## Analisis Kekuatan Sambungan Flange Hydrant Terhadap Uji
Pressure dengan Metode Finite Element Analysis
Strength Analysis of Flange Hydrant Joints Against Pressure Test with Finite Element Analysis Method
Anggi Pratama 1* , Rudi Supriyanto 2
1 Program Studi Teknik Mesin, Universitas Muhammadiyah Prof. Dr. Hamka, DKI Jakarta, Indonesia
2 Program Studi Teknik Mesin, Universitas Muhammadiyah Jakarta, DKI Jakarta, Indonesia
* Email : 1 anggi.pratama051198@gmail.com

## Abstrak
Penelitian  ini  dilakukan  guna  mengetahui  kelayakan hydrant  pillar terhadap  uji pressure sebesar  30  bar. Penelitian ini dilakukan pada 2 September 2021 sampai dengan 30 September 2021 di PT. Karya Paduyasa, Tegal. Simulasi uji pressure terhadap material Cast Iron pada komponen flange hydrant pillar menggunakan pemodelan analisis numerik dengan metode finite element analysis . Hasil simulasi menunjukkan bahwa pada sambungan flange  hydrant  pillar terdapat  gap  pada gasket sebesar  -0.00411  mm  dengan frictional  stress sebesar 0.30 MPa. Total deformasi yang terjadi pada flange hydrant pillar sebesar 0.016 mm dengan tegangan stress ( equivalent von-mises stress ) maksimal  sebesar 25.30 MPa. Faktor keamanan yang terjadi  selama uji pressure diperoleh  nilai  sebesar  3.15,  dimana  nilai  ini  dikategorikan  sangat  aman  untuk  perlakuan  beban dinamis yang terjadi pada sambungan flange hydrant pillar .
Kata kunci: Flange , Hydrant , Pressure , Simulasi

## Abstract
This  research  was  conducted  to  determine  feasibility  hydrant  pillar  against  testpressure  of  30  bars.  This research was conducted from 2 September 2021 to 30 September 2021 at PT.  Karya Paduyasa, Tegal. Test simulation  pressure  to  materialsCast  Iron  on  components  flange  hydrant  pillar  using  numerical  analysis modeling with finite element analysis method. The simulation results show that the connection flange hydrant pillar there is a gap on gasket of -0.00411 mm with frictional stress of 0.30 MPa. The total deformation that occurs in flange hydrant pillar of 0.016 mm with stress stress (equivalent von-mises stress) a maximum of 25.30 MPa. The safety factor that occurred during the pressure test obtained a value of 3.15, where this value is categorized as very safe for the treatment of dynamic loads that occur on the connectionflange hydrant pillar.
Keywords: flange, hydrant, pressure, simulation.

## PENDAHULUAN
Hydrant merupakan  sistem  proteksi kebakaran  yang  berfungsi  sebagai  sumber penyuplai  air  bertekanan.  Tekanan  ini berasal  dari  pompa  yang  menyalurkan  air dari  reservoir  ke hydrant  pillar [1].  Dalam komponen Hydrant terdapat sebuah sambungan flange yang  berfungsi  sebagai
penghubung  antara hydrant  body dan hydrant  pipe [2].  Kekuatan  sambungan flange sangat  penting  karena  jika  tekanan yang  diberikan  pada  sistem hydrant terlalu tinggi,  sambungan  mungkin  tidak  dapat menahan  tekanan  tersebut,  sehingga  perlu dilakukan  pengujian  tekanan/ pressure guna mengetahui  nilai  tegangan stress ,  gap, frictional stress , dan deformasi yang terjadi
pada  sambungan flange  hydrant apakah aman terhadap uji pressure yang diberikan[3].
Spesifikasi  desain  pada  sambungan flange hydrant menggunakan standar internasional  yang berfokus  pada kekuatan. Uji pressure dilakukan  guna  mengetahui kualitas  dan  kelayakan  pada  sambungan komponen flange  hydrant ,  terhadap  aliran fluida bertekanan [4].
Pada penelitian ini, simulasi pengujian pressure menggunakan  program  komputer ansys workbench dalam membantu memodelkan  bagian  sambungan flange hydrant menggunakan  metode  elemen hingga [5]. Variabel pressure yang diberikan
sebesar 30 Bar (3 MPa) dengan
pengencangan  baut  ( bolt  torque )  pada sambungan flange hydrant menggunakan specified iso 898-1 .
Komponen sambungan flange hydrant menggunakan  material cast  iron dengan kekuatan  luluh  ( yield  strength )    sebesar 79.81 MPa, pada komponen gasket menggunakan  komponen silicone  gasket dengan  kekuatan  luluh sebesar 172.3  MPa dan komponen baut pengencangan menggunakan  material stainless  steel  316 annealed yang  memiliki  kekuatan  luluh sebesar 252.1 MPa [6].
Berdasarkan uraian di atas, Penelitian ini  dilakukan  guna  mengetahui  kelayakan hydrant  pillar  terhadap  uji  pressure  sebesar 30 bar.

## METODE PENELITIAN
Metode yang digunakan dalam simulasi sambungan flange hydrant menggunakan Finite  Elemen  Analysis (FEA)  dengan  menggunakan  program komputer ansys  workbench [7].  Beberapa bagian  yang  terdapat pada  program komputer ansys workebench sebelum masuk ke proses simulasi antara lain :

## Geometry dan Meshing
Model yang digunakan untuk Analisis kekuatan  Sambungan Flange  Hydrant Terhadap  Uji Pressur e  dengan  Metode Finite  Element  Analysis menggunakan desain  yang  digambar  dengan Ansys  Space Claim dengan input sebesar 4”.
Gambar 1. Model geometry sambungan flange hydrant

## Meshing
Setelah  desain  model  geometri  dari sambungan flange hydrant selesai digambar, selanjutnya adalah proses meshing. Meshing adalah  proses  memecah  objek  atau  model menjadi  bagian-bagian  yang  lebih  kecil. Bentuk  dari meshing berupa  jaring-jaring yang  akan  membagi  struktur  dari  model geometri.  Pada  proses meshing akan menghasilkan  komponen  berupa  node  dan element  [8].  Hasil meshing dari  model geometri  dari  sambungan flange  hydrant dapat dilihat pada Gambar 2 berikut.
Gambar 2. Model meshing pada sambungan flange hydrant
Properti  Material,  Pressure  dan  Bolt
Torque Material yang digunakan pada
komponen sambungan flange hydrant dapat dilihat pada Tabel 1 berikut.
Tabel 1. Material sambungan flange hydrant
Komponen Material Flange Cast Iron, NG GJL 100 Gasket Silicone, pure gasket Baut Stainless  Steel,  316, Annealed
Uji  pressure  yang  diberikan  pada simulasi  Analisis  Kekuatan  Sambungan Flange  Hydrant Terhadap  Uji Pressure dengan  Metode Finite  Element  Analysis adalah sebesar 30 bar ( 3 MPa ).
Pengencangan  baut  pada  sambungan ( bolt torque ) menggunakan standar ISO 898-
1 ,  yaitu  sebesar  504  Nm.  Aplikasi pengencangan  baut  pada  simulasi  ini menggunakan  fitur bolt  pretension yang terdapat pada ansys workbench [5]. Ilustrasi bolt  pretension pada  sambungan flange hydrant dapat  dilihat  pada Gambar  3 berikut.
Gambar 3. Bolt Pretension pada Sambungan Flange Hydrant

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil  simulasi  dengan  metode  FEA pada sambungan flange hydrant menghasilkan  nilai total  deformation, equivelent  strees dan safety  factor yang terjadi  pada  sambungan,  nilai equivalent stress yang terjadi  pada  baut,  nilai  gap dan frictional  stress  yang  terjadi  pada  gasket. Pada Gambar 4 menunjukkan hasil simulasi total  deformation maksimal  yang  terjadi pada sambungan flange hydrant terhadap uji pressure  30  Bar  (3  MPa)  yaitu  sebesar 0.0169 mm.
Gambar 4. Hasil simulasi total deformation pada sambungan flange hydrant
Pada Gambar  5 menunjukkan  hasil simulasi equivalent  stress yang  terjadi  pada sambungan flange  hydrant terhadap  uji pressure 30 Bar  ( 3 MPa) yaitu sebesar  25.30 MPa.
Gambar 5. Hasil simulasi equivalent stress pada sambungan flange hydrant
Pada Gambar 6 memperlihatkan ilustrasi  simulasi equivalent stress yang terjadi pada baut terhadap uji pressure 30 Bar (3 MPa) yaitu sebesar 10.59 MPa.
Gambar 6. Hasil simulasi equivalent stress yang terjadi pada baut
Pada Gambar    7 memperlihatkan  hasil simulasi  berupa  nilai gap yang  terjadi  pada gasket  terhadap uji pressure 30 Bar ( 3  MPa) dan  pengencangan  baut  ( bolt  pretension )  504 Nm  pada  sambungan flange  hydrant yaitu sebesar -0.00411 mm.
Gambar 7. Nilai gap pada gasket sambungan flange hydrant
Pada Gambar    8 menunjukkan  hasil simulasi  berupa  nilai frictional  stress yang terjadi pada gasket  terhadap uji pressure 30 Bar (3  MPa)  dan  pengencangan  baut  ( bolt pretension )  504  Nm  pada  sambungan flange hydrant yaitu sebesar 0.30 MPa.
Gambar 8. Nilai frictional stress pada gasket sambungan flange hydrant
Pada Gambar 9 memperlihatkan simulasi  faktor  keamanan  ( safety  factor )  pada sambungan flange  hydrant terhadap  uji pressure 30 Bar ( 3  MPa) yaitu sebesar 3,15.
Gambar 9. Nilai safety factor pada sambungan flange hydrant dengan tampilan section plane

## KESIMPULAN
Dari hasil Analisis Kekuatan
Sambungan Flange  Hydrant Terhadap  Uji Pressure dengan  Metode Finite  Element Analysis ,  disimpulkan  bahwa  sambungan flange  hydrant kuat  serta  aman  menerima pressure dari  tekanan  air  sebesar  30  Bar, karena  memenuhi  nilai  keamaan  yang diisyaratkan [9] yaitu sebesar 3,15.

## UCAPAN TERIMAKASIH
Ucapan  terimakasih  diberikan  kepada PT. Karya Paduyasa – Jawa Tengah, Jurusan Teknik  Mesin  Universitas  Muhammadiyah Prof. Dr. Hamka Jakarta, dan Jurusan Teknik Mesin  Universitas  Muhammadiyah  Jakarta yang telah mendukung seluruh proses dalam penelitian ini.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] H.  Yuniarto  and  D.  W.  T.  Bhirawa, “PERANCANGAN

## JALUR
HIDRAN PADA GUDANG PERSEDIAAN MATERIIL BEKMATPUS  LANUD  HALIM PERDANAKUSUMA.” [2] P.  C.  B.  Luyt,  N.  J.  Theron,  and  F. Pietra,  “Non-linear  finite  element modelling and analysis of the effect of gasket  creep-relaxation  on  circular bolted flange connections,” International  Journal  of  Pressure Vessels and Piping , vol. 150, pp. 52– 61, Feb. 2017, doi: 10.1016/j.ijpvp.2016.12.001. [3] J.  P.  Nuklir,  H.  Prihatnadi,  B. Santoso,  P.  Rekayasa,  P.  Nuklir  -
Batan, and K. P. Serpong, “ANALISA KEKUATAN FLANGE PADA SISTEM

## PEMIPAAN
PRIMER  REAKTOR  TRIGA  2000 BANDUNG”.
[4] Z. Y. Wu and Y. Song, “Optimizing selection  of  fire  hydrants  for  flow tests in water distribution systems,” in
Procedia Engineering , 2014, vol. 70,
pp. 1745–1752. doi: 10.1016/j.proeng.2014.02.192.
[5] G.  Shi,  Y. Shi,  Y.  Wang,  and  M.  A. Bradford,  “Numerical  simulation  of steel  pretensioned  bolted  end-plate connections  of  different  types  and details,” Eng  Struct ,  vol.  30,  no.  10,
pp.  2677–2686,  Oct.  2008,  doi: 10.1016/j.engstruct.2008.02.013.
[6] N. Jamia, H. Jalali, J. Taghipour, M. I. Friswell, and H. Haddad Khodaparast,  “An  equivalent  model of  a  nonlinear  bolted  flange  joint,” Mech  Syst  Signal  Process ,  vol.  153, May 2021, doi: 10.1016/j.ymssp.2020.107507. [7] M. Rahmi, D. Canra, Y. Nur Rohmat, and D. Suwandi, “Analisis Kekuatan
Flange  Valve  Akibat  Pengaruh  Bolt
Torque  pada  Kondisi  Pressure  dan Temperature Berbeda dengan Metode Finite  Element  Analysis,” Jurnal Teknologi dan Rekayasa Manufaktur JTRM | , vol. 2, no. 1, 2020.
[8] L. Ślęczka and D. Leń, “Prying action in  bolted  circular  flange  joints: Approach  based  on  component method,” Eng  Struct ,  vol.  228,  Feb.
2021, doi:
10.1016/j.engstruct.2020.111528.
[9] K.  Z.  V.  Dobrovolsky, Machine Elements :  a  text  book .  Moscow:
Peace Publisher, 1978.