BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Di seluruh industri kimia maupun industri petrokimia semua zat padat, cair, dan gas

disimpan, terakumulasi, atau di proses di dalam vessel dengan berbagai bentuk dan ukuran.

Demikian pula tangki penyimpanan dalam jumlah yang besar dipakai dalam industri tersebut.

Akibat dari pertimbangan ekonomi maka hanya beberapa perusahaan pada industry proses

mendesain tangki penyimpanan dalam kapasitas yang besar, dan biasanya untuk lebih praktis

perusahaan tersebut memesan perlengkapan ini kepada perusahaan yang khusus bekerja dalam

bidang ini.

2.1. Jenis-jenis tangki penyimpanan

2.1.1. jenis tangki penyimpanan berdasarkan letaknya :

2.1.1.a. aboveground tank

Tangki penyimpanan yang terletak diatas permukaan tanah. Tangki penyimpanan

ini bisa berada dalam posisi horizontal dan dalam keadaan tegak (vertical tank).

2.1.1.b. underground tank

Tangki penyimpanan yang terletak di bawah permukaan tanah.

2.1.2. jenis tangki berdasarkan cairan yang akan disimpan, vapor-saving efficiency¸ dan

bentuk atapnya :

2.1.2.a. fixed roof tank, dengan dua jenis bentuk atap yaitu :

a. cone roof, jenis tangki penyimpanan ini mempunyai kelemahan, yaitu terdapat

vapor space antara ketinggian cairan dengan atap. Jika vapor space berada pada

keadaan mudah terbakar , maka akan terjadi ledakan. Oleh karena itu fixed cone

roof tank dilengkapi dengan vent untuk mengatur tekanan dalam tangki sehingga

mendekati atmosfer. Jenis tangki ini biasanya digunakan untuk menyimpan

kerosene, air, solar. Terdapat dua jenis tipe cone roof berdasarkan penyangga

atapnya yaitu :

- a supported cone roof yang mana pelat atap di dukung oleh rafter pada girder

dan kolom atau oleh rangka batang dengan atau tanpa kolom

- a self-supporting cone roof merupakan atap tanpa penyangga dimana atap

lansung di tahan oleh dinding tangki (shell plate).

b. dome roof, yang biasa digunakan untuk menyimpan cairan kimia.

2.1.2.b. floating roof, yang biasanya digunakan untuk menyimpan minyak mentah dan

premium. Keuntungannya yaitu tidak terdapat vapour space dan mengurangi

kehilangan akibat penguapan. Floating roof tank terbagi menjadi dua, yaitu

external floating roof dan internal floating roof.

2.2. informasi umum perencanaan

Tangki dibangun untuk suatu tujuan penyimpanan suatu fluida sehingga pada awal data

yang diperlukan adalah kapasitas fluida yang disimpan. Tujuan perencanaan adalah

mendapatkan sebuah struktur yang memenuhi persyaratan/ kriteria desain yang berlaku.

Secara umum, kriteria desain yang penting seperti kemampuan layanan (serviceability)

dimana struktur harus mampu memikul beban rancangan secara aman tanpa kelebihan

tegangan pada material dan mempunyai deformasi yang masih dalam daerah yang diijinkan.

Berikutnya efisiensi, kriteria ini mencakup juga tujuan desain struktur yang relative lebih

ekonomis. Dan yang terakhir kontruksi, yaitu kemudahan dalam pelaksanaan yang

mempengaruhi lama waktu penyelesaian. Kriteria tersebut diatas merupakan tanggung jawab

utama perancang struktur. Namun dalam perencanaan tangki penyimpanan, ada hal lain yang

perlu diperhatikan seperti system operasiona dalam pendistribusian produk.

2.3. standar desain

Berikut ini adalah peraturan standar yang digunakan dalam perancangan tangki penimbun

meliputi struktur dan beban-beban yang bekerja :

a. perencanaan tebal shell plate, bottom plate, annular plate, dan roof plate disyaratkan sesuai

dengan API 650 “welded stell tank for oil storage” 10th ed. November 1998

b. beban hidup sebesar 25 lb/ft2 disyaratkan sesuai dengan API 650 “welded stell tank for oil

storage” 10th ed. November 1998

c. pembebanan gempa disyaratkan sesuai dengan API 650 “welded stell tank for oil storage”

10th ed. November 1998

d. beban angin disyaratkan sesuai dengan API 650 “welded stell tank for oil storage” 10th ed.

November 1998 dan American National Standart Institute (ANSI) 1982

2.4. persyaratan untuk elemen-elemen tangki

2.4.1. spesifikasi material

Material yang sering digunakan dalam pembuatan tangki penyimpanan adalah logam,

alloy, atau material yang memungkinkan untuk menyimpan fluida. Jika tidak ada masalah

korosi maka material yang ekonomis dan mudah dibentuk adalah hot rolled mild (low

carbon) steel plate. American society for testing and material (ASTM) membagi baja dalam 4

grade (A, B, C, dan D) berdasarkan tegangan leleh kisaran rendah dan menengah untuk

carbon steel plates. Material yang dimaksud adalah A 283 grade C.

2.4.2. shell plate

Ketebalan shell yang dibutuhkan harus lebih besar dibandingkan dengan ketebalan desain

shell, termasuk penambahan tebal korosi, atau ketebalan tes hydrostatic shell, tapi ketebalan

dari shell tidak boleh kurang dari tebel di bawah ini :

Tabel 2.1. ketebalan shell plate

Nominal thick diameter

Nominal plate diameter

M Ft Mm In

< 15 < 50 5 3/16

15 to < 36 50 to <120 6 1/4

30 to 60 120 to 200 8 5/16

> 60 > 200 10 3/8

Sumber : API 650 (1998, p-3.6.1.1)

Perhitungan shell dapat menggunakan 1-foot method yaitu mengitung tebal shell pada titik

peninjauan 0.3 m (1 ft) diatas dasar setiap shell course. Rumus perhitungan tebal shell

menurut API 650 (p-3.6.3.2) :

a. Untuk cairan yang ingin disimpan :

t d=4.9 D ( H−0.3 )G

sd

+C A (2.1)

b. Untuk hydrostatic test (air) :

t t=4.9 D ( H−0.3 )

st (2.2)

Dimana :

t d = ketebalan desain shell (mm)

t t = ketebalan hidrostatic test shell (mm)

D = diameter tangki (m)

H = ketinggian desain cairan (m)

G = spesific gravity cairan yang disimpan

CA = penambahan korosi (mm)

sd = tekanan yang diijinkan untuk kondisi desain (Mpa)

st = tekanan yang diijinkan untuk kondisi hydrostatic test (Mpa)

2.4.3. bottom plate

Ada dua jenis bottom plate yaitu annular plate dan bottom plate ketebalan annular plate

dan bottom plate. Bottom plate memiliki ketebalan minimal yaitu sebesar 6 mm dan annular

bottom plate sebaiknya tidak tidak boleh kurang dari ketebalan pelat yang terdapat pada tabel

2.2. ditambah corrosion allowance .

Tabel 2.2. ketebalan annular bottom plate

Tebal nominal pelat pada Tegangan test hidrostatis* pada shell course yang pertama

shell course pertama (mm)(Mpa)

≤ 190 ≤ 210 ≤ 230 ≤ 250

t ≤ 19 6 6 7 9

19 ≤t ≤25 6 7 10 11

25 ≤ t ≤32 6 9 12 14

32 ≤t ≤38 8 11 14 17

38 ≤ t ≤ 45 9 13 16 19

Sumber : API 650 (tabel 3.1. annular bottom plate thickness)

*tegangan hidrosrtatis dihitung dengan rumus :

st=4.9 D (H−0.3 )

t t(2.3)

2.4.4. roof plate

Merupakan susunan pelat yang dapat menutupi bagian shell pada tangki. Semua atap

pada tangki dan tenaga pembantu atap harus di desain sehingga dapat mendukung dead load

sebesar 1.2 kpa. Pelat atap harus mempunyai ketebalan minimum tidak boleh lebih kecil dari

5 mm. Pada self-supporting dome harus mengikuti aturan di bawah ini :

Minimum radius : 0.8 D

Maximum radius : 1.2 D

Minimum thickness = rr

2.4+CA ≥5 mm

Maximum thickness =12.5

Dimana,

rr = roof radius (m)

D = diameter tangki (m)

2.4.5. shell openings

Openings yang terletak pada bagian bawah shell diperuntukan untuk pipa atau untuk

keperluan external yang lainnya. Contoh shell openings adalah shell manhole, shell nozzle and

flange, flush-type cleanout fittings, flush-type shell connection.

Gambar shell manhole

Gambar shell nozzle and flange

Gambar flush-type cleanout fittings

Gambar , flush-type shell connection

2.4.6. perlengkapan tambahan pada tangki

Contoh perlengkapan tambahan pada tangki : roof manhole, roof nozzle, rectangular roof

openings, water drawoff sump, scaffold-cable support, platforms, walkways, and stairways.

Perlengkapan tambahan ini boleh ada boleh tidak sesuai dengan keinginan pembeli dan dilihat

juga dari segi keamanan.

Gambar roof manhole

Gambar roof nozzle

Gambar rectangular roof openings

Gambar drawoff sump

Gambar scaffold cable support

2.4.7. vent tangki

Jenis tangki fixed roof memiliki kelemahan, karena terdapat vapor space antara

permukaan cairan dan atap. Oleh sebab itu terjadi penguapan akibat breathing dan filling.

Selama penggunaan tangki. Breathing losses diakibatkan karena perbedaan temperatur antara

siang dan malam. Sedangkan filling diakibatkan karena kegiatan pengisian dan pengeluaran

cairan dari dalam tangki. Untuk mengurangi kehilangan akibat penguapan pada tangki

penyimpanan jenis fixed roof ini dipasang pressure/ vacuum relief valves pada bagian atap.

Namun ukuran dan jumlah breather valve ini tergantung dari jenis cairan yang disimpan serta

kegiatan flow rate in dan flow rate out. Sebagai dasar perhitungan ventilasi tangki penimbun

digunakan API standart 2000 “venting atmospheric and low pressure storage tank”.