Download - BAB II
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”.