Perancangan pressure vessel berdasarkan ASME VIII Div I

Sasaran yang akan dicapai didalam mendesain pressure vessel adalah beberapa dimensi di atas.
• Thickness shell and head
• Thickness baseplate
• Bolt size and bolt number
• Diameter hole (diameter hole adalah diameter bolt + ¼”)
Input yang harus diketahui didalam mendesain pressure vessel adalah:
• Design pressure (Pd)
• Design temperature
• Diamater dan panjang Vessel
• Corrosion allowance (C)
• Joint efficiency – E - (0.7 adalah harga joint efficiency untuk pressure vessel tanpa radiography test, 0.85 adalah harga joint efficiency untuk pressure vessel yang diinspeksi dengan spot radiography, sedangkan joint efficiency 1 adalah harga untuk pressure vessel yang di inspeksi secara fully radiography). Radiography test merefer ke UW-11.
• Material yang akan digunakan, disini akan dicari harga allowable stress untuk material yang dipilih. Penamaannya adalah sebagai berikut: Sh = allowable stress untuk material head, Ss = allowable stress untuk material head, Sn = allowable stress untuk material nozzle, etc.
• Bentuk head untuk menghitung factor K didalam perhitungan thickness dan MAWP head. Untuk 2:1 ellipsoidal head K = 1.
• Perlu juga diketahui orientasi vessel, seismic zone, wind speed untuk perhitungan load yang akan bekerja pada vessel.
Perancangan:

1. Perhitungan static head. Static head adalah tekanan yang terjadi akibat elevasi yang dimiliki oleh fluida didalam vessel. Rumus untuk menghitung static head adalah: Ps = rho liquid * H

2. Sehingga design internal pressure(P) adalah = Pd + Ps

3. Perhitungan elemen shell
• Dimana R adalah jari2 dan D adalah diameter Sehingga minimum thickness thickness dari shell (Tr) adalah = P * R /((Ss*E)+(0.4P))
• Sehingga thickness shell (Ts) adalah Tr +C, selanjutnya akan dipilih nominal thickness shell disesuaikan dengan thickness plate yang ada di pasaran.
• Perhitungan MAWP shell. MAWPs = allowable stress * Ts * E / (R-0.4T)

4. Perhitungan elemen head
• Sehingga minimum thickness thickness dari shell (Tr) adalah = {P * D * K /((2*Sh*E)+(0.2P))
• Sehingga thickness shell (Th) adalah Tr +C, selanjutnya akan dipilih nominal thickness shell disesuaikan dengan thickness plate yang ada di pasaran.
• Perhitungan MAWP shell. MAPWh = 2*Sh*E*Th/ (D+0.2Th)

5. Definisi dari MAWP berdasarkan UG-98 adalah dipilih berdasarkan harga MAWP terlemah dari elemen terpenting didalam vessel.

6. Hydrostatic test adalah berdasarkan UG99(b) =1.3*MAWP*St/Sd, dimana St adalah allowable stress material pada temperature test, sedangkan Sd adalah allowable stress material pada temperature design.

7. Perhitungan berat:
• Perhitungan berat shell
• Perhitungan berat head
• Perhitungan berat nozlle
• Perhitungan internal dan external attachment
• Perhitunga n skirt
• Perhitungan tambahan berat dari weld (biasanya dimasukkan 6% dari total berat)
• Berat platform dan ladder jika ada
• Berat insulation jika ada

8. Selanjutnya dapat dihitung berat waktu erection, berat saat operasi dan berat saat hydrotest.

9. Perhitungan nozzle thickness
• Berdasarkan UG 45(a) Menghitung thickness nozzle + corrosion allowance = (P*Rn/((Sn*E)-0.6P))+C
• Berdasarkan UG 45(b)(1) untuk vessel yang hanya hanya dikenai internal pressure maka thickness nozzle harus sama dengan thickness shell atau head di mana nozzle itu diattach ke vessel
• Berdasarkan UG 45 (b)(2) untuk vessel yang hanya dikenai external pressure maka thickness nozzle harus dihitung berdasarkan rumus perhitungan shell/head yang setara dengan internal design pressure dimana nozzle itu di attach.
• Berdasarkan UG 45 (b)(3) untuk vessel yang dikenai kombinasi tekanan internal dan external maka dipilih harga yang paling besar antara ke dua thickness yang didapat dari UG 45b1 dan UG 45b2
• UG45b(4), thickness nozzle adalah minimal thickness dari nominal standard pipe ditambah dengan corrosion allowance. akhirnya semua thickness akan di compare ke UG 45b(4). Jika harga minimal didapat dengan UG45b(4) maka thickness yang digunakan adalah thickness dengan menggunakan UG45b(4). Minimal thickness adalah nominal thickness standard pipe dikurangi 12.5%.
• Berdasarkan thickness yang terpilih, maka dipilih nominal thickness reduced by 12.5% untuk mengkover required thickness tersebut

10. Perhitungan area reinforcing nozzle.

A= area yang dibutuhkan
A1= area yang ada dari shell
A2=area yang ada dari outside projection nozzle
A3=area yang ada dari inside projection nozzle
A4=area yang didapat dari weld
A5=area yang didapat dari reinforcing pad

11. Perhitungan Wind load.

Didalam perhitungan wind loading, inputan yang perlu diketahui adalah factor2 pengali, yaitu:
• Importance factor(I) untuk petrochemical =1
• Shape factor (untuk silinder dan sphere = 0.8)
• Velocity pressure coefficient(Kz) = 0.8 (exposure constant)
• Gust factor (Gh)= 0.32 (exposure constant)
• Diameter multiplier (1.6)
• Step perhitungan
 Diameter efektiv (De) = diameter multiplier * D vessel
 Wind pressure (qz)= 0.00256*Kz(I*kecepatana angin)^2
 Projecting area (Af)= H * De
 Wind force = Af*Cf*Gh*qz
 Momen = F*H/2
 Momen di bottom line = F*H/2 dimana F didapatkan dari projecting area menggunakan hv

12. Perhitungan Seismic load• Seismic zone factor (Z) untuk petrochemical = 0.2
• Numerical coefficient (Rw) = 4
• Occupancy importance coefficient (I) =1
• Site coefficient for soil characteristic (S) = 1.5
• Numerical coefficient for fund period of vibration (Ct) = 0.035



13. Setelah momen di bottom line dan di base dihitung, selanjutnya dibandingkan antara seismic dan earth quake mana yang menghasilkan momen lebih besar.

14. Selanjutnya dihitung total stress akibat internal pressure, stress akibat wind/load seismic dikurangi dengan stress akibat weight dan harganya harus lebih kecil dari maximum allowable pressure untuk material vessel dikalikan dengan koint efficiencynya. (Stot < SE)

15. Setelah itu dilakukan perhitungan thicknes skirt menggunakan momen maksimal yang bekerja di bottom line

16. Selanjutnya dilakukan perhitungan anchor bolt design dengan menggunkan momen maksimal yang bekerja pada base.

17. Selanjutnya dilakukan perancangan base ring pada vessel.

mohon tambahannya ya buat para suhu mechanical engineer.

-FR-