MAKALAH OPERASI TEKNIK KIMIA I
PERALATAN PENYIMPANAN FLUIDA DAN PADATAN OLEH : KELOMPOK 1 KELAS C AHMAD ZAKI
(1207121266)
ANDRI MULIA
(0807132101)
FENNY LASMA H. S.
(1207113627)
PETER
(1207113617)
SUCI RAMADHANI
(1207136484)
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS RIAU PEKANBARU 2014
KATA PENGANTAR Puji dan syukur kami panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Kuasa karena atas berkat dan rahmat karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan makalah yang berjudul “Peralatan Penyimpanan Fluida dan Padatan” tepat pada waktunya. Tugas ini ditujukan untuk memenuhi tugas mata kuliah Operasi Teknik Kimia. Pada kesempatan ini tidak lupa penulis sampaikan terima kasih kepada ibu Komalasari, ST., MT yang telah memberikan bimbingan dan arahan dalam penulisan makalah ini. Kami menyadari bahwa makalah ini masih banyak kekurangan dan kelemahannya, baik dalam isi maupun sistematika penulisannya. Hal ini disebabkan oleh keterbatasan pengetahuan dan wawasan kami. Oleh sebab itu, kami sangan mengharapkan kritik dan saran yang dapat menyempurnakan makalah ini. Akhirnya, kami mengharapkan semoga makalah ini dapat memberikan manfaat, khususnya bagi kami dan umumnya bagi pembaca. Pekanbaru, 22 Februari 2014
Penyusun
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL KATA PENGANTAR ..........................................................................................i DAFTAR ISI ......................................................................................................ii
1
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ..............................................................................................1 1.2 Tujuan Kerja Praktek ....................................................................................1
BAB II ISI 2.1 Penggolongan Tangki Berdasarkan Tekanan ................................................2 2.2 Penggolongan Tangki Berdasarkan Geometri ..............................................8 2.3 Penggolongan Tangki Berdasarkan Bentuk ................................................17 2.4 Penggolongan Tangki Berdasarkan Fungsi ................................................18
BAB III KESIMPULAN 3.1 Kesimpulan .................................................................................................27 3.2 Saran ...........................................................................................................27 DAFTAR PUSTAKA .....................................................................................28
2
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Teknik Kimia adalah suatu cabang ilmu teknik yang mempelajari pemrosesan bahan mentah menjadi suatu produk yang berguna dan bernilai jual tinggi dengan menggunakan biaya yang seminimal mungkin. Pada dasarnya, ilmu Teknik Kimia merupakan aplikasi dari ilmu kimia dengan memasukkan faktorfaktor ekonomi dan sosial serta menggabungkan kaidah teknik. Ilmu Teknik Kimia digunakan terutama untuk merancang proses-proses kimia, merancang tempat penyimpanan material yang terdiri atas bermacam variasi konstruksi, sifat fisika dan kimia material, kebutuhan operasi dll. Sebagai contohnya, digunakan tangki sebagai tempat penyimpanan liquid dan gas. Oleh karena itu, kita sebagai mahasiswa Teknik Kimia perlu mempelajari dan mengetahui kegunaan tangki secara tepat sehingga kita dapat memilih tangki yang tepat sesuai dengan sifatsifat yang dimiliki oleh suatu material. `1.2
Tujuan Tujuan Penulisan Makalah yang berjudul “Tangki Penyimpanan Material”
yaitu untuk memberikan informasi mengenai tangki-tangki yang digunakan untuk menyimpan suatu jenis material dan juga untuk memenuhi tugas yang diberikan oleh pengampu mata kuliah Operasi Teknik Kimia yang dijadwalkan pada semester 4.
BAB II ISI
1
Tangki pada dasarnya dipakai sebagai tempat penyimpanan material baik berupa benda padat, cair, maupun gas. Dalam mendesain tangki, seorang perencana harus merencanakan pembuatan tangki dengan baik terutama untuk menahan gaya gempa yang mungkin terjadi. Jika tangki tidak direncanakan dengan baik, maka kerusakan pada tangki dapat mengakibatkan kerugian jiwa maupun materi yang cukup besar. Desain dan keamanan tangki penyimpanan telah menjadi kekhawatiran besar. Seperti yang dilaporkan, kasus kebakaran dan ledakan tangki telah meningkat selama bertahun-tahun dan kecelakaan ini mengakibatkan cedera bahkan kematian. Tumpahan dan kebakaran tangki tidak hanya mengakibatkan polusi lingkungan, tetapi juga dapat mengakibatkan kerugian finansial dan dampak signifikan terhadap bisnis di masa depan karena reputasi industri, 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 las tempat penyimpanan minyak di Alaska yang mengalami kebocoran dikarenakan oleh gempa tahun 1964. Hal yang sama juga terjadi di Padang yang disebabkan oleh Gempa Padang tanggal 30 September 2009 (Cendana, 2011). Oleh karena itu, tangki harus direncanakan secara baik dengan mengacu kepada standar pembuatan tangki yang sesuai guna menghindari kerugian akibat kerusakan tangki itu sendiri (Cendana, 2011). 2.1
Penggolongan Tangki Berdasarkan Tekanan Menurut Natanagara (2011), secara umum tangki penyimpanan dapat di
bagi menjadi dua bila diklasifikasikan berdasarkan tekanan internalnya yaitu :
1. Tanki Atmosferik (Atmospheric Tank) Terdapat beberapa jenis dari tangki timbun tekanan rendah (tangki atmosferik) ini yaitu : a. Fixed Cone Roof Tank Tangki jenis ini digunakan untuk menimbun atau menyimpan berbagai jenis fluida dengan tekanan uap rendah atau amat rendah (mendekati atmosferik) 2
atau dengan kata lain fluida yang tidak mudah menguap namun pada literatur lainnya menyatakan bahwa fixed roof (cone atau dome) dapat digunakan untuk menyimpan semua jenis produk (crude oil, gasoline, benzene, fuel dan lain – lain termasuk produk atau bahan baku yang bersifat korosif , mudah terbakar, ekonomis bila digunakan hingga volume 2000 m3, diameter dapat mencapai 300 ft ( 91.4 m ) dan tinggi 64 ft ( 19.5 m ).
Gambar 2.1 Fixed Cone Roof Tank b. Tanki Tutup Cembung Tetap ( Fixed Dome Roof Tank ) Tutup tangki jenis ini berbentuk cembung, ekonomis bila digunakan dengan volume > 2000 m3 dan bahkan cukup ekonomis hingga volume 7000 m3. Kegunaan tangki ini sama dengan Fixed Cone Roof Tank.
Gambar 2.2 Fixed Dome Roof Tank Baik Fixed Cone Roof Tank maupun Fixed Dome Roof Tank dapat memiliki internal floating roof, biasanya dengan penggunaan floating roof ditujukan untuk penyimpanan bahan – bahan yang mudah terbakar atau mudah menguap , kelebihan dari penggunaan internal floating roof ini adalah : 1. Level atau tingkat penguapan dari produk bisa dikurangi 2. Dapat mengurangi resiko kebakaran c. Umbrella Tank
3
Kegunaan tangki ini sama dengan fixed cone roof tank bedanya adalah bentuk tutupnya yang melengkung dengan titik pusat meredian di puncak tangki.
Gambar 2.3 Umbrella Tank d. Tangki Horizontal (Horizontal Tank) Tanki ini dapat menyimpan bahan kimia yang memiliki tingkat penguapan rendah (low volatility), air minum dengan tekanan uap tidak melebihi 5 psi, diameter dari tanki dapat mencapai 12 feet (3.6 m) dengan panjang mencapai 60 feet (18.3 m).
Gambar 2.4 Tangki Horizontal e. Tank Type Plain Hemispheroid Tangki jenis ini digunakan untuk menimbun fluida (minyak) dengan tekanan uap sedikit dibawah 5 psi.
4
Gambar 2.5 Tank Type Plain Hemispheroid f. Tank Type Noded Hemispheroid Tangki ini digunakan untuk menyimpan fluida (light naptha pentane) dengan tekanan uap tidak lebih dari 5 psi. g. Tank Type Plain Spheroid Merupakan tanki bertekanan rendah dengan kapasitas 20.000 barrel .
Gambar 2.6 Tank TypeHemispheroidal
h.
Tanki Tipe Noded Spheroid
5
Gambar 2.7 Tank Type Noded Spheroid 2. Pressure Tank Tangki jenis ini dapat menyimpan fluida dengan tekanan uap lebih dari 11,1 psi dan umumnya fluida yang disimpan adalah produk – produk minyak bumi. Tangki jenis ini terdiri atas : a. Tanki Peluru (Bullet Tank), Tanki ini sebenarnya lebih dikenal sebagai pressure vessel berbentuk horizontal dengan volume maksimum 2000 barrel biasanya digunakan untuk menyimpan LPG, LNG , Propana, Butana , H2, amoniak dengan tekanan diatas 15 psig.
Gambar 2.8 Bullet Tank
b. Tangki Bola (Spherical Tank) Tangki bertekanan yang digunakan untuk menyimpan gas–gas yang dicairkan seperti LPG, O2, N2 dan lain–lain bahkan dapat menyimpan gas cair tersebut hingga mencapai tekanan 75 psi, volume tangki dapat mencapai 50000 barrel , untuk penyimpanan LNG dengan suhu -190 (cryogenic) tangki dibuat berdinding double dimana diantara kedua dinding tersebut diisi dengan isolasi seperti polyurethane foam, tekanan penyimpanan diatas 15 psig.
6
Gambar 2.9 Spherical Tank c. Dome Roof Tank Fungsi tangki ini adalah untuk menyimpan bahan–bahan yang mudah terbakar, meledak, dan mudah menguap seperti gasoline, bahan disimpan dengan tekanan rendah 0.5 – 15 psig.
Gambar 2.10 Dome Roof Tank Terdapat juga tangki penyimpanan khusus yang digunakan untuk menyimpan liquid (H2, N2, O2, Ar, CO2) pada temperature yang sangat rendah (cryogenic), dimana untuk jenis tangki ini diperlukan isolasi (seperti pada spherical tank) dan harus dioperasikan pada tekanan rendah. 2.2
Penggolongan Tangki Berdasarkan Geometri Menurut Jerry dkk (2009), tipe tangki yang paling banyak dijumpai dapat
diklasifikasikan berdasarkan bentuk geometri tangki yaitu terdiri atas : 1. Open and Closed Tanks 2. Flat-Bottomed Tank 3. Tangki Silindris dengan Atap dan Dasar Tertutup Rapat 4. Spherical Tank
7
Tangki pada setiap klasifikasi ini banyak digunakan sebagai tangki penyimpanan dan tangki pemroses untuk fluida. Range dari setiap proses untuk tangki dapat disesuaikan, dan tidak mudah untuk memenuhi semua kebutuhan dalam berbagai aplikasi. Sangat mungkin untuk menunjukkan beberapa kegunaan umum dari tipe/bentuk umum tangki. Cairan yang tidak berbahaya dalam jumlah yang besar, seperti larutan garam atau larutan yang encer, dapat disimpan dalam sebuah kolam jika hanya dalam jumlah yang kecil, atau dalam bak terbuka yang terbuat dari besi, kayu, atau tangki yang terbuat dari beton untuk jumlah yang besar. Jika fluidanya bersifat toksik, mudah terbakar, atau kondisi penyimpanan dalam bentuk gas, atau jika tekanannya lebih besar dari tekanan atmosferik, sistem tertutup sangat diperlukan. Untuk penyimpanan fluida pada tekanan atmosferik, biasanya digunakan tangki silinder dengan dasar yang datar dan tutup yang berbentuk kerucut. Bentuk lingkaran digunakan untuk tekanan tangki dimana volume yang dibutuhkan besar. Untuk volume yang lebih kecil dengan tekanan, tangki silindris dengan tutup lebih ekonomis. 1. Tangki Terbuka dan Tangki Tertutup a. Tangki Terbuka (Open Tank) Tangki terbuka biasanya digunakan sebagai surge tank diantara operasi, sebagai vats untuk proses batch dimana material tercampur, sebagai setting tank, dekanter, reaktor, reservoir dan lain-lain. Sebenarnya, tangki tipe ini lebih murah daripada tangki tertutup dengan konstruksi dan kapasitas yang sama. Untuk memutuskan menggunakan tangki terbuka ini atau tidak tergantung pada fluida yang ditangani dan tergantung pada proses operasinya. Untuk larutan tidak terlalu encer dengan jumlah besar dapat disimpan dalam sebuah kolam. Sebenarnya kolam tidak dapat juga dikatakan sebagai tangki. Untuk itu tempat penyimpanan sederhana dapat dibuat dengan material yang murah, seperti lempung. Tidak semua tipe lempung dapat digunakan untuk kolam penyimpanan; clay misalnya dengan sifat yang tak mudah tertembus oleh air atau kedap air dapat digunakan. Sebagai contoh penggunaan dari kolam yang terbuat dari lempung pada proses dimana garam dikristalisasi dari air laut dengan evaporasi dengan bantuan
8
sinar matahari. Apabila fluida yang digunakan lebih mempunyai nilai tempat penyimpanan yang lebih baik sangat diperlukan. Tangki sirkular besar yang terbuat dari baja atau beton banyak digunakan untuk kolam pengendapan dengan pengeruk yang berputar akan memisahkan endapan ke dasar tangki. Tangki tipe ini, harus memiliki range diameter dari 100-200 ft dan dengan kedalaman beberapa feet. Tangki terbuka yang lebih kecil biasanya digunakan untuk bentuk sirkular dan terbuat dari baja ringan, pelat beton, dan kadang-kadang dari kayu. Material lain dapat digunakan pada penggunaan terbatas dengan korosi yang cukup tinggi atau masalah kontaminasi sering dijumpai. Bagaimanapun pada umumnya proses di industri sebagian besar tangki yang digunakan terbuat dari baja karena harga yang relatif murah dan fabrikasi yang mudah. Pada beberapa kasus, beberapa tangki dilapisi dengan karet, kaca, atau plastik untuk meningkatkan ketahanan terhadap korosi. Pada industri makanan umumnya tangki digunakan untuk fermentasi, dimana potongan kayu digunakan pada pembuatan wine dan sejenis minuman keras lainnya. Redwood atau Cyprus tank sering digunakan untuk reservoir penampungan air. Kayu juga digunakan untuk meletakkan baja untuk menangani larutan hidroklorat encer, laktat, asam asetat dan larutan garam. Kayu juga merupakan kebutuhan mutlak karena harganya yang murah pada proses penyamakan, pemasakan bir, dan industri fermentasi. Pada industri makanan dan farmasi biasanya diperlukan untuk menambahkan material pada tangki terbuka dalam proses persiapan campuran. Tangki terbuka kecil atau ketel biasanya digunakan untuk keperluan-keperluan tertentu. Baja yang dilapisi kaca, tembaga, monel, dan tangki yang terbuat dari stainless-steel biasanya digunakan untuk ketahanan terhadap korosi dan mencegah kontaminasi pada proses material.
9
Gambar 2.11 Tangki Terbuka b. Tangki Tertutup (Closed Tank) Fluida yang mudah terbakar, fluida yang bersifat toksik, dan gas harus disimpan pada tangki tertutup. Bahan kimia berbahaya, seperti asam dan kaustik akan mengurangi resiko yang dapat ditimbulkan jika disimpan pada tangki tertutup. Minyak yang mudah terbakar dan produk lain yang sejenis mengharuskan untuk menggunakan tangki dan tangki tertutup pada industri perminyakan dan petrokimia. Penggunaan tangki secara luas pada bidang ini telah menghasilkan usaha yang sangat penting bagi American Petroleum Institute untuk menstandarisasi perancangan untuk kebutuhan keamanan dan ekonomi. Tangki digunakan untuk menyimpan crude oil dan produk dari industri perminyakan umumnya dirancang dan dibuat sesuai dengan standar API 12C, spesifikasi API untuk tangki penyimpanan minyak mentah. Ini merupakan referensi standar yang digunakan untuk perancangan tangki pada industri perminyakan, tapi juga berguna sebagai referensi untuk aplikasi lain.
Gambar 2.12 Tangki Tertutup 2. Tangki dengan dasar datar (Flat Bottomed Tank) Perancangan tangki yang paling ekonomis yang beroperasi pada tekanan atmosferik adalah tangki silindris yang diposisikan tegak dengan dasar yang datar dan tutup berbentuk kerucut. Pada kasus yang menggunakan umpan yang dipengaruhi oleh gravitasi, tangkinya diletakkan pada ketinggian tertentu dari atas tanah, dan dengan dasar yang datar yang dilengkapi dengan kolom-kolom dan penampang kayu bersilang dengan tiang penyangga dari baja. Silindris, dasar yang datar, tutup berbentuk kerucut dan dilengkapi dengan saluran udara atau
10
lubang angin yang menyebabkan fluida terekspansi dan terkontraksi sebagai akibat dari temperature dan volume yang fluktuatif. Tangki dengan diameter yang lebih besar dari 24 ft dapat dilengkapi dengan tutup yang tersendiri; tangki dengan diameter yang lebih besar, lebih dari 48 ft, biasanya membutuhkan sekurang-kurangya 1 kolom sentral sebagai support. Tangki dengan diameter yang lebih besar biasanya dirancang dengan kolom yang banyak atau dengan pelampung, atau atap yang berjembatan yang akan naik atau turun sesuai dengan ketinggian fluida didalam tangki. Jika atap yang berbentuk kubah digunakan, tekanan 2,5 sampai 15 lb per meter persegi dapat digunakan. Tangki ini biasanya diameternya tidak terlalu besar namun lebih tinggi untuk memberikan kapasitas yang lebih besar dari tangki dengan atap yang berbentuk kerucut.
Gambar 2.13 Tangki Dasar Datar 3. Tangki Silindris dengan Atap dan Dasar yang Tertutup Rapat Tangki silindris yang tertutup rapat pada dasar dan atapnya digunakan jika tekanan uap dari fluida yang disimpan memerlukan perancangan yang lebi kuat lagi. Ada kode-kode yang dikembangkan oleh American Petroleum Institute dan American Society of Mechanical Engineer untuk menetukan perancangan tangki. Tangki tipe ini biasanya memiliki diameter 12 ft. Field-erected tangki memiliki diameter melebihi 35 ft dan panjangnya 200 ft. Jika harus menyimpan fluida dengan jumlah besar, tangki yang berbentuk seperti baterai digunakan. Bentuk atap yang tertutup rapat yang bermacam-macam digunakan sebagai atap pada tangki yang berbentuk silinder. Atap yang tertutup rapat ada yang berbentuk hemispherical, elips, torispheris, bentuk standar, bentuk kerucut, dan bentuk toriconical.
11
Untuk beberapa keperluan tertentu lempengan tipis digunakan untuk menutup bagian atas tangki. Namun jarang digunakan untuk tangki yang besar. Untuk tekanan kode tidak diberikan oleh ASME, tangki biasanya dilengkapi dengan penutup yang standar., sesungguhnya tangki yang membutuhkan kode konstruksi dilengkapi oleh ASME-dished atau elliptical dished. Biasanya yang sering digunakan sebagai atap untuk pressure tangki berbentuk elips. Sebagian besar alat proses pada industri kimia dan petrokimia seperti destilator, desorber, absorber, scrubber, heat exchanger, pressure-surge tank, dan separator biasanya menggunakan tangki berbentuk silindris dengan kedua ujung yang tertutup rapat yang satu dengan yang lainnya.
Gambar 2.14 Tangki Silinder yang Tertutup Rapat 4. Tangki Spherical Tempat penyimpanan untuk volume yang besar dengan tekanan yang sedang biasanya dibuat dalam bentuk lingkaran atau berbentuk lingkungan. Kapasitas dan tekanan yang digunakan dalam tangki tipe ini bervariasi. Range kapasitas berkisar antara 1000-25000 bbl, dan range tekanan berkisar 10 psig untuk tangki yang lebih besar dan 200 psig untuk tangki yang lebih yang kecil. Saat gas disimpan di bawah tekanan, volume penyimpanan yang dibutuhkan berbanding terbalik dengan tekanan penyimpanan. Pada umumnya, saat sejumlah gas disimpan dalam tangki yang berbentuk spherical akan lebih ekonomis jika
12
menggunakan volume dengan jumlah besar, operasi penyimpanan dengan tekanan rendah. Pada penyimpanan dengan tekanan tinggi volume gas menjadi berkurang, karena itulah tangki spherical menjadi lebih ekonomis. Jika kelonggaran diberikan pada biaya kompresi dan pendinginan gas, beberapanya akan hilang. Ketika menangani gas dengan jumlah kecil, lebih menguntungkan jika menggunakan tangki penyimpanan yang berbentuk silindris karena biaya pembuatan menjadi factor yang berpengaruh dan tangki silindris yang kecil lebih ekonomis dari tangki spherical yang kecil. Walaupun tangki spherical memiliki aplikasi proses yang terbatas, mayoritas tekanan disebabkan oleh dinding silindris. Penutup dapat dibuat flat atau datar jika dinding penopangnya sesuai, tetapi lebih banyak dijumpai yang berbentuk kerucut.
Gambar 2.15 Spherical Tank Penutup bejana dapat terbagi atas 6 jenis bila penggunaannya dibagi berdasarkan tekan operasi bejana yaitu : a. Bejana ½ Bola (Hemispherical Tank) Suatu tutup bejana setengah bola adalah bentuk yang paling kuat, mampu menahan tekan dua kali banyak dari bentuk tutup torispherical dilihat dari ketebalan yang sama. Ongkos pembentukan suatu tutup bejana setengah bola, bagaimanapun lebih tinggi dibandingkan dengan yang untuk suatu tutup berbentuk torispherical. Tutup bejana yang setengah bola ini biasanya digunakan pada tekan tinggi. Dari berbagai macam pengujian, didapat bahwa untuk tekanan sama di bagian yang silindris dan tutup setengah bola dari suatu bejana, ketebalan dari tutup yang diperlukan adalah separuh silinder tangkinya. Bagaimanapun, ketika pembesaran dari dua bagian berbeda, tekan discontinuitas akan di-set ke
13
arah tutup dan sampingan silinder. Untuk tidak ada perbedaan di dalam pembesaran antara kedua bagian (ketegangan diametral yang sama) dapat ditunjukkan bahwa untuk baja (perbandingan Poisson D 0.3) perbandingan dari ketebalan tutup bejana setengah bola ketebalan jumlah maksimumnya, secara normal sama dengan 0.6.
Gambar 2.16 Bentuk Hemispheroid b. Bejana Ellips Piring (Ellipsoidal) Tutup bejana Ellipsoidal yang standar dihasilkan dengan suatu perbandingan poros utama dan kecil sebesar 2:1. dari perbandingan ini, persamaan berikut ini dapat digunakan untuk menghitung ketebalan minimum yang diperlukan:
Gambar 2.17 Bentuk Ellipsoid c. Bejana Torispherical Suatu bentuk torispherical, yang mana sering digunakan sebagai penutup akhir dari bejana silindris, dibentuk dari bagian dari suatu torus dan bagian dari suatu lapisan. Bentuknya mendekati dari suatu bentuk lonjong tetapi adalah lebih murah dan lebih mudah untuk membuatnya. Perbandingan radius sendi engsel dan
14
radius mahkota harus dibuat kurang dari 6/100 untuk menghindari tekuk. Tekan akan menjadi lebih tinggi di bagian torus dibanding bagian yang berbentuk bola. Tutup torispherical yang standar adalah penutup yang paling umum digunakan sebagai penutup akhir untuk bejana yang beroperasi pada tekan 15 bar. Dia dapat digunakan untuk tekanan yang lebih tinggi, tetapi di atas 10 bar. Diatas 15 bar, suatu tutup ellipsoidal pada umumnya terbuktikan sebagai penutup paling hemat untuk digunakan. Ada dua ujung batas tutup bejana torispherical: bahwa antar bagian yang silindris dan tutupnya, adan itu adalah pada ujung dari radius mahkota dan radius sendi engsel. Penekukan dan shear stress disebabkan oleh pembesaran diferensial yang terjadi pada titik-titik ini harus diperhitungkan di perancangan tutup bejana tersebut. Suatu pendekatan yang diambil adalah menggunakan persamaan dasar untuk suatu bentuk setengah bola dan untuk memperkenalkan konsentrasi tekan atau bentuk, faktor yang memungkinkan tekan bias ditingkatkan dalam kaitan dengan discontinuitas. Faktor konsentrasi tekanan adalah suatu fungsi dari radius sendi engsel dan radfius mahkota.
Gambar 2.18 Bentuk Tutup Torispherical d. Bejana Piring Standar (Flanged Standart Dished & Flanged Shallow Dished Heads) Tutup jenis ini umunya digunakan untuk bejana horizontal yang menyimpan cairan yang mudah menguap (volatile), seperti: nafta, bensin, alkohol dan lain-lain. Sedangkan pada bejana silinder tegak biasanya digunakan sebagai bejana proses yang beroperasi pada tekan rendah (vakum). Jika diinginkan diameter tutup ≤ diameter shell maka digunakan flanged standart dished sedangkan jika diinginkan diameter tutup ≥ diameter shell maka digunakan flanged shallow dished head. e. Bejana Konis 15
Tutup bejana konis biasanya digunakan sebagai penutup atas pada tangki silinder tegak dengan alas flat bottom yang beroperasi pada tekan atmosferik. Disamping itu juga digunakan sebagai tutup bawah pada alat-alat proses seperti: evaporator, spray dryer, crystallizer, bin, hopper, separator tank dan lain-lain. Besarnya sudut (α) yang dibentuk pada jenis konis pada tutup atas tangki silinder tegak dengan alas flat bottom adalah < 450C (menurut Morris), tetapi menurut Buthod & Megsey < 300C. sebaiknya menggunakan α < 300C, karena 300C < α < 600C adalah kemiringan sudut yang dibentuk tutp konis untuk tutup bawah bejana (bin, hopper) yang mengalirkan cairan 300C < α < 450C dan 450C < α < 600C untuk mengalirkan butiran padatan. f. Bejana Datar (Flanged –Only Head) Perancangan tutup bejana ini adalah yang paling ekonomis karena merupakan gabungan antara flange dan flat plate. Aplikasi dari flanged-only dapat digunakan sebagai tutup bejana penyimpan jenis silinder horizontal yang beroperasi pada tekan atmosferik. Tipe bejana dengan jenis tutup ini dapat digunakan unutk menyimpan fuel oil (minyak bahan bakar), kerosin, minyak solar ataupun cairan yang mempunyai tekanan uap rendah, disamping itu dapat juga digunakan sebagai tutup atas konis, kisaran diameternya ≤ 20 ft. Tutup bejana setengah bola, ellipsoidal dan torispherical secara bersama dikenal sebagai tutup bejana yang bundar. Mereka dibentuk dengan menekan atau memutar, diameter yang besar dibuat dari bagian pembentukan. Tutup torispherical sering dikenal sebagai tutup bagian akhir. Ukuran yang lebih disukai dari tutup bejana yang bundar diberikan didalam standard ankode. 2.3
Penggolongan Tangki Berdasarkan Bentuknya 1. 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.
16
Gambar 2.19 Tangki Berbentuk Silinder 2. 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.
Gambar 2.20 Tangki Berbentuk Persegi 2.4
Penggolongan Tangki Berdasarkan Fungsinya Berdasarkan kegunaannya, tangki terbagi atas 3 yang berfungsi sebagai
tempat menyimpan material dalam fasa padat, cair, dan gas. 1. Penyimpanan Bahan Berfasa Padat Penyimpanan bahan padat untuk jumlah besar dapat dilakukan di:
17
a. Alam bebas Bahan-bahan yang stabil terhadap cuaca dapat disimpan/ditumpuk dialam bebas. Yang perlu diperhatikan hanyalah sudut kecondongannya, bila terlalu besar bisa terjadi kecelakaan karena barang-barang yang disimpan dapat menekan dinding batas. Tinggi penimbunan bahan-bahan tertentu, misal bahan organik, karbon, dan briket harus diperhatikan karena pada tumpukan yang tinggi menjadi panas karena beratnya dan dapat menyala (Destrina, 2013).
Gambar 2.21 Penyimpanan di Alam b. Tempat yang Beratap/Hanggar Penyimpanan bahan-bahan yg berpengaruh terhadap perubahan cuaca secara langsung harus ditempatkan pada hanggar terbuka. Contoh bahan-bahan ini: batu-batu, kayu, kardus, dan produk dalam drum (Destrina, 2013).
Gambar 2.22 Hanggar
c. Gudang
18
Penyimpanan di gudang tertutup disimpan terutama produk-produk dalam drum, karung, kotak logam, karton, dsb. Gudang ini dapat bertingkat atau hanya berlantai satu (Destrina, 2013).
Gambar 2.23 Penyimpanan bahan di Gudang d. Bunker/Silo Silo adalah bejana tegak lurus untuk penyimpanan bahan-bahan padat yg mengalir, misalnya serbuk/butir. Pengisian dilakukan memakai peralatan transportasi tertentu dan lubang pengeluaran terletak disebelah bawah, biasanya dihubungkan dengan unit penyedot. Dalam silo hanya bisa disimpan bahan-bahan yg tidak melekat. Contohnya pupuk atau bahan sintetik disimpan dg cara ini. Drum-drum, kotak logam, dan karung-karung yang telah diisi harus diberi label isi dan jumlah.Tulisan harus dengan cat dan tidak boleh terhapus(Destrina, 2013). Silo biasanya terbuat dari stainless steel (berlapis enamel) dimana bagian bawah berbentuk kerucut untuk mempermudah pengeluaran bahan. Frame penyangga dibuat dari rangka baja dengan kekuatan yang sesuai. Prinsip kerja silo yaitu silo selalu diisi dari atas dan pengeluarannya melalui sebuah lubang pada sisi sebelah bawah (Destrina, 2013).
Gambar 2.24 Silo e. Storage Piles Storage Piles Merupakan cara penyimpanan yang murah dan sederhana. Prinsip kerjanya yaitu bahan yang akan disimpan dibuat dalam tumpukantumpukan (piles) ditempat terbuka. Tumpukan-tumpukan tersebut dibuat langsung
19
dari bahan–bahan yang keluar dari belt conveyor (alat ini terdiri dari endless belt / sabuk yang membawa solid dari satu tempat ketempat yang lain. Belt conveyor membutuhkan tenaga yang kecil dan dapat mengangkut material yang cukup jauh). Bahan-bahan yang dapat disimpan dengan cara seperti ini adalah bahanbahan padat yang tak berpengaruh terhadap keadaan cuaca. Contoh dari bahan tersebut adalah batubara, kerikil, pasir (Destrina, 2013)
Gambar 2.25 Storage Pile f. Bin Alat ini berupa bejana berbentuk silinder atau segi empat terbuat dari beton atau baja yang biasanya tidak terlalu tinggi dan agak besar. Prinsip kerja Bin yaitu pengeluaran zat padat pada bin dapat melalui setiap bukaan yang terdapat di dekat dasar bin, dimana tekanan pada sisi keluar lebih kecil dari tekanan vertikal pada ketinggian yang sama sehingga bukaan tidak dapat tersumbat (Destrina, 2013).
Gambar 2.26 Bin g. Hopper Hopper adalah bin kecil dengan dasar agak miring dan digunakan untuk menumpuk sementara sebelum zat diumpan ke dalam proses. Prinsip Kerja : Mempermudah aliran padatan keluar dengan memberi getaran dengan arah : Gyrating Hooper,yaitu getaran yang dikenakan tegak lurus terhadap saluran arus dan Whirpool Hooper, yaitu mempunyai arah getaran kombinasi dari gerak memulir dan mengangkat (Destrina, 2013).
20
Gambar 2.27 Hopper 2. Gas Gas memiliki volume yang besar bila dibandingkan dengan cairan untuk berat yang sama. Oleh karena itu gas harus disimpan dibawah tekanan dalam bejana-bejana bertekanan yang khusus. Banyak jenis gas menjadi cair pada suhu dibawah tekanan. Karena itu bejana-bejana bertekanan tinggi seringkali berisi gas yang tercairkan. Gas-gas seperti ini antara lain adalah khlor, amoniak, fosgen, karbondioksida, dan propana (Sinnott, 2005) Cara penyimpanan gas terdiri atas 2 yaitu : a. Cara penyimpanan dalam skala besar Dapat digunakan gasometer (untuk gas kota dan gas bumi) dan tangki bertekanan / bejana yang berbentuk bulat, silinder vertikal atau horizontal, terbuat dari baja biasa atau baja tahan korosi (Badai,2011)
Gambar 2.29 Gasometer
Gambar 2.28 Gasometer
21
b. Cara penyimpanan dalam skala kecil Gas-gas dalam jumlah kecil disimpan dalam botol bertekanan (sering disebut tabung gas). Botol bertekanan merupakan bejana berbentuk silinder yang terbuat dari baja dengan bahan dasar yang berbentuk setengah bola pada satu ujung dan sebuah katub pada ujung yang lain. isi botol antara 1-100 liter dan tekanannya sampai 200 bar (Badai, 2011)
Gambar 2.30 Tabung Gas 3. Cair Bahan yang berwujud cair biasanya disimpan secara massal dalam tangki silinder vertikal yang terbuat dari bahan baja. Atap yang digunakan dapat berupa tipe fixed dan floating. Pada tangki tipe Floating, terdapat sebuah piston yang dapat bergerak dengan bebas yang mengapung pada permukaan cairan. Tangki tipe ini digunakan untuk menghilangkan terjadinya penguapan dan juga untuk cairan yang mudah terbakar. Sementara untuk tangki tipe Fixed ini dapat digunakan menyimpan cairan yang dapat meledak. Tangki silinder horizontal dan tangki yang berbentuk persegi juga digunakan untuk menyimpan cairan dalam jumlah yang kecil (Sinnott,2005). Dalam penyimpanan zat cair diperlukan perhatian terhadap sifat-sifat bahan : 1. 2. 3. 4.
Daya tahan bahan terhadap pengaruh udara luar Volatilitas bahan Korosifitas bahan Jumlah bahan
Jenis-jenis tangki penyimpan air : a. Tangki Kubus
Tangki jenis ini terbuat dari beton yang kedap air yang biasanya digunakan untuk menyimpan air.
Gambar 2.31 Tangki Kubus b. Tangki Silinder Vertikal Tangki silinder vertikal umumnya digunakan untuk instalasi tangki di luar ruangan (outdoor storage/tank field) seperti untuk petroleum, ter, aspal, BBM, dll). Tangki silinder vertikal memiliki keuntungan lebih sedikit memakan tempat, tetapi memerlukan ketebalan dinding yang lebih tebal untuk menahan tekanan hidrostatisnya. Biasa digunakan di dalam ruangan untuk instalasi tangki cairan yang dipertinggi (elevated liquid storage) sehingga diperoleh tekanan cairan yang diperlukan.
Gambar 2.32 Tangki Silinder Vertikal c. Tangki berbentuk bola Reservoir bola mempunyai keuntungan untuk suatu volume tertentu luas permukaan wadah adalah minimal dan dapat menahan tekanan tangki 2 kali lipat dari bentuk silinder dengan tebal dinding yang sama. Dipilih untuk penyimpanan bahan di luar ruangan yang memerlukan sistem isolasi dari permukaan tangki
terhadap temperatur kamar, seperti tangki penyimpanan LNG, dll, atau bahan cair yang mudah menguap.
Gambar 2.33 Tangki Berbentuk Bola d. Tangki berbentuk ellips Tangki ini digunakan untuk bahan cair pada tekanan atmosfer atau tekanan rendah, karena merupakan kombinasi optimal dari bentuk bola dan silinder. Pengisian dan pengosongan bahan cair dilakukan dengan menggunakan pompa maupun dengan cara gravitasi.
e. Penyimpanan bahan cair dalam wadah (Storage of liquid in container) Disimpan dalam wadah gentong, drum, kaleng, atau botol. Penangan dan penyimpanan harus lebih hati-hati bila dibandingkan dengan bahan padat. Untuk bahan yang mudah terbakar, disekitar lokasi tangki dilengkapi dengan tanggul penampungan, guna menyebarnya api apabila terjadi kebocoran atau ledakan.
BAB III KESIMPULAN dan SARAN 3.1 Kesimpulan Kesimpulan yang dapat diambil dalam makalah ini adalah : 1. Perancangan tangki merupakan hal yang terpenting karena jika tangki tidak direncanakan dengan baik, maka kerusakan pada tangki akan mengakibatkan kerugian jiwa, kerusakan lingkungan, dan kerugian materi 2. Penyimpanan bahan yang berfasa padat dapat dilakukan pada alam bebas, tempat yang beratap/hanggar, gudang, bunker/silo, storage pile, bin, dan hopper. 3. Dalampenyimpananzatcairdiperlukanperhatianterhadapsifat-sifatbahan : a. Daya tahan bahan terhadap pengaruh udara luar b. Volatilitas bahan c. Korosifitas bahan d. Jumlah bahan 4. Gas memiliki volume yang besar bila dibandingkan dengan cairan untuk berat yang sama. Oleh karena itu gas harus disimpan dalam bejana bertekanan khusus. Untuk penyimpanan gas dalam skala besar dipakai gasometer dan tangki bertekanan yang berbentuk bulat, silinder vertikal atau horizontal, terbuat dari baja biasa atau baja tahan korosi. Untuk penyimpanan berskala kecil dipakai tabung gas.
3.2 Saran Penulis menyarankan kepada seluruh pembaca untuk dapat melengkapi maupun menambahkan saran sehingga penulisan makalah ini dapat mencapai kesempurnaan
DAFTAR PUSTAKA Badai, M. 2011. Bab 1 Penyimpanan Bahan. [Online]. Tersedia: http://www. authorstream.com/Presentation/adnancrusader3500-1566076-bab-1penyimpanan-bahan/[22 Februari 2013. Cendana. 2011. Chapter II: Tangki [Online]. Tersedia: http://repository.usu.ac.id/ bitstream/123456789/29449/3/Chapter%20II.pdf[22 Februari 2014]. Destrina, Z. 2013. Tangki Penyimpanan Bahan Padatan. [Online]. Tersedia: http:// zefdes.blogspot.com/2013/05/tangki-penyimpanan-bahanpadatan.html[22Februari 2014]. Jerry et al. 2009. Tangki Liquid dan Gas. [Online]. Tersedia: http://www.scribd. com/doc/148185203/pemilihan-tangki-sperical[22 Februari 2014]. Natanagara, N.D. 2011. Tipe-tipe Tanki Penyimpanan. [Online]. Tersedia: http:// novhan-natanagara.blogspot.com/2011/02/tipe-tipe-tankipenyimpanan.html[22 Februari 2014] Sinnott, R.K. 2005. Chemical Engineering Design. Oxford : Linacre House.
