skripsi - sitedi.uho.ac.idsitedi.uho.ac.id/uploads_sitedi/e1c113021_sitedi_skripsi herbianto... ·...

i

PERENCANAAN TANGKI RESERVOIR DISTRIBUSI AIR BERSIH

PADA PERUSAHAAN AIR MINUM (PAM) KAPASITAS 57000 LITER

(STUDI KASUS DESA LABURUNCI, KEC. PASARWAJO, KAB. BUTON)

SKRIPSI

Untuk Memenuhi Sebagian PersyaratanMencapai Derajat Sarjana S1

Jurusan Teknik MesinBidang Konstruksi

Disusun oleh:

HERBIANTOE1C1 13 021

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS HALU OLEO

KENDARI

2017

i




SKRIPSI



Disusun oleh:



FAKULTAS TEKNIK


KENDARI

2017

i




SKRIPSI



Disusun oleh:



FAKULTAS TEKNIK


KENDARI

2017

iii

PERNYATAAN

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi ini adalah asli hasil karya

saya dan tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar

kesarjanaan diperguruan tinggi manapun dan sepanjang pengetahuan saya juga

tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau dipublikasikan oleh

orang lain, kecuali yang secara tertulis disebutkan sumbernya dibagian naskah dan

daftar pustaka skripsi ini.

Kendari, 13 Apri 2017

Herbianto

iii

PERNYATAAN








Herbianto

iii

PERNYATAAN








Herbianto

iv

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat

dan hidayah-Nya sehingga penulis menyelesaikan penelitian yang berjudul:

“PERENCANAAN TANGKI RESERVOIR PADA PERUSAHAAN AIR

MINUM (PAM) KAPASITAS 57000 LITER ( STUDI KASUS DESA

LABURUNCI, KEC. PASARWAJO, KAB. BUTON)” penulis menyadari

bahwa tanpa bantuan dari berbagai pihak baik bimbingan, nasehat, arahan, serta

do’a maka penulisan skripsi ini tidak dapat terselesaikan dengan baik.

Penghargaan yang sangat tinggi dan ucapan terima kasih yang sangat tulus

penulis sampaikan kepada bapak Ir. Salimin, MT selaku pembimbing I dan bapak

Budiman Sudia, ST.,MT selaku pembimbing II atas bimbingan arahan dan

petunjuk yang sangat berharga dalam penulisan penelitian ini.

Ucapan terima kasih yang tiada tara untuk kedua orang tua penulis,

Ayahanda tercinta La Samai dan Ibunda tersayang Wa Heru yang telah menjadi

orang tua terhebat sejagat raya, yang selalu memberikan motivasi, nasehat, cinta,

perhatian dan kasih sayang serta do’a yang tentu takkan pernah bisa penulis balas.

kepada kakak dan adik yang hebat yang senantiasa mendampingi mendengar

keluh kesah, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.

Pada kesempatan ini, penulis juga mengucapkan terima kasih yang

sebesar-besarnya kepada:

1. Bapak Prof. Dr. Supriadi Rustad, M.Si selaku Rektor Universitas Halu Oleo

(UHO) Kendari.

2. Bapak Mustarum Musaruddin, ST.,MIT.,Ph.D selaku Dekan Fakultas Teknik

Universitas Halu Oleo (UHO) Kendari.

3. Bapak Muhammad Hasbi, ST.,MT selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin,

Fakultas Teknik, Universitas Halu Oleo Kendari.

v

4. Bapak Ir. Kadir, MT, Ibu Jenny Delly, ST.,MT, Bapak Prinob Aksar, ST.,MT

selaku dewan penguji.

5. Kepala Laboratotium Teknik Mesin Universitas Halu Oleo Kendari.

6. Leting Khususnya Jurusan Teknik mesin Aris Nurohim, ST, Suryo Susilo ss,

Facrul Arizal, Saktiawan, Muh Aliusman, Bahdin Ahad Badia La Ode Iqwal

dan masih banyak lagi. Atas keceriaan, selama penulis melakukan penelitian.

7. La Ode Herman Wijaya yang telah membantu memberi arahan dalam membuat

gambar dalam penelitian ini.

8. Wanita yang selalu memberi semangat dan motifasi dalam menyelesaikan

skripsi ini (Siti Indrayani).

Selanjutnya penulis menyadari bahwa penulisan skripsi ini masih jauh dari

kesempurnaan. Oleh karena itu, dengan segala kerendahan hati penulis menerima

segala saran yang sifatnya membangun demi penyempurnaannya. Akhir kata

penulis mengucapkan terima kasih atas segala dukungan serta bimbingannya

semoga allah SWT. Selalu menyertai dan membalas segala kebaikan semua pihak

yang telah membantu. Amin.


P e n u l i s

vi

INTISARI

Penelitian ini bertujuan mengatasi masalah yang terjadi pada PAM Desa

Laburunci yaitu pemborosan listrik, kebocoran pipa, peforma umur kerja mesin lebih

rendah karena mesin bekerja terus menerus.

Dalam penelitian ini penulis menggunakan Microsoft Exel, Microsoft word, Auto

Cad, Google Eart Geobasis, Sketchup, data-data awal, penelitian terdahulu dan buku-

buku penuntun.

Penelitian ini merencanakan tangki reservoir distribusi air bersih pada

PAM Desa Laburunci. Dalam penelitian ini penulis menggunakan Microsoft Exel,

Microsoft word, Auto Cad, Google Eart Geobasis, Sketchup, data-data awal,

penelitian terdahulu dan buku-buku penuntun. Perencanaan tekanan tangki

diperoleh 0,005 kg/mm2, Tegangan yang diizinkan 2,11 kg/mm2, ketebalan Shell

plat 8 mm, bottom plat 10 mm, roof plat 7 mm. Tegangan circumferensial 1,18

kg/mm2, Tegangan logitudinal 0,53 kg/mm2. Panjang kelengkungan 595 mm/600

mm, besar gaya roll 1298,88 kg, kekuatan plat roll 20,09 kg/mm2. Pengelasan

jenis las SMAW elektroda E7018 sambungan las temu tumpul dan las sudut

convace surface. Pengelasan dilakukan las ikat terdahulu panjang 60 mm dan

jarak antar las ikat 200 mm. Perkiraan umur pakai diperoleh kurang lebih 30

tahun. Hasil proyeksi penduduk Desa Laburunci 10 tahun mendatang 3744 jiwa

ditahun 2027, kebutuhan air desa laburunci 10 tahun mendatang = 384600

liter/hari. Tangki rencana kapasitas 57000 liter diisi oleh pompa air PAM Desa

Laburunci berkapasitas 25 m3/jam jika dilakukan 7 kali pengisian dalam sehari

memerlukan 17 jam 16 menit telah mencapai 399000 liter. Volume air 399000

liter/hari dapat memenuhi kebutuhan air masyarakat Desa Laburunci pada 10

tahun mendatang yaitu 384600 liter/hari.

Kata kunci: Perencanaan tangki, nilai parameter-parameter dan umur pakai.

vii

Abstrack

This study aims to planning reservoir tank distribusion water clean to

PAM Laburunci Village. This study, researcher uses Microsoft Excel, Microsoft

Word, Auto Cad, Geobasis Google Earth, Sketchup, initial data, the previous

study and and guiding books. This planning the pressure of tank is obtained 0,005

kg/mm2, permissible voltage of 2.11 kg/mm2, the thickness of Shell plate is 8

mm, 10 mm off bottom plate, 7 mm of roof plate. The voltage of circumferensial

is 1.18 kg/mm2, the logitudinal voltage of 0.53 kg/mm2. The length of curvature

of 595 mm/600 mm, a large of force roll 1298.88 kg, the strength of plate roll

20.09 kg/mm2. The welding type of welding electrodes SMAW E7018 in

conection of blunt intersection welded and welding of corner conuace surface.

The welding be done of bundle welded earlier with the length 60 mm and the

distance between bunde weldeol of 200 mm. Thr Estimatig useful age is acquired

more than 30 years. The projection result of Laburunci’s village society for the

next 10 years in the year 3744 society in 2027, the water needs in laburunci’s

vilage for the next 10 years = 384600 liters/day. The tank of capacity plans 57000

liters. It is completed by the water pump in Laburunci’s of capacity of 25 m3/hour

if it is done seven times a recharging in a day need 17 hours 16 minutes have

reached 399000 liters. The water volume 399000 liters/day can fulfill the water

need laburunci’s vilage society in the next 10 years namely 384600 liter’s/day.

Keywords: Planning tank, the value of the parameters and lifespan.

viii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL………………………………………………………… I

LEMBAR PENGESAHAN………………..………………………………… II

HALAMAN PERNYATAAN……………………………………………….. III

KATA PENGANTAR………………………...……………….…………….. IV

INTISARI……………………………………………………………………. VI

ABSTRAK…………………………………………………………………... VII

DAFTAR ISI……………………………….……………………………....... VIII

DAFTAR GAMBAR………………….…………………………………….. XI

DAFTAR TABEL……………………………..……………………………... XII

DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN……………………………………. XIII

DAFTAR LAMPIRAN………………………………………………………. XIV

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang…………………………………………………………... 1

1.2 Rumusan Masalah……………………………………………………….. 4

1.3 Tujuan Penelitian…………………………………………...………….... 4

1.4 Mamfaat…………………………………………………………………. 5

1.5 Batasan Masalah…………………………………………………………. 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Studi Literatur…………………………………………………………… 6

2.2 Perencanaan……………………………………………………………... 7

2.3 Dasar pemilihan bahan…………………………………………………... 8

2.4 Jenis-Jenis Tangki……………………………………………………….. 8

2.4.1 Berdasarkan letaknya……………………………………………… 8

2.4.2 Berdasarkan bentuk atapnya………………………………………. 9

2.4.3 Berdasarkan tekanannya (internal pressure)……………………… 10

2.4.4 Berdasrkan bentuk tangki…………………………………………. 14

2.5 Pembebanan……………………………………………………………... 14

2.6 Persyaratan Untuk Elemen-Elemen Tangki…………………………….. 16

ix

2.6.1 Material………………………………………………………........ 16

2.6.2 Pelat atap………………………………………………………….. 16

2.6.3 Rafter dan girder…………………………………………….......... 16

2.6.4 Top angle………………………………………………………...... 16

2.6.5 Intermediate wind girder…………………………………….......... 17

2.6.6 Shell plate……………………………………………………......... 17

2.6.7 Plat dasar tangki………………………………………………….. 17

2.7 Tekanan Air Pada Tangki………………………………………………. 18

2.7.1 Tekanan hidrostatik….…………………………………………… 18

2.7.2 Tekanan hidrodinamis.………………...…………………………. 18

2.8 Pengelasan………………….……………………………………............ 19

2.8.1 Prosedur dan teknik pengelasan………………………………….. 19

2.8.2 Perencanaan prosedur pengelasan………………………..………. 19

2.8.3 Persiapan pengelasan…………………………………….……….. 20

2.8.4 Proses pengelasan………………………………………….……... 20

2.8.5 Kekuatan sambungan las……….……………………………........ 24

2.8.6 Kekuatan tumbuk……………………………………………........ 25

2.8.7 Efesiensi sambungan las………………………………………….. 25

2.8.8 Perhitungan kekuatan sambungan las…………………………….. 25

2.9 Perhitungan Umur pakai Tangki………………………………………... 26

BAB III METODE PENELITIAN

3.1 Waktu Dan Tempat……………………………………….…………….. 27

3.2 Alat Dan Bahan…………………………………………….……............ 27

3.3 Metode Pengambilan Data……………………………………………… 27

3.4 Metode Analisa…………………………………………………............. 27

3.5 Data Awal………………………………………………………………. 27

3.6 Gambar Spesifik Tangki ...………………………………………….….. 28

3.7 Pembuatan Badan Tangki Reservoir………………………………......... 29

3.7.1 Diameter dan keliling tangki…………………...……….……....... 29

3.7.2 Tekanan…………………………....…………...…….…………… 29

x

3.7.3 Proses pengerolan………………………………………………… 31

3.7.4 Proses Pengelasan………………………………………………… 33

3.7.5 Perhitungan sambungan antar shell …………………………........ 35

3.7.6 Penyambungan badan dan tutup tangki…………………………... 36

3.8 Perhitungan umur pakai tangki…………………………………………. 36

3.9 Diagram alir…………………………………………………………….. 37

BAB IV ANALISA DATA PERENCANAAN DAN PEMBAHASAN

4.1 Analisa Data Perencanaan………………………………………………. 38

4.1.1 Data Perencanaan………………………………………………… 38

4.1.2 Perhitungan Tekanan…………………………………………….. 39

4.1.3 Proses pengerolan………………………………………………... 43

4.1.4 Perhitungan pengelasan………………………………………….. 47

4.1.5 Perhitungan perkiraan umur pakai tangki………………………… 51

4.1.6 Efisiensi penggunaan tangki pada PAM Desa Laburunci………… 51

4.2 Pembahasan…………………………………………………………….. 53

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan………………………………………………………………. 59

5.2 Saran……………………………………………………………………… 59

DAFTAR PUSTAKA

Lampiran.

xi

DAFTAR GAMBAR

1. Gambar 1.1 Cakupan wilaya desa laburunci………………………….. 1

2. Gambar 1.2 Pompa air PAM desa laburunci………………………….. 2

3. Gambar 1.3 kebocoran pipa…………………………………………… 2

4. Gambar 1.4 Mesin yang bekerja terus-menerus………………………. 2

5. Gambar 1.5 Diskusi perencanaan tangki dan pengambilan data-data… 3

6. Gambar 2.1 Tangki fixed dome roof………………………………….. 10

7. Gambar 2.2 Tangki floating roof tank………………………………… 10

8. Gambar 2.3 Sketsa fixed cone roof tank…………………….………… 10

9. Gambar 2.4 fixed cone roof with internal floating roof……………….. 11

10. Gambar 2.5 Self supporting dome roof………………………………... 11

11. Gambar 2.6 Tangki horinzontal……………………………………….. 12

12. Gambar 2.7 Tangki tipe plain homisperoid…………………………… 12

13. Gambar 2.8 Tangki peluru…………………………………………….. 13

14. Gambar 2.9 Tangki bola………………………………………………. 13

15. Gambar 2.10 Dome roof tank…………………………………………. 13

16. Gambar 2.11 Tangki rectagular……………………………………….. 14

17. Gambar 2.12 Las temu………………………………………………… 21

18. Gambar 2.13 Potongan melintas las sudut……………………………. 22

19. Gambar 2.14 Sepoton las-lasan………………………………………. 22

20. Gambar 2.15 Diagram mohr untuk lasan sudut………………………. 23

21. Gambar 2.16 Penguatan pada las……………………………………... 25

22. Gambar 3.1 Spesifikasi tangki………………………………………... 28

23. Gambar 3.2 Proses rolling…………………………………..………... 32

24. Gambar 3.3 Geometri dan sambungan las ikat……………………….. 35

25. Gambar 3.4 Diagram alir……………………………………………… 37

26. Gambar 4.1 Skema Tangki Rencana………………………………….. 39

xii

DAFTAR TABEL

1. Tabel 2.1 Spefication ASTM A36……………………………………. 8

2. Tabel 2.2 Ketebalan sheel plat (API Std 650)………………………… 17

3. Tabel 3.1 Ketebalan sheel plat………………………………………... 30

4. Tabel 3.2 Ketebalan bottom plat (inch)………………………………. 31

5. Tabel 4.1 Hasil perhitungan desain tangki………………………….... 42

6. Tabel 4.2 Hasil perhitungan pengerolan……………………………… 46

7. Tabel 4.3 Data pertambahan penduduk Desal Laburunci…………….. 52

xiii

DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN

Q = Debit k = Kostanta

< = Lebih kecil S = Kekuatan tarik

> = Lebih besar l1 = Panjang las ikat

≤ = Sama dengan atau lebih kecil l0 = Panjang jarak las ikat

% = Persen CA = Corrosion alowance

ρ = Kerapatan fluida St = Hidrostatis test

α = Alpha (0) = Derajat

σ = Tegangan σt = Tegangan rata-rata

π = Phi m3 = Meter cubik

γ = Berat jenis fluida m2 = Meter kuadrat

g = Grafitasi bumi m = Meter

P = Tekanan psi = Pouns per inch

F = Gaya si ft = Feet

L = Panjang lb = Force

h = Tinggi kgf = Kilo gram gaya

t = Tebal kg = Kilo gram

d = Diameter mm = Mili meter

K = Keliling mm2 = Milimeter kuadarat

V = Volume yr = Year

r = Jari-jari mm3 = Mili meter cubik

τ = Tegangan geser RL = Remaining life

σy = Yield strengh bahan SMAW = Shield metal arc welding

σ izin = Tegangan yang diizinkan IR = Jari-jari dalam tangki

sf = Safety factor I = Lebar daerah deformasi

xiv

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Pernyataan pengesahan data-data Desa Laburunci………………. 62

Lampiran 2 Data Ruang Lingkup PAM Desa Laburunci……………………... 63

Lampiran 3 Contoh masalah PAM Desa Laburunci………………………….. 64

Lampiran 4 Diskusi perencanaan tangki dan pengambilan data……………… 65

Lampiran 5 Spesifikasi pompa air PAM Desa Laburunci……………………. 66

Lampiran 6 Nama-nama KK pengguna air Dusun 1…………………………... 67

Lampiran 7 Nama-nama KK penguna air PAM Dusun 2…………………….. 68

Lampiran 8 Nama-nama pengguna air PAM Dusun 3………………………... 69

Lampiran 9 Nama-nama pengguna air PAM Dusun 4……………………….. 70

Lampiran 10 Jumblah KK dan Jiwa Desa Laburunci…………………………. 71

Lampiran 11 Standarisasi penggunaan air berbagai sektor (BSN)…………… 72

Lampiran 12 Bagian-bagian tangki…………………………………………… 73

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar belakang

Tangki merupakan tempat atau wadah menyimpan (menimbun) air, minyak

dan sebagainya sebelum disalurkan pada suatu tempat atau konsumen. Dalam hal

ini khususnya tangki reservoir pada dasarnya dipakai sebagai tempat

penampungan sementara air bersih pada perusahaan air minum (PAM) sebelum

disalurkan kepada masyarakat dimana tujuan dari penampungan tersebut agar

penyaluran air pada konsumen tidak mesti harus pompa air bekerja.

Di Kecamatan Pasarwajo memiliki PDAM yang mencakup pengaliran

beberapa desa di Kecamatan Pasarwajo termaksud telah dikonsumsi sebagian

masyarakat Desa Laburunci. Desa Laburunci yang berpenduduk 3332 jiwa dan 688

kk juga memiliki Perusahaan Air Minum (PAM) tersendiri yang dikelolah oleh

desa dan telah dikonsumsi 332 kk, 1 Kantor Desa dan 1 Masjid, selebihnya

penduduk Desa Laburunci dan fasilitas umum seperti Sekolah, Rumah Sakit dan

Polres telah mengkonsumsi air dari PDAM di Pasarwajo. (sumber: data-data desa

laburunci)

Gambar 1.1 Cakupan wilaya desa laburunci (google earth 2016)

2

PAM Desa Laburunci memiliki 2 unit pompa air dengan kapasitas pompa

unit I 15 m3/jam, konsumsi listrik 5,5 kw = 5500 watt = 5500 J/detik = 19800000

J/jam = 475200000 J/hari/24 jam dan kapasitas pompa unit II 10 m3/Jam, konsumsi

listrik 2,20 kw = 2200 watt = 2200 J/detik = 7920000 J/jam = 190080000 J/hari/24

jam. Seperti pada gambar 1.2

Gambar 1.2 Pompa air PAM desa laburunci (PAM Desa Laburunci 2017)

PAM Desa Laburunci dalam penyaluran air kemasyarakat masih

menggunakan cara pemompaan langsung kepada masyarakat konsumen dimana

cara tersebut masih banyak terdapat kekurangan dan kerugian seperti:

1. Kebocoran pipa akibat tekanan tinggi.

Gambar 1.3 Kebocoran pipa (PAM Desa Laburunci 2017)

2. Mesin bekerja terus-menerus sehingga boros listrik.

Gambar 1.4 Mesin yang bekerja terus-menerus (PAM Desa Laburunci 2017)

2














2














3

3. Kerusakan mesin pompa air ketika mengalami tekanan tinggi akibat mesin

bekerja tapi konsumen tidak sedang membuka keran.

Sehingga penulis merencanakan untuk membuat perencanaan tangki reservoir

untuk PAM Desa Laburunci yang telah diketahui oleh pihak pemerintah desa dan

telah direspon baik.

Gambar 1.5 diskusi perencanaan tangki reservoir dan pengambilan data-data.

Dalam mendesain tangki reservoir, konsultan perencana harus

merencanakan tangki dengan baik terutama untuk menahan gaya-gaya yang

terjadi. Jika tangki tidak direncanakan dengan baik, maka kerusakan pada tangki

dapat mengakibatkan kerugian materi yang cukup besar.

Kekuatan dan kelemahan tangki tergantung pada pemilihan material dan

sistem pengelasan yang digunakan. Pengelasan adalah proses penyambungan

antara dua bagian logam atau lebih dengan menggunakan energi panas yang

menyebabkan logam mengalami perubahan metalurgi yang rumit, deformasi dan

tegangan-tegangan thermal, atau secara ringkas dapat diartikan penyambungan

setempat dari beberapa batang logam dengan menggunakan energi panas.

Beberapa contoh kerusakan tangki adalah keretakan pada bendungan beton

berkapasitas lima juta galon di Westminister, California, pada tanggal 21

September 1998 yang mengakibatkan kerugian yang hampir mencapai 27 juta

dolar. Contoh yang lain adalah banyaknya tangki baja last tempat penyimpanan

minyak di Alaska yang mengalami kebocoran dikarenakan oleh gempa tahun

4

1964. Hal yang sama juga terjadi di Padang yang disebabkan oleh gempa Padang

tanggal 30 September 2009. (Padoha, 2010).

Berdasarkan pertimbangan di atas maka penulis mengangkat judul

“Perencanaan Tangki Reservoir Distribusi Air Bersih (PAM) Untuk kapasitas

57000 liter, (Studi Kasus PAM Desa Laburunci Kec. Pasarwajo, Kab. Buton)”

pada pembahasan tugas akhir ini, tangki yang dirancang adalah untuk

penampungan air bersih sementara, kemudian didistribusikan kepada pengguna air

masyarakat desa laburunci. Karena pentingnya tangki reservoir ini maka perlu

dilakukan suatu perencanaan untuk mencari kelebihan, keuntungan, kekurangan

dan kelemahannya.

Oleh karena itu, tangki harus direncanakan secara baik dengan mengacu

kepada peraturan tangki yang sesuai guna menghindari kerugian akibat kerusakan

tangki itu sendiri.

1.2 Rumusan masalah

Permasalahan yang akan dibahas dalam perencanaan tangki reservoir

distribusi air bersih PAM Desa Laburunci ini adalah:

1. Berapa nilai parameter-parameter desain tangki agar mampu mengimbangi

gaya-gaya yang terjadi pada tangki.

2. Bagaimanah proses pengerolan yang cocok untuk tangki reservoir pada PAM

desa Laburunci dengan kapasitas 57000 Liter.

3. Jenis pengelasan yang cocok untuk tangki reservoir kapasitas 57000 liter

dengan material ASTM A36.

4. Berapa umur pakai tangki reservoir kapasitas 57000 liter dengan material

ASTM A36.

5. Bagaimanah efisiensi penggunaan tangki reservoir kapasitas 57000 liter pada

PAM Desa Laburunci.

1.3 Tujuan penelitian

1. Untuk mengetahui nilai parameter-parameter desain tangki agar mampu

mengimbangi gaya-gaya yang terjadi pada tangki.

5

2. Untuk menentukan proses pengerolan yang cocok untuk tangki reservoir pada

PAM desa Laburunci dengan kapasitas 57000 Liter.

3. Untuk menentukan jenis pengelasan yang cocok pada tangki reservoir

kapasitas 57000 liter dengan material ASTM A36.

4. Untuk mengetahui umur pakai tangki reservoir kapasitas 57000 liter dengan

material ASTM A36.

5. Untuk mengetahui efisiensi penggunaan tangki reservoir kapasitas 57000 liter

pada PAM Desa Laburunci.

1.4 Manfaat

Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberi manfaat sebagai berikut:

1. Bagi Ilmu Pengetahuan

a. Memberi ilmu pengetahuan teoritis tentang perencanaan tangki.

b. Sebagai pertimbangan dan perbandingan serta dasar teoritis untuk

pengembangan penelitian sejenis.

2. Bagi PAM Desa Laburunci

a. Memberi sumbangan pemikiran dan evaluasi bagi PAM Desa Laburunci.

b. Membantu menyelesaikan masalah dan kendala yang terjadi pada PAM

Desa Laburunci.

1.5 Batasan masalah

Untuk meganalisa masalah tersebut, maka perlu diambil batasan-batasan

masalah yang meliputi:

1. Perencanaan tangki dengan kapasitas 57000 liter.

2. Perhitungan nilai parameter-parameter desain tangki.

3. Perhitungan proses pengerolan tangki.

4. Menentukan jenis pengelasan pada tangki.

5. Perhitungan umur pakai tangki.

6. Menganalisa efisiensi penggunaan tangki.

6

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Studi Literatur

Padoha Aritonang (2010) meneliti tentang “perencanaan tangki minyak

mentah dengan kapasitas 350 barrel di bakau field, selat panjang” bahwa pada saat

itu kebutuhan akan Suatu alat guna membantu suatu kelancaran dalam suatu

proses pengolahan yang manah dalam hal ini pada industri migas semakin hari

semakin meningkat seiring dengan perkembangan zaman saat ini. Salah satu

kebutuhan pada industri migas salah satunya yaitu tangki, yang mana tangki pada

industri tersebut digunakan sebagai tangki penimbun minyak mentah (storage oil

tank). Bahwasannya kekuatan dan kelemahan dari tangki tergantung pada

pemilihan material dan sistem pengelasan yang digunakan. Pengelasan adalah

proses penyambungan antara dua bagian logam atau lebih dengan menggunakan

energi panas yang meyebapkan logam disekitar lasan mengalami perubahan

metalurgi yang rumit, deformasi dan tegangan thermal.

Djoko setyanto (2014) meneliti tentang “Analisa kerusakan dan kekuatan

tangki gerf sludge tank pada kilang minyak sawit” bahwa analisa kekuatan

struktur tangki yang dijadikan dasar perhitungan tambahan lamina bodi dan dasar

tangki didasarkan pada standar ASTM D3299. Asumsi karakteristik material

GFRP didasarkan pada aplikasi material pada suhu operasional (service

temperatur) yaitu : kekuatan tarik arah melingkar, kekuatan tarik arah aksial,

modulus tarik arak melingkar, modulus tarik arah aksial, modulus tarik efektif dan

faktor desain.

Nelson (2011) menulis tentang “Teknik pengelasan perencanaan tangki

kapasitas 200.000 liter” dimana tujuan perencanaan yaitu untuk menghasilkan

tangki yang bermutu baik dan bernilai ekonomis, bahwasannya pada

perencanaanya akan digunakan sambungan atau jenis kampuh memanjang yang

digunakan sebagai sambungan temu, karena lebih kuat menahan beban static

untuk alas dan tutup tangki. Sedang untuk penetuan tebal plat yang dipergunakan,

perlu untuk menentukan dahulu tekanan maksimum pada dasar tangki.

7

2.2 Perencanaan

Perencanaan yaitu suatu proses pengembangan dari sebuah ide menuju pada

realisai bentuk fisik langkah-langkah dalam merencanakan suatu produk adalah

sebagai berikut:

1. Fungsi

Sangat penting adalah fungsi dari perencanaan tersebut.

2. Permasalahan

Permasalahan dalam perencanaan yaitu bagaimanah mendapatkan

karakteristik. Geometri yang sesuai dengan fungsi yang diharapkan dan

pemgumpulan data dari berbagai elemen bahan yang berbentuk sistem sehingga

memenuhi fungsi utama yang diminta.

3. Pengumpulan Informasi

Dalam pengumpulan informasi mengenai perencanaan dapat diambil dari

beberapa sumber seperti terdapat pada jurnal, handbook, artikel, dan kursus

akademik, dalam mendapatkan, informasi tersebut ada beberapa permasalahan

yang harus diperhatikan yaitu:

a. Dimana mendapatkan bahan.

b. Bagaimanah cara mendapatkannya.

c. Seberapa akurat info tersebut.

d. Bagaimanah cara menafsirkan info yang spesifik.

e. Kapan mempunyai info yang cukup.

a. Apa hasil keputusan dari info yang didapatkan.

4. Konsep perencanaan.

Konsep perencanaan menentukan elemen, mekanisme dan proses dengan

menggunakan model formula dan eksperimental.

5. Evaluasi/Penilaian

Bertujuan menilai dari arti hasil desain proses tersebut meliputi atas

langkah-langkah perhitungan dan bagaimanah kinerjanya.

6. Desain komunikasi

Bertujuan untuk memenuhi kebutuhan pelanggang atau klien, biasanya

dipresentasikan kepada pelanggang atau melalui sponsor.

8

2.3 Dasar pemilihan bahan

Dalam perencanaan ini penulis memilih bahan dengan standar ASTM A36

disebapkan mempunyai mampu keras yang baik meskipun berukuran besar dapat

dikeraskan sampai diperoleh struktur yang lebih uniform. Disamping itu kekuatan

yang lebih tinggi dan keuletan yang lebih baik dapat diperoleh karena mempuyai

mampu keras yang baik tidak perlu pendinginan yang cepat pada pengerasannya,

hal ini menyebapkan rendahnya tegangan sisa. Seperti pada tabel 2.1 berikut.

Tabel 2.1 Spesification ASTM A36 (API Standar ASTM A36)

No. Phyisical Properties Metric English1. Density 7,85 G/Cc 0,284 Lb/In3

Mechanichal Properties Metric English1. Tensile Strength, Ultimate 400-550 Mpa 58000-79800 Psi2. Tensile Strength, Yield 250 Mpa 36000 Psi3. Elogations At Break 20,0 %

23,0 %20,0 %23,0 %

4. Modulus Of Elasticity 200 Gpa 29000 Ksi5. Bulk Modulus 140 Gpa 20300 Ksi6. Poissons Ratio 0,260 0,2607. Shear Modulus 79,3 Gpa 11500 Ksi

2.4 Jenis–jenis tangki

Storage tank atau tangki dapat memiliki berbagai macam bentuk dan tipe,

tiap tipe memiliki kelebihan dan kekurangan serta kegunaannya sendiri.

2.4.1 Berdasarkan letaknya

a. Above ground tank

Yaitu tangki penimbun yang terletak di atas permukaan tanah. Tangki

penimbun ini bisa berada dalam posisi horizontal dan dalam keadaan tegak

(vertical tank). Dapat dibagi menjadi 2 jenis berdasarkan cara perletakan diatas

tanah, yaitu tangki dipermukaan tanah dan tangki menara. Ciri-ciri yang

membedakan jenis tangki menara dengan tangki dipermukaan tanah adalah

bentuk bagian bawah tangki. Seperti yang telah tercatat dalam peraturan,

bentuk bagian bawah tangki menara adalah bentuk revolusi sebuah bentuk

cangkang yang tidak sempurna, ataupun kombinasi dari bentuk cangkang

9

tersebut. Desain tangki dengan bagian bawah rata untuk tangki menara tidak

akan memberikan hasil yang baik, dengan melihat bahwa bentuk dasar

yang demikian akan menyebabkan dibutuhkannya balok penopang yang besar

untuk menahan tekuk.

b. Under ground tank

Yaitu tangki penimbun yang terletak di bawah permukaan tanah.

2.4.2 Berdasarkan Bentuk Atapnya

a. Fixed roof tank

Dapat digunakan untuk menyimpan semua jenis produk, seperti crude oil,

gas oline, benzene, fuel dan lain–lain termasuk produk atau bahan baku yang

bersifat korosif, mudah terbakar, ekonomis bila digunakan hingga volume

20620 ft, diameter dapat mencapai 300 ft (91,4 m) dan tinggi 64 ft (19,5m).

Dibagi menjadi dua jenis bentuk atap yaitu:

1. Cone Roof, Jenis tangki penimbun 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 tekanan atmosfer. Jenis tangki ini biasanya

digunakan untuk menyimpan kerosene, air dan solar. Terdapat dua jenis tipe

coneroof berdasarkan penyangga atapnya yaitu:

a. Supported Cone Roof adalah suatu atap yang berbentuk menyerupai

konus dan ditumpu pada bagian utamanya dengan rusuk di atas balok

penopang ataupun kolom, atau oleh rusuk diatas rangka dengan atau

tanpa kolom. Pelat atap didukung oleh rafter pada girder dan kolom atau

oleh rangka batang dengan atau tanpa kolom.

b. Self-supporting Cone Roof adalah atap yang berbentuk menyerupai

konus dan hanya ditopang pada keliling konus. Atap langsung ditahan

oleh dinding tangki (shell plate).

2. Dome Roof adalah atap yang dibentuk menyerupai permukaan bulatan dan

hanya ditopang pada keliling kubah. Biasanya digunakan untuk menyimpan

cairan kimia. Bentuk tangki tipe domeroof dapat dilihat pada Gambar 2.1

10

Gambar 2.1 Tangki Fixed Dome Roof (Padoha , 2010)

b. Floating roof tank

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. Bentuk tangki tipe floating

roof dapat dilihat pada gambar 2.2.

Gambar 2.2 Tangki Floating Roof Tank (Padoha, 2010)

2.4.3 Berdasarkan tekanannya (internal pressure)

a. Tangki atmosferik (atmospheric tank)

Terdapat beberapa jenis dari tangki timbun tekanan rendah ini, yaitu:

1. Fixed cone roof tank digunakan untuk menimbun atau menyimpan berbagai

jenis fluida dengan tekanan uap rendah atau amat rendah (mendekati

atmosferik) atau dengan kata lain fluida yang tidak mudah menguap.

Bentuk tangki tixed cone roof tank dilihat pada gambar 2.3

Gambar 2.3 Sketsa fixed cone roof tank (Padoha, 2010)

11

Gambar 2.4 Fixed cone roof with internal floating roof (Padoha, 2010)

2. Tangki umbrella

Memiliki kegunaan yang sama dengan fixed con roof. Bedanya adalah

bentuk tutupnya yang melengkung dengan titik pusat meridian di puncak

tangki.

3. Tangki tutup cembung tetap (Fixed dome roof)

Memiliki bentuk tutup yang cembung dan ekonomis biladi gunakan

dengan volume >2000m3. Bahkan cukup ekonomis hingga volume 7000m3

(dengan D<65m). Kegunaannya sama dengan fixed cone roof tank, Bentuk

tangki Umbrella dilihat pada gambar 2.5

Gambar 2.5 Self Supporting Dome Roof (Padoha, 2010)

b. Tangki horizontal

Dapat menyimpan bahan kimia yang memiliki tingkat penguapan rendah

(lowvolatility), seperti air minum dengan tekanan uap tidak melebihi 5psi,

diameter dari tangki dapat mencapai 12 feet (3,6m) dengan panjang mencapai

60feet (18,3m). Bentuk tangki tangki horizontal dilihat pada gambar 2.6

12

Gambar 2.6 Tangki horizontal (Padoha, 2010)

c. Tangki tipe plain hemispheroid

Digunakan untuk menimbun fluida (minyak) dengan tekanan uap (RVP)

sedikit dibawah 5psi. Bentuk tangki Tangki Plain Hemispheroid dilihat pada

gambar 2.7

Gambar 2.7 Tangki tipe plain hemispheroid (Padoha, 2010)

d. Tangki tipe noded hemispheroid

Digunakan untuk menyimpan fluida (lightnapthapentane) dengan

tekanan uap tidak lebih dari 5psi.

e. Tangki plain spheroid

Merupakan tangki bertekanan rendah dengan kapasitas 20.000 barrel.

f. Tangki floating roof

Ditujukan untuk penyimpanan bahan-bahan yang mudah terbakar

atau mudah menguap. Kelebihan penggunaan internal floating roof ini

antara lain:

a) Level atau tingkat penguapan dari produk bisa dikurangi

b) Dapat mengurangi resiko kebakaran

g. Tangki bertekanan (Pressure tank)

Pressure tank atau tangki bertekanan dapat menyimpan fluida dengan

tekanan uap lebih dari 11,1 psi dan umumnya fluida yang disimpan adalah

produk-produk minyak bumi. Terdiri dari beberapa jenis, yaitu:

13

1. Tangki Peluru (Bullet Tank) lebih dikenal sebagai pressure vessel berbentuk

horizontal dengan volume maksimum 2000 barrel. Biasanya digunakan

untuk menyimpan LPG, Propane butane, H2, ammonia dengan tekanan

diatas 15 psi. Bentuk tangki Tangki Peluru dilihat pada gambar 2.8

Gambar 2.8 Tangki peluru (Padoha, 2010)

2. Tangki bola (Spherical tank) merupakan pressure vessel yang digunakan

untuk menyimpan gas-gas yang dicairkan seperti LPG, LNG, O2, N2 dan

lain-lain. Tangki ini menyimpan gas cair tersebut hingga tekanan 75 psi.

Volume tangki dapat mencapai 50.000 barrel. Untuk penyimpanan LNG

dengan suhu-190 (cryogenic) tangki dibuat berdinding ganda dimana di

antara kedua dinding tersebut diisi dengan isolasi seperti polyurethane

foam. Tekanan penyimpanan di atas 15 psi. Bentuk tangki Tangki Bola

dilihat pada gambar 2.9

Gambar 2.9 Tangki Bola (Padoha, 2010)

3. Dome roof tank digunakan untuk menyimpan bahan-bahan yang mudah

terbakar, meledak, dan mudah menguap seperti gasoline. Bahan disimpan

dengan tekanan rendah 0,5 psi sampai 15psi. Bentuk tangki Tangki Dome

Roof Tank dilihat pada gambar 2.10

Gambar 2.10 Dome Roof Tank (Padoha, 2010)

14

2.4.4 Berdasarkan bentuk tangki

a. Tangki lingkaran (Circular tank)

Tangki yang umum digunakan sebagai tempat penyimpanan adalah tangki

yang berbentuk silinder. Tangki ini memiliki nilai ekonomis dalam

perencanaan. Selain itu, dalam perhitungan teknisnya, momen yang terjadi

tidak besar.

b. Tangki persegi/persegi panjang (Rectangular tank)

Bentuk silinder secara structural paling cocok untuk kostruksi tangki, tapi

tangki persegi panjang sering disukai untuk tujuan tertentu, antara lain

kemudahan dalam proses konstruksi. Desain tangki persegi panjang mirip

dengan konsep desain tangki lingkaran. Perbedaan utama dalam konsep desain

tangki persegi panjang dengan tangki lingkaran adalah momen yang terjadi,

gaya geser dan tekanan pada dinding tangki. Sebagai contoh: Sludge Oil

Reclaimed Tank pada Pabrik Minyak Kelapa Sawit. Bentuk tangki Tangki

Persegi dilihat pada gambar 2.11

Gambar 2.11 Tangki Rectangular (Padoha, 2010)

2.5 Pembebanan

Beban-beban yang mungkin terjadi pada tangki adalah sebagai berikut:

1. Beban Mati (DL): berat sendiri tangki ataupun komponen-komponen tangki

termasuk juga korosi yang diijinkan.

2. Tekanan luar rencana (Pe) : tidak boleh lebih kecil dari 0,25 kPa dan melebihi

dari 6,9 kPa.

3. Tekanan dalam rencana (Pi) : besarnya tidak boleh melebihi 18 kPa.

14






tidak besar.











2.5 Pembebanan





dari 6,9 kPa.


14






tidak besar.











2.5 Pembebanan





dari 6,9 kPa.


15

4. Tes hidrostatik (Ht) : beban yang terjadi ketika tangki diisi air sampai ke batas

ketinggian yang direncanakan.

5. Beban hidup atap minimum (Lr): sebesar 1 kPa pada daerah proyeksi

horizontal atap. Beban hidup atap minimum dapat ditentukan dengan ASCE7,

tetapi tidak kurang dari 0,72 kPa.

6. Beban gempa (E) : beban yang mengakibatkan terjadinya gaya impulsive dan

gaya konvektif dari cairan didalam tangki.

7. Salju (Beban akibat salju tidak akan diikutsertakan dalam tugas akhir ini sebab

tidak pernah terjadi salju di Indonesia).

8. Cairan yang disimpan (F) : beban yang terjadi ketika tangki diisi cairan dengan

berat jenis yang telah direncanakan dan cairan tersebut diisi sampai batas

ketinggian yang telah direncanakan.

9. Tekanan Percobaan (Pt) terbagi atas 2 yaitu:

a. Untuk tekanan desain dan tes maksimun

Ketika tangki telah dibangun seluruhnya, tangki tersebut harus diisi

dengan air sampai sudut tertinggi tangki atau sampai ketinggian air rencana,

dan tekanan udara internal rencana harus diaplikasikan pada ruang tertutup

diatas tinggi air dan dibiarkan selama 15 menit. Tekanan udara tersebut

kemudian dikurangi menjadi sebesar satu setengah dari tekanan rencana,

dan semua sambungan las diatas tinggi air harus diperiksa untuk mengecek

adanya kebocoran.

b. Untuk tangki berpondasi dengan tekanan desain sampai 18 kPa

Setelah tangki diisi dengan air, badan tangki dan pondasi harus

diperiksa keketatan sambungannya. Tekanan udara sebesar 1,25 kali

tekanan rencana harus diaplikasikan pada tangki yang dipenuhi air sampai

pada ketinggian air rencana. Tekanan udara kemudian dikurangi menjadi

sebesar tekanan rencana, dan tangki lalu diperiksa kembali keketatan

sambungannya. Sebagai tambahan, semua sambungan di atas batas air harus

diperiksa dengan menggunakan soapfilm dan material lain yang sesuai

untuk mendeteksi kebocoran. Setelah pemeriksaan, air harus dikosongkan

16

dari tangki (dan tangki sedang dalam tekanan atmosfir), pondasi harus

diperiksa keketatan sambungannya. Tekanan udara harus di aplikasikan

pada tangki untuk pemeriksaan akhir pondasi.

2.6 Persyaratan Untuk Elemen-Elemen Tangki

2.6.1 Material

Pelat dan profil baja yang digunakan dalam perencanaan didasarkan atas

ketersediaan material dipasaran dan dalam ukuran panjang yang ditentukan oleh

kemudahan pengangkutan (delivery). Ukuran pelat baja yang sering digunakan

pada tangki penimbun adalah 20 feet x 6 feet. Sedangkan profil baja yang

digunakan pada tangki penimbun adalah profil baja siku untuk top angle, profil

baja WF (Wide Flange) untuk rafter dan girder, serta profil pipa untuk kolom.

Material yang dipakai dalam desain tangki ini adalah material yang

direkomendasikan oleh APIStd650 yang secara kekuatan, dan komposisi kimia

memenuhi persyaratan yang ditentukan oleh standar. American Society for

Testing and Materials (ASTM) membagi baja dalam empat grades (A, B, C dan

D) berdasarkan tegangan lelah dengan kisaran rendah dan menengah untuk

carbon steel plates. Yang digunakan adalah baja dengan tekanan leleh (fy) adalah

390 MPa.

2.6.2 Pelat atap

Merupakan pelat yang menyusun cone roof dengan ketebalan minimum

pelat atap adalah 5 mm. Menurut APIStd 650, slope atap untuk supported cone

roof tidak lebih dari ¾:12 inch atau lebih jika permintaan owner.

2.6.3 Rafter dan girder

Rafter dan girder terbuat dari profil baja yang merupakan rangka atap

tangki. Rafter harus diatur sedemikian hingga pada outerring jarak rafter tidak

lebih dari 2 meter, sedangkan jarak rafter pada innerring tidak lebih dari 1,65

meter.

2.6.4 Top angle

Top Angle terbuat dari profil siku yang menempel pada sisi sebelah atas

course shell plate teratas. Kegunaan top angle adalah untuk memperkaku shell

plates. Untuk tangki dengan atap tertutup, ukuran top angle tidak berdasarkan

17

beban angin tetapi berdasarkan jenis atap yang direncanakan. Dimana atap

diklasifikasikan menjadi dua kategori yaitu supported dan self supported.

Menurut APIStd 650 Para 3.1.5.9-c, ukuran top angle tidak kurang dari mengikuti

ukuran berikut: untuk tangki diameter kurang dari 10,5m ukuran top angle

50x50x5 mm; tangki diameter 10,5-18 m ukuran top angle 50x50x6 mm; diameter

tangki lebih dari18m ukuran top angle 75x75x10 mm.

2.6.5 Intermediate wind girder

Wind Girder diperlukan untuk menjaga bentuk dari tangki penimbun

terutama pada saat menahan beban angin. Wind girder sangat diperlukan untuk

jenis tangki penimbun dengan atap terbuka atau open top.

Untuk menentukan apakah windgirder diperlukan atau tidak untuk jenis atap

selain open top tank maka harus dilakukan pemeriksaan dengan cara mengubah

lebar aktual dari setiap shell course menjadi lebar transposed. Hasil penjumlahan

dari lebar transposed dari setiap lapisan akan memberikan hasil dari tinggi

transformed shell, dimana apa bila tinggi transformed shell lebih besar dari tinggi

maksimum maka wajib memasang windgirder dan sebaliknya apa bila tinggi

transformed shell lebih kecil maka tidak dibutuhkan windgirder.

2.6.6 Shell plate (Pelat dinding)

Ketebalan pelat dinding yang digunakan sebaiknya lebih besar dari

ketebalan pelat dinding rencana, termasuk penambahan korosi atau ketebalan

berdasarkan test hidrostatis. Tetapi ketebalan dinding tidak boleh kurang dari

yang disyaratkan pada Tabel 2.2

Tabel 2.2. Ketebalan Shell plates (APIStd650)

2.6.7 Pelat dasar tangki

Ada dua jenis pelat dasar tangki yaitu annular plate dan bottom plate.

Panjang nominal tangki(m) Tabel nominal pelat (mm)

<15 515–36 6

36–60 8

>60 10

18

a. Annular Plate

Annular plate memiliki lebar radial minimal 24 inch (61 centi meter) dan

proyeksi dibagian luar dinding minimal 2 inch (5centi meter).

b. Bottom Plate

Sesuai dengan API Std 650, semua bottom plate memiliki ketebalan

minimum yaitu ¼ inch (6,35 mm) dengan lebar minimum 72 inch (183 centi

meter).

2.7 Tekanan air pada tangki

2.7.1 Tekanan hidrostatik

Tekanan Hidrostatis adalah tekanan yang terjadi dibawah air. Tekanan ini

terjadi karena adanya berat air yang membuat cairan tersebut mengeluarkan

tekanan. Tekanan sebuah cairan bergantung pada kedalaman cairan didalam

sebuah ruang dan gravitasi juga menentukan tekanan air tersebut.

Hubungan ini dirumuskan sebagai berikut:= . . ℎ = . ℎ 2.1

P = adalah tekanan hidrostatik (Pa)

ρ = adalah kerapatan fluida (kg/m3)

g = adalah percepatan gravitasi (m/s2)

h = adalah tinggi kolom fluida (m)

γ = berat jenis fluida (kg/m3)

2.7.2 Tekanan hidrodinamis

Tekanan hidrodinamis merupakan tekanan air yang timbul saat terjadinya

getaran atau guncangan (dalam hal ini gempa) sehingga menimbulkan dua gaya

yang disebut gaya impulsif dan gaya konvektif.

a. Gaya Impulsif

Gaya impulsif adalah gaya yang disebakan oleh massa cairan dalam tangki

yang bergerak bersamaan dengan gerakan tangki akibat gaya gempa. Gaya

Impulsif dihasilkan oleh massa cairan yang dekat kedasar tangki.

b. Gaya Konvektif

Gaya Konvektif adalah gaya yang disebakan oleh massa cairan dalam tangki

yang meyebabkan guncangan air didalam tangki akibat gaya gempa.

19

2.8 Pengelasan

Pengelasan adalah proses penyambungan antara dua bagian logam atau lebih

dengan menggunakan energi panas yang menyebapkan logam disekitar lasan

mengalami sirkulasi thermal, sehingga logam disekitar lasan mengalami

perubahan metalurgi yang rumit, deformasi dan tegangan –tegangan thermal. Atau

secara ringkas juga dapat diartikan penyambungan setempat dari beberapa batang

logam dengan menggunakan energi panas. Hal ini erat hubungannya dengan

ketangguhan, cacat las dan retak serta mempunyai pengaruh yang fatal terhadap

keamanan dari konstruksi yang dilas. Adanya energi panas yang diterima oleh

logam pada proses pengelasan mengakibatkan perubahan-perubahan mulai dari

struktur mikro sampai dengan ekspansi dan konstruksi secara mikro. Perubahan

struktur mikro ini, akan berpengaruh pada sifat-sifat mekanik logam tersebut.

Sifat-sifat mekanik tersebut diantaranya adalah kekuatan, keuletan, ketangguhan,

dan kekasaran.

2.8.1 Prosedur dan teknik pengelasan

Mutu hasil pengelasan selain tergantung dari pelaksanaannya, juga

ditentukan oleh persiapan sebelum pengelasan. Karena itu pengawasan pengelasan

dilakukan semenjak persiapan pengelasan. Untuk itu perlu adanya prosedur

tertulis yang telah dirancang sesuai dengan standar yang telah ditentukan. Untuk

itu perlu adanya prosedur tertulis yang telah dirancang sesuai dengan standart

yang telah ditentukan. Untuk memberikan petunjuk kepada juru las membuat las

sesuai dengan persyaratan. (Maman Suratman, Teknik Mengelas Asiteli. Brazing,

Dan Las Busur Listrik. 2001)

2.8.2 Perencanaan prosedur pengelasan.

Prosedur pengelasan adalah suatu perencanaan untuk pelaksanaan

pengelasan yang meliputi cara pembuatan konstruksi las yang sesuai dengan

rencana dan spesifikasinya dengan menentukan semua hal yang diperlukan dalam

pelaksanaan tersebut.

Untuk mebuat rencana konstruksi las yang baik, prosedur pengelasan harus

memperhatikan keempat faktor dibawah ini, antara lain:

a. Manusia, dalam hal manusia harus mengingat kemampuan keterlampilan

20

pekerjaannya.

b. Mesin, dalam hal mesin harus memperhatikan kemampuan mesin lasnya.

c. Cara, dalam hal cara adalah pemilihan cara yang tepat untuk melaksanakan

selurih konstruksi.

d. Menejemen, dalam hal ini menejemen harus mampu mengatur pelaksanaan

sesuai dengan persyaratan yang telah ditentukan, yaitu hatur pengatur beberapa

sarana penting yang dapat mempengaruhihasil lasan, seperti pelaksanaan yang

aman , pemeriksaan mutu dan pemeriksaan proses.

Pemilihan proses pengelasan harus dititik beratkan pada proses yang

paling sesuai untuk tiap-tiap sambungan las yang ada pada konstriksi, dalam hal

ini tentu dasarnya adalah efisiensi yang tinggi, biaya yang murah, pengehmatan

tenaga dan penghematan energi. Apabila proses pengelasan telah ditentukan untuk

tiap-tiap sambungan, maka tahap berikutnya adalah menentukan syarat-syarat

pengelasan, urutan pengelasan dan persiapan pengelasan.

2.8.3 Persiapan pengelasan

Mutu dari hasil pengelasan disamping tergantung dari pengerjaan lasnya

sendiri juga sangat tergantung dari persiapannya sebelum pelaksanaan

pengelasan. Oleh karena itu persiapan pengelasan harus dapat perhatian dan

pengawasan yang sama dengan pelaksanaan pengelasan. Persiapan umum

dalam pengelasan meliputi penyediaan bahan, pemilihan mesin las, penunjukan

juru las dan penentuan alat perakit.

Setelah penentuan proses pengelasan, maka geometri sambungan harus

harus ditentukan dengan memperhatikan tingkatan teknik dari bagian

pembuatan yang akhirnya bertuju pada bentuk alur (kampuh). Pembuatan alur

(kampuh) ini dapat dilakukan secara termal dengan alat pemotong gas atau

dingin dengan mesin.

2.8.4 Proses pengelasan

Proses pengelasan yang biasa dilakukan pada baja adalah las busur listrik

dengan elektroda terbungkus, dengan pelindung gas co2 dan dengan listrik

terendam.

21

a. Las Ikat (Tack Welding)

Las ikat adalah penyetelan yang akan dihubungkan dengan lasan pendek.

Jika prosedur las mengharuskan suatu pemanasan awal, maka walaupun hanya

tack weld, tetap diperlukan pemanasan awal, sebap jika ketentuan tersebut

dilanggar akan beresiko terjadi retak, yaitu jenis retak dingin (teo crack) yang

bersifat fatal.

b. Las temu

Pada gambar 2.13 dibawah ini memperlihatkan sebuah alur las berbentuk

V tunggal yang dibebani oleh gaya tarik F, untuk pembebanan tarik atau tekan,

tegangan normal rata-rata adalah:

Gambar 2.12 Las Temu (Padoha, 2010)

Maka tegangan rata-rata pada las temu karena pembenanan geser adalah:

= 2.2

Dimana: = Tegangan Normal (psi)

h = Tinggi leher las (theroat) (in)

L = panjang pengelasan (in)

F = gaya tarik (lb)

Sedangkan kekuatan las temu sama dengan tegangan izin dikali dengan

perkalian panjang las dengan tebal pelat sambungan.= ( ) 2.3

Dimana: σi = Tegangan izin (kgf/mm2)

L = Panjang pengelasan (m)

h = Tinggi leher (m)

22

c. Las sudut

Pada gambar 2.14 memperlihatkan suatu alur las sudut sisi dan las sudut

melintang. Dimana kekuatan las sudut sisi atau melintang dianggap ditetapkan

dengan tahanan geser leher las dengan mengabaikan arah beban terpsang.

Gambar 2.13 potongan melintang las sudut (Padoha, 2010 )

Dalam teknik pengelasan selalau mendasarkan ukuran las pada besarnya

tegangan pada luas leher DB, maka sepotong las-lasan telah dipilih dari gambar

2.14 untuk memperlakukan leher las sebagai suatu persoalan pada analisa badan

seperti diperlihatkan pada gambar 2.14

Gambar 2.14 sepotong las-lasan (Padoha, 2010)

Untuk luas leher adalah:= ℎ cos 45° = 0,707 ℎ 2.4

Dimana: = −Jadi tegangan x = = , 2.5

dimana: σx = tegangan normal max (Pa)

f = Gaya tarik (N)

L = panjang las-lasan (m)

A = Luas pengelasan (m2)

23

Tegangan ini dapat dibagi menjadi dua komponen, tegangan geser dan tegangan

normal yaitu:

= x cos 45° = 2.6

Dimana: τ = Tegangan geser (Pa)

Ǫ x = Tegangan normal max. (Pa)

F = Gaya Tarik (N)

sehingga harga-harga ini dimasukan kedalam diagram mohr seperti

ditunjukan pada gambar 2.15

Gambar 2.15 diagram lingkaran mohr untuk lasan sudut (Padoha, 2010)

Sehingga tegangan utama terbesar terlihat sebesar:

1 = + ( ) + ) = 1, 618 2.7

Dimana: Ǫ = tegangan normal (Pa)

F = Gaya tarik (N)

Tegangan geser maksimum adalah

max = ( ) + ) = 1,118 2.8

Dimana: τmax = Teganagan geser max. (Pa)

F = Gaya tarik (N)

Untuk keperluan perencanaan adalah biasanya mendasarkan tegangan

geser pada luas leher dan mengabaikan tegangan normal sekaligus jadi persamaan

untuk tegangan geser rata-rata adalah

24

= , 2.9

Dimana: τ = Tegangan geser (Pa)

F = Gaya tarik (N)

Untuk kekuatan las sudut 450 dalam Newton adalah :

P = 2.10

Dimana: P = kekuatan las sudut

τ = Tegangan geser (Pa)

A = Luas Pengelasan (m2)

2.8.5 Kekuatan sambungan las

a. Kekuatan statis

1. Sifat tarikan

Sifat yang dimaksud disini adalah sifat-sifat yang berhubungan

dengan pengujian tarik. Dalam sambungan sifat tarik sangat dipengarui oleh

sifat dari logam induk, sifat daerah HAZ, sifat logam las dan sifat-sifat

dinamik dari sambungan berhubungan erat dengan geometri dan distribusi

tegangan dalam sambungan.

2. Kekuatan Logam Lasan

Dalam konstruksi las selalu digunakan logam las yang mempunyai

kekuatan dan keuletan yang lebih baik atau paling tidak sama dengan logam

induk. Tetapi karena proses pengelasan kekuatan dan keuletan logam dapat

berubah. Dalam hal ini logam las sifat ini dipengaruhi oleh keadaan, cara

dan prosedur pengelasan.

3. Sifat Tarikan Dari Sambungan Las Tumpul

Pada dasarnya kekuatan sambungan las tumpul sama dengan logam

induk, asal saja pemilihan bahan las dan cara peneglasannya betul. Dalam

pelaksanaannya manik las tumpul mempunyai ketebalan yang lebih dari

pada plat yang dilas dan ini disebut penguatan las. Tebal penguatannya

sendiri tidak boleh lebih dari 3 mm. Untuk lebih jelas lihat gambar 2.17

berikut ini.

25

Gambar 2.16 Penguatan Pada las (Padoha, 2010)

2.8.6 Kekuatan tumbuk

Kekuatan tumbuk dari suatu bahan adalah kemampuan bahan dalam

menerima beban tumbuk yang diukur dengan besarnya energi yang diperlukan

untuk mematakan batang uji dengan palu ayun. Jadi jelas disini bahwa kekuata

tumbuk adalah sifat logam yang sama dengan ketangguhan.

Sifat ini perlu diperhatikan karena logam dengan kekuatan tarik yang sama

belum tentu mempunyai kekuatan tumbuk atau ketangguhan yang sama dan

logam yang kuat belum tentu ketangguhannya tinggi. Hal yang jelas adalah bahwa

sifat ini menurun dengan menurunya temperatur dan menurun dengan mendadak

pada suatu suhu tertentu yang disebut suhu transisi.

2.8.7 Efesiensi Sambungan

Efesiensi didefinisikan sebagai fsktor penurunan terhadap tegangan boleh

dari logam induk yang dirumuskan sebagai berikut := 2.11

Besarnya efisiensi sambungan ditentukan berdasarkan bahan las, cara

pengelasan, cara pemeriksaan dan keadaan tempat penggunaan sambungan.

2.8.8 Perhitungan kekuatan sambungan las

Kekuatan sambungan las dihitung berdasakan tegangan boleh dengan

anggapan bahwa hubungan antara tegangan dengan regangan mengikuti hukum

hooke dengan syarat bahwa tegangan terbesar yang terjadi tidak boleh melebihi

tegangan boleh yang ditentukan. Distribusi tegangan dalam las tumpul tidak

terlalu sukar dihitung tetapi dalam sambungan las sudut sangat sukar, karena itu

dalam hal tegangan yang terjadi dianggap sama dengan yang terjadi dalam leher

las.

26

2.9 Perhitungan Umur Pakai Tangki

Perhitungan umur pakai tangki dapat diasumsikan laju korosi plat/tahun

dengan tebal plat minimum tangki yang diperlukan oleh tekanan yang terjadi

dalam tangki, dengan pendekatan rumus := − 2.12= = .= Tebal plat awal (mm)

Corrotion rate = Laju korosi (mm/yr)

27

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Waktu dan tempat

Penelitian ini dilaksanakan pada tanggal 1 Januari 2017 hinnga 30 Maret

2017 pada unit pelayanan Perusahaan Air Minum (PAM) Desa laburunci kec.

Pasarwajo Kab. Buton.

3.2 Alat dan bahan.

Alat yang digunakan untuk membantu penelitian adalah program Sketchup,

Auto Cad, Google Earth Geobasis, MS Office Exel, MS Office Word. Sedangkan

bahan yang digunakan adalah data-data PAM Desa Laburunci dan Kantor Desa

Laburunci.

3.3 Metode pengambilan data

Metode pengambilan data merupakan cara yang dipakai dalam kegiatan

penelitian untuk memdapatkan data yang valid, sehingga pelaksanaan dan

hasilnya dapat dipertanggungjawabkan secara kajian akademis dan ilmiah.

3.4 Metode analisa

Metode analisa yang digunakan pada penelitian ini adalah menganalisa

kondisi lingkup Perusahaan Air Minum (PAM) desa laburunci kemudian

merencanakan tangki reservoir kapasitas 57000 liter, kemudian menghitung

analisa kekuatan pada tangki yang direncanakan, mengitung umur pakai dan

efisiensi penggunaan tangki.

3.5 Data awal

Data awal adalah data saat ini yang dihimpun peneliti sebelum melakukan

penelitian, dimana data awal digunakan sebagai dasar perencanaan penelitian dan

patokan penelitian agar hasil yang ditemukan dapat dipertanggungjawabkan

secara kajian akademis dan ilmiah nantinya.

28

3.6 Gambar spesifikasi tangki

Tipe tangki : Tangki Reservoir

Jenis Fluida : Air

Bahan Tangki : ASTM A36

Kapasitas : 57000 Liter (57 m3)

Tinggi Tangki : 5000 mm (5 m)

Diameter Tangki : 3800 mm (3,8 m)

Ketinggian Letak : 46 meter dari sumber mata air dan 39 meter dari perumahanpenduduk desa.

O

Gambar 3.1 Spesifikasi tangki rencana= d(Matematika Sekolah dasar dan menengah John. A, hal 146)= 3,14 3,8 m= 11,93= r t(Matematika Sekolah dasar dan menengah John. A, hal 146)= 3,14 1,9 5= 57 = 57000 Liter

28



Jenis Fluida : Air






O


28



Jenis Fluida : Air






O


29

3.7 Pembuatan badan tangki reservoir

Tangki reservoir yang berfungsi sebagai wadah penampungan distribusi air

bersih PAM Desa Laburunci sebelum didistribusikan kepada masyarakat Desa

Laburunci. Untuk perencanaan dan pembuatan maka perlu melakukan beberapa

perhitungan seperti tekanan, (P) Volume Tangki (V) Tebal plat tangki dan lain

sebagainya. Sebelum pengerjaan dimulai kita harus membuat langkah-langkah apa

yang akan dilakukan sebelum proses pengerjaan tangki dilakukan.

3.7.1 Keliling tangki

K = π.d 3.1

(Matematika Sekolah dasar dan menengah John. A, hal 146)

Dimana:

K = Keliling tangki (mm)

d = Diameter tangki (mm)

3.7.2 Tekanan

Tekanan adalah gaya yang terjadi dibagi dengan luas penampang, semakin

besar gaya yang terjadi maka tekanannya semakin besar dan sebaliknya semakin

besar luas penampang dari tangki maka tekanan yang terjadi akan kecil. Sebelum

membuat tangki kita perhitungkan dulu gaya-gaya yang akan timbul pada tangki

tersebut. Data-data yang perlu diketahui adalah panjang tangki, diameter tangki,

kapasitas dan tebal plat. Persamaan-persamaan yang dipakai dalam perhitungan

ini adalah:

1. Volume badan tangki (m3)V = π. r2. t (mm3) 3.2


Dimana: V = Volume dalam tangki (mm3)

r = Jari-Jari tangki (mm)

t = Tinggi Tangki (mm)

30

2. Tekanan Dalam Tangki (p)= . .h (N/m2) 3.3

(Fluid mechanics Frank M. White. Hal 72)

Dimana: ρ = Masa jenis air (kg/m3)

g = Grafitasi (m/s2)ℎ = Tinggi Fluida (m)

3. Tegangan Yang Diizinkan Pada Tangki= . ( /m2)

(Elemen mesin sularso, hal. 8) 3.4

Dimana: σy = yield strengh bahan tangki

Sf1 = safety factor (2)

Sf2 = safrty factor (6)

4. Shell Plat (Plat Dinding)

Ketebalan plat dinding yang digunakan sebaiknya lebih besar dari plat

dinding rencana, termasuk penambahan korosi. Tetapi ketebalan tidak bolek

kurang dari yang disyaratkan pada tabel 3.1

Tabel 3.1 ketebalan sheel Plat ( API Std 650 1988,p3-6)

Diameter/Keliling Nominal Tangki(feet)

Tebal Nominal Tangki(inch)

< 50 3/1650-120 ¼120-200 6/16

>200 3/8

Perhitungan Sheel Plate dapat dihitung dengan menggunakan tabel

dengan ditambahkan nilai korosi pada plat dasar tangki (Bottom Plate)

5. Bottom plat (plat dasar tangki)

Plat dasar tangki sebaiknya tidak boleh kurang dari ketebalan plat

yang terdapat pada tabel ditambah dengan corrosion allowance (ketebalan

Plate) diperhitungkan akan berkarat.

31

Tabel 3.2 ketebalan Bottom Plat/inch (API Std 650 -988,p3-6)

Tebal nominal pelatpada shell course yang

pertama (inch)

Tekanan hidrostatis pada shell course yangpertama (lb/inch2)

≤ 27,000 ≤ 30.000 ≤ 33.000 ≤ 36.000t ≤ 0,75 ¼ ¼ 9/32 11/32

0,75 ˂ t ≤ 1.00 ¼ 9/32 3/8 7/161,00 ˂ t ≤ 1,25 ¼ 11/32 15/32 9/161,25 ˂ t ≤ 1.50 5/16 7/16 9/16 11/161,50 ˂ t ≤ 1,75 11/32 ½ 5/8 3/4

6. Roof tangk (atap tangki)

Untuk menghitung ketebalan plat yang digunakan pada atap tangki

dapat dihitung dengan menggunakan tabel 3.1 dengan ditambahkan nilai

korosi pada plat.

7. Tegangan Circuferensial (σc)

σc=. .. . = .. ( /m2) 3.5

(Kekuatan bahan ferdinand, hal 24)

Dimana: P = Tekanan dalam tangki (kg/m2)

D = Diameter Tangki (m)

t = Tebal plat (m)

8. Tegangan Logitudinal (σi)

σi= .. ( /m2) 3.6

(Kekuatan bahan ferdinand, hal 24)

Dimana: P = Tekanan dalam tangki (kg/m2)

D = Diameter Tangki (m)

t = Tebal plat (m)

3.7.3 Proses Pengerolan

Proses pengerolan yang dapat dilihat pada gambar adalah proses lanjutan

setelah dipotong sesuai dengan ukuran yang telah direncanakan, jadi proses ini

memproses dimana plat yang datar dirubah menjadi lengkung.

32

Plat dengan panjang (L) ditumpuk oleh dua buah roll dan mendapat gaya

tekan sebesar P dari roll bagian atas maka plat akan mengalami tegangan, bila roll

atas diperbesar maka plat akan mengalami dari tengangan elastic menjadi

tegangan plastis. Karena roll berputar maka seluruh luasan plat mendapat gaya

tekan secara merata dan sama besarnya sehingga didapatkan bentuk dan diameter

yang sama. Gaya tekan diberikan sedikit demi sedikit agar hasilnya halus dan

tidak merusak plat, selain itu juga memperpanjang umur roll.

Gambar 3.2 Proses Rolling

Untuk menghitung tahapan-tahapan dalam pengerolan digunakan persamaansebagai berikut :

Dari segitiga ADE dapat dicari nilai sudutnya, yaitu :

Cos αo = 3.7

Panjang pelengkungan (L)= + 2 . . ( + . ) 3.8

(Padoha aritonang 2010 hal. 78)

Dimana : IR = Jari-jari dalam tangki (R luar tangki – t)

k = Konstanta : 0,5 bila IR > 2.t

0,3 bila IR < 2.t

t = Tebal Plat (mm)

DA

B

FC

E

BB

33

Besar gaya pengerolan (F)= . . .3.9


Dimana: k = Konstanta pengerolan

L= Panjang pelengkungan (mm)

S = Kekuatan tarik (53 kg/mm2)

t = Tebal plat (mm)

I = Lebar daerah deformasi

Kekuatan Bahan= .. 3.10


Dimana : α = Tegangan yang dialami plat

F = Gaya pengerolan (N)

L= Panjang pelengkungan sebelumya (mm)

B= Panjang awal plat yang akan di roll (mm)

t = Tebal Plat ( mm)

3.7.4 Proses pengelasan

Prosedur dan persiapan pengelasan sangat memerlukan mutu dari hasil

pengelasan. Pengelasan ini secara umum meliputi :

1. Pemilihan jenis pengelasan

2. Pemilihan prosedur pengelasan

3. Pemilihan bentuk design geometrinya

34

a. Pemilihan jenis pengelasan

Pemilihan ini harus dengan fungsi sambungan las hingga diperoleh

efisiensi yang tinggi, baik ditinjau dari segi waktu, tenaga dan penghematan

energi.

b. Pemilihan prosedur pengelasan

Las ikat (Las Bungkus Elektroda Terbungkus) dilakukan dengan maksud

untuk mempermudah pengelasan bagian-bagian yang telah disiapkan,

dilakukan dengan las pendek pada tempat tertentu untuk memperluas

penyetelan. Hal ini dimaksudkan supaya tidak terjadi penyetelan pada waktu

pengelasan utama. Jarak antara las ikat yang satu dengan yang lain 200 mm

dengan panjang pengelasan 60 mm (prof. DR. Ir, Harsono Wiryo Sumarto,

Teknologi Pengelasan Logam, Hal 216),

Untuk las ikat digunakan las busur listrik elektroda terbungkus.

Pengelasan ini bisa dipakai dengan tangan juga bisa digunakan secara otomatis.

Las busur listrik bisa juga digunakan untuk pengelasan baja, besi cor, paduan,

tembaga, paduan nikel dan lain-lain.

Cara pengelasan ini digunakan kawat elektroda logam yang terbungkus

dengan fluks yang sewaktu pengelasan ikut mencair. Sedangkan sumber

panasnya menggunakan besar nyala listrik untuk mencairkan logam. Dalam

pengelasan ini fluks yang mencair mempunyai berat jenis lebih ringan dari

bahan metal yang dicairkan, maka fluks mengapung diatas cairan metal

tersebut sekaligus.

Mengisolasi metal untuk beroksidasi dengan udara luar dan sewaktu

membeku fluks juga ikut membeku dan tetap melindungi metal dari reaksi

oksidasi.

c. Bentuk alur dan geometri sambungan las

Berdasarkan welding hand book, hal 268, untuk plat dengan ketebalan 4

mm dengan jenis pengelasan busur redam, bentuk alur yang dianjurkan yaitu:

35

200 60

P. sisa P. Utuh P.sisa

Gambar 3.3 Geometri dan sambungan las ikat

Dari gambar 3.2 diatas adalah sabungan las ikat, sambungan las ikat ini

sangat penting untuk menghindari pergeseran 2 material yang akan dilas atau

disambungkan sehingga didapat hasil yang lebih baik. Dalam pelaksanaanya,

pengelasan ikat tidak dapat dilakukan secara berulang-ulang. Dari gambar dapat

ditentukan :

1. Jarak antar las (10) = 200 mm

2. Panjang Las (11) = 60 mm

3. Jenis Las = SMAW

4. Elektroda = E7018

5. Jenis Sambungan = Concave survace dan last emu bult jointed

3.7.5 Perhitungan sambungan antar shell

Karena tangki menggunakan 4 lembar plat berbentuk slinder, maka untuk

membentuk 4 buah slinder menjadi tangki harus menyambung keempat plat yang

berbentuk slinder tersebut. Jumblah las ikat yang dibutuhkan untuk meyambung 4

buah slinder yaitu :

Jumlah las ikat =.

3.11

a. Pengelasan inti

Pengelasan inti dibagi menjadi 2 pengelasan yaitu pengelasan luar danpengelasan dalam.

1. Pengelasan luar

Panjang total lasan = panjang tangki + (π . D)

Luas penampang las = Lebar celah las x tebal las

Volume pengelasan = panjang total lasan x luas penampang las

36

2. Pengelasan dalam

Pengelasan dalam adalah pengelasan inti yang dilakukan dari dalam yang

bertujuan untuk menghaluskan permukaan bagian dalam.

Panjang total lasan = panjang tangki + (π . D)


Volume pengelasan = panjang total lasan x luas penampang las

3.7.6 Penyambungan badan dan tutup tangki

Untuk proses penyambungan sama dengan proses penyambungan badan

tangki, jadi untuk langkah-langkahnya sama dengan proses penyambungan badan

tangki.

Perhitungan Jumlah las ikat badan dan tutup tangki :

Jumlah las ikat =. ) 3.12

Panjang total lasan = Jumlah las ikat x panjang lasan


Volume pengelasan = panjang total lasan x luas penampang

3.8 Perhitungan umur pakai tangki

Perhitungan umur pakai tangki dapat diasumsikan laju korosi plat/tahun

dengan tebal plat minimum tangki yang diperlukan oleh tekanan yang terjadi

dalam tangki, dengan pendekatan rumus := − 3.13= = .Tactual = Tebal plat awal (mm)

Corrotion rate = Laju korosi

37

3.9 Diagram alir perencanaan

Gambar 3.4 Diagram alir perencanaan

Ya

TidakHasilPerhitungan

Valid

Kesimpulan dan penutup

Analisa dan Pembahasan

selesai

Perencanaan Tangki

Tahap Perhitungan Teknik Pegerolan

Tahap Perhitungan Teknik Pengelasan

Tahap Perhitungan Tekanan

Keliling TangkiK = π.d

Volume Badan TangkiV = π.r2.T (m3)

Dasar Pemilihan Bahan

Tahap perhitungan umur pakai

= −

Tinjauan pustaka

Mulai

Segitiga AEC

Cos αo =. = 360 + 2 . . ( + . )Panjang pelengkungan (L) = . . .Besar gaya pengerolan (F) = ..Kekuatan Bahan

Jumlah las ikat shell = Jumlah Las ikat slinder = .

Tekanan Dalam Tangki= . .h (N/m2)Tegangan Izin Pada Tangki= . ( /m2)

Tegangan circuferensial= . .. . = ( / ) = .2. ( )Tegangan Logitudinal

38

BAB IV

ANALISA DATA PERENCANAAN DAN PEMBAHASAN

4.1 Analisa data perencanaan

4.1.1 Data Perencanaan


Jenis Fluida : Air






Atap tangki Dinding tangki

Gambar 4.1 Sketsa tangki rencana

39

4.1.2 Perhitungan tekanan

Dalam perhitungan tekanan ini digunakan persamaan yang ada pada bab

III, data-data yang akan direncanakan berdasarkan spesifikasi diatas.

1. Volume badan tangki

Volume badan tangki meliputi volume yang mengisi tangki yaitu air jadi

untuk menghitung volume tersebut digunakan rumus sebagai berikut:V = π. r2.T


Dimana: r = jari-jari tangki (mm)

T = tinggi tangki (mm)= = 1900Sehingga volume badan tangki adalah:V = 3,14 . 1900 mm . 5000 mm= 57000000000 mm = 57 m3 57000 Liter

2. Tekanan dalam tangki (p)

Tekanan pada bagian setiap tangki, dalam hal ini tekanan tangki terdiri

dari 4 bagian yaitu:

H1= 5 m H2= 3,75 m H3= 2,50 m H4= 1,25 m

Jadi tekanan pada setiap bagian tangki adalah:= . . ℎ ρ = 1000 /(Fluid mechanics Frank M. White. Hal 72)

Dimana: P1= Tekanan hidrostatis (N/m2)

ρ= Masa jenis fluida (kg/m3)

g= Percepatan grafitasi bumi (m/s2)

h= Ketinggian fluida (m)= 1000 / 9,81 / 5= 49050 / 1 / = 1= 49050 1 = 0,101972 /= 5001,70 /= 0,005 /

40

= . . ℎ ρ = 1000 /= 1000 / 9,81 / 3,75= 36787,5 / 1 / = 1= 36787,5 1 = 0,101972 /= 3751,27 /= 0,004 /= . . ℎ ρ = 1000 /= 1000 / 9,81 / 2,50= 24525 / 1 / = 1= 24525 1 = 0,101972 /= 2500,85 /= 0,0025 /= . . ℎ ρ = 1000 /= 1000 / 9,81 / 1,25= 12262,5 / 1 / = 1= 12262,5 1 = 0,101972 /= 1250,42 /= 0,0012 /

3. Tegangan yang diizinkan pada tangki (σijin)

Tegangan dimana bahan dapat menerima beban maksimum pada

perencanaan ini, sehingga dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut:= .(Elemen mesin, Sularso, hal. 8)

σy = Yield strength bahan (ASTM A36 = 25,31 kg/mm2)

sf1 = Safety factor (6)

sf2 = Safety factor (2)

Bahan yang dipakai adalah ASTM A36 dimana tegangan luluhnya sebesar

25,31 kg/mm2 sehingga tegangan yang diizinkan adalah:

41

= , /= 2,11 /

4. Perhitungan shell plate

Ketebalan minimum shell plate ditentukan menurut persyaratan API std

1988,p3-6) pada tabel 3.1 untuk diameter tangki 3800 mm (12,467192 fit)

termasuk dalam range diameter tangki < 50 feet maka tebal minimum shell

plate yang diijinkan adalah 3/16 inch (4,76 mm ~ 5 mm).

Dari Tabel 3.1 (pada kolom < 50 feet) didapat tb = 3/16 inch (4,7 mm ~ 5 mm)= ℎ = 4,7 ~ 5= 2= 2 + 5 = 7Jadi diperoleh tebal shell plat tangki adalah 7 mm, namun untuk keamanan

dalam memperpanjang umur tangki diambil tebal plat yang digunakan oleh

tangki rencana adalah 8 mm.

5. Perhitungan ketebalan plat dasar tangki

Untuk tebal minimum bottom plate diambil ¼ inch = 6,35 mm, sedangkan

untuk tebal annular plate tebal minimum platnya ditentukan menggunakan API

Std 650 Tabel 3.2 dengan dua parameter yang harus diketahui yaitu:

a. Tebal shell plat yang diambil adalah t = 8 mm.

b. Tekanan Hydrostatic pada shell plate pertama = 49050 N/m2 = 7,11 psi

Dari Tabel 3.2 berdasarkan API Std 650 (pada kolom ≤ 27.000 psi) didapat

minimum tb = ¼ inch maka:= ¼ ℎ = 6,35= 2= 2 + 6,35 = 8,35

42

Jadi tebal bottom plate yang digunakan adalah 8,35 mm. Untuk keamanan

diambil tebal bottom plate sebesar 10 mm. Nilai CA didapat berdasarkan

ketentuan dari API yaitu sebesar ¼ inch dari tebal plate. Hal ini bertujuan

untuk menghindari kebocoran yang begitu cepat akibat dari korosi, karena

korosi adalah salah satu masalah yang tidak pernah lepas dari baja ataupun

besi.

6. Perhitungan atap (Roof)

Tipe atap yang digunakan adalah Fixed Cone Roof yang terdiri dari

beberapa pelat atap. Dengan slope atap α = 22,50 dan corrosion allowance

yang diberikan untuk plat atap sebesar 2 mm.

7. Menentukan ketebalan roof plate.

Untuk menentukan ketebalan dari roof plate dapat diambil nilai dari tabel

3.1 diameter tangki < 50 ft diambil nilai 3/6 inch (4,76 mm) ditambah nilai

corrosion allowance 2 mm, maka digunakan persamaan sebagai berikut :

Ketebalan roof plate: = 3/6 ℎ = 4,76= 2= 2 + 4,76 = 6,76Jadi ketebalan dari roof plate yang diambil dari 6,76 adalah 7 mm, dimana

ini dimaksudkan untuk mencegah korosi akibat dari perubahan cuaca maka

untuk keamanan tebal atap diambil sebesar 7 mm.

Dari hasil perhitungan desain tangki diperoleh perbedaan ketebalan

terhadap shell plate, roof plate, bottom plate dapat dilihat dalam tabel 4.1

Tabel 4.1 hasil perhitungan desain tangki

No. Bagian tangki tmin (mm) Taktual (mm)

1 Roof 4,76 7

2 Shell 5 8

6 Bottom 6,76 10

43

8. Tegangan circumferensial (σC)

Tegangan circumferensial yaitu tegangan melingkar pada tangki, dimana

tegangan ini mempengaruhi kekuatan dinding tangki.= . .. . = ..(kekuatan bahan, ferdinand, hal. 24)

Dimana: P = Tekanan dalam tangki (kg/mm2)

D = Diameter tangki (mm)

t = Tebal plat (mm)= . . ℎ= 1000 / 9,81 / 5= 49050 / /= 49050 /= 49050= 5001,71 / = 0,50 / = 0,005 /1. Tegangan circuferensial pada tangki adalah:= . /= 1,18 /

9. Tegangan longitudinal (σt)= ..(kekuatan bahan, ferdinand, hal. 24)= . /= 0,59 /

4.1.3 Proses pengerolan

Proses pengerolan seperti pada gambar 4.2 adalah proses lanjutan setelah

plat dipotong sesuai dengan ukuran yang telah direncanakan, jadi proses ini

memproses dimana plat yang datar dirubah menjadi lengkung.

Plat dengan panjang (m) ditumpu oleh dua buah roll dan mendapat gaya

tekan dari roll bagian atas maka plat akan mengalami tegangan, bila roll atas

44

ditekan maka plat akan mengalami perubahan dari tegangan elastis menjadi

tegangan plastis. Karena roll berputar maka seluruh luasan plat mendapat gaya

tekan secara merata dan sama besarnya sehingga didapatkan bentuk dan diameter

yang sama. Gaya tekan diberikan sedikit demi sedikit agar hasilnya halus dan

tidak merusak plat selain itu juga memperpanjang umur roll.

Pada proses pengerolan diperoleh data, sebagai berikut:

Diameter roll = 350 mm

Jarak roll tetap = 600 mm

Jari-jari tangki = 1900 mm

Gambar 4.2 Proses rolling= √ += √300 + 1900= √2700000= 1923,531. Dari segitiga ADE dapat dicari nilai sudutnya, yaitu:

== , = 0,1559633Sehingga nilai = 81,02

DA

B

F

C

E

B

B

45

Untuk mencari dapat diketahui nilainya:= 2. (90 − 81,02 )= 2 8,98 = 17,962. Panjang kelengkungan (L)= . 2. . ( + . )

(Padoha aritonang, 2010)

Dimana: IR = Jari-jari dalam tangki (Rluat tangki – t)

= (1900 mm – 8 mm)

= 1892 mm

k = konstanta; 0,5 bila IR > 2.t

0,3 bila IR < 2.t

(Padoha aritonang, 2010 /modern manufacturing process, hal 578)

t = tebal plat (mm)

Sehingga panjang kelengkungan pada proses ini dapat diketahui, yaitu:= , . 2 . 3,14 (1892 + 0,5 . 8 )(Padoha arotonang, 2010)= 0,3133023 1896= 594

3. Besar gaya pengerolan (F)

Besar gaya pengerolan yaitu besarnya gaya yang diberikan kepada plat yang

di roll.

F =. . .


Dimana :

k = Konstanta pengerolan (0,5)

L = Panjang kelengkungan (mm)

46

S = Kekuatan tarik (41 kg/mm)

t = Tebal plat (mm)

I = Lebar daerah deformasi (panjang pelengkungan awal (600 mm)

Sehingga besar gaya pengerolan adalah= , . . / .= 1298,88 kg

4. Kekuatan plat roll

Kekuatan bahan yaitu kemampuan bahan untuk menahan tegangan tanpa

terjadinya kerusakan.

=..


Dimana:

σ = Tegangan yang dialami plat ( Kg/mm2)

F = Gaya pengerolan (Kg)

L = Panjang kelengkungan sebelumnya (mm)

B= Panjang awal plat yang akan di roll (mm)

t = Tebal plat (8 mm)

Sehingga kekuatan dari bahan adalah :

σ = , .. ( ) = ,= 20,09 Kg/mm2

Tabel 4.2 hasil dari perhitungan pengerolan

TahapIR

(mm)R

(mm)Cos α

(0)α1

L(mm)

F(kg)

σ(kg/mm2)

Roll 1892 1900 81,02 17,96 594 1298,88 20.09

47

4.1.4 Perhitungan pengelasan

Berdasarkan welding hand book, hal 268, untuk plat dengan ketebalan 8

mm dengan jenis pengelasan busur redam, bentuk alur yang dianjurkan adalah 1

dengan goemetri sebagai berikut:

200 60

P.sisa P.sisaGambar 4.3 Geometri dan sambungan las ikat

Dari gambar dapat ditentukan:

Jarak antar las (l0) = 200 mm

Panjang lasan (l1) = 60 mm

Jenis las = SMAW

Elektroda = E 7018

Jenis sambungan = Las sudut concave surface dan last temu Butt Jointed

1. Perhitungan las ikat sambungan longitudinal pada shell

Perhitungan las ikat sambungan longitudinal pada shell untuk panjang

shell I dan shell II adalah 1250 mmℎ == = 5,95 ≈ 6 titikℎ = ( , )= = 4,465 ≈ 4 titik

Jumlah las ikat untuk shell I dan II adalah 6 x 2 = 12 titik sehingga

membentuk slinder dan untuk membentuk 4 buah slinder jumlah las ikat 12 x

4 = 48 titik las ikat. Begitu juga dengan jarak lasnya 4 x 2 x 4 = 32 titik.

48

2. Perhitungan las ikat sambungan antar slinder

Karena tangki menggunakan 8 lembar plat berbentuk ½ belahan slinder

yang dibentuk menjadi 4 slinder. Maka untuk menyambungkan slinder

tersebut yaitu dengan rumus sebagai berikut:ℎ = .= = 59,36 ≈ 59ℎ = ( , )= , = 41,852 ≈ 41

3. Perhitungan total pengelasan

Total las ikat shell = 12 + 12 + 12 + 12

= 48 titik

Total las ikat slinder = 59 + 59 + 59

= 177 titik

Panjang total las = (177 x 60) + (48 x 200)

= 20220 mm

Luas penampang las = I . t

= 1,5 mm x 4 mm

= 6 mm2

Volume pengelasan = 6 mm2 x 20220 mm

= 121320 mm3

a. Pengelasan inti

Pengelasan inti dibagi menjadi dua pengelasan yaitu pengelasan luar

dan pengelasan dalam.

1. Pengelasan luar = ( 2) + ( 3)= (5000 2) + (3,14 3800 3)= 45796

49

= .= 1,5 4= 6= 45796 6= 2747762. Pengelasan dalam

Pengelasan dalam adalah pengelasan yang dilakukan dari dalam

yang bertujuan untuk menghaluskan permukaan bagian dalam.= ( 2) + ( 3)= (5000 2) + (3,14 3800 3)= 45796= .= 1,5 4= 6= 45796 6= 2747764. Penyambungan badan dan tutup tangki

Untuk proses penyambungan badan dan kedua tutup tangki alas dan atap

sama dengan proses penyambungan badan tangki.ℎ = .= = 59,36 ≈ 59ℎ = ( , )= , = 41,852 ≈ 41

Jumlah las ikat untuk penyambungan badan tangki dengan tutup tangki

adalah: 59 x 2 =118 titk, begitu juga sebaliknya jumlah jarak las adalah 41 x 2

= 82 titik.

5. Perhitungan pengelasan badan dan tutup tangki.

Panjang total las = (118 x 60 mm) + (82 x 200 mm)

= 23600 mm

50

Luas penampang las = I . t

= 1,5 mm x 4 mm

= 6 mm2

Volume pengelasan = 6 mm2 x 23600 mm

= 141600 mm3

6. Pengelasan inti

Pengelasan inti dibagi menjadi dua pengelasan yaitu pengelasan luar dan

pengelasan dalam.

a. Pengelasan luar = ( 2)= (3,14 3800 2)= 23864= .= 1,5 4= 6= 23864 6= 143184b. Pengelasan dalam

Pengelasan dalam adalah pengelasan yang dilakukan dari dalam yang

bertujuan untuk menghaluskan permukaan bagian dalam.= ( 2)= (3,14 3800 2 )= 23864= .= 1,5 4= 6= 23864 6= 143184

51

4.1.5 Perhitungan perkiraan umur pakai tangki

Untuk skala perhitungan umur pakai tangki dapat dihitung dengan

persamaan sebagai berikut:= – /= = .Dimana tebal akhir yang dipengaruhi oleh laju korosi diasumsi mencapai

nilai yang sama dengan tebal minimal yang diperlukan oleh tangki untuk plat 8

mm pada dinding tangki tersebut yaitu: 5 mm.

Berdasarkan penelitian Priyantoro dkk, (2012) meneliti tentang “Analisa

Pengaruh Luasan Scratch Permukaan Terhadap Laju Korosi Pada Pelat Baja A36

Dengan Variasi Sistem Pengelasan” Bahwasannya laju korosi rata-rata plat baja

A36 dengan kualitas baik adalah 0,02 - 0,1/yr, untuk keamanan diambil nilai

tertinggi 0,1/yr.

Sehingga untuk mencapai Takhir = Tminimal yang di perlukan oleh plat dinding

tangki adalah 0,1 mm/yr x 30 yr = 3 mm/30yr dimana tebal plat 8 mm – 3 mm/30

yr = 5 mm.

Jadi: = 8 − 3 /30 .5 = . 5Sehingga disimpulkan bahwa perkiraan umur pakai tangki reservoir

distribusi air bersih berkapasitas 57000 liter dengan material ASTM A36 adalah

kurang lebih 30 tahun.

4.1.6 Efisiensi penggunaan tangki pada PAM Desa Laburunci

Tangki Reservoir rencana kapasitas 57000 liter dapat diisi dengan 2 unit

pompa milik PAM Desa Laburunci dengan kapasitas Debit (Q) 25 m3/jam

dengan waktu 2 jam 28 menit atau 2,28 x 25 m3 = 57 m3 jika diisi 7 x

pengisian/hari hanya membutuhkan 17 jam 16 menit/hari telah mencapai volume

399000 liter/hari/7 kali pengisian/17 jam 16 menit.

Volume air 399000 liter/hari/17 jam 16 menit telah dapat melayani lebih

dari 3332 jiwa, 1 kantor desa dan 1 Masjid di Desa Laburunci dengan

berdasarkan acuan Badan Standarisasi Nasional kebutuhan air pedesaan rata-rata

52

100 liter/jiwa/hari, kantor 10 liter/jiwa/hari, rumah ibadah 2 liter/jiwa/hari. dan

hasil survey kantor desa laburunci kurang lebih 20 orang penghuni/hari dan

masjid berkapasitas kurang lebih 500 orang.

Total pengguna air PAM Desa Laburunci saat ini 332 kk atau 48,25 % dari

jumblah total 688 kk penduduk Desa Laburunci dengan asumsi 48,25 % jumlah

jiwa dari 3332 jiwa penduduk Desa Laburunci yaitu 1608 jiwa x 100 liter/hari =

160800 liter/hari + 1 kantor desa 20 orang/hari x 10 liter = 200 liter/hari +

Masjid 500 orang x 2 liter/hari = 10000 liter/hari. Sehingga total kebutuhan air =

160800 liter/hari + 200 liter/hari + 10000 liter/hari = 171000 liter/hari dari

399000 Volume Air yang di tampung tangki reservoir rencana/7 kali

pengisian/17 jam 16 menit.

Selain itu berdasarkan resolusi pertumbuhan penduduk hingga 10 tahun

mendatang tangki rencana tersebut masih dapat melayani masyarakat Desa

Laburunci, dapat diketahui dengan persamaan metode Geometri.

Perkiraan jumblah penduduk Desa Laburunci 10 tahun mendatang (tahun

2027)

Diketahui:

Tahun Dasar = 2015

Tahun Awal = 2017

Tahun Proyeksi = 2027

Periode Waktu = 2015 – 2027 = 13

Tabel 4.3 Data jumlah pertambahan penduduk (Desa Laburunci 2017)

No. Tahun Jumlah Penduduk

3 2015 3209

4 2016 3268

5 2017 3332

Metode Geometri= ( )= (1 + )(La Ode Abdulrrahman, 2013)

53

Dimana: pn = Jumblah penduduk pada tahun ke-n

Pt = Jumblah penduduk tahun dasar

po = Jumblah penduduk Tahun awal

r = Laju pertumbuhan penduduk

n = Periode waktu antara tahun dasar dan tahun proyeksi= ( ) − 1= ( ) − 1= (1,03) − 1= 0,009= (1 + )= 3332 (1 + 0,009)= 3744Berdasarkan hasil proyeksi perkiraan pertumbuhan penduduk Desa

Laburunci hingga 10 tahun mendatang yaitu 3744 jiwa ditahun 2027 sehingga

kebutuhan air desa laburunci hingga 10 tahun mendatang yaitu 3744 x 100 =

374400 + 200 kebutuhan kantor desa + 10000 kebutuhan masjid = 384600

liter/hari

Tangki rencana kapasitas 57000 liter jika diisi oleh pompa air PAM Desa

Laburunci berkapasitas 25 m3/jam hanya membutuhkan waktu 2 jam 28 menit,

jika dilakukan 7 kali pengisian dalam sehari hanya memerlukan 17 jam 16 menit

telah mencapai 399000 liter/ 7 kali pengisian/17 jam 16 menit. Volume air

399000 liter/ hari dapat memenuhi kebutuhan air masyarakat Desa Laburunci

pada 10 tahun mendatang yaitu 374948 liter/hari.

4.2 Pembahasan

Dalam penelitian ini penulis merencanakan tangki reservoir distribusi air

bersih pada perusahaan air minum dengan kapasitas 57000 liter menggunakan

material ASTM A36 yang bertempat di Desa Laburunci, Kecamatan Pasarwajo,

Kabupaten Buton. Penelitian ini bertujuan untuk mencega kerugian yang terjadi

pada PAM Desa Laburunci karena PAM Desa Laburunci saat ini masih

54

menggunakan pemompaan langsung yang telah kita ketahui bersama bahwa

pemompaan langsung dapat memiliki beberapa kerugian yaitu; Pemborosan listrik

akibat mesin terus bekerja, kebocoran pipa akibat tekanan tinggi sebab mesin

sedang bekerja namun konsumen tidak sedang membuka keran dan mengurangi

umur performa kerja mesin yang berkerja terus menerus.

Dalam penelitian ini penulis menggunakan bahan ASTM A36 karena

beberapa pertimbangan dimana ASTM A36 adalah termaksud material baja

karbon rendah (Low Karbon) yang karakteristik mudah dijadikan untuk bahan

fabrikasi atau konstruksi meskipun mempunyai kekerasan yang cukup kuat plat

ASTM A36 termasuk muda untuk pengelasan (Welding) dan sangat bagus untuk

dijadikan bahan dasar proses galvanized, aplikasi plat ASTM A36 diantaranya,

konstruksi, tangki bertekanan, plat kapal, pipe dan tubing.

Selain itu ASTM A36 mempunyai mampu keras yang baik meskipun

berukuran besar dapat dikeraskan sampai diperoleh struktur yang lebih uniform,

kekuatan yang lebih tinggi, keuletan yang lebih baik dapat diperoleh karena

mempuyai mampu keras yang baik dan tidak perlu pendinginan yang cepat pada

pengerasannya, hal ini menyebapkan rendahnya tegangan sisa.

Berdasarkan data lapangan bahwasannya di Kecamatan Pasarwajo memiliki

PDAM yang mencakup pengaliran beberapa desa di Kecamatan Pasarwajo

termaksud telah dikonsumsi sebagian masyarakat Desa Laburunci. Selain itu Desa

Laburunci yang berpenduduk 3332 jiwa dan 688 kk juga memiliki Perusahaan Air

Minum (PAM) tersendiri yang dikelolah oleh desa dan telah dikonsumsi 332 kk, 1

Kantor Desa dan 1 Masjid, selebihnya penduduk Desa Laburunci dan fasilitas

umum seperti Sekolah, Rumah Sakit dan Polres telah mengkonsumsi air dari

PDAM di Pasarwajo. PAM Desa Laburunci memiliki 2 unit pompa air dengan

kapasitas pompa unit I 15 m3/jam, konsumsi listrik 5,5 kw = 5500 watt = 5500

J/detik = 19800000 J/jam = 475200000 J/hari/24 jam dan kapasitas pompa unit II

10 m3/Jam, konsumsi listrik 2,20 kw = 2200 watt = 2200 J/detik = 7920000 J/jam =

190080000 J/hari/24 jam.

55

Untuk mencapai faktor keamanan dan efisiensi penggunaan tangki rencana

tersebut ada beberapa analisis perhitungan yang perlu diketahui dan telah menjadi

pertimbangan bersama yaitu:

1. Tekanan

Dalam perencanaan ini tekanan tangki terbagi atas 4 bagian yaitu:

tekanan pada ketinggian 5 meter, ketinggian 3,75 meter, ketinggian 2,50

meter, ketinggian 1,25 meter. Tekanan tersebut dihitung dengan rumus= . . ℎ dan diperoleh tekanan terbesar pada ketinggian 5 meter yaitu

0,005 kg/mm2 dan tekanan terkecil pada ketinggian 1,25 meter yaitu 0,0012

kg/mm.

2. Tegangan yang diizinkan pada tangki

Tegangan yang diizinkan yaitu tegangan dimana bahan dapat menerima

beban maksimum, dihitung dengan rumus = / sehingga di

peroleh tegangan yang diizinkan yaitu adalah 2,11 kg/mm2 > dari tekanan

maksimal pada plat yaitu: 0,005 kg/mm2, sehingga tangki rencana aman.

3. Shell plat, bottom plat, roof plat

Untuk tebal minimum shell plat ditentukan menurut API std untuk

diameter 3800 mm (12,467192 ft) termaksud dalam range diameter tangki <

50 ft dari tabel 3.1 sehingga diambil tebal minimum plat yang diizinkan

yaitu 3/16 inch (4,76 mm ~ 5 mm). ditambahkan dengan nilai corrosion

allowance 2 mm, sehingga diperoleh tebal shell plat yaitu 7 mm. namun

untuk keamanan memperpanjang umur tangki yang disebabkan oleh korosi

diambil tebal 8 mm.

Untuk tebal minimum bottom plat ditentukan menurut API std. Diambil

¼ inch = 6,35 mm, sedangkan untuk amnnular plat tebal minimum ditentukan

menggunakan API std, dengan 2 parameter yang harus diketahui yaitu:

1. Tebal shell plat yang diambil adalah 8 mm.

2. Tekanan Hydrostatic pada shell plat pertama 59050 N/m2 = 7,11 psi.

Berdasarkan Api std Dari tabel 3.2 pada kolom < 27.000 psi di

dapat tebal minimum ¼ inch (6,35 mm) ditambah nilai corrosion

allowance 2 mm, sehingga di peroleh tebal bottom plat 8,35 mm. Namun

56

karena bottom plat merupakan plat yang menerima beban terbesar maka

untuk keamanan memperpanjang umur tangki diambil tebal bottom plat

yaitu 10 mm.

Untuk tebal minimum roof plat diambil dari tabel 3.1 API std. untuk

diameter < 50 mm diambil 3/16 inch (4,76 mm ~ 5 mm) ditambah dengan

nilai corrosion allowance 2 mm maka di peroleh nilai 7 mm.

Berdasarkan perhitungan ketebalan plat pada tangki rencana maka

diperoleh tebal plat rencana reservoir yaitu tebal shell plat 8 mm, bottom plat

10 mm dan roof plat 7 mm.

4. Tegangan circumferensial

Tegangan circumferensial yaitu tegangan melingkar pada tangki yang

mempengaruhi kekuatan dinding tangki. Dihitung dengan rumus = . .sehingga diperoleh nilai 1,18 kg/mm2 < dari tegangan yang diizinkan 2,11

kg/mm2 sehingga tangki rencana aman.

5. Tegangan longitudinal

Tegangan longitudinal yaitu tegangan menekan pada dasar tangki yang

mempengaruhi kekuatan dasar tangki. Dihitung dengan rumus = . .sehingga diperoleh nilai 0,53 kg/mm2 < dari tegangan yang diizinkan 2,11

kg/mm2 sehingga tangki rencana aman.

6. Pengerolan plat

Dalam perencanaan ini pengerolan menggunakan mesin roll Tipe MRP

16-2000 dengan diameter roll 350 mm. sehingga untuk mengetahui nilai-nilai

dalam pengerolan menggunakan rumus-rumus sebagai berikut:

1. Panjang kelengkungan = . 2. . ( + . ) sehingga diperoleh nilai

panjang kelengkungan 595 mm/600 mm pengerolan.

2. Besar gaya pengerolan = . . .sehingga diperoleh nilai 1298,88 kg

untuk dapat meroll plat.

3. Kekuatan plat roll = .. sehingga di peroleh nilai 20,09 kg/mm2 > dari

tegangan yang diizinkan 2,11 kg/mm2 sehingga tangki aman.

57

7. Pengelasan

Untuk pengelasan tangki digunakan jenis las SMAW dengan elektroda

E7018 tipe sambungan las temu tumpul dan las sudut convace surface

Dimana dalam pengelasan akan dilakukan las ikat terdahulu dengan panjang

60 mm dan jarak antar las ikat 200 mm. pengelasan tangki rencana dilakukan

tiga tahap pengelasan yaitu pengelasan sambungan antar shell dengan hasil

perhitungan diperoleh total las ikat 48 titik, pengelasan sambung antar slinder

diperoleh total las ikat 177 titik dan sambungan bottom plat juga roof plat

diperoleh las ikat 118 titik.

Selanjutnya untuk pengelasan inti 2 langkah pengelasan yaitu luar dan

dalam. Untuk pengelasan luar antar shell dan antar slinder diperoleh panjang

total las 45796 mm, luas penampang las 6 mm dan volume total las 274776

mm3 begitu juga dengan pengelasan dalam.

Untuk pengelasan inti sambungan antar roof, slinder dan bottom juga

dilakukan pengelasan luar dan dalam dan diperoleh panjang total las 23864

mm, luas penampang las 6 mm dan volume total las 143184 mm3.

8. Perkiraan umur pakai tangki

Perkiraan umur pakai tangki dihitung dengan rumus = −/ hingga mencapai tebal akhir plat = tebal minimal yang

di perlukan oleh tangki. Sehingga diperoleh umur tangki rencana kurang lebih

30 tahun.

9. Efisiensi penggunaan tangki pada PAM Desa Laburunci

Tangki Reservoir rencana kapasitas 57000 liter dapat diisi dengan 2

unit pompa milik PAM Desa Laburunci dengan kapasitas Debit (Q) 25

m3/jam dengan waktu 2 jam 28 menit atau 2,28 x 25 m3 = 57 m3 jika diisi 7

x pengisian/hari hanya membutuhkan 17 jam 16 menit/hari telah mencapai

volume 399000 liter/hari/7 kali pengisian/17 jam 16 menit.

Volume air 399000 liter/hari/17 jam 16 menit telah dapat melayani

lebih dari 3332 jiwa, 1 kantor desa dan 1 Masjid di Desa Laburunci dengan

berdasarkan acuan Badan Standarisasi Nasional kebutuhan air pedesaan rata-

rata 100 liter/jiwa/hari, kantor 10 liter/jiwa/hari, rumah ibadah 2

58

liter/jiwa/hari. Dan hasil survey kapasitas penghuni kantor desa laburunci

kurang lebih 20 orang penghuni/hari dan masjid berkapasitas kurang lebih

500 orang.

Total pengguna air PAM Desa Laburunci saat ini 332 kk atau 48,25 %

dari jumblah total 688 kk penduduk Desa Laburunci dengan asumsi 48,25 %

jumblah jiwa dari 3332 jiwa penduduk Desa Laburunci yaitu 1608 jiwa x

100 liter/hari = 160800 liter/hari + 1 kantor desa 20 orang/hari x 10 liter =

200 liter/hari + Masjid 500 orang x 2 liter/hari = 10000 liter/hari. Sehingga

total kebutuhan air = 160800 liter/hari + 200 liter/hari + 10000 liter/hari =

171000 liter/hari dari 399000 Volume Air yang di tampung tangki reservoir

rencana/7 kali pengisian/17 jam 16 menit.

Berdasarkan hasil proyeksi perkiraan pertumbuhan penduduk Desa

Laburunci pada 10 tahun mendatang yaitu 3744 jiwa ditahun 2027 sehingga

kebutuhan air desa laburunci pada 10 tahun mendatang yaitu 3744 x 100 =

374400 + 200 kebutuhan kantor desa + 10000 kebutuhan masjid = 384600

liter/hari

Tangki rencana kapasitas 57000 liter jika diisi oleh pompa air PAM

Desa Laburunci berkapasitas 25 m3/jam hanya membutuhkan waktu 2 jam

28 menit, jika dilakukan 7 kali pengisian dalam sehari hanya memerlukan 17

jam 16 menit telah mencapai 399000 liter/ 7 kali pengisian/17 jam 16 menit.

Volume air 399000 liter/ hari dapat memenuhi kebutuhan air masyarakat

Desa Laburunci pada 10 tahun mendatang yaitu 384600 liter/hari.

59

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian dan perhitungan perencanaan, tangki rencana

berkapasitas 57000 liter di Desa Laburunci dengan material ASTM A36 maka

dapat disimpulkan antara lain:

1. Dalam perencanaan ini tekanan tangki diperoleh 0,005 kg/mm2, tegangan yang

diizinkan 2,11kg/mm2, ketebalan sehell plat 8mm, bottom plat 10 mm, roof plat

7 mm, tegangan circuferensial 1,18 kg/mm2, tegangan logitudinal 0,53

kg/mm2.

2. Pengerolan plat diperoleh panjang kelengkungan 595 mm/600 mm pengerolan,

besar gaya pengerolan 1298,88 kg, kekuatan plat roll 20,09 kg/mm2.

3. Pengelasan menggunakan jenis las SMAW elektroda E7018 dengan tipe

sambungan las temu tumpul dan las sudut convace surface, dalam pengelasan

akan dilakukan las ikat terdahulu dengan panjang 60 mm dan jarak antar las

200 mm.

4. Perkiraan umur tangki diperoleh umur penggunaan tangki kurang lebih 30

tahun.

5. Efesiensi penggunaan tangki rencana yaitu volume air 3990000 liter/hari dapat

memenuhi kebutuhan masyarakat Desa Laburunci pada 20 tahun mendatang

yaitu 374948 liter/hari.

6.2 Saran

Penulis menyarankan bagi penelitian yang serupa nantinya untuk membuat

perencanaan dengan lebih spesifik lagi dan menggunakan sofware untuk

membantu dalam menganalisa data dan menghitung hasil agar dapat diperoleh

hasil yang lebih baik dan dapat diaplikasikan secara nyata tanpa adanya

kesalahan.

60

DAFTAR PUSTAKA

Achmad R.H., 2009, Tugas Perencanaan Elemen Mesin 1.

Aditya P., 2012, Studi Pengukuran Umur Sisa (Remaining Life Assessment) Mesin

Pada Industry.

Asyari D.Y., 2010, Mekanika Kekuatan Material.

Badan standarisasi nasional (SNI) 12-6728.1-2002)

Badriana dan Kasmudin, 2003, Desain Tangki Reaktor Temperatur Tinggi

Menggunakan Sofware Ansys.

Benny Y.S.,2012. Prediksi Tegangan Sisa Pada Pengelasan Beda Logam Dengan

Menggunakan Analisa Metode Elemen Hingga.

Dewin P dan Yorgie., 2014, Inspeksi Sambungan Las Pada H Beam Roof

Structure Tangki Amoniak Menggunakan Metode Magnetic Particle

Inpection (MPC).

Djoko S., 2014, Analisis Kerusakan Dan Kekuatan Tangki GFRP Sludge Tank

Pada Kilang Minyak Sawit.

Cambridge University Engineering Departement., 2003, Materials Data Book.

G. Nieman, 1982, Elemen Mesin Jilid I. Jakarta: Erlangga.

Google Earth Geobasis 2016.

Indar N.F., 2011, Studi Perilaku Tangki Minyak Pelat Baja Terhadap Beban

Internal dan Beban Sismik.

Inyoman S., 2012, Ketahanan Korosi Sambungan Las Dissimilar SS304 dan CS

A36 Yang Dipengaruhi Oleh Posisi Pengelasan dan Ketebalan Plat.

Ismoyo., dkk, 2014 Analisi Pengaruh Pengerolan dan Penempaan Panas Pada

Sifat Mekanik dan Struktur Mikro Paduan ZrNbMoGe.

James M.G., dan Stephen P.T., 1972, Mekanika Bahan Jilid I. Jakarta: Erlangga.

John A., Matematika Sekolah Dasar dan Menengah Jilid 2, Erlangga ciracas

Jakarta, 2008.

Kantor Desa Laburunci.

La Ode Abdurrahman., 2013, Perencanaan Sistem Distribusi Air Bersih PDAM

Kota Kendari Untuk 10 Tahun Mendatang (Kecamatan Kadia Sebagai Studi

Kasus).

61

Maman S., 2001, Teknik Mengelas Asitelin, Brazing, Dan Las Busur Listrik.

Bandung: Pustaka Grafika.

Mikel P., 2002, Fundamentals Of Modern Manufacturing Material, Proses and

Sistem.

Munson dkk, 2009, Fundamental Of Fluid Mechanics.

Naharuddin dkk, 2015, Kekuatan Tarik dan Bending Sambungan Las Pada

Material Baja SM 490 Dengan Metode Pengelasan SMAW dan SAW.

Padoha A., 2010, Perencanaan Tangki Minyak Mentah Dengan Kapasitas 350

Barrel Di Bakau Field, Selat Panjang.

Parikin A.H dkk., 2010, Pengaruh Proses Rol Pada Kekuatan Tarik Plat Padu

an ZrNbMoGe.

Perusahaan Air Minum (PAM) Desa Laburunci.

Phytra A., dkk, Studi Laju Korosi Weld Joint Material A36 Pada Underwater

Welding.

Priyantoro dkk, 2012, Analisa Pengaruh Luasan Scratch Permukaan Terhadap

Laju Korosi Pada Pelat Baja A36 Dengan Variasi Sistem Pengelasan.

George T., 2005, Roll Forming Handbook.

Setyo A., 2012, Perancangan Tangki Penyedia Air Kapasitas 1000 Liter.

Sumarji., 2012, Evaluasi Korosi Baja Karbon Rendah ASTM A36 Pada

Ligkungan Atmosferik di Kabupaten Jember.

Syerli dan Baharudin., 2012, Perencanaan Isolasi Tangki Selting Dan Tangki

Harian Bahan Bakar Marine Fuel Oil (MFO) PLTD Lopana Sektor Minahasa.

Tomi S., Desain Tangki Dan Tinjauan Kekuatannya Pada Kapal Pengangkut

Compressed Natural Gas (CNG)

Tumpal O.R dan Jefri W., 2013, Perhitungan Laju Korosi Pada Material Baja A36

Akibat Proses Pengelasan SMAW (SHIELDED METAL ARC WELDING)

Yanek F.R., dkk, 2013, analisa perbandingan laju korosi plat ASTM A36 antara

pengelasan di udara terbuka dan pengelasan basah bawah air dengan variasi

tebal plat.

Zainun A.,2006 Eelemen Mesin I. Bandung: PT Rafika Aditama.

62

Lampiran 1 Pernyataan pengesahan data-data Desa Laburunci

62


62


63

Lampiran 2 Data Ruang Lingkup PAM Desa Laburunci

63


63


64

Lampiran 3 Contoh masalah PAM Desa Laburunci

64


64


65

Lampiran 4 Diskusi perencanaan tangki dan pengambilan data

65


65


66

Lampiran 5 Spesifikasi pompa air PAM Desa Laburunci

66


66


67

Lampiran 6 Nama-nama KK pengguna air Dusun 1

67


67


68

Lampiran 7 Nama-nama KK penguna air PAM Dusun 2

68


68


69

Lampiran 8 Nama-nama pengguna air PAM Dusun 3

69


69


70


70


70


71

Lampiran 10 Jumblah KK dan Jiwa Desa Laburunci

71


71


72

Lampiran 11 Standarisasi penggunaan air berbagai sektor (BSN)

73

Lampiran 12 Bagian-bagian tangki

Gambar plat awal sebelum diroll

Gambar plat setelah dilakukan pengerolan dan berbentuk ½ belahan slinderpendek

Plat ASTAM A36Tebal 8 mm


74

D 3800 mm

Gambar plat setelah dilakukan penyambungan las 2 plat yang berbentuk 1/2belahan slinder dan berbentuk sebuah slinder pendek

Gambar plat dasar tangki



75

D 3800 mm

Gambar tangki berbentuk slinder panjang 5 meter setelah dilakukanpenyambungan las dari 4 slinder pendek


76

Gambar atap tangki

Penutup tangkli


Plastik

77

D 400 mm

D 3800 mm

Gambar tangki setelah dilas atap

Plat ASTAM A36

78

D 500 mm

D 3800 mm

Gambar tangki setelah dilas atap dan dipasang penutup

skripsi - sitedi.uho.ac.idsitedi.uho.ac.id/uploads_sitedi/e1c113021_sitedi_skripsi herbianto... ·...

Documents