOLAH TINGGI ENERGI DAN SUMBER DAYA MINERAL Akamigas STEM Akamigas Cepu, April 2017



KATA PENGANTAR Penulis memanjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat, hidayah serta kekuatan sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan Judul ” PERANCANGAN SPHERICAL TANK UNTUK PRODUK LPG DENGAN KAPASITAS GEOMETRIK 6371 M3 DI PT. PERTAMINA (Persero) RU IV CILACAP”. Skripsi ini dapat penulis selesaikan berkat dorongan, saran, serta bantuan pemikiran dari berbagai pihak. Oleh karena itu perkenankanlah dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada ; 1. Bapak Prof. Dr. RY Perry Burhan, M.Sc selaku Ketua STEM - Akamigas yang telah berkenan menerima penulis mengikuti pendidikan di kampus ini. 2. Bapak Purwanto ST. MT selaku ketua Program Studi Teknik Mesin yang telah menyetujui Skripsi ini. 3. Bapak Ir. Bambang Soetrisno, M.M, dan Bapak Putut Suprijadi, ST., MT., selaku dosen pembimbing skripsi yang telah memberikan bimbingan dan dorongan kepada penulis selama penulis menyelesaikan skripsi ini. 4. Bapak Fikri Sulaiman , Selaku Section Head Maintanance Area 7 yang telah memberikan kesempatan kepada saya untuk melakukan kerja praktek disana. 5. Bapak Luqmanul Hakim, selaku pembimbing lapangan yang telah membimbing dengan baik sewaktu pelaksanaan kerja praktek. 6. Bapak dan ibu dosen STEM Akamigas Cepu, khususnya dari Program Studi Teknik Mesin Kilang, yang telah memberikan bekal ilmu kepada penulis selama menimba pengetahuan di STEM Akamigas Cepu.



Cepu, Maret 2017 Penulis,



( Moch. Bagus Bahtiar) NIM : 13431004



i



ABSTRACT Spherical tanks is one kind of pressure Storage tank used to store the gas fluid in this case LPG (Liquefied Gas Pertoleum) . The LPG maked fluid with pressed at ambient temperature, to facilitate the storage and distribution. PT Pertamina (Persero) RU IV Cilacap in 2015 and has completed building unit RFCC (Residual Fluid Catalytic Cracking) which is expected to increase the production capacity of High Octane Mogas Component (HOMC) with a target of 37,000 barrels per day, LPG amounted to 1,066 tonnes per day and propylene as much as 430 tons per day. With increased production capacity of LPG products are needed to accommodate the LPG spherical tanks before being distributed to industry and the community, which will be built tank has a volumetric capacity 6371 m3. This essay discusses the design calculation about the spherical tank. Keywords: Strorage tank, nonrotating equipment, spherical tank design, review of the economics.



ii



ABSTRAK Spherical tank merupakan salah satu jenis tanki timbun bertekanan yang digunakan untuk menyimpan fluida gas dalam hal ini LPG (Liquified Pertoleum Gas) yang dicairkan dengan cara ditekan pada temperatur lingkungan untuk mempermudah dalam penyimpanan dan pendistribusiannya. PT Pertamina (Persero) RU IV Cilacap pada tahun 2015 lalu telah selesai membangun unit RFCC (Residual Fluid Catalytic Cracking) sehingga diharapkan akan meningkatkan kapasitas produksi dari High Octane Mogas Component (HOMC) dengan target 37.000 barrel per hari, LPG sebesar 1.066 ton per hari, dan propylene sebanyak 430 ton perhari. Dengan meningkatnya kapasitas produksi dari produk LPG maka dibutuhkan spherical tank untuk menampung LPG sebelum didistribusikan ke industri maupun masyarakat, tanki yang akan di bangun memiliki kapasitas geometrik 6371 m3. Penulisan skripsi ini membahas perhitungan rancang bangun spherical tank. Perhitungan kekuatan sambungan las, dan perhitungan mengenai evaluasi ekonomi terhadap perancangan tanki tersebut. Kata kunci : Strorage tank, nonrotating equipment, rancang bangun spherical tank, tinjauan keekonomian.



iii



DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR ................................................................................... i ABSTRACT ..................................................................................................... ii ABSTRAK ..................................................................................................... iii DAFTAR ISI .................................................................................................. iv DAFTAR TABEL ......................................................................................... v DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... vi DAFTAR NOTASI ........................................................................................ vii DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................. x I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ............................................................................. 1 1.2 Perumusan Masalah ...................................................................... 2 1.3 Tujuan dan Manfaat ..................................................................... 2 1.4 Batasan Masalah ........................................................................... 2 1.5 Metodologi ................................................................................... 2 1.6 Sistematika Penulisan ................................................................... 5 II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pengertian Tanki Timbun ............................................................. 6 2.2 Klasifikasi Tanki Timbun ............................................................. 6 2.3 Spherical Tank .............................................................................. 7 2.4 Bagian-bagian Spherical Tank ..................................................... 8 2.5 Perhitungan Rancang Bangun Spherical Tank ............................. 11 2.6 Pengetesan pada Kontruksi Spherical Tank .................................. 25 2.7 Tinjauan Ekonomi ......................................................................... 26 III. PEMBAHASAN 3.1 Data Perancangan Tanki................................................................ 34 3.2 Menentukan Jenis Material yang Digunakan ............................... 35 3.3 Menentukan Denah Susunan Plate ............................................... 35 3.4 Menentukan Denah Susunan Nozzle ............................................ 37 3.5 Diagram Perbedaan Tekanan pada Tanki ..................................... 39 3.6 Perhitungan Tebal Plat Dinding Tanki ......................................... 40 3.7 Perhitungan Tiang Penyangga (Column) ..................................... 42 3.8 Menghitung Ukuran Tie Rod ( Diagonal Brazing) ...................... 49 3.9 Menghitung Tebal Foot Plate ...................................................... 51 3.10 Menghitung Baut Angkor ............................................................ 52 3.11 Menghitung Radial Nozzle pada Spherical Tank ......................... 53 IV TINJAUAN EKONOMI V PENUTUP 4.1 Simpulan ....................................................................................... 51 4.2 Saran ............................................................................................. 53 DAFTAR PUSTAKA



iv



DAFTAR TABEL



Halaman Tabel 3.1 Material pada Masing-masing Bagian Spherical Tank .................... 35 Tabel 3.2 Static Load Tank .............................................................................. 42 Tabel 3.3 Hasil Perhitungan Nozzle pada Top dan Bottom Tank ..................... 59 Tabel 3.4 Rekapitulasi Perhitungan Perancangan Spherical Tank................... 60



v



DAFTAR GAMBAR



Halaman Gambar 1.1 Flow Chart Perancangan Tanki ................................................... 3 Gambar 2.1 Gambar Bagian-bagian Spherical Tank ....................................... 8 Gambar 2.2 Wind Load Direction .................................................................... 13 Gambar 2.3 Earthquake Load Direction ......................................................... 14 Gambar 2.4 Dimensi Nozzle dan Rainforcement ............................................. 21 Gambar 3.1 Denah Susunan Plat Spherical Tank ............................................ 36 Gambar 3.2 Denah Susunan Nozzle pada Top Crown ..................................... 37 Gambar 3.3 Detail Denah Susunan Nozzle ...................................................... 37 Gambar 3.4 Denah Sussunan Nozzle pada Bottom Crown .............................. 38 Gambar 3.5 Diagram Beda Tekanan Pada Tanki ............................................ 39 Gambar 3.6 Susunan Tebal Plat Dinding Tanki ............................................. 41 Gambar 3.7 Ukuran Elevasi Tanki .................................................................. 44 Gambar 3.8 Ukuran Jarak Titik Support ......................................................... 45 Gambar 3.9 Ukuran Diagonal Brasing ............................................................ 46



vi



DAFTAR NOTASI A a Ab AT A1 A2 A3 (mm2) A41 A42 A43 A5 C CA Cf Di Do di E E es F Fn Fp Fr f rn F rp Fs fs Ftp fY F͈ g Gs Hc Hs K k kc L LR Ls



= Luas Penampang (cm2) = Efektif Maksimum Las (mm) = Luas Area Base Plate Circum Ferential (cm2) = Total luas (mm2) = Luas penampang kontribusi dari shell (mm2) = Luas Penampang dari Dinding Nozzle yang Berada Diluar Shell (mm2) = Luas Penampang dari Dinding Nozzle yang Berada Didalam Shell = Luas Penampang dari Outside Nozzle Fillet Weld (mm2) = Luas penampang dari hasil pengelasan plat reinforcement dengan plat dinding (mm2) = Luas Penampang dari Inside Nozzle Fillet Weld (mm2) = Luas Penampang dari Plat Reinforcement (mm2) = Koefesien Profile = Corrosion Allowance (mm) = Koefesien Column = Garis Tengah Bagian Dalam Tanki (mm) = Garis Tengah Bagian Luar Tanki (m) = Garis Tengah Bagian Dalam Column (m) = Efesiensi Sambungan Plat = Modulus Elastisitas Bahan Column (ton/cm2) = Eksentrisitas Beban = Spesifik Yield Strength Minimum (ton/cm2) = Gaya dari Internal Pressure Didalam Nozzle = Nozzle Attachment Faktor = Panjang Lasan Asumsi (mm) = Faktor material nozzle = Faktor Material Plat Dinding = Luas Penampang Baut (cm2) = Force From Internal Pressure In The Shell. (ton) =Luas Penampang Plat yang Dilalui Baut (cm2) = Discontinuity Force From Internal Pressure . (ton) = Gaya Vertikal . (ton) = Percepatan Gravitasi (m/s2) = Gaya Geser yang Berkerja Pada Setiap Column (Kg) = Tinggi Column (m) = Tinggi Statis Dari Level Cairan (m) = Faktor Panjang Efektif = Seismic Factor = Koefesien Jumlah Column = Panjang Diagonal Tie Rod (m) = Panjang Dinding Tanki (mm) = Panjang Lasan Sebenarnya (mm)



vii



l LH LH LL Ll L41 L42 (mm) M N n NG ni Nt P Pg Pt P1 P2 P3 r Reff Rn Rxn Rxs S S Sallow Sn Sp T t tb te tn ts tw V W Ws Wt Ww  



= Jarak antar Column (m) = Beban Statis Saat Test Hydrostatis (kg) = Panjang Efektif Dinding Nozzle Bagian Luar dari Dinding Tanki (mm) = Beban Total Saat Menyimpan LPG (kg) = Effective Length of Nozzle Wall Inside The Vessel (mm) = Panjang Lasan dari Outside Nozzle Fillet Weld (mm) = Panjang Hasil Lasan Antara Plat Reinforcement Dengan Plat Shell = Moment Bengkok Dinamis Saat Test Hydrostatis (kg/cm) = Jumlah Column = Jumlah Baut Angkor Tiap Column = Gaya Hasil Uraian FH (ton) = Jumlah Irisan yang Terjadi pada Sambungan Baut = Lebar tumpuan (mm) = Tekanan Didalam Tanki Pada Ketinggian Tertentu (kg/cm2) = Tekanan Pada Bagian Top Tanki (kg/cm2) = Minimum Pressure Hydrostatis Test (ton/cm2) = Beban Kompresi yang Diterima Tiap Column Saat Menyimpan LPG (ton). = Beban Kompresi yang Diterima Tiap Column Karena Beban Dynamic dan Saat Menyimpan LPG (ton) = Beban Kompresi yang Diterima Tiap Column Saat Test Hydrostatis (ton). = Jari-Jari Girasi Column (cm) = Jari-jari Efektif untuk Spherical Shell (mm) = Jari-jari Bagian Dalam Nozzle (mm) = Nozzle Radius For Force Calculation (mm) = Shell Radius For Force Calculation. (mm) = Lebar Circum Ferential (cm) = Allowable Stress dari Material Plat Shell (ton/cm2) = Local Allowable Membrane Stress At The Nozzle Intersection (ton/cm2) = Allowable Stress dari Material Nozzle (ton/cm2) = Allowable Stress dari Material Plat Reinforcement (ton/cm2) = Beban Tarik (ton) = Tebal Plat (mm) = Tebal Base Plate (mm) = Tebal Plat Reinforcement (mm) = Tebal Dinding Nozzle (mm) = Tebal Plat Tumpuan (mm) = tebal Plat yang Ditumpu (mm) = Kecepatan Angin (m/s) = Lebar Plat Dudukan yang Diperlukan (mm) = Beban Gempa (ton) = Beban Dynamic (ton) = Beban Angin (ton)  Ratio Kesilenderan Column Terhadap Kekakuan Factor Ratio



viii



  u c cl d s t tp ˔ s sh t ˔ 𝜏͈



Ratio Kesilideran Column Terhadap Elastisitas dan Buckling  Berat Spesifik Cairan (kg/cm3) = Berat Spesifik Udara (kg/cm3) = Tegangan Kompresi (ton/cm2) = Tegangan Perbandingan yang Terjadi (ton/cm2) = Tegangan Dynamic (ton/cm2) = Tegangan Statis (ton/cm2) = Tegangan Tarik (ton/cm2) = Tegangan Tumpu yang Terjadi (ton/cm2) = Gaya normal (ton) = Tegangan Geser (kg/cm2) = Tegangan Geser Ijin (kg/cm2) = Tegangan Patah (kg/cm2) = Gaya Lintang (ton) = Gaya Geser dalam Arah Memanjang



ix



x



I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Minyak dan gas bumi merupakan sumber energi yang masih banyak digunakan didunia



saat ini. Kebutuhan minyak dan gas bumi selalu meningkat seiring



dengan penggunaannya di bidang industri maupun transportasi. Karena minyak bumi merupakan sumber daya alam yan tak terbarukan dan keberadaannya sudah mulai menipis sehingga pada masa kini pengunaan bahan bakar gas sangatlah dianjurkan. PT. Pertamina (Persero) RU IV cilacap merupakan salah satu unit pengolahan minyak dan gas bumi yang terdapat di Indonesia. PT Pertamina RU IV Cilacap telah selesai membangun unit baru berupa unit RFCC (Residual Fluid Catalityc Cracking). Tujuan pembangunan unit RFCC ini adalah untuk meningkatkan produksi High Octane Mogas Component (HOMC) dengan target 37.000 barrel per hari, LPG sebesar 1.066 ton per hari, dan propylene sebanyak 430 ton perhari. Dengan demikian dapat mengurangi impor dan menghemat devisa negara hingga 5-6 persen per tahun. Dalam proses pengolahan sampai distribusi, dibutuhkan sebuah tempat dari hasil pengolahan pada unit RFCC tersebut. Oleh sebab itu dibutuhkan sebuah tangki khusus untuk menanpung LPG maupun Propylene sebelum di distribusikan ke industri atau pun masyarakat. Didasarkan pada kebutuhan tersebut dibutuhkan sebuah perancangan spherical tank untuk menampung produk LPG / propylene tersebut.



1



1.2



Perumusan Masalah



Berdasarkan latar belakang tersebut bahwa akan adanya peningkatan produksi LPG yang di hasilkan dari unit baru RFCC di PT Pertamina (Persero) RU IV Cilacap. Sehingga skripsi ini di titik beratkan pada perhitungan perancangan sebuah spherical tank untuk produk LPG dengan volume 6371 m3 dan tekanan operasi 12 kg/cm2.



1.3



Tujuan dan Manfaat



Tujuan dari penulisan skripsi ini adalah untuk mendapatkan rancangan sebuah spherical tank dengan volume 6371 m3 untuk produk LPG dari unit RFCC yang berkapasitas 1.066 ton per hari. Dari hasil perancangan ini diharapkan mendapatkan hasil perhitungan yang sesuai dalam segi kemampuan dan keekonomian.



1.4



Batasan Masalah



Untuk memperjelas dan membatasi masalah dalam penulisan skripsi ini, secara umum hal-hal yang akan dibahas adalah sebagai berikut : a.



Perancangan tebal plat dinding tanki



b.



Perancangan tiang penyangga (column)



c.



Perancangan tie rod (diagonal brazing)



d.



Perancangan baut Angkor



e.



Perancangan foot plate



f.



Perancangan radial nozzle



2



g.



Perhitungan kekuatan sambungan las



h.



Perhitungan biaya yang dibutuhkan dari rancang bangun peralatan tersebut dan dilakukan peninjauan kelayakan secara keekonomiannya.



1.5



Metodologi



Dalam penyusunan skripsi ini, beberapa hal yang dilakukan sebagai bagian dari tahapan penulisan perancangan spherical tank meliputi : a.



Melakukan Studi pustaka baik dari literature dan buku standard



b.



Melakukan pengumpulan data lapangan di PT Pertamina RU IV Cilacap



c.



Melakukan diskusi kepada pihak yang terkait dan konsultasi dengan pembimbing.



d.



Tahapan perancangan



Tahapan perancangan sesuai flow chart desain berikut :



3



 Tie rod ( Diagonal Brazing)  Foot Plate  Baut Angkor



Gambar 1.1 Flow Chart Perancangan Tanki



4



1.6



Sistematika Penulisan



Secara umum proposal skipsi ini disusun berdasarkan sistematika sebagai berikut : I.



Pendahuluan



Dalam pendahuluan ini berisi tentang latar belakang, perumusan masalah, tujuan dan manfaat, batasan masalah, metodologi dan sistematika penulisan. II.



Tinjauan Pustaka



Dalam tinjauan pustaka ini berisi tentang pengertian tangki timbun, klasifikasi tangki timbun, spherical tank, bagian-bagian spherical tank, perhitungan rancang bangun spherical tank . III. Pembahasan Dalam pembahasan berisi tentang data perancangan tanki, penentuam jenis material, denah susunan plate,denah susunan nozzle,diagram perbedaan tekanan tanki,perhitungan tiang penyangga, perhitungan ukukran tie rod, perhitungan tebal foot plate, perhitungan baut angkor dan perhitungan radial nozzle pada spherical tank. IV. Tinjauan Ekonomi Pengertian umum mengenai tinjauan ekonomi, perkiraan harga spherical tank, menghitung harga spherical tank pada tahun sekarang dengan eskalasi, menghitung capital invesment, menghitung annualing manufacturing cost, menghitung annual income, perhitungan evaluasi ekonomi dan rekapitulasi hasil perhitungan evaluasi ekonomi.



5



V.



Penutup



Dalam penutup berisi tentang kesimpulan tentang perancangan spherical tank yang telah dihitung dan saran yang diberikan untuk menindak lanjuti terhadap perancangan spherical tank yang akan dibuat.



6



II.



TINJAUAN PUSTAKA



2.1 Pengertian Tanki Timbun Tanki timbun adalah tempat menyimpan/ menimbun minyak maupun gas sebelum disalurkan atau dipindahkan ke tempat lain. Pada industri migas, tangki timbun merupakan salah satu peralatan pokok diluar rangkaian proses, yang dipergunakan untuk menimbun produk jadi maupun yang belum jadi, baik yang berupa bahan bakar minyak (BBM) atau bukan bahan bakar minyak (Non BBM). Instalasi tangki timbun memegang peranan yang cukup penting dalam industri minyak dan gas bumi. Instalasi tangki timbun juga merupakan rantai penghubung kegiatan operasi penyaluran (distribusi) serta menunjang operasional kerja kilang. Dalam perancangan sebuah tangki diperlukan persyaratan-persyaratan tertentu yang harus dipenuhi antara lain memenuhi beberapa persyaratan faktor teknis, ekonomis, memenuhi persyaratan keamanan (safety), kemudahan operasi dan pengembangan pada masa depan. Tangki-tangki yang bertekanan menggunakan Standard ASME (The American Society of Mechanical Engineer). British Standard (BS) dan American Petroleum Institute (API) dan JIS ( Japan International Standard).



2.2



Klasifikasi Tanki Timbun



Ditinjau dari tekanan kerja dan letak pondasinya, diklasifikasikan sebagai berikut : 1. Ditinjau dari tekanan kerja dalam tanki terdapat dua golongan yaitu :



7



a. Tanki timbun tekanan rendah (atmosferis), yaitu tanki silinder tegak & silinder horizontal. b. Tanki timbun bertekanan, yaitu tanki bentuk bola (spherical) & silinder horizontal. 2. Ditinjau dari posisi atau letaknya a. Tanki diatas tanah, umumnya adalah tanki silinder tegak, silinder horizontal dan bentuk bola. b. Tanki benam sebagian (semi buried tank), yaitu tanki silinder horizontal c. Tanki benam (buried tank), yaitu tanki silinder horizontal.



2.3



Spherical Tank Spherical tank merupakan salah satu jenis tanki timbun bertekanan yang



dapat digunakan untuk menyimpan Liquified Petroleum Gas (LPG). LPG disimpan dan ditransport dalam bentuk cair, sedangkan penggunaannya dalam bentuk gas sehingga salah satu penanganannya diperlukan spherical tank dengan tekanan diatas satu atmosphere. Spherical tank dirancang bangun dan di kontruksikan berdasarkan : 1. Standard API 2510 2. Standard BS 1515 3. Peraturan ASME yaitu: - ASME, section VIII. Divisi 2



= Pressure Vessel



- ASME, Section IX



= Welding



8



2.4



Bagian- Bagian Spherical Tank 6:8)



Untuk menunjang kelancaran dan keamanan operasi spherical tank dilengkapi dengan perlatan-peralatan berikut ini : nozzle platform



Shell plat



Column



Stair Ways



Diagonal Brazing



Man hole



Gambar 2.1 Bagian-Bagian Spherical Tank8:0)



1.



Float Level Gauge



Alat untuk mengukur ketingian permukaan isi cairan LPG di dalam tanki dengan batuan pelampung. 2.



Glass Level Gauge



Alat ini untuk mengetahui ketinggian permukaan cairan LPG didalam tanki



9



3.



Thermometer



Alat untuk mengukur suhu LPG didalam tanki. 4.



Pressure Gauge



Setiap spherical tank terpasang 2 buah pressure gauge yaitu pada top dan bottom tanki. Pressure gauge pada top digunakan untuk mengukur tekanan vapour, sedang pressure gauge pada bottom digunakan untuk mengukur tekanan cairan.LPG. 5.



Safety Valve



Dipergunakan untuk membatasi tekanan kerja maksimal yang di ijikan apabila tekanan didalam tanki melebihi tekanan kerja maka gas akan keluar dengan sendirinya. 6.



Liquid Inlet Valve



Alat ini digunakan untuk memasukan cairan LPG kedalam tanki timbun digerakan secara manual. 7.



Emergency Shut Off Valve



Adalah ball valve yang bekerja secara automatic, dapat terbuka apabila tekanan (pneumatic system) + 4 kg/cm2 dari air compressor dan tertutup bila tekanan dihilangkan setiap tanki timbun LPG dipasang dua buah ESDV, pada saluran masuk dan keluar tanki. 8.



Water Sprinkle



Alat untuk mendinginkan tanki apabila temperature didalam tanki mencapai 35o C disamping itu juga sebagai pelindung tanki apabila terjadi kebakaran di sekeliling tanki, yaitu dengan mengalirkan air keseluruh badan tanki.



10



9.



Man Hole



Digunakan untuk lubang laluan orang didalam tanki pada waktu diaadakan tank cleaning / perbaikan, tiap tanki ada 2 buah man hole yang berada pada bagian top dan bottom tanki. 10. Flexible Pipe Digunakan untuk meredam getaran yang timbul akibat pulsation aliran dan tekanan pompa pada saat pengisian ataupun pengeluaran. Disamping itu berfungsi juga sebagai flexsible joint dimana bila terjadai perubahan/penurunan kedudukan tanki , maka pipa tidak menerima beban secara langsung. 11. Sample Valve Digunakan untuk pengambilan contoh cairan LPG yang akan diperiksa kwalitasnya. 12. Gas Purging Valve Digunakan untuk mengeluarkan sisa gas di dalam tanki timbun pada waktu tank cleaning. Dapat pula berfungsi untuk membuang gas O2 yang ada di dalam tanki waktu pengisian N2. 13. Drain Valve Digunakan untuk mngeluarkan cairan condensate LPG yang ada didalam tanki. 14. Earthed Equipment Digunakan untuk mencegah adanya listrik statis.



15. Vapour Inlet Valve



11



Digunakan untuk mengembalikan vapour kedalam tanki pada saat pengisian skid tank dan pemuaian pada pipa. 16. Vapour Outlet Valve Digunakan untuk mensuplai vapour pada saat tanker discharge. 17. Stair Ways Tangga untuk inspeksi.



2.5



Perhitungan Rancang Bangun Spherical Tank



Dalam rancang bangun spherical tank untuk LPG digunakan rumus yang terdapat pada standard ASME dan beberapa rumus mekanika teknik terkait .



2.5.1



Perhitungan Tebal Plat (t) 7:69) Perhitungan tebal plat spherical tank dapat di hitung menggunakan



rumus berikut ini.



t=



P.Di 400.σt.E−0,4.P



+ CA (mm)



...................................................... (2.1)



Keterangan : t



= Tebal plat yang diperlukan (mm)



Di



= Garis tengah bagian dalam tanki (mm)



t



= Tegangan yang diijinkan dari bahan plat (kg/mm2) = 1/3 x t (tegangan tarik) (kg/mm2)



E



= Efesiensi sambungan plat



CA



= Tambahan tebal plat karena korosi (mm)



12



P



= Tekanan didalam tanki yang diterima plat-plat pada ketinggian



tertentu



(kg/cm2)



Besarnya P dapat dihitung sebagai berikut : P = Pg + γ. H (kg/𝑐𝑚2 ) ............................................................................ (2.2) Keterangan : Pg



= Tekanan rancang bangun dalam tanki pada bagian top/puncak (kg/cm2) = Tekanan gas (kg/cm2)



γ



= Berat spesifikasi cairan / LPG (kg/cm2)



Hs



= Tinggi statis dari level cairan tertinggi sampai dengan plat yang di tinjau



(m)



2.5.2. Perhitungan Tiang Penyangga (Column) - Tentukan jumlah column 6-12 buah - Beban yang diterima column ada 2 jenis beban yaitu : a. Beban Statis terdiri dari : - Berat Total, saat test hydrostatis (LH) - Berat Total, saat menyimpan LPG (LL) b.



Beban Dinamic (Wt) , Terdiri dari : - Beban Angin (Ww) - Beban Gempa (Ws)  Beban Angin (Ww) 1:190)



Ww = Q. A. C (Ton)..................................................................................... (2.3)



13



P



Gambar 2.2 Wind Load Direction



Keterangan : Q



= Gaya angin (Kg/m2) =



u



𝑉2 2.𝑔



. γu ................................................................ (2.4)



=Berat spesifik udara (Pada 15o C) = 1,226 kg/m3



V



= Kecepatan angin (m/s)



g



= Percepatan gravitasi (9,81m/s2)



A



= Luas penampang



A



=Do2 (m2) .................................................................... (2.5)



Do



= Garis tengah bagian luar tanki (m)



C



= Koefesien Profile = Lingkaran/ bola = 0,4



14



 Beban Gempa (Ws)1:209) Ws = k. LL (Ton) ....................................................................................... (2.6) P



CW= Inersi Reaction



Earth Motion



Gambar 2.3 Earthquake Load Direction Keterangan : k



= Seismic factor ( 0,13-0,2)



LL



= Beban total saat menyimpan LPG



 Beban Dinamic (Wt) Wt = (Ww + Ws) (Ton) ........................................................................... (2.7)



15



Dari perhitungan beban dinamis, maka beban maksimum kontinyu yang diterima tiap column adalah :



P1



= Beban kompresi yang diterima tiap column saat menyimpan LPG =



𝐿𝐿 𝑁



(ton) ......................................................................................... (2.8)



N



= Jumlah column



P2



= . Beban kompresi yang diterima tiap column karena beban dinamic dan



saat menyimpan LPG =



𝐿𝐿 𝑁



P3 =



𝑊𝑡



+(



𝐶𝑓



=



𝐿𝐻 𝑁



𝐻



+ )(Ton) ........................................................................... (2.9) 𝛾



Beban yang diterima tiap column saat test hydrostatist



( ton ) .............................................................................................. (2.10)



Keterangan : Cf



= Koefesien Column



Hc



= Tinggi column dari base plate sampai titik pusat lingkaran (m)







Jarak titik pusat antara column (m)



Untuk memilih ukuran column (diameter) dilakukan dengan mencoba beberapa ukuran garis tengah agar memenuhi persyaratan sebagai berikut :



16



a.



Tengangan kompresi minimum tiap column (c min) lebih besar dari



tegangan statis yang terjadi pada setiap column (s ).2:8-22) 𝛼 2



c min =



(1−0,4( 𝜆 ) )𝐹 𝛽



(ton/cm2) ........................................................ (2.11)



Keterangan :  = Ratio kesilinderan column terhadap kekakuan =



𝐾.𝐻1



(2.12)



𝑟



K



= Factor panjang efektif (tanpa sambungan = 1)



H1



= Tinggi / panjang column



r



= Jari-jari girasi column



𝜆



= Ratio kesilinderan column terhadap elastis dan buckling =√



𝜋2 .𝐸 0,6 𝐹



............................................................................ (2.13)



E



= Modulus elastisitas bahan column (ton/cm2)



F



= Spesifik yield strength minimum (ton/cm2)











s A



3 2



=



2 𝛼 2



+ ( ) factor ratio 3 𝜆



P1 A



(ton/cm2) ................................................................. (2.14)



= Luas penampang column (cm2)



17



b.



Tegangan kompresi maksimum tiap column (c mac) lebih besar



dari tegangan dinamis yang terjadi pada setiap column (d).2:8-22) c max > d Keterangan : c max



= 1,5 x c min (ton/cm2) ............................................. (2.15)



d



=



2.5.3



P2 A



(ton/ cm2) ........................................................... (2.16)



Perhitungan Tie Rod (Diagonal Brazing)2:8-19)



Ukuran tie rod dihitung berdasarkan luas penampang (A) dari tie rod yang menerima beban Tarik. Tegangan Tarik pada tie rod (c rod) lebih kecil dari tegangan tari ijin dari tie rod (t). t rod =



T A



(ton/cm2) < t ........................................................................ (2.17)



Keterangan : T



= Beban tarik maksimum yang terjadi (ton) =



𝑊𝑠 𝑐𝑓



𝑥



𝐿 𝑙



(ton) ......................................................................... (2.18)



Ws



= Beban gempa (ton)



Cf



= Koefesien column



L



= Panjang diagonal tie rod (m)



l



= Jarak antara column (m)



A



= Luas penampang tie rod (cm2)



18



2.5.7



Perhitungan Foot Plate 1:186)



Tebal base plate dapat dihitung dengan rumus berikut. tb = √



6M 1,5 σc min



(cm) ......................................................................... (2.19)



Keterangan : M



= Moment bengkok dinamis saat test hydrostatis (Kg/cm) =



c



=



1 2



𝜎𝑐. 𝑠 2



.................................................................... (2.20)



Tegangan kompresi maksimum yang diterima setiap column



saat test hydrostatis (Kg/cm2) c



𝐿𝐻 = 𝑁.𝐴𝑏 (kg/cm2) ............................................................... (2.21)



LH



= Beban statis saat test hydrostatis (Kg)



N



= Jumlah column



Ab



= Luas area base plate circum ferential (cm2)



S



= Lebar circum ferential (cm)



2.5.8



Perhitungan Baut Angkor 1:184)



Baut angkor diperiksa terhadap 2 jenis beban :  Beban Tarik  Beban geser



19



a.



Beban Tarik (T)



Beban Tarik yang terjadi pada baut Angkor dapat dihitung dengan rumus : T=



0,4 . Wt .Hc N.di



− P1 (ton) ......................................................................... (2.22)



Keterangan : T



= Beban tarik tiap column (ton)



Wt



= Beban total dinamis (ton) = Ww + Ws (ton)



N



= Jumlah column



di



= Garis tengah bagian dalam column (m)



P1



= Beban kompresi statis tiap column saat menyimpan LPG



(ton) Hc



= Tinggi column dari base plate ke titik pusat lingkaran (m)



b.



Beban Geser



Tegangan geser yang diijinkan dari bahan baut angkor ( sh ) harus lebih besar dari tegangan geser yang terjadi (s ).  sh > s.  Tegangan geser yang dijinkan ( sh)  sh = 0,35 t, bila t = Tegangan patah bahan baut Angkor (kg/cm2)  Tegangan geser yang terjadi (s) s =



𝐺𝑆 𝐴.𝑛



=



𝑊𝑡 𝑘.𝐴.𝑛



(kg/cm2) ...................................................................... (2.23)



Keterangan :



20



GS



= Gaya geser yang bekerja pada setiap column (kg)



Wt



= Beban total dinamis (kg)



kc



= Koefisien jumlah column



A



= Luas penampang baut angkor (cm2)



n



= Jumlah baut angkor



2.5.9



Procedur Desain Radial Nozzle untuk Spherical Shell7:247)



Gambar. 2.7 Dimensi Nozzle dan Rainforcement7:262) Keterangan gambar :



21



Gambar 2.8 Keterangan Gambar Dimensi Nozzle dan Rainforcement7:262)



Prosedur desain sebuah radial nozzle pada spherical shell dapat dilihat pada langkah–langkah berikut ini 



Menghitung Radius Efektif untuk Spherical Shell



Reff= 0,5 𝐷𝑖



(2.24)



Keterangan : Reff



= Radius efektif untuk spherical shell (mm)



Di



= Inside diameter dari spherical tank (mm) 



Menghitung panjang minimum dinding tanki yang diperlukan untuk peletakan nozzle



LR= 2 𝑅𝑛



(2.25)



Keterangan : LR



= Panjang dinding tanki (mm)



Rn



= Jari-jari Bagian Dalam nozzle (mm)



22







Menghitung Panjang Minimum Dinding Nozzle yang Berada di Luar dari Dinding Tanki = 2𝑡 + 𝑡𝑒 + 𝐹𝑝√𝑅𝑛. 𝑡𝑛 ................................................... (2.26)



LH Keterangan: LH



= Panjang efektif dinding nozzle bagian luar dari dinding tanki (mm)



t



= Tebal plat dinding tanki (mm)



te



= Tebal plat reinforcement (mm)



Fp



= Nozzle attachment factor = Fp = Cn untuk spherical shell



=(



Cn tn



𝑡+𝑡𝑒 0,35 ) .................................................................. (2.27) 𝑡𝑛



= Tebal dinding nozzle (mm) 



Menghitung Panjang Minimum Dinding Nozzle yang Berada di Dalam Shell = 𝐹𝑝√𝑅𝑛. 𝑡𝑛 .................................................................... (2.28)



Ll Keterangan :



LI = Effective length of nozzle wall inside the vessel (mm) 



Menghitung Total Luas Penampang yang Dekat dengan Lubang Nozzle



AT



=



𝐴1 + 𝑓𝑟𝑛 (𝐴2 + 𝐴3) + 𝐴41 + 𝐴42 + 𝐴43 + 𝑓𝑟𝑝. 𝐴5 .. (2.29)



Keterangan : AT



= Total luas (mm2)



A1



= Luas penampang kontribusi dari shell (mm2)



23



= t.LR f rn



= Faktor material nozzle ( 1 ) =



𝑆𝑛 𝑆



Sn



= Allowable stress dari material nozzle (ton/cm2)



S



= Allowable stress dari material plat shell (ton/cm2)



A2



= Luas penampang dari dinding nozzle yang berada diluar shell (mm2) = tn.LH



A3



= Luas penampang dari dinding nozzle yang berada didalam shell (mm2) = tn. Ll



A41



= Luas penampang dari outside nozzle fillet weld (mm2) = 0,5 L412



L41



= Panjang lasan dari outside nozzle fillet weld (mm)



A42



= Luas penampang dari hasil pengelasan plat reinforcement dengan plat dinding (mm2) = 0,5 L422



L42



= Panjang hasil lasan antara plat reinforcement dengan plat shell



(mm) A43



= Luas penampang dari inside nozzle fillet weld (mm2) = 0,5 L432



F rp



= Faktor material plat dinding (1)



24



=



𝑆𝑝 𝑆



= Allowable stress dari material plat reinforcement (ton/cm2)



Sp



= Luas penampang dari plat reinforcement (mm2)



A5



= LR.t 



Menghitung Gaya- gaya yang Terjadi



fN



= P. Rxn . LH ....................................................................... (2.30)



fs



=



fY



=



𝑃.Rxn.(LR+𝑡𝑛) 2 𝑃.Rxs.Rnc 2



............................................................... (2.31)



...................................................................... (2.32)



Keterangan : fN



= Gaya dari internal pressure di dalam nozzle (ton)



fY



= Discontinuity force from internal pressure (ton)



fs



= Force from internal pressure in the shell. (ton)



P



= Internal desain pressure (ton/cm2)



Rxn



= Nozzle radius for force calculation (mm) =



Rxs



𝑡𝑛 ) 𝑅𝑛



ln(1+



......................................................................... (2.33)



= Shell radius for force calculation. (mm) =



teff



𝑡𝑛



𝑡𝑒𝑓𝑓 𝑡𝑒𝑓𝑓 ) 𝑅𝑒𝑓𝑓



ln(1+



...................................................................... (2.34)



𝐴5 𝑓𝑟𝑝



= 𝑡 + LR .............................................................. (2.35)



25







Menghitung Rata-rata Local Primary Membrane Stress dan Keseluruhan Primary Membrane Stress pada Shell Tanki



𝜎𝑎𝑣𝑔 = 𝜎𝑐𝑖𝑟𝑐 = 



(𝑓𝑁+𝑓𝑠+𝑓𝑌) AT 𝑃.𝑅𝑥𝑠 2 teff



............................................................................. (2.36)



........................................................................................ (2.37)



Menghitung Maksimum Local Primary Membrane Stress pada Nozzle Intersection Dengan Ketentuan Bahwa PL ≤ Sallow



PL



= ( 2 𝜎𝑎𝑣𝑔 - 𝜎𝑐𝑖𝑟𝑐 ) ......................................................... (2.38)



Sallow



= 1,5SE ............................................................................. (2.39)



Keterangan : Sallow = Local allowable membrane stress at the nozzle intersection (ton/cm2).



2.6



Perhitungan Kekuatan Pengelasan



2.6.1



Menghitung Kekuatan Sambungan Pengelasan Plat Shell Tanki



Ditinjau dari tegangan tarik yang terjadi kekuatan sambungan las pada dinding spherical tank dapat dihitung mengggunakan rumus dibawah ini.



𝜎𝑡 =



𝐹 𝐿.(𝑡1+𝑡2)



...................................................................................... (2.40)



Dimana : 



Tegangan yang timbul



F



: Besarnya gaya yang diterima plat



L



: Panjang lasan



26



t1



: Tebal bevel bagian bawah



t2



: Tebal bevel bagian atas



Tegangan tarik yang timbul dapat diterima apabila tegangan terjadi kurang dari tegangan ijin material.( ijin). Inside t2



F



F



T t1



Gambar 2.9 Sambungan Las Menerima Tegangan Tarik 2.6.2



Strength of Nozzle Attachment Weld



Prosedur untuk mengevaluasi attachment weld of nozzle dalam spherical shell dalam menerima tekanan dari dalam ditunjukan sebagai berikut.  Ky= 



𝐿𝜏 =  𝐿𝜏𝑝 =







Menghitung discontinuity force factor 𝑅𝑛𝑐+𝑡𝑛 𝑅𝑛𝑐



....................................................................................



(2.42)



Panjang pengelasan antara dinding nozzle dan shell tanki 𝜋 2



(𝑅𝑛 + 𝑡𝑛) .............................................................................



(2.43)



Panjang pengelasan antara plate reinforcement dengan shell tanki 𝜋 2



(𝑅𝑛 + 𝑡𝑛 + 𝑊) .......................................................................



Menghitung dimensi layer lasan yang dapat diterapkan.



27



(2.44)



L41T = 0,7071 L41 ....................................................................................



(2.45)



L42T = 0,7071 L42 ....................................................................................



(2.46)



L43T = 0,7071 L43 ....................................................................................



(2.47)



 =



Menentukan ukuran lasan yang dapat diterima. 𝑓𝑤𝑒𝑙𝑑



...........................................



(2.48)



𝑓𝑤𝑒𝑙𝑑 = 𝑚𝑖𝑛[1.5 𝑥 𝑆𝑛𝑥(𝐴2 + 𝐴3)] ....................................................



(2.49)



𝐿𝜏(0,49 L41T+0.6 tw1+0,49 L43T)



Dimana



2.6.3



S



Menghitung Kekuatan Lasan Antara lower Equator Plat dengan Column



Ditinjau dari tegangan geser yang terjadi yang terjadi pada sambungan las antara lower equator plat dengan column dapat dihitung dengan rumus berikut. Dimana disyaratkan bahwa tegangan geser yang terjadi harus kurang dari tegangan geser ijin material (s < sa)



𝜎𝑠 =



𝑃 2 𝑥 𝐿𝑤 𝑥 𝑡𝑤𝑠



..............................................................................



(2.50)



Dimana: P



: Beban yang ditumpu tiap column pada saat menyimpan LPG (P1), Saat



menyimpan LPG ditambah beban dinamik (P2), dan beban saat hydrotest (P3). Lw



: Panjang lasan



tws



: Tebal lasan



28



P



Lw



 tws w Column



Plat shell



Gambar 2.10 Sambungan Las Shell dengan Column



2.7



Pengetesan pada Kontruksi Spherical Tank7:751) Setelah tanki sudah selesai dibangun maka sebelum dioperasikan perlu



dilakukan penetesan terhadap tekanan yang dapat diterima oleh dinding tanki dengan hydrostatis test. Dimana minimum pressure yang digunakan untuk hydrostatis test adalah 𝑃𝑡 = 1,43 x MAWP .................................................................................. (2.51) Keterangan : Pt



: Minimum pressure hydrostatis test (kg/cm2)



MAWP



: Minimum Allowable Working Presssure



2.7.1



Prosedur Pengetesan7:752)



29



a) Fluida yang dapat digunakan untuk pengetesan harus memiliki flash point kurang dari 450 C. biasanya digunkan air karena lebih ekonomis. b) Temperatur metal saat pengetesan paling tidak 170C diatas minimal temperature desain dari metal yang digunkan tapi tidak boleh melebihi 500C untuk mengurangi resiko patah karena sifat getas material. c) Tekanan hydrostatis harus ditingkatkan secara bertahap sampai tercapai tekanan yang diinginkan.



2.7.2



Test Examination and Acceptance Criteria7:752)



a) Pemeriksaan visual untuk kebocoran harus dilakukan oleh inspector pada semua sambungan yang dapat mengalami tegangan. b) Bila terjadi kebocoran pada sambungan las dinding tanki maka turunkan level fluida, dan lakukan perbaika dengan pengelasan ulang dan harus dilakukan penetesan kemabali. c) Inspektor harus melakukan tindakan yang benar untuk menolak hasil kontruksi apabila terdapat tanda-tanda metal mengalami distorsi permanen.



2.8



Tinjauan Ekonomi



Tinjauan ekonomi adalah merupakan evaluasi dari segi ekonomi suatu proyek terhadap rencana proyek investasi, dimana hasil evaluasi tersebut dapat menggambarkan apakah suatu proyek tersebut layak diteruskan atau ditolak. Keputusan akhir selalu mempertimbangkan keekonomian, karena suatu investasi bertujuan mendapatkan profit.



30



Profitability menyangkut permodalan, yaitu kemampuan suatu dana untuk mampu menghasilkan keuntungan. Bila jumlah suatu dana terbatas, sedangkan ada beberarapa alternatif proyek investasi yang memerlukan dana yang sama besar dengan yang tersedia, maka dengan cara tertentu dapat diputuskan proyek investasi mana yang akan diprioritaskan untuk dilaksanakan. 2.8.1



Tujuan Evaluasi Ekonomi



Sebagaimana yang telah di sebutkan dalam pengertian umum, bahwa tujuan evaluasi ekonomi adalah untuk memperkirakan kelayakan suatu rencana kegiatan atau proyek (pembangunan/perancangan) berdasarkan perhitungan kemampuan suatu rencana atau proyek untuk menghasilkan keuntungan seperti kemungkinan keuntungan yang diperoleh, biaya produksi dan lainnya yang secara keseluruhan akan menjadi pertimbangan terhadap rencana atau proyek yang akan di laksanakan. Dalam analisa ini yang perlu diperhatikan adalah hasil total atau produktifitas/ laba yang dapat didapat dari semua sumber yang dipakai dalam proyek tersebut.



2.8.2



Memperkiraan Harga Material Spherical Tank di Pasaran



Mahal dan murahnya material dari spherical tank ini tergantung kapasitas dan tekanan tanki tersebut. Semakin besar kapasitas maka semakin banyak material yang dibutuhkan dan semakin besar tekanan yang bekerja pada tanki tersebut maka diperlukan material yang lebih tebal pula sehingga total harga materialnya akan bertambah mahal. Setelah mendapatkan data operasi dari tanki tersebut selanjutnya adalah mencari harga material di pasaran.



31



 Memperkirakan Harga Material Spherical Tank Selain mencari harga material dipasaran, metode untuk estimasi harga material spherical tank berdasarkan volumetric capacity dan jenis material yang dipakai dapat digunakan dengan grafik pada lampiran 1  Memperkirakan Harga Material Spherical Tank pada Tahun 20164:236) Harga total material spherical tank pada grafik lampiran merupakan perkiraan harga pada tahun 2002. Untuk mendapatkan perkiraan harga pada tahun 2016, dapat digunakan metode regresi linier dengan menggunkan nilai indeks berdasrkan tabel pada lampiran 2 Berdasarkan nilai indeks dengan metode regresi linier maka harga material spherical tank pada tahun 2016 dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut. Present cost = original cost x(



𝐼𝑛𝑑𝑒𝑥 𝑉𝑎𝑙𝑢𝑒 𝑎𝑡 𝑃𝑟𝑒𝑠𝑒𝑛𝑡 𝑖𝑛𝑑𝑒𝑥 𝑣𝑎𝑙𝑢𝑒 𝑎𝑡 𝑡𝑖𝑚𝑒 𝑜𝑟𝑖𝑔𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑐𝑜𝑠𝑡



)..(2.52)



Keterangan : Present cost



: Harga material pada tahun sekarang (2016)



Original cost



: Harga material pada tahun lampau (2002)



Index value at present



: Nilai indek pada tahun sekarang



Index value at time original cost : Nilai indek pada tahun lampau



 Biaya Pengiriman Material 4:244)



32



Harga total untuk keperluan pra rancang suatu proyek, besarnya purchase equipment delivery (sampai lokasi proyek) adalah dengan menambahkan 10 % dari purchase equipment cost. 2.8.3 Capital Investment 4:239) Pengeluaran atau modal yang diperlukan untuk mendirikan proyek hingga dapat menghasilkan produk yang diinginkan. Sebagai dasar perhitungan Capital Investment adalah harga peralatan utama (purchase equipment delivered). Harga ini tergantung dari jenis dan ukuran material. Penentuan harga dapat diperoleh dari data tahun yang lalu. Unsur-unsur yang termasuk dalam Capital Investment dan besarnya persentasi harga terhadap purchase equipment delivered adalah Tabel 2.1 Estimation of Total Direct Cost 4:273) No



Direct Plant Cost (DPC)



% PEC



1



Purchase Equipment Delivered Cost (PEC)



100 %



2



Equipment Instalasi



25-55%



3



Instruments dan control



8-50 %



4



Instalasi Listrik



10 – 40 %



5



Bangunan



10 – 70 %



6



Piping Installed



10 - 80 %



7



Services Facilities



40 – 100 %



8



Land



4–8%



Total Direct cost



65 – 85% FCI



Tabel 2.2 Estimation of Total Indirect Plant Cost 4:273)



33



No 1 2 3 4



Indirect Plant Cost ( IPC ) Engineering and Supervision Legal Expenses Contractor fee and construction Contingency Total Indirect Plant Cost



% 5 - 30% PEC 1 - 3% FCI 10 – 20% FCI 5 - 15% FCI 15 - 35% FCI



Tabel 2.3 Estimation of Total Capital Investment Cost4:273) No 1 2



Fixed Capital Investment Fixed Capital Investment ( FCI ) Working capital (WC) Total Fixed Capital Investment



% DPC + IPC 10 - 20% FCI FCI + WC



2.8.4 Annual Manufacturing Cost Adalah biaya-biaya yang dikeluarkan untuk keperluan proses produksi, meliputi: direct production cost, fixed charges dan plant over head costs. Adapun unsurunsur yang termasuk dalam Manufacturing Cost adalah



Tabel 2.4 Estimation of Total Direct Production Cost 4:273) No 1 2 3 4 5 6 7 8



Direct Production cost Raw Material Operation Labor Supervision Utilities Maintenance Royalty / patent Operating Supplies Laboratory Total Direct Production cost (DPC)



% 10 – 80% TPC 10 - 20% TPC 10 – 20% Operation Labour 10 - 20% TPC 2 - 10% FCI 0 – 6% TPC 10 – 20% Maintenance 10 - 20% Operation Labor 60 – 66% TPC



General Expenses meliputi administrative cost, distribution and marketing cost dan research and development cost



34



Tabel 2.5 Estimation of Total Production Cost 4:274) NO General Expense 1 Administration 2 Research and Development 3 Distribusi and Marketing Total General Expenses ( GE ) Manufacturin Cost



% 2 - 5% TPC 2 - 5% TPC 2 – 20 % TPC 15 - 25 % TPC M + GE



2.8.5 Keuntungan 4:320) Keuntungan didefinisikan sebagai total income dikurangi dengan total production cost. Keuntungan menjadi syarat mutlak untuk sebuah proyek. Dengan keuntungan akan didapatkan nilai tambah dari sebuah investasi sekaligus untuk pengembangan investasi itu sendiri. Keuntungan sendiri dibedakan menjadi keuntungan kotor (gross earning) dan keuntungan bersih yang telah dipotong oleh biaya pajak (profit after tax). 2.8.6



Parameter yang Digunakan



Untuk melakukan evaluasi ekonomi suatu proyek dapat dilakukan dengan beberapa metode, yaitu : Pay



Out Time (POT), Net Present Value (NPV),



Profitable Index (PI) dan Interest Rate of Return (IRR). 



Pay Out Time (POT) 4:324)



POT digunakan untuk mengukur kemampuan kembalinya dana investasi suatu proyek (tahun), untuk petroleum industri berkisar antara 5 sampai 10 tahun. Diharapkan



harga



POT



sekecil



mungkin,



karena



makin



kecil



makin



menguntungkan untuk dilaksanakan



POT 



Fixed Capital ( $ ) ......................................................... (2.53) Keuntungan ( $ / tahun )



35







Net Present Value (NPV) 4:291)



Merupakan nilai penerimaan bersih yang diproyeksikan ke tahun sekarang. Menghitung nilai NPV dilakukan menggunakan bantuan tabel cash flow. Dalam penyusunan tabel cash flow, penerimaan tahunan (annual cost dan annual income) di tahun sekarang diproyeksikan selama umur daya guna. Proyeksi nilai sekarang atau present value, memperkirakan nilai sekarang dari nilai yang akan datang dengan tingkat suku bunga tertentu serta periode tertentu, present value dapat dihitung menggunakan rumus P = F (1 + 𝑖)−𝑛 ...................................................................................... (2.54) Keterangan: P



: nilai present value (satuan mata uang)



F



: nilai future value (satuan mata uang)



i



: interest, %



n



: jumlah tahun



Berdasarkan tabel cash flow daapat dilakukan perhitungan NPV dengan sebagai berikut 3:327) NPV  Total Keuntungan ( $ ) - Investasi ( $ ) ............................... (2.55)







Internal Rate of Return4:321)



IRR adalah besarnya keuntungan dalam persen suatu investasi dengan membandingkan bunga bank. Keuntungan dihitung berdasarkan present value,



36



sedangkan harga IRR dihitung pada bunga bank berapa harga NPV selama umur proyek = 0. Umur alat di perediksi selama 20 tahun. Dengan kata lain harga IRR menggambarkan pada bunga bank berapa persen investasi tidak menguntungkan. Jika IRR > dari suku bunga komersial yang diharapkan atau suku bungan bank, maka proyek dianggap menguntungkan dan layak untuk dijalankan. Perhitungan IRR dilakukan dengan percobaan trial and error, berdasarkan tabel cash flow .







Menghitung Profitable Index (PI) 4:330)



PI adalah profitable index yang menunjukan kemampuan mendatangkan laba per satuan nilai investasi. PI dapat digunakan untuk membandingkan secara langsung menarik atau tidaknya suatu usulan proyek. Jika PI > 1 maka proyek diterima dan jika PI Tegangan Statis tiap column (s)). Column yang akan direncanakan mengunakan pipa dengan standard API 5L Gr B dengan NPS 42”.Perhitungan tegangan kompresi minimum yang terjadi pada tiap column (c min) dapat dihitung dengan persamaan (2.11). α 2 (1 − 0,4 ( ) ) F λ σc min = (ton/cm2 ) β



Dimana : : 2,457 ton/cm2



F 𝛼



∶



𝐾. 𝐻1 𝑟



K



:1



H1



: 1290 cm



51



r 𝛼



λ E



: 36,612 cm ∶



1𝑥1290𝑐𝑚 = 35,23 36,612𝑐𝑚



𝜋2. 𝐸 ∶√ 0,6 𝐹 : 2.11x103 ton/cm2



λ



π2 x2.11x103 ton/cm2 ∶√ = 118,76 0,6 x 2,46 ton/cm2



𝛽



3 2 35,23 2 ∶ + ( ) = 1,56 2 3 118,76



σc min =



35,23 2 (1 − 0,4 (118,76) ) 2,46 ton/cm2 1,56



= 1,521ton/cm2



 Menghitung tegangan statis pada setiap column Perhitungan tegangan statis yang timbul pada tiap column dapat dihitung dengan persamaan (2.14).



s



=



P1 A



(ton/cm2)



Dimana : P1



: 347,295 ton



A



: 1/4 xD2-d2)



D



: 106,68 cm



d



: 100,33 cm : 1/4 x 3,14x ((106,68cm)2-(100,33cm)2) : 1031,89 cm2



52



s



=



347,295 ton 1031,89 cm2



= 0,337 ton/cm2



Sehingga diperoleh bahwa  c min > s = 1,521 ton/cm2 > 0,337 ton/cm2  Kesimpulan Ukuran Column Pipa carbon steel seamless NPS 42 “ API 5L Grd B. Jumlah Column



: 12 buah



Panjang / Tinggi



: 12900 mm



3.8



Menghitungan Ukuran Tie Rod (Diagonal Brazing)



Ukuran Tie rod secara praktis diperoleh bila tegangan maximum yang terjadi (t rod ) < tegangan tarik yang diijinkan dari bahan tie rod (t). Tie rod direncanakan menggunakan pipa A53 Gr B NPS 8”. Tegangan tarik yang terjadi pada tie rod dapat dihitung dengan persamaan (2.17). σt rod =



T ton/cm2 A



Dimana : 𝑇=



Ws L 𝑥 𝐶𝑓 l



Ws



: 833,508 ton



Cf



:4



L



: 10180,5 mm



l



: 5925,84 mm



𝑇=



1250,26 ton 10295,45 mm x = 360,38 ton 4 5952,84 mm



53



1 𝜋 . (𝐷2 − 𝑑 2 ) 4



𝐴



∶



D



: 21,91 cm



d



: 17,79 cm



A



=



σt rod = σt



1 π . ((21,3 cm)2 − (17,79cm)2 ) = 128,51 cm2 4 360,38 = 2,804 ton/cm2 128,51



= 0,8 x σt min



σt min = 4,22 ton/cm2 σt



= 0,8x 4,22



ton ton = 3,37 cm2 cm2



Sehingga diperoleh bahwa (t rod s).  sh = 3069,5 kg/cm2 s =



𝑊𝑡 𝑘.𝐴.𝑛



(kg/cm2)



Dimana : Wt



: 842924.254 kg



K



:4



Db



: 6 cm



A



: 1/4 x x Db2 : 1/4 x 3,14 x (6 cm)2 : 28,26 cm2



n s =



:4 842924,254 𝑘𝑔 4𝑥28,26 𝑐𝑚 2 𝑥4



= 1864,22 kg/cm2



Sehingga diperoleh bahwa  sh > s = 3069,5 kg/cm2 > 1864,22 kg/cm2



3.11



Menghitung Radial Nozzle pada Spherical Tank



58



Nozzle yang terdapat pada spherical tank terletak pada bottom dan top tanki yang jumlah keseluruhannya 14 nozzle. Untuk itu pada pembahasan perhitungan nozzle ini akan dibahas salah satu dari nozzle tersebut yakni Manhole yang terdapat pada bottom tank. Sedangkan untuk perhitungan nozzle yang lain akan ditampilkan dalam bentuk table.



a.



Menghitung Radius Efektif untuk Spherical Tank



Perhitungan radius efektif pada spherical tank menggunakan persamaan (2.24). Reff = 0,5 𝐷𝑖 Di



: 23000 mm



Reff = 0,5 𝑥 23000 mm = 11500 mm b. Menghitung panjang minimum dinding tanki yang diperlukan untuk peletakan nozzle. Perhitungan ini mengunakan persamaan (2.25). LR= 2 𝑅𝑛 Dimana : Rn



: Dn/2



Dn



: 24 in = 609,6 mm



Rn



: 609,6 mm/2 = 304,8 mm



LR= 2 𝑥304,8 𝑚𝑚 = 609,6 mm c. Menghitung panjang minimum dinding nozzle yang berada diluar dinding tanki. Perhitungan ini menggunakan persamaan (2.26). LH



= 2𝑡 + 𝑡𝑒 + 𝐹𝑝√𝑅𝑛. 𝑡𝑛



59



Dimana : t



: 40 mm



te



: 20 mm



tn



: 17.35 mm



Fp



= Cn



Cn



=(



𝑡+𝑡𝑒 0,35 ) 𝑡𝑛



=(



40 mm+20 mm 0,35 ) 17.35 mm



= 1,54



= 2x 40mm + 20 mm + 1,54√304,8mm x 17,35 mm = 212,27 mm



LH



d. Menghitung panjang minimum dinding nozzle yang berada di dalam shell. Perhitungan ini menggunakan persamaan (2.28). 𝐿1 = 𝐹𝑝√𝑅𝑛. 𝑡𝑛 = 1,54𝑥√304,8 𝑚𝑚 𝑥17,35𝑚𝑚 = 112,27mm e. Luas penampang bagian yang dekat lubang nozzle. Perhitungan ini menggunakan persamaan (2.29). AT = 𝐴1 + 𝑓𝑟𝑛 (𝐴2 + 𝐴3) + 𝐴41 + 𝐴42 + 𝐴43 + 𝑓𝑟𝑝. 𝐴5 Dimana : A1



: t x LR : 40 mm x 609,6 mm =24384 mm2



Frn : sn/s : 240 mpa/310 mpa = 0,774 A2 : tn x LH : 17,35mm x 212,27mm = 3682,85 mm2



60



A3 : tn x L1 : 17,35 mm x112,27mm = 1947,45 mm2 A41 : 0,5x L412 : 0,5x (0,7x tn)2= 0,5 x(0,7x17,35mm)2 = 73,75 mm2 A42 : 0,5 x (L42)2 : 0,5 x (0,6 x te)2= 0,5 x (0,6 x 20 mm)2 = 72 mm2 A43 : 0,5 x (L43)2 : 0,5 x(0,7x tn)2 =0,5 x (0,7 x 17,35 mm)2 = 73,35 mm2 Frp : 1 A5 : LR x te : 609,6mm x 20 mm = 12192 mm2 𝐴𝑇 = 24384 mm2 + 0,774𝑥(3682,85 mm2 + 1947,85) + 73,75 mm2 +72 mm2 + 73,75mm2 + 1𝑥12192 mm2 = 41154,75 mm2 f. Menghitung gaya –gaya yang terjadi.  Gaya dari internal Pressure di dalam nozzle, dapat dihitung dengan persamaan (2.30). fN



= P. Rxn . LH



Dimana : P



: 14 kg/cm2 = 0,14 kg/mm2



Rxn



:



:



LH



𝑡𝑛 ln(1+



𝑡𝑛 ) 𝑅𝑛



17,35 𝑚𝑚 17,35 𝑚𝑚



ln(1+304,8 𝑚𝑚)



= 313,39 𝑚𝑚



: 212.27 mm



61



= 0,14 kg/mm2 x 313,39 𝑚𝑚 x 212,27 mm = 9313,31 kg = 9,31 ton



fN



 Discontinuity force from internal pressure. Dapat dihitung dengan persamaan (2.31). fs



=



P.Rxn.(LR+tn) 2



Dimana : P



: 14 kg/cm2 = 0,14 kg/mm2



Rxn



: 313,39 mm



LR



: 609,6 mm



tn



: 17,35 mm



fs



=



0.14 Kg/mm2 𝑥 313,39 mm (609,6mm+17,35mm) 2



= 13753,81 kg = 13,75 ton  Force from internal pressure in the shell. Dapat dihitung dengan persamaan (2.32). fY



=



P.Rxs.Rnc 2



Dimana : P



: 14 kg/cm2 = 0,14 kg/mm2



Rnc



: 304,8 mm



Rxs



:



teff



=𝑡



Reff



: 11500 mm



𝑡𝑒𝑓𝑓 ln(1+



+



𝑡𝑒𝑓𝑓 ) 𝑅𝑒𝑓𝑓



𝐴5 𝑓𝑟𝑝 LR



= 40 +



12192 𝑚𝑚2 𝑋 0,774 609,6 𝑚𝑚



62



= 60 𝑚𝑚



60 𝑚𝑚



Rxs



:



fY



=



ln(1+



= 11529,97 mm 60 𝑚𝑚 ) 11500 𝑚𝑚



0,14 kg/mm2 𝑥 11529,97𝑚𝑚 x 304,8mm 2



= 246003,52 kg = 246,004 ton g. Menghitung rata-rata local primary membrane stress dan keseluruhan primary membrane stress pada shell tanki, Perhitungannya menggunakan persamaan (2.36) dan (2.37). 𝜎𝑎𝑣𝑔 = =



(𝑓𝑁 + 𝑓𝑠 + 𝑓𝑌) AT



(9,31𝑡𝑜𝑛 + 13,75𝑡𝑜𝑛 + 246,004 𝑡𝑜𝑛) = 0,653802 𝑡𝑜𝑛/𝑐𝑚2 41154,75 cm



= 653,80 kg/cm2 𝑃. 𝑅𝑥𝑠 14 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 𝑥 1152,997 𝑐𝑚 𝜎𝑐𝑖𝑟𝑐 = = = 1345,16 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 2 teff 2 x 6 cm h.



Menghitung Maksimum Local Primary Membrane Stress pada Nozzle



Intersection. Untuk erhitungannya mrnggunakan persamaan (2.38) dan (2.39), dengan ketentuan bahwa PL ≤ Sallow. PL



= ( 2 𝜎𝑎𝑣𝑔 - 𝜎𝑐𝑖𝑟𝑐 )



= ( 2 x653,80 kg/cm2 -1345,16 kg/cm2 ) = -37,56 kg/cm2 Sallow = 395,25 Mpa = 4030,36 kg/cm2 Sehingga diperoleh bahwa PL ≤ Sallow -37,56 kg/cm2 ≤ 4030,36 kg/cm2



63



Gambar 3.11 Nozzle Manhole



Untuk perhitungan nozzle baik yang ada pada top dan bottom tanki disajikan dalam bentuk tabel dibawah ini :



64



Tabel 3.3 Hasil Perhitungan Nozzle pada Top dan Bottom Tank Dn (mm)



Rn (mm)



LR (mm)



tn (mm)



LH (mm)



L1 (mm)



AT (mm2)



Fn Fs (ton) (ton)



Fy (ton)



s ave s crc PL Sallow (Kg/cm2) (Kg/cm2) (Kg/cm2) (Kg/cm2)



No



Nozzle



1



Bottom Manhole (M1B)



609.60 304.80 609.60 17.35 212.27 112.27 41154.75 9.31



13.75 246.00 653.80



1345.16



-37.56



4030.36



2



Liquid Inlet (N11)



152.40 76.20



152.40 17.35 156.13 56.13



12214.74 1.85



1.01



61.50



526.86



1345.16



-291.44



4030.36



3



Liquid Oulet (N18)



355.60 177.80 355.60 17.35 185.75 85.75



25202.25 4.85



4.86



143.50 607.93



1345.16



-129.30



4030.36



4



Drain (N19)



152.40 76.20



152.40 17.35 156.13 56.13



12214.74 1.85



1.01



61.50



526.86



1345.16



-291.44



4030.36



5



Vapor inlet (N5)



203.20 101.60 203.20 17.35 164.82 64.82



15496.03 2.54



1.70



82.00



556.53



1345.16



-232.11



4030.36



6



retrun nozzle (N20)



152.40 76.20



152.40 17.35 156.13 56.13



12214.74 1.85



1.01



61.50



526.86



1345.16



-291.44



4030.36



7



retrun nozzle (N21)



50.80



50.80



5481.38



0.62



0.16



20.50



388.17



1345.16



-568.82



4030.36



8



Psv conection (N33)



254.00 127.00 254.00 17.35 172.47 72.47



18749.56 3.27



2.57



102.50 577.86



1345.16



-189.44



4030.36



9



PI connection (N37)



50.80



5481.38



0.62



0.16



20.50



388.17



1345.16



-568.82



4030.36



10



Level Alarm (N44A)



152.40 76.20



152.40 17.35 156.13 56.13



12214.74 1.85



1.01



61.50



526.86



1345.16



-291.44



4030.36



11



LT Connection ATG (N44B)



152.40 76.20



152.40 17.35 156.13 56.13



12214.74 1.85



1.01



61.50



526.86



1345.16



-291.44



4030.36



12



TT Connention ATG (N40)



50.80



25.40



50.80



17.35 132.41 32.41



5481.38



0.62



0.16



20.50



388.17



1345.16



-568.82



4030.36



13



Vent (N6)



76.20



38.10



76.20



17.35 139.69 39.69



7201.05



0.90



0.30



30.75



443.79



1345.16



-457.59



4030.36



14



Top Manhole (M1A)



609.6



304.8



609.6



17.35 212.27 112.27 41154.75 9.31



13.75 246.00 653.80



1345.16



-37.56



4030.36



25.40



25.40



50.80



17.35 132.41 32.41



17.35 132.41 32.41



65



3.12



Menghitung Kekuatan Sambungan Pengelasan



3.12.1 Perhitungan Sambungan Pengelasan antar Plat Shell Tanki Dilihat dari tegangan tarik yang terjadi perhitungan kekuatan sambungan pengelasan antara plat shell tanki dapat menggunakan persamaan (2.40). Tegangan tarik yang timbul tidak boleh lebih besar dari tegangan ijin material tanki ( t < ijin) 𝜎𝑡 =



𝐹 𝐿. (𝑡1 + 𝑡2)



Dimana : ijin



: 23.45 kg/mm2



F



: 4167.54 ton = 4167540 kg



L



: 8400 mm (bottom plate)



t1



: 24 mm



t2



: 13 mm



𝜎𝑡 =



4167540 𝑘𝑔 = 13.41 𝑘𝑔/𝑚𝑚2 8400 𝑚𝑚 𝑥(24 𝑚𝑚 + 13 𝑚𝑚)



Jadi sambungan pengelasannya aman karena t < ijin = 13.41kg/mm2 < 23.45 kg/mm2. Inside F



F



Gambar 3.12 Sambungan Las Plat shell menerima Tegangan Tarik 3.12.2 Menghitung Sambungan Las pada Nozzle



66



Perhitungan



sambungan las pada nozzle dengan shell tanki dihitung berdasarkan langkah-



langkah dibawah ini. 



Menghitung discontinuity force factor



Perhitungannya menggunakan persamaan (2.42) 𝑅𝑛𝑐+𝑡𝑛



Ky=



𝑅𝑛𝑐



Dimana : Rnc



: 304.8 mm



tn



: 17.35 mm 304.8 𝑚𝑚+17.35 𝑚𝑚



Ky=



304.8 𝑚𝑚







= 1,057



Panjang pengelasan antara dinding nozzle dan shell tanki. Dihitung dengan persamaan (2.43).



𝐿𝜏 = =



𝜋 (𝑅𝑛 + 𝑡𝑛) 2



𝜋 (304,8 𝑚𝑚 + 17,35 𝑚𝑚) = 505.776 𝑚𝑚 2 



Panjang pengelasan antara plate reinforcement dengan shell tanki. Dihitung menggunakan persamaan (2.44)



𝐿𝜏𝑝 =



𝜋



(𝑅𝑛 + 𝑡𝑛 + 𝑊)



2



Dimana : W



: 304,8 mm



𝐿𝜏𝑝 = 



𝜋 2



(304,8 𝑚𝑚 + 17.35 𝑚𝑚 + 304.8𝑚𝑚) = 984,31 mm



Menentukan ukuran lasan yang dapat diterima. Dihitung menggunakn persamaan (2.48). dengan syarat bahwa S 67



=



𝑓𝑤𝑒𝑙𝑑







𝐿𝜏(0,49 L41T+0.6 tw1+0,49 L43T)



Dimana



:



Fweld



: [1.5 𝑥 𝑆𝑛𝑥(𝐴2 + 𝐴3)]



Sn



: 24.47 kg/mm2



A2



: 3682,85 mm2



A3



: 1947,85 mm2



Fweld



: 1,5 x 24.47 kg/mm2 x(3682,85 mm2 + 1947,85 mm2) : 206674,6 kg



L41T



: 0,7071 L41 : 0.7071 x 0.7 x 17.35 mm = 8.587 mm



L43T



: 0,7071 L43 : 0.7071 x 0.7 x 17.35 mm = 8.587 mm



tw1 



: 24 mm



=



206674.6 𝑘𝑔







505.776 𝑚𝑚 𝑥(0,49 x 8.587mm +0.6 x24mm+0,49 x 8,587 mm)



= 17.909 kg/mm2 S



= 23.45 kg/mm2



Dapat disimpulkan bahwa pengelasan pada nozzle dengan shell tanki sudah memenuhi syarat karena S (17.909 kg/mm2 < 23.45 kg/mm2).



3.12.3



Menghitung Kekuatan Lasan Antara lower Equator Plate dengan Column



68



Perhitungan lasan antara lower equator plate dengan column dihitung pada saat mengalami beban saat menyimpan LPG, saat menyimpan LPG dan menerima beban dinamik dan saat menerima beban saat hydrotest. Perhitungan ini didasarkan pada tegangan geser yang terjadi dimana di syaratkan bahwa (s < sa) dan menggunakan persamaan (2.50).  𝜎𝑠 =



Saat menerima beban akibat menyimpan LPG 𝑃1 2 𝑥 𝐿𝑤 𝑥 𝑡𝑤𝑠 Dimana : sa



: 2345 kg/cm2



P1



: 347.295 ton



Lw



: 176 cm



tws



: 1.3 cm



σs =



(347.295 x 1000)kg = 758,95 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 2 x 176 cm x 1.3 cm



Telah memenuhi syarat karena (s < sa) yakni 758,95 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 < 2345kg/cm2.  𝜎𝑠 =



Saat menerima beban dari LPG dan beban dinamik 𝑃2 2 𝑥 𝐿𝑤 𝑥 𝑡𝑤𝑠



Dimana : P2 σs =



:803,96 ton (803,96 x 1000)kg = 1756,897 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 2 x 176 cm x 1.3 cm



Telah memenuhi syarat karena (s < sa) yakni 1756,897 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 < 2345kg/cm2.



69



 𝜎𝑠 =



Saat menerima beban hydrotest 𝑃3 2 𝑥 𝐿𝑤 𝑥 𝑡𝑤𝑠



Dimana : P2 σs =



:588,613 ton (588,613x 1000)kg = 1286,31 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 2 x 176 cm x 1.3 cm



Telah memenuhi syarat karena (s < sa) yakni 1286,31 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 < 2345kg/cm2.



3.13



Menghitung Minimun Tekanan yang Digunakan untuk Hydrotest



Besarnya minimum pressure untuk hydrotest dapat dihitung menggunakan persamaan (2.40) 𝑃𝑡



= 1,43 x MAWP = 1,43 x 14 kg/cm2 = 20.02 kg/cm2



70