## PERANCANGAN DAN ANALISIS TEGANGAN PRESSURE VESSEL HORIZONTAL SEPARATOR DENGAN METODE ELEMEN HINGGA

## DESIGN AND  STRESS ANALYSIS PRESSURE VESSEL HORIZONTAL SEPARATOR USING FINITE ELEMENT METHODS
Aswin 1) , Fajar Anggara 2)*
1,2 Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Mercu Buana , Jakarta, Indonesia email: harapanaswin@mail.com 1) , fajar.anggara@mercubuana.ac.id 2)
Received: 30 Juni 2022 Accepted: 27 Oktober 2022 Published: 30 Desember 2022 © 2022 SJME
Kinematika All Rights Reserved.

## Abstrak
Pressure  vessel separator  merupakan  salah  satu  bejana  tekan  yang  berfungsi untuk memisahkan fluida berupa air, minyak, dan gas yang memiliki densitas berbeda.  Perancangan  bejana  tekan  pada  penelitian  ini  bertujuan  untuk menghitung  kekuatan  dan  tegangan  pada  material.  Data  perancangan menggunakan data sekunder berupa datasheet dan process flow diagram yang menunjukkan spesifikasi dan orientasi dari pressure vessel separator. Tekanan operasi sebesar 5 psi , tekanan desain sebesar 200 psi , temperatur operasi sebesar 90 F dan temperatur desain sebesar 212 F . Material dari saddle, shell, dan head yang digunakan yaitu SA 516 Gr.70, nozzle neck menggunakan A106 Gr. B , dan material nozzle  flange menggunakan  SA  105 . Perancangan  dan  analisis dilakukan  menggunakan  perhitungan  manual  yang  mengacu  pada  standar ASME  section  VIII  yang  merupakan  standar  untuk  perhitungan  bejana  tekan dan  analisis  tegangan  menggunakan software  solidworks yang  merupakan software untuk  pemodelan  gambar  tiga  dimensi  dan  analisis  elemen  hingga . Hasil  perancangan  dan  analisis  menggunakan  perhitungan  manual menggunakan standar ASME section VIII , maka diperoleh maximum allowable working pressure 290.934 psi. Analisis tegangan circumferential menggunakan software solidworks diperoleh 21680.2 psi dan tegangan longitudinal diperoleh 25430.7  psi, Sehingga  hasil  analisis  dinyatakan  aman  karena  tidak  melewati nilai tekanan desain dan tegangan ijin yaitu 38000 psi.
Kata  Kunci: bejana tekan ,  horizontal  separator,  ASME  section  VIII,  metode elemen hingga

## Abstract
Pressure vessel separator is a pressure vessel that functions to separate fluids in the form of water, oil, and gas which have different densities. The design of the pressure vessel in this study aims to calculate the strength and stress in the material.  The  design  data uses  secondary  data  in  the  form  of  datasheets  and process  and  instrumentation  diagrams  that  show  the  specifications  and orientation of the pressure vessel separator. The operating pressure is 5 psi, the design  pressure  is  200 psi,  the  operating  temperature  is  90  F  and  the design temperature is 212 F. The material of the saddle, shell, and head used is SA 516 Gr.70, nozzle neck using A106 Gr. B, and nozzle flange material using SA 105. The design and analysis was carried out using manual calculations referring to
the  ASME  section  VIII  standard  which  is  the  standard  for  pressure  vessel calculations and stress analysis using Solidworks software which is software for three-dimensional  image  modeling and  finite  element  analysis.  The  results  of the design and analysis using manual calculations using the ASME section VIII standard,  then  the  maximum  allowable  working  pressure  is  290.934  psi. Circumferential stress analysis using Solidworks software obtained 21680.2 psi and  longitudinal  stress  obtained  25430.7  psi,  so  the  analysis  results  are declared  safe  because  they  do  not  exceed  the  design  pressure  and  allowable stress values of 38000 psi.
Keywords: pressure vessel, horizontal separator, ASME section VIII, finite element methods
DOI:10.20527/sjmekinematika.v7i2.219 How  to  cite :  Aswin.,  Anggara,  F.,  “Perancangan  dan  Analisis  Tegangan  Pressure  Vessel  Horizontal Separator  Dengan  Metode  Elemen  Hingga” .  Scientific  Journal  of  Mechanical  Engineering  Kinematika, 7(1), 83-97, 2022.

## PENDAHULUAN
Pressure vessel adalah wadah yang berisi fluida padat, cair atau gas di bawah tekanan internal atau tekanan eksternal yang juga mampu menahan berbagai beban lainnya[1]. Fluida yang  terdapat  dalam pressure  vessel biasanya  memiliki  karakteristik  maupun  perlakuan khusus  untuk  memisahkan  fluida  yang  terdapat  di  dalamnya.  Untuk  memisahkan  fluida tersebut,  maka  dibutuhkan pressure  vessel yang  berfungsi  untuk  memisahkan  fluida tersebut. Separator merupakan salah satu bentuk pengaplikasian dari pressure vessel yang digunakan dalam industri minyak dan gas bumi[2]. Separator berfungsi untuk memisahkan fluida yang tidak dapat bercampur dengan densitas yang berbeda . Dalam klasifikasi bentuk separator terbagi  kedalam  tiga  jenis  berdasarkan  bentuknya,  yaitu horizontal  separator , vertical  separator dan spherical  separator . Vertical  separator biasanya  digunakan  di offshore karena  keterbatasan  area.  Sementara horizontal  separator pada  umumnya digunakan pada sebuah plant karena area yang cukup. Dikarenakan karakteristik fluida yang berbeda  pada  setiap  pengaplikasian separator .  Hal  ini  mengakibatkan  berbedanya spesifikasi pressure vessel tipe separator yang digunakan. Penting  diketahui  bahwa pressure  vessel merupakan  peralatan  teknik  yang mengandung resiko bahaya tinggi dan dapat menyebabkan terjadinya kecelakaan[3]. Oleh sebab itu, dalam membuat perancangan pressure vessel dibutuhkan perhitungan dan analisis untuk  menjamin  peralatan  tersebut[4].  Dalam  melakukan  perhitungan  dan  analisis  harus mengacu  pada  kode  dan  standar  yang  berlaku.  Untuk  merancang pressure  vessel tipe horizontal separator dalam hal ini penulis mengacu pada standar ASME (American Society of  Mechanical  Engineering) yaitu  ASME section VIII[5]  yang  merupakan  standar  yang digunakan pada perancangan dan perhitungan dengan cara manual untuk memastikan desain aman pada pressure vessel dan menggunakan software solidworks untuk analisis tegangan pada komputer. Pemilihan ketebalan material harus mampu menahan beban yang diterima oleh vessel ,  dan  juga  tegangan-tegangan  yang  timbul  akibat  beban  yang  diterima  oleh vessel [6].
Software solidworks adalah aplikasi desain tiga dimensi (3D) yang merupakan sebuah computer aided design (CAD) yang dapat dipasang pada sistem komputer[7]. Solidworks termasuk yang dapat digunakan untuk desain dan analisis komponen yang cepat dan akurat. Analisis yang dapat dilakukan oleh perangkat lunak solidworks yaitu analisis elemen hingga. Simulasi  analisis  elemen  hingga  pada solidworks mampu  memecahkan masalah  rekayasa desain seperti analisis perpindahan, tegangan, frekuensi alami, getaran, tekuk, aliran panas, dan  lain  sebagainya[8].  Sehingga software  solidworks dapat  digunakan  untuk  analisis
tegangan, baik tegangan circumferential ataupun tegangan longitudinal . Hasil dari proses analisis tegangan yang dilakukan pada perangkat lunak akan menunjukkan nilai tegangan maksimum yang terjadi pada sebuah desain untuk mengetahui tegangan yang diijinkan.
Penelitian  ini  bertujuan  unutk  mendapatkan  hasil  perancangan  dan  perhitungan kekuatan desain pada pressure vessel menggunakan standar ASME section VIII yang aman, serta mendapatkan hasil desain dan analisis tegangan pressure vessel menggunakan software solidworks yang tidak melewati allowable stress pada material pressure vessel.

## METODE PENELITIAN
Berikut  merupakan  diagram  alir  dari  perancangan  dan  analisis pressure  vessel tipe horizontal separator.

## Pemodelan Gambar Menggunakan
Software CAD Analisis Tegangan dan Meshing Tidak Kesimpulan dan Saran Iya Selesai Mulai Studi Literatur Pengumpulan Data Identifikasi dan Perumusan Masalah Perhitungan Menggunakan Standar ASME Section VIII A A
Gambar 1. Diagram Alir

## Data Perancangan
Perancangan  dan  analisis pressure  vessel membutuhkan  data  teknis  sebagai  acuan. Data  teknis  tersebut  akan  digunakn  sebagai  parameter  perhitungan    dan analisis pressure vessel .  Data  teknis  yang  dikumpulkan  berupa  data Process  Flow  Diagram (PFD)  yang menunjukkan orientasi komponen dari pressure vessel.
Gambar 2. Process Flow Diagram
Perancangan pressure  vessel membutuhkkan datasheet untuk  melihat  informasi dimensi, tekanan, temperatur, jenis material dan informasi data teknis lainnya.
Tabel 1. Data Sheet Material Komponen Utama Pressure Vessel
Material of Construction Deskripsi Material Shell SA 516 Gr. 70 Head SA 516 Gr. 70 Manhole/Nozzle Flanges SA 105 Manhole/Nozzle Neck SA 106 Gr. B Saddle Support SA 516 Gr. 70
Tabel 2. Data Sheet Kondisi Operasi Dari Pressure Vessel Operating Condition Deskripsi Informasi Fluid Hydrocarbon Pressure Operating 5 psig Pressure Design 200 psig Temperature Operating 90 °F Temperature Design 212 °F Tabel 3. Data Sheet Desain Pressure Vessel Design Deskripsi Informasi Code & Standard ASME Section VIII
SJME KINEMATIKA Vol.7 No.2, 30 Desember 2022, pp 83-97 https://kinematika.ulm.ac.id/index.php/kinematika
Design Deskripsi Informasi Shell Thickness 12 mm (need recalculated) Head Thickness 12 mm (need recalculated) Inside Diameter 54 inch TL-TL Length 12 feet Corrosion Allowance 3.175 mm Head Type Ellipsoidal Vacuum Condition No Vacuum Tabel 4. Data Sheet Nozzle Kode Nozzle  Ukuran (Inci) Service Jumlah  Rating  Facing Tipe N1 6 Feed Inlet 1 150# RF WN N2 4 Vapor Outlet 1 150# RF WN N3 4 Condensate Outlet 1 150# RF WN N5 2 Pressure Safety Valve 1 150# RF WN N6 2 PI/PT Connection 1 150# RF WN N7A/B 2 Level Transmitter 2 150# RF WN N8A/B 2 LG Connection 2 150# RF WN N9 2 Utility Connection 1 150# RF WN N10 2 Drain Connection 1 150# RF WN M1 24 Manhole 1 1 150# RF WN M2 24 Manhole 2 1 150# RF WN

## Komponen Utama Pressure Vessel yang Digunakan
Setiap komponen utama dari pressure vessel diperlukan untuk dilakukan perhitungan dalam  perancangan,  khususnya  untuk  perhitungan  pada head,  shell dan opening ,  yaitu perhitungan tekanan yang diijinkan dan ketebalan dindingnya. Ketebalan dinding ditentukan dari  nilai  tekanan  desain  dan  nilai  tegangan  pada  material  yang  bekerja  pada  komponen utama pressure vessel . Sedangkan tekanan yang diijinkan ditentukan dari tebal dinding dan nilai tegangan material yang digunakan.
1. Head
Bagian penutup dari shell dinamakan head. Head atau kepala merupakan salah satu komponen utama penyusun suatu vessel yang letaknya dipasang pada kedua ujung shell [9] . Tipe head yang digunakan yaitu ellipsoidal head rasio dari sumbu utama dan sumbu kecil adalah selain dari 2:1.  Untuk mengetahui bahwa desain ellipsoidal yang digunakan aman pada  saat  digunakan,  maka  dibutuhkan  perhitungan  tebal  dinding  ( wall  thickness )  dan tekanan desain atau MAWP ( maximum allowable working pressure ).
𝑡 = 𝑃𝐷𝐾 2𝑆𝐸−0.2𝑃 (1) 𝑃 = 2𝑆𝐸𝑡 𝐷+0.2𝑡 (2)

## 2. Shell
Shell merupakan  komponen  utama  pada pressure  vessel.  Shell atau  dinding  pada pressure vessel merupakan bagian yang menyelimuti seluruh bagian badan pressure vessel dan berfungsi untuk menampung fluida yang ada didalamnya. Tipe shell yang digunakan adalah clyndrical shell. Untuk memastikan bahwa sebuah shell aman pada saat beroperasi karena  menerima  beban  tekanan  dan  juga  beban  temperatur,  maka  perlu  dilakukan perhitungan  untuk  tebal  dinding  atau wall  thickness dan MAWP (maximum  allowable working pressure).
𝑡 = 𝑃𝑅 𝑆𝐸−0.6𝑃 (3) 𝑃 = 𝑆𝐸𝑡 𝑅 + 0.6𝑡 (4)
3. Opening
Opening atau nozzel dipasang  pada shell atau head untuk  beberapa tujuan.  Tujuan opening diantaranya  untuk  keperluan  pembersihan  atau  perawatan  pada pressure  vessel , untuk menguras fluida yang ada, dan bertujuan untuk keluar masuknya fluida yang ada pada pressure  vessel.  Flange yang  terdapat  pada opening, ditentukan  dari  tekanan  dan temperature yang bekerja pada pressure vessel. Opening membutuhkan reinforced sebagai penguat.  Untuk  menentukan reinforced  opening, maka  diperlukan  perhitungan  tebal dinding. Diantarnya adalah tebal dinding shell pada persamaan (5) dan tebal dinding pada nozzle pada persamaan (6).
𝑡 𝑟 = 𝑃𝑅 𝑆𝐸− 0.6𝑃 (5)
𝑡 𝑟𝑛 = 𝑃𝑅 𝑆𝐸− 0.6𝑃
(6)
Setelah menentukan ketebalan, luasan pada reinforced opening juga perlu dilakukan perhitungan, yaitu diantaranya luasan yang dibutuhkan yang ditunjukkan pada persamaan (7), luas reinforcement yang tersedia pada head atau shell menggunakan persamaan (8), luas yang terdapat pada nozzle pada persamaan (9), luas pada pengelasan pada persamaan (10), dan luas reinforcement yang tersedia pada persamaan (11) di bawah ini.
𝐴 = 𝑑𝑡 𝑟𝑛 𝐹+2𝑡 𝑛 𝑡 𝑟 𝐹(1 − 𝑓 𝑟1 ) (7)
𝐴 1 = 𝑑(𝐸 1 𝑡−𝐹𝑡 𝑟 ) − 2𝑡 𝑛 (𝐸 1 𝑡−𝐹𝑡 𝑟 )(1−𝑓 𝑟1 ) (8)
𝐴 2 = 5(𝑡 𝑛 −𝑡 𝑟𝑛 )𝑓 𝑟2 𝑡 𝑛 (9)
𝐴 41 = 𝑙²2𝑓 𝑟2 (10)
𝐴 𝑎 = 𝐴 1 + 𝐴 2 + 𝐴 41 (11)
Jika  luas  dari reinforcement yang  tersedia  lebih  kecil  dari  luas reinforcement yang dibutuhkan, maka dibutuhkan tambahan reinforcement . Adapun persamaan yang digunakan untuk  menghitung  tambahan reinforcement yaitu  menggunakan  persamaan  (12)  untuk menghitung  nilai  kelebihan nozzle dengan  penambahan reinforcement ,  persamaan  (13)
untuk  menhitung  nilai  pengelasan  sisi  luar  dinding nozzle dengan  tambahan  pelat reinforcement ,  persamaan  (14)  untuk  menghitung  luas  pengelasan  antara  pelat reinforcement dengan shell yang di tunjukkan di bawah ini.
𝐴 2𝑟 = 2(𝑡 𝑛 −𝑡 𝑟𝑛 )(0.25𝑡 𝑛 + 𝑡 𝑒 )𝑓 𝑟1 (12)
𝐴 41𝑟 = 𝑙²𝑓 𝑟3 (13)
𝐴 42 = 𝑙²𝑓 𝑟4 (14)
Setelah  melakukan  perhitungan  menggunakan  persamaan  (12),  (13),  dan  (14). Selanjutnya adalah menghitung minimal diameter ujung pelat reinforcement menggunakan persamaan  (15),  menghitung  besarnya  luas reinforcement pada  persamaan  (16),  dan  luas total tambahan reinforcement pada persamaan (17) di bawah ini.
𝐷 𝑃 = (𝑅 𝑛 + 𝑡 +  𝑡 𝑛 )2 (15)
𝐴 5 = (𝐷 𝑝 −𝑑 − 2𝑡 𝑛 )𝑡 𝑒 𝑓 𝑟4 (16)
𝐴 𝑟 = 𝐴 1 + 𝐴 2𝑟 +   𝐴 41𝑟 + 𝐴 42 +   𝐴 5 (17)
Jika  luas  total  penambahan reinforcement lebih  besar  dari  pada  luas reinforcement yang dibutuhkan, maka dimensi pelat penambahan reinforcement sudah aman digunakan.
4. Support
Dalam proses perancangan pressure vessel, maka dibutuhkan support untuk menahan atau  menopang pressure  vessel.  Support merupakan  bagian  dari pressure  vessel yang berfungsi  untuk  menahan  dan  menopang  keseluruhan  dari pressure  vessel. Jenis  support dibagi yang digunakan adalah jenis saddle support. Support jenis saddle biasanya digunakan untuk tipe horizontal pressure vessel . Saddle dipasang pada bagian bawah pada shell, dan biasanya  terdiri  dari  dua saddle untuk  menopang  badan  dari pressure  vessel. Untuk menentukan dimensi pada saddle support, dapat mengacu pada gambar di bawah ini dengan memilih dimensi sesuai dengan properties desain pressure vessel yang dianalisis.
Gambar 3. Saddle Untuk Horizontal Vessel
Berikut merupakan ukuran dimensi yang ditunjukkan pada tabel di bawah ini sesuai dengan keterangan jarak yang ditunjukkan pada gambar di atas.
SJME KINEMATIKA Vol.7 No.2, 30 Desember 2022, pp 83-97 https://kinematika.ulm.ac.id/index.php/kinematika
Tabel 5. Pemilihan Saddle
SADDLE
Nom. Diam. of Vessel ft.-in. Dimension No. of Rib s Plate Thickness in. Maximum Weight On Vessel lb. A ft.-in. B ft.- in. C in. D in. E ft.- in. Bolt Diam. In. Base G Web Flg, Ribs H Wear K 1-0 0- 10.5 1-0 4 4 0- 3.5 1/2 0 1/4 1/4 - 42000 1-2 1-0.5 1-1 4 4 0-4 1/2 0 1/4 1/4 - 50000 1-4 1-2 1-2 4 4 0-5 1/2 0 1/4 1/4 - 56000 1-6 1-3.5 1-3 4 4 0-6 1/2 0 1/4 1/4 - 62000 1-8 1-5.5 1-4 4 4 0- 6.5 1/2 0 1/4 1/4 - 70000 1-10 1-7 1-5 4 6 0-7 1/2 0 1/4 1/4 - 76000 2-0 1-9 1-6 4 6 0- 7.5 1/2 0 1/4 1/4 - 84000 2-2 1- 10.5 1-7 4 6 0-8 1/2 0 1/4 1/4 1/4 90000 2-4 2-0.5 1-8 4 6 0- 8.5 1/2 0 1/2 1/4 1/4 98000 2-6 2-2 1-9 4 6 0-9 1/2 0 1/2 1/4 1/4 104000 2-8 2-4 1- 10 4 6 0- 9.5 1/2 0 1/2 1/4 1/4 112000 2-10 2-5 1- 11 6 11 0- 10 1/2 0 1/2 1/4 1/4 128000 3-0 2-6.5 2-0 6 11 0- 11 1/2 0 1/2 1/4 1/4 134000 3-2 2-9 2-1 6 11 1-0 3/4 0 1/2 1/4 1/4 144000 3-4 2-11 2-2 6 11 1-1 3/4 0 1/2 3/8 3/8 210000 3-6 3-0.5 2-3 6 11 1-2 3/4 0 1/2 3/8 3/8 220000 4-0 3-6 2-6 6 11 1-4 3/4 0 3/4 3/8 3/8 252000 4-6 3-11 3-0 6 11 1-6 3/4 0 3/4 3/8 3/8 282000 5-0 4-4 3-3 6 11 1-8 3/4 1 3/4 3/8 3/8 312000 5-6 4-9.5 3-6 6 11 1- 10 3/4 1 3/4 3/8 3/8 344000 6-0 5-2.5 3-9 9 18 2-0 3/4 1 3/4 3/8 3/8 402000 6-6 5-8 4-0 9 18 2-2 3/4 1 3/4 1/2 3/8 436000 7-0 6-1 4-3 9 18 2-4 1 1 3/4 1/2 3/8 470000 7-6 6-6 4-6 9 18 2-6 1 1 3/4 1/2 3/8 502000 8-0 6- 11.5 4-9 9 18 2-8 1 1 1 1/2 3/8 536000 8-6 7-4.5 5-0 9 18 2- 10 1 2 1 1/2 1/2 760000 9-0 7-9.5 5-3 9 18 3-0 1 2 1 1/2 1/2 806000 9-6 8-3.5 5-6 9 24 3-2 1 ¼ 2 1 3/4 1/2 852000 10-0 8-8 5-9 9 24 3-4 1 ¼ 2 1 3/4 1/2 896000 10-6 9-1.5 6-0 9 24 3-6 1 ¼ 2 1 3/4 1/2 940000 11-0 9.6.5 6-3 9 24 3-8 1 ¼ 2 1 3/4 1/2 986000 11-6 10-0 6-6 9 24 3- 10 1 ¼ 3 1 3/4 1/2 1030000 12-0 10-5 6-9 9 24 4-0 1 ¼ 3 1 3/4 1/2 1076000

## Pemodelan Gambar Menggunakan Solidworks
Pemodelan  gambar  dimulai  dari  membuat  sketsa  dua  dimensi  (2D)  pada software solidworks dengan memasukkan data dimensi dari setiap komponen pressure vessel. Setelah membuat sketsa dua dimensi dengan memasukkan data inputan dimensi dari dari komponen
pressure  vessel, maka  selanjutnya  adalah  mengubah  hasil  sketsa  dua  dimensi  menjadi gambar  tiga  dimensi  (3D)  dengan  cara extrude atau revolve untuk  kemudian  dijadikan sebagai model yang akan dianalisis untuk melihat nilai tegangan yang terjadi.
(a) (b) (c) (d)
Gambar 4. Pemodelan Gambar pada Solidworks (a) Tampak Atas, (b) Iometrik, (c) Tampak Depan,
(d) Tampak Samping
`

## HASIL DAN PEMBAHASAN Perancangan dan Analisis Menggunakan ASME Section VIII
1. Shell
Material shell merupakan baja karbon SA 516 Gr.70. Perhitungan ketebalan pada shell yang dibutuhkan berdasarkan tekanan dalam.
𝑡 = 𝑃𝑅
𝑆𝐸 − 0.6𝑃
𝑡 =

## (200𝑥27)
(20000𝑥1.0 − 0.6𝑥200)

## 𝑡 = 0.271 𝑖𝑛
Karena  dalam  kasus  analisi  ini  mempertimbangkan  faktor  korosi  sebesar  0.125  in, maka ketebalan shell (t) = 0.271 + 0.125 = 0.396 in. Sedangkan untuk hasil perhitungan nilai MAWP (maksimum allowable working pressure) pada shell sebagai berikut.
𝑃 =
𝑆𝐸𝑡 𝑅  +  0.6𝑡
𝑃 = (20000𝑥1.0𝑥10.064)
(685.8  +  0.6𝑥10.064)

## 𝑃 = 290.934 𝑝𝑠𝑖𝑔
Berdasaran hasil perhitungan, maka didapatkan hasil untuk ketebalan yang dibutuhkan pada shell sebesar 0.396 in dan maksimum allowable working pressure sebesar 290.934 psig. Untuk ketebalan pada shell dibuat menjadi 0.473 in (12 mm).
2. Head
Analisis  pada Head dilakukan  berdasarkan  tekanan  dalam  dengan  material head menggunakan  SA  516  Gr.70  dengan  perhitungan  untuk  ketebalan head yang  dibutuhkan berdasarkan tekanan dalam sebagai berikut.

## 𝑡 =
𝑃𝐷 2𝑆𝐸 − 0.2𝑃
𝑡 = (200𝑥54)
(2𝑥20000𝑥1.0 − 0.2𝑥200)
𝑡 = 0.270 𝑖𝑛
Dengan  mempertimbangkan  nilai corrosion  allowance sebesar  0.125  in,  maka ketebalan  shell  (t)  =  0.270  +  0.125  =  0.395  in  Sedangkan  untuk  hasil  perhitungan  nilai MAWP (maksimum allowable working pressure) sebagai berikut.

## 𝑃 = 2𝑆𝐸𝑡
𝐷 + 0.2𝑡
𝑃 = (2𝑥20000𝑥1.0𝑥10.037)
(1371.6 + 0.2𝑥10.037)

## 𝑃 = 292.302 𝑝𝑠𝑖𝑔
Berdasaran hasil perhitungan, maka didapatkan hasil untuk ketebalan yang dibutuhkan pada head sebesar 0.395 mm dan maksimum allowable working pressure sebesar 292.302 psig. Untuk ketebalan pada head disamakan dengan tebal shell untuk mempermudah proses manufaktur, yaitu 0.473 in (12 mm).
3. Opening
Terdapat  sebelas opening pada  desain pressure  vessel tipe horizontal  separator ini yang  perlu  dilakukan  analisis  atau  perhitungan  untuk  memastikan opening yang  dibuat sesuai dengan standar dan spesifikasi serta aman ketika pressure vessel sedang beroperasi. Material  pada flange  nozzle menggunakan  SA  105  dan  Material  pada nozzle  neck menggunakan  SA  106  Gr.  B.  Analisis  setiap opening akan  dilakukan    berdasarkan  kode nozzle.
SJME KINEMATIKA Vol.7 No.2, 30 Desember 2022, pp 83-97 https://kinematika.ulm.ac.id/index.php/kinematika
Tabel 6. Hasil Analisis Nozzle
Nozzle 𝒕 𝒓
(in) 𝒕 𝒓𝒏 (in) 𝑨 (in²) 𝑨 𝟏 (in²) 𝑨 𝟐 (in²) 𝑨 𝟒𝟏 (in²) 𝑨 𝒂 (in²) 𝑨 𝟐𝒓 (in²) 𝑨 𝟒𝟏𝒓 (in²) 𝑨 𝟒𝟐 (in²) 𝑫 𝑷 (in) 𝑨 𝟓 (in²) 𝑨 𝒓 (in²) N1 0.270  0.032  1.713 1.06 0.3472  0.0784  1.486  0.208  0.1225  0.060 7.8 0.313  1.835 N2 0.271  0.021  1.128  0.691 0.532 0.113 1.336 - - - - - - N3 0.271  0.021  1.128  0.691 0.532 0.113 1.336 - - - - - - N4 0.271  0.021  1.128  0.691 0.532 0.113 1.336 - - - - - - N5 0.271  0.010  0.550  0.337 0.574 0.118 1.029 - - - - - - N6 0.271  0.010  0.550  0.337 0.574 0.118 1.029 - - - - - - N7A/B  0.271  0.010  0.550  0.337 0.574 0.118 1.029 - - - - - - N8A/B  0.270  0.010  0.548  0.339 0.547 0.118 1.031 - - - - - - N9 0.270  0.010  0.548  0.339 0.547 0.118 1.031 - - - - - - N10 0.271  0.010  0.550  0.337 0.574 0.118 1.029 - - - - - - M1 6.883  2.997  6.351  3.890 1.247 0.316 5.453  0.474 0.155 0.076  25.436  2.142  6.737 M2 6.883  2.997  6.351  3.890 1.247 0.316 5.453  0.474 0.155 0.076  25.436  2.142  6.737

## 4. Saddle
Dari  data  pemilihan saddle pada  Table  4.3.  maka  didaptakan  hasil  dimensi  sesuai dengan ukuran pressure vessel yang telah disesuaikan dengan ukuran yang digunakan pada analisis ini. Adapun dimensi final yang digunakan sebagai berikut.
Tabel 3. Saddle yang Digunakan SADDLE
Nom. Diam. of Vessel ft.-in.
Dimension No. of Ribs Plate Thickness in. Maximu m Weight On Vessel lb.
A ft.- in. B ft.- in. C in. D in. E ft.- in. Bolt Diam. In. Base G Web Flg, Ribs H Wear K 4-6 3-11 3-0 6 11 1-6 3/4 4 3/4 3/8 3/8 282000

## Hasil Pemodelan Gambar
Setelah  melakukan  analisis  pada pressure  vessel ,  maka  selanjutnya  adalah menggabungkan setiap komponen yang telah dimodelkan menjadi satu komponen pressure vessel .  Pemodelan  dilakuakan  menggunakan software solidworks .  Hasil  penggabungan setiap komponen pada pressure vessel ditunjukkan pada gambar 7 di bawah ini.
Gambar 5. Modeling Pressure Vessel

## Hasil Analisis Tegangan Menggunakan Software Solidworks
Dengan  menggunakan  bantuan  dari software solidworks static  simulation,  pressure vessel dapat  dilakukan  analisis.  Adapun analisis  yang  dilakukan  adalah  analisis  tegangan circumferential ,  analisis  tegangan longitudinal ,  dan meshing .  Analisis  tegangan circumferential dan longitudinal pada software solidworks menggunakan kriteria simulasi von mises stress .
1. Analisis Tegangan Circumferential Analisis tegangan circumferential menggunakan software solidworks . Bagian dalam dari pressure vessel di berikan tekanan sebesar 200 psi dengan simulasi yang dimasukkan pada static  simulation adalah  tegangan  melingkar.  Adapun  hasil  dari  simulasi  tegangan circumferential ditunjukkan pada gambar 6. di bawah ini.
Gambar 6. Analisis Tegangan Circumferential
Hasil analisis tegangan circumferential menunjukkan bahwa tegangan tertinggi pada dinding pressure  vessel adalah  21680.2  psi  pada  node  2104  sesuai  dengan  titik  yang ditunjukkan pada gambar di atas. Dengan demikian maksimum tegangan yang terjadi lebih kecil dari pada tegangan ijin material yang digunakan yaitu 38000 psi, maka pressure vessel sudah aman.
2. Analisis Tegangan Longitudinal
Analisis  tegangan longitudinal atau  tengangan axial dilakukan  dengan  memberikan tekanan 200 psi pada bagian dalam dari pressure vessel, dengan simulasi yang digunakan pada static  simulation adalah  tegangan longitudinal atau  searah  dengan  aksial vessel . Adapun hasil dari simulasi tegangan longitudinal ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Hasil  analisis  tegangan longitudinal menunjukkan  bahwa  tegangan  tertinggi  pada dinding pressure  vessel adalah  25430.7  psi  pada  node  1117  sesuai  dengan  titik  yang ditunjukkan pada gambar di atas. Dengan demikian maksimum tegangan yang terjadi lebih kecil dari pada tegangan ijin material yang digunakan pada analisis ini yaitu 38000 psi, maka pressure vessel dinyatakan aman.
3. Meshing
Bidang  pada shell dan head yang  terkena  oleh  beban  tekanan  terbagi-bagi  pada elemen-elemen kecil. Elemen-elemen ini kedian berperan sebagai kontrol pada permukaan atau volume di dalam proses analisis. Kemudian setiap elemen akan menjadi masukan pada elemen disekitarnya. Jenis mesh yang digunakan pada analisis ini adalah solid mesh. Adapun hasil meshing pada analisis ini ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Gambar 8. Meshing

## KESIMPULAN
Thickness yang digunakan pada shell dan head adalah 12 mm. Nozzle dengan ukuran 2 inci menggunakan rating 150, dengan nozzle neck menggunakan pipa schedule 160, dan tidak membutuhkan reinforcement tambahan. Nozzle dengan ukuran 4 inci menggunakan rating 150,  dengan nozzle  neck menggunakan  pipa schedule 80,  dan  tidak  membutuhkan reinforcement tambahan.  Untuk nozzle dengan  ukuran  6  inci  menggunakan rating 150, dengan nozzle neck menggunakan schedule 40, dan membutuhkan reinforcement tambahan. Nozzle dengan ukuran 24 inci menggunakan rating 150, dengan nozzle neck menggunakan pipa schedule 30 dan membutuhkan reinforcement tambahan. Maximum allowable working pressure (MAWP) pada pressure vessel adalah 290.934 psi yang berada pada posisi shell dan pada head dari pressure vessel didapatkan hasil 292.302 psi, sehingga nilai MAWP yang dipilih adalah nilai yang terkecil yaitu 290.934 psi. Hasil analisis tegangan circumferential menggunakan software  solidworks didapatkan  hasil  21680.2  psi  dan  analisis  tegangan
longitudinal didapatkan hasil 25430.7 psi. Tegangan ijin material adalah 38000 psi, sehingga tegangan yang terjadi pada pressure vessel masih dalam kondisi yang aman.

## REFERENSI
[1] Eugene F. Megyesy, Pressure Vessel Handbook . Tulsa: Pressure Vessel Publishing, Inc., 2008.
[2] M. Rodiawati, A. Risano, and A. Udi, “Perancangan Bejana Tekan (Pressure Vessel) Untuk Pengolahan Limbah Kelapa Sawit Dengan Variabel Kapasitas Produksi 10.000 Ton/Bulan,” Jurnal Ilmiah Teknik Mesin FEMA , vol. 1, no. 4, pp. 36–41, 2013.
[3] S.  K.  Raparla,  “Design  and  Analysis  of  Multilayer  High  Pressure  Vessels,” International Jurnal of Engineering Research and Application. , vol. 2, no. 1, p. 355– 361, 2012.
[4] A.  B.  Setiawan,  “Perancangan  dan  Analisa  Tegangan  Separator  Produksi Menggunakan Software PV Elite dan Solidworks,” Jurnal Teknik Mesin , vol. 7, no. 2, p. 97-103, 2018.
[5] ASME Boiler and Pressure Vessel Committee, ASME Boiler & Pressure Vessel Code Section VIII Division 1 . New York: The American Society of Mechanical Engineers, 2017.
[6] Djoeli Satrijo dan Syarief Afif Habsya, “Perancangan dan Analisa Tegangan Pada Bejana Tekan Horizontal Dengan Metode Elemen Hingga,” vol. 14, pp. 32–40, 2012.
[7] T.  Almattar, Learn  SolidWorks  2020 :  a  hands-on  guide  to  becoming  an accomplished  Solid  Works  associate  and  professional .  Mumbai:  Pack  Publishing Ltd., 2020.
[8] P. M. Kurowski, Engineering Analysis with SolidWorks Simulation 2018 . New York: Design Generator, Inc., 2018.
[9] F. Ridha, “Analisa Stiffener Ring dan Konstruksi Vessel HP Flare KO Drum Pada Proyek  Pupuk  Kaltik-5  Menggunakan  Software  Compress  6258,” Jurnal  Teknik Mesin , vol. 04, p. 3–7, 2015.