Diterima: 14 September 2019; Direvisi: 31 Oktober 2019; Disetujui: 23 November 2019 JTERA, Vol. 4, No. 2, Desember 2019

## Rancang Bangun Tabung Udara Dingin Terkompresi dengan Tekanan 5 Bar

## Ade Fahrudin, Mamat Rahmat, Roy Waluyo
Program Studi Teknik Mesin, Universitas Ibn Khaldun Bogor Jl. K.H. Soleh Iskandar KM. 2 Kota Bogor, Indonesia roy.waluyo@uika-bogor.ac.id

## Abstrak
Tabung udara terkompresi  merupakan wadah tertutup yang dirancang untuk menampung udara bertekanan dengan temperatur yang berbeda dari temperatur lingkungan. Tujuan penelitian ini adalah untuk merancang tabung udara dingin terkompresi  dengan  volume  9  liter  dan  tekanan  5  bar.  Tabung  udara  dirancang  menggunakan  material SA-53  dengan tensile  strength 413,68  MPa  untuk shell dan  SA-36  dengan tensile  strength 399,89  MPa  untuk head .  Tegangan  yang terjadi  di  dalam  tabung  yaitu  tegangan longitudinal dan circumferential .  Penelitian  ini  menggunakan  metode eksperimental  dan  simulasi Finite  Element  Method (FEM).  Pengujian  mengacu  pada hydrostatic  test prosedur  ASME Code Section VIII Division I. Hasil pengujian dengan tekanan 1,3 x MAWP dan holding time selama 2 jam yaitu tabung tidak  mengalami  kebocoran  dan  penurunan  tekanan.  Hasil  simulasi  menunjukkan  terdapat  konsentrasi  tegangan  pada setiap  penambahan  komponen  dalam  tabung.  Tegangan  maksimum  yang  terjadi  sebesar  93,86  MPa, displacement maksimum  yang  terjadi  sebesar  0,102  mm,  dan  regangan  yang  terjadi  sebesar  0,00036.  Tegangan, displacement ,  dan regangan yang terjadi lebih kecil dibanding dengan tegangan yang diizinkan sehingga desain dapat dikatakan aman.
Kata kunci: tabung udara terkompresi , hydrostatic test, simulasi FEM

## Abstract
Compressed air cylinders are closed containers designed to hold compressed air at temperatures different from the ambient temperature. The purpose of this study was to design a compressed cold air tube with a volume of 9 liters and a pressure of 5 bar. The air tube was designed using SA-53 material with 413.68 MPa tensile strength for the shell and SA-36 with 399.89 MPa tensile strength for the head. Stresses that occur in the tube are longitudinal and circumferential stresses. This study uses experimental methods and Finite Element Method (FEM) simulation. The test refers to the ASME Code Section VIII Division I hydrostatic test procedure. The test results with a pressure of 1.3 x MAWP and holding time for 2 hours ie the tube does not experience leakage and pressure drop. The simulation results show that there is a stress concentration at each component addition in the tube. The maximum  stress  that  occurs  is  93.86  MPa,  the  maximum  displacement  that  occurs  is  0.102  mm,  and  the  strain  that  occurs  is 0.00036. Stress, displacement, and strain that occurs is smaller than the allowable stress so that the design can be said to be safe.
Keywords: compressed air cylinder, hydrostatic test, FEM simulation

## I. P ENDAHULUAN
Tabung  udara  terkompresi  secara  spesifik merupakan pressure vessel yang  berfungsi  sebagai penampung  udara  bertekanan  yang  memiliki tekanan  dan  temperatur  berbeda  dari  temperatur lingkungan[1]. Tabung udara bertekanan secara luas digunakan  di  industri  misalnya  untuk  kompressor, air  pressure  tank ,  dan  tabung  gas.  Ketebalan dinding  tabung  perlu  diperhitungkan  sedemikian rupa  sehingga  mampu  menahan  tekanan  fluida secara aman.
Penelitian tentang rancang bangun bejana tekan telah banyak  dilakukan  dengan  kapasitas  dan  tekanan  yang berbeda-beda.  Perancangan  bejana  tekan  dengan kapasitas 0,017 m 3 dan tekanan 1 MPa dilakukan untuk menampung air kondensasi boge screw compressor [2]. R.  C.  Putra  dkk.  membuat  bejana  tekan  dengan  posisi vertikal sesuai dengan code dan menganalisa kelayakan dari  desain  tersebut.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk mendapatkan sambungan las dan leg support yang baik untuk posisi  vertikal dengan merancang detail drawing yang  lengkap [3].  D.  Satrijo  dan  S.  A.  Habsya merancang  bejana  tekan  horizontal  dengan  metode
elemen  hingga.    Terjadi  beberapa  titik  kritis  akibat konsentrasi  dan  diskontinuitas  tegangan  yaitu  pada pertemuan shell dan head serta  pada  bagian manway [4].  D.  Wicaksono  dkk.  merancang  bejana tekan  dengan  tipe head  knock  out  drum menggunakan metode  elemen  hingga.  Dalam  penelitian  tersebut dilakukan  analisis  pengaruh  bentuk  kepala head terhadap tegangan maksimum yang diterima oleh bejana tekan. Tujuan dari penelitian tersebut adalah mengetahui bentuk kepala head yang efisien terhadap tegangan yang dihasilkan  [5].  B.  S.  Kumar  dkk.  mendesain  dan mengevaluasi  sebuah  bejana  tekan.  Desain  bejana tekan  menggunakan pro-E  creo ,  sementara  model bejana  tekan  dianalisis  untuk  mencari  titik-titik kritis  bejana  tekan  dengan    metode finite  element analysis menggunakan software ANSYS 15. Bejana tekan didesain dan dievaluasi dengan mengacu pada prinsip-prinsip American  Society  of  Mechanical Engineers (ASME) Code  Section  VIII  Division  1 [6].  Penerapan  pendekatan  secara  analitis  maupun dengan software diharapkan dapat memberikan analisis tegangan yang terjadi pada bejana tekan sehingga dapat diketahui besar dan posisi tegangan pada bagian bejana tekan yang terjadi, sehingga dapat terhindar dari hal-hal yang  diinginkan  seperti,  kegagalan  saat  perancangan atau pun saat kondisi operasi bejana tekan [7].
Dalam  penelitian  ini  telah  dibuat  tabung  udara terkompresi  yang  akan  digunakan  untuk  mengalirkan sekaligus  mendinginkan  udara  bertekanan.  Udara berasal  dari  kompresor  dan  akan  dialirkan  ke  ruangan memalui air multiflier . Sebagai pendingin, tabung udara dilengkapi  elemen peltier .  Tabung  dirancang  dengan volume 9 liter dan tekanan 5 bar. Tabung  dibuat  dari pipa  dengan  diameter  6  inch  dengan  desain mengacu  pada  ASME Code Section VIII Division  1 . Penelitian  ini  bertujuan  mendapatkan  dimensi (panjang  dan  tebal)  tabung  optimum  serta memperoleh  gambaran  konsentrasi  dan  distribusi tegangan  secara  simulasi.  Tujuan  lainnya  adalah menentukan dimensi pengelasan dan  ukuran  baut  yang digunakan dalam desain.

## II. M ETODE P ENELITIAN
Tahapan  penelitian  mengikuti  diagram  alir  yang dapat  dilihat  pada  Gambar  1.  Proses  penelitian dimulai  dari  mengkaji  literatur  untuk  mencari referensi  yang  sesuai.  Selanjutnya,  menentukan design  requirements dengan  mengaitkan  fungsi, jenis  bahan,  dan  struktur  bejana  tekan.  Sebelum bejana  tekan  dibuat,  dilakukan modeling 3D berbasis solid  medeling .  Model  bejana  tekan dianalisis  menggunakan  metode finite  element analysis untuk mengetahui distribusi dan konsentrasi tegangan. Analisis menggunakan variasi tekanan dilakukan untuk mendapatkan safety factor
yang  sesuai.  Pengujian  bejana  tekan  menggunakan hydrostatic test mengacu pada ASME Code Section VIII  Division  1 . Pengujian  menggunakan  tekanan maksimum  sebesar 1,3  x  MAWP . Tekanan pengujian  menggunakan  tekanan  berturut-turut  2 bar,  3  bar,  4  bar,  5  bar,  dan  6,5  bar . Pengujian dilakukan  selama  2  jam  untuk  tiap  tekanan. Pengambilan  data  diambil  setiap  15  menit  untuk mencatat penurunan tekanan. Setelah 2 jam tekanan ditambah  berturut  turut  sampai  1,3  x  MAWP  (6,5 bar).  Analisis  material  uang  merupakan  pemilihan bahan untuk tabung udara dapat dilihat pada Tabel 1 dan Tabel 2.
Gambar 1. Diagram alir penelitian
Tabel 1. Nilai tegangan maksimum yang diizinkan untuk bahan [8]
Bahan Kode Tensile Strenght (MPa) Yield Strengh t, (MPa) max diizinkan (MPa) (- 29-38 0 C) CS SA-53 413,68 241,31 117,9 CS SA-36 399,89 248,21 114,4 Tabel 2. Tegangan yang diizinkan untuk baut [9] Material baut standar ASTM Tegangan geser yang diizinkan Tegangan tarik yang diizinkan A307 69 MPa 138 MPa A325 dan A449 121 MPa 303 MPa A490 152 MPa 372 MPa

## A. Desain dan Proses Produksi
Pembuatan  gambar  dilakukan  agar  tidak  terjadi kesalahan  dalam  proses  pembuatan,  seperti  salah ukuran  atau  bentuk  komponen-komponen  dari bejana  tekan.  Pembuatan  gambar  juga  dapat membantu  pengerjaan  menjadi  berurutan,  sehingga pekerjaan lebih mudah dan sistematis.  Hasil desain tabung  seperti  terlihat  pada  Gambar  2  dengan penjelasan tersaji pada Tabel 3.
Dari  desain  yang  telah  dibuat  kemudian dilakukan  proses  produksi  tabung  udara  sesuai dengan  konsep  desain  telah  dibuat  hasil  proses produksi seperti terlihat pada Gambar 3.

## Gambar 2. Hasil desain tabung udara
Tabel 3. Bagian-bagian tabung udara
No Nama Material Jumlah 1 Head SA-36 2 2 Drain valve - 1 3 Shell pipa SA-53 1 4 Flange SA-36 2 5 Gasket Silikon 3 6 Safety valve - 1 7 Tutup plat Aluminium 1 8 Pressure gauge - 1 9 Air coupler - 1 10 Baut A307 30
Gambar 3. Foto hasil proses produksi

## B. Menghitung Volume Tabung
Menghitung  volume  tabung  untuk  mengetahui pemilihan panjang dan tebal agar mencapai volume 9 liter dapat dihitung dengan persamaan (1) berikut [10].
(1)
dengan V adalah volume, D adalah diameter, dan L adalah  panjang.  Tabel  4  menunjukkan  variabel perhitungan  untuk  mendapatkan  volume  tabung  9 liter.
Tabel 4. Variabel perhitungan untuk mendapatkan volume 9 liter Tebal (mm) Diameter dalam pipa (mm) Panjang (mm) Volume (mm 3 ) 4 157 465 9.002.085 5 155 477 9.000.625 6 153 490 9.008.860
Dari  tabel  hasil  perhitungan  dipilih  nilai  perhitungan terbesar dengan tebal pipa 6 mm, diameter dalam pipa 153 mm,  dan  panjang  490  mm.  Pemilihan  tersebut  untuk memperkecil  terjadinya  risiko  tegangan  longitudinal  dan circumferential pada shell dan volume yang ditargetkan 9 liter telah tercapai.
C. Menghitung Tegangan
Longitudinal dan

## Circumferential
Untuk  mengetahui  kekuatan  material  yang dipakai  dalam  menahan  tekanan  yang  diberikan, perlu  perhitungan  tegangan  longitudinal  dan circumferential  pada shell. Gambar  4  menunjukan desain dua dimensi (2d) dan tiga dimensi (3d) shell .
Tegangan  longitudinal  dapat  dihitung  dengan persamaan (2), sedangkan  tegangan circumferential dapat  dihitung  dengan  persamaan  (3)  sebagai berikut [2].
(2)
(3)
dengan adalah  tegangan  longitudinal  (MPa), adalah tegangan circumferential (MPa), P adalah internal  pressure (MPa),  dan t adalah thickness (mm).  Tabel  3  menunjukkan  hasil  perhitungan tegangan  longitudinal  dan  circumferential  untuk beberapa variasi ketebalan.
Dari tabel hasil perhitungan tegangan longitudinal dan tegangan  circumferential  didapat  nilai  4,14  MPa  untuk tegangan  longitudinal  dan  8,29  MPa  untuk  tegangan circumferential  pada  ketebalan  6  mm.  Semakin  besar diameter  pipa  yang  dipilih  maka  nilai  tegangan  longitudinal dan tegangan circumferential akan semakin besar. Jika semakin panjang pipa yang dipilih maka nilai tegangan longitudinal dan tegangan circumferential  akan  semakin kecil.  Sementara  itu, shell menggunakan  material  SA-53  dengan  tegangan  tarik sebesar  117,9  MPa  seperti  pada  Tabel  1.  Tegangan  yang terjadi kurang dari kekuatan material SA-53 sehingga dapat dikatakan aman.
Dengan  menghitung  tegangan  longitudinal  dan circumferential pada berbagai tekanan menggunakan  pemilihan  tebal  yang  sama  yaitu  6 mm,  maka  akan  didapatkan  nilai  tegangan longitudinal  dan  circumferential  seperti  terlihat pada Tabel 6.

## Tabel 5. Variabel tegangan longitudinal dan
circumferential Tebal (mm) Tekanan (MPa) Teg.  Longitu dinal (MPa) Teg. circum ferential (MPa) 4 0,65 6,38 12,76 5 0,65 5,04 10,07 6 0,65 4,14 8,29 Tabel 6. Variabel tegangan longitudinal dan circumferential pada berbagai tekanan Tekanan (MPa) Tegangan Longitudinal (MPa) Tegangan Circumferential (Mpa) 0,2 1,27 2,55 0,3 1,91 3,82 0,4 2,55 5,1 0,5 3,19 6,37
Dari  hasil  perhitungan  menunjukkan  bahwa semakin  besar  tekanan  yang  digunakan  maka tegangan  longitudinal  dan  circumferential  akan semakin besar.

## D. Menghitung Ketebalan Tutup Tabung
Head adalah bagian penutup dari tabung udara. Ketebalan head sangat  menentukan  kekuatan tabung  pada  saat  kondisi  operasi.  Gambar  5 merupakan  desain  2d  beserta  ukurannya  untuk menghitung ketebalan head .
Untuk menghitung ketebalan tutup tabung digunakan persamaan sebagai berikut [11].
√ (4)
dengan adalah  tebal  tutup  tabung, d adalah diameter  tutup  tabung, k adalah  koefisien  empiris untuk berbagai tipe plat, P adalah internal pressure , dan kekutatan  tarik  material.  Hasil  perhitungan diperoleh  bahwa  ketebalan  tabung  yang  diperlukan adalah 5,95 mm.

## E. Menghitung Tegangan Baut
Untuk  menghitung  tegangan  pada  baut  pertama hitung  terlebih  dahulu  gaya  ( F )  yang  ditahan  oleh baut sebagai berikut.
(5)
dengan k adalah koefisien empiris dan A adalah luas penampang  tutup  tabung.  Hasil  perhitungan diperoleh  bahwa  gaya  yang  ditahan  oleh  baut sebesar  3883,4 N. Maka  tegangan  pada  baut  dapat dihitung menggunakan persamaan berikut.
(6)
Berdasarkan hasil perhitungan diperoleh tegangan  pada  baut  sebesar  8,559  MPa.  Baut menggunakan  material  A307  memiliki  tegangan izin  138  MPa  seperti  ditunjukkan  pada  Tabel  2. Hasil perhitungan tegangan yang terjadi kurang dari kekuatan  material  baut  sehingga  desain  dapat dikatakan aman.

## F. Menghitung Kekuatan Sambungan Las
Untuk  mengetahui  seberapa  kuat  sambungan  las pada  tabung  maka  perlu  dilakukan  perhitungan. Kawat las menggunakan jenis AWS A5.1 E 6013.
(7) Hasil
perhitungan diperoleh kekuatan sambungan  las  sebesar  17,06  MPa.  Dari  hasil perhitungan  tegangan  yang  terjadi  pada  tabung kurang  dari  tegangan  kawat  las  yang  telah  dipilih dengan begitu sambungan dikatakan aman.

## III. H ASIL DAN P EMBAHASAN

## A. Hasil Pengujian Hydrostatic Test
Pengujian  dilakukan  dengan hydrostatic  test dimana  diberikan  variabel  tekanan  yang  berbeda- beda  saat  waktu  pengujian.  Pengujian  dilakukan selama  2  jam  per  masing-masing  tekanan  dan pengambilan data dilakukan setiap 15 menit.
Tekanan  desain  dan  saat  operasi  pada  tabung yaitu  sebesar  5  bar.  Tekanan  dinaikkan  secara perlahan.  Jika  tidak  ada  kebocoran  dan  deformasi, maka  tekanan  dinaikkan  sampai  batas  MAWP ( Maximum  Allowable  Working  Pressure )  yaitu sebesar  6,5  bar.  Prosedur  ini  mengikuti  ASME Code  Section  VIII  Division  1 [8].  Gambar  6, Gambar  7,  Gambar  8,  Gambar  9,  dan  Gambar  10 menunjukkan hasil pengujian hydrostatic test.
Dari data hasil pengujian dengan hydrostatic test , pada  tekanan  2  bar,  3  bar,  4  bar,  dan  5  bar  dengan waktu  ditahan  ( holding  time )  selama  2  jam.  Nilai tekanan yang pada pressure gauge tidak mengalami penurunan.  Tekanan  yang  terjadi  di  dalam  tabung konstan  dimulai  menit  pertama  sampai  menit  ke- 120.
Dari data hasil pengujian dengan hydrostatic test , pada tekanan 6,5 bar dengan waktu ditahan ( holding time )  selama  2  jam,  nilai  tekanan  yang  pada pressure  gauge mengalami  penurunan  sebesar  0,37 bar. Penurunan tekanan terjadi mulai pada menit ke- 90  sebesar  0,12 bar  dan  pada  menit  ke-105  sebesar 0,24  bar.  Penurunan  tekanan  terjadi  akibat  karena baut pada flange kurang kencang.
Gambar 6. Grafik hasil pengujian hydrostatic test pada tekanan 2 bar
Gambar 7. Grafik hasil pengujian hydrostatic Test pada tekanan 3 bar
Gambar 8. Grafik hasil pengujian hydrostatic test pada tekanan 4 bar
Gambar 9. Grafik hasil pengujian hydrostatic test pada tekanan 5 bar
0 1 2 3 4 5 6 7 0 15 30 45 60 75 90 105 120 T e ka n a n p e n g u jia n ( b a r) Waktu (menit) 0 1 2 3 4 5 6 7 0 15 30 45 60 75 90 105 120 T e ka n a n p e n g u jia n ( b a r) Waktu (menit) 0 1 2 3 4 5 6 7 0 15 30 45 60 75 90 105 120 T e ka n a n p e n g u jia n ( b ar ) Waktu (menit ) 0 1 2 3 4 5 6 7 0 15 30 45 60 75 90 105 120 T e ka n a n p e n g u jia n (b ar ) Waktu (menit )
Gambar 10. Grafik hasil pengujian hydrostatic test pada tekanan 6,5 bar

## B. Simulasi Finite Element Analysis (FEM)
Berdasarkan  melalui  perhitungan  awal  untuk menentukan dimensi awal tabung diperoleh dimensi awal tabung udara sebagai berikut: k apasitas 9 liter, diameter pipa  165 mm, panjang 490 mm, tebal shell 6 mm, tebal head 6 mm, dan flange 225 mm.
Setelah  dimensi  awal  bejana  didapatkan  dan dimodelkan  di Solidworks , selanjutnya  adalah simulasi  tabung  dengan type  analysis  static . Simulasi  dilakukan  dengan  memberikan  beban berupa  tekanan  pada  tabung  udara.  Data  hasil analisa yang diharapkan adalah s tress, displacement ,  dan strain. Pemilihan  material yang  digunakan  pada  tabung  udara  harus  mampu menahan  tegangan  yang  terjadi  dan  tekanan  pada saat  operasi  tabung  udara,  sehingga  dipilihlah material  yang  sesuai.  Pemilihan  material  ini berdasarkan ASME . Data yang diperoleh kemudian dimasukkan  ke  dalam software analisa  untuk dilakukan  simulasi  dengan  data  spesifikasi  material seperti terlihat pada Tabel 5.
Tabel  5. Spesifikasi material simulasi tabung udara Properties Components Material :  ASTM A36 Solid Body 1 Model type :  Linier elastic Isotropic Solid Body 2 Default failure criterion :  Max. Von Misses Stress Solid Body 3 Yields strength :  2.5 x10 8 N/m 2 Solid Body 4 Tensile strength :  4 x10 8 N/m 2 elastic modulus :  2 x10 11 N/m 2 Poisson’s ratio :  0.26 Mass density :  7850 kg/m 3 Shear modulus :  7.93 x10 10 N/m 2
Tekanan diaplikasikan sebagai internal  pressure dengan  pemberian  tekanan  seperti  terlihat  pada Gambar 11. Hasil simulasi stress , displacement , dan strain pada  tekanan  maksimum  yaitu  6,5  bar ditunjukkan  pada  Gambar  12,  Gambar  13,  dan Gambar 14.
Gambar 11. Pemberian tekanan pada model
0 1 2 3 4 5 6 7 0 15 30 45 60 75 90 105 120 T e ka n a n P e n g u jia n ( B a r) Waktu (menit)
Gambar 13. Hasil simulasi displacement dengan tekanan 6,5 bar
Gambar 14. Hasil simulasi strain dengan tekanan 6,5 bar
Dari  hasil  simulasi  untuk  tegangan  ( stress ) seperti  pada  Gambar  12  terlihat  terdapat  bagian kritis pada daerah tertentu karena faktor konsentrasi tegangan  yang  memiliki  tegangan  sangat  tinggi yaitu  93,86  MPa  (tekanan  6,5  bar).  Pada  bagian antara  baut flange dan head data  tegangan  yang diambil  adalah  tegangan  keseluruhan  pada  bagian tabung  udara.  Hasil  simulasi displacement terlihat pada Gambar 13. Hasil simulasi untuk displacement pada tekanan 6,5 bar menunjukkan terdapat bagian- bagian yang sangat kritis sampai ke titik maksimum yaitu  sebesar    0,102  mm  pada  bagian shell tabung, tutup alumunium, head , serta inlet dan outlet . Hasil simulasi  regangan  ( strain )  seperti  terlihat  pada Gambar  14.  Dari  hasil  simulasi  untuk  regangan pada  tekanan  6,5  bar  terdapat  bagian  kritis  yang menonjol  memiliki  nilai  regangan  sebesar  0,00022. Strain ini terjadi pada bagian shell tabung dan head data strain yang  diambil  adalah strain keseluruhan pada bagian tabung udara.
Setelah  simulasi  terhadap  desain  awal  tabung udara  dilakukan,  maka  diperoleh  data stress , displacement ,  dan strain pada  bagian-bagian  kritis tabung  udara  tersebut.  Tabel  6  menunjukkan  hasil simulasi  untuk stress , displacement , dan strain dari berbagai tekanan.
Tabel 6. Hasil simulasi pada berbagai tekanan
Simulasi Pressure (bar) Max. stress (MPa) Max. displacement (mm) Max. strain 1 2 28,88 0,031 0,0001 2 3 43,31 0,047 0,00016 3 4 57,76 0,062 0,00022 4 5 72,19 0,078 0,00027 5 6,5 93,86 0,102 0,00036
Gambar 15. Grafik hasil simulasi pressure vs. stress
Gambar 16. Grafik hasil simulasi pressure vs. max displacement
Gambar 17. Grafik hasil simulasi pressure vs. strain
Dari data yang telah didapat pada Tabel 6 di atas, maka dapat dibuat grafik perbandingan pressure vs. max.  stress,  pressure  vs.  max.  displacement , dan pressure  vs.  max.  strain seperti  ditunjukkan  pada Gambar 15, Gambar 16, dan Gambar 17.
Dari data  hasil  simulasi untuk tekanan 2-6,5 bar didapat  nilai  tegangan  terkecil  untuk  tekanan  2  bar sebesar 28,88 MPa dan tegangan terbesar di tekanan 6,5  bar  sebesar  93,86  MPa.  Jadi,  semakin  besar tekanan  yang  disimulasikan  maka  akan  semakin besar tegangan yang terjadi pada tabung. Sementara itu,  terdapat  pada  bagian  tabung  yang  sangat  kritis mencapai  tegangan  maksimum  untuk  setiap tekanannya yaitu pada bagian antara baut flange dan head. Tegangan  ini  disimulasikan  pada  bagian keseluruhan tabung.
Dari data  hasil  simulasi untuk tekanan 2-6,5 bar didapat  nilai displacement terkecil  untuk  tekanan  2 bar sebesar 0,031 mm dan displacement terbesar di tekanan  6,5  bar  sebesar  0,102  mm.  Jadi,  semakin besar  tekanan  yang  diaplikasikan  maka  akan semakin  besar displacement yang  terjadi  pada tabung.  Sementara  itu,  terdapat  pada  bagian  tabung yang sangat kritis mencapai maximum displacement untuk  setiap  tekanannya    yaitu  pada  bagian  bagian shell tabung, tutup alumunium, head , dan air copler pada head .
Dari data  hasil  simulasi untuk tekanan 2-6,5 bar didapat  nilai strain terkecil  untuk  tekanan  2  bar sebesar  0,0001  dan strain terbesar  di  tekanan  6,5 bar  sebesar  0,00036.  Jadi,  semakin  besar  tekanan yang disimulasikan maka akan semakin besar strain yang  terjadi  pada  tabung.  Sementara  itu,  terdapat stress pada  bagian  tabung  yang  kritis  terlihat menonjol di bagian shell tabung dan head .

## IV. K ESIMPULAN
Rancang bangun tabung udara dingin terkompresi  dengan  Tekanan  5  bar  telah  berhasil dilakukan  pada  penelitian  ini.  Desain  dimensi tabung  dipilih  dengan  tegangan  terendah  yaitu panjang  490  mm,  diameter  dalam  153  mm,  dan tebal  6  mm.  Dari  hasil  simulasi finite  element analysis dengan  tekanan  2-6,5  bar,  semakin  besar tekanan yang disimulasikan maka akan menghasilkan  nilai stress , displacement , dan stain yang  besar  pula.  Bagian  kritis  untuk stress terjadi pada  antara  baut flange dan head ,  untuk displacement terjadi  pada shell tabung,  tutup alumunium, head dan  sok  drat head ,  dan  untuk strain terjadi pada shell tabung dan head . Penelitian selanjutnya  bisa  dilakukan  dengan  mengurangi konsentrasi  tegangan  dengan  ditambahkannya reinforcement  pad untuk  setiap  komponen  pada shell dan  untuk  mengetahui  tegangan  yang sebenarnya  tabung  udara  perlu  dilengkapi  dengan strain gauge.

## U CAPAN T ERIMA K ASIH
Terima  kasih  disampaikan  kepada  LPPM Universitas  Ibn  Khaldun  Bogor  yang  telah memberikan  bantuan  dana  penelitian  dan  kepada kepala  Laboratorium  Manufaktur  Program  Studi Teknik  Mesin  sebagai  tempat  dilaksanakannya penelitian ini.

## R EFERENSI
[1]  I. Kurniawan, E. Septe, and I. Satria, “Perencanaan Bejana  Tekan  (  Pressure  Vessel  )  Tipe  Separator
0 20 40 60 80 100 0 2 4 6 8 M a x S tr e s s ( M P a ) Pressure  (bar) 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0 2 4 6 8 M a x D is p la ce m e n t (m m ) Pressure  (bar) 0 0.00005 0.0001 0.00015 0.0002 0.00025 0.0003 0.00035 0.0004 0 2 4 6 8 M ax St rain Pressure  (bar)
Untuk  Fluida  Gas,” Undergrad.  Res.  Fac.  Ind. Technol. BUNG HATTA Univ. , vol. 6, no. 2, 2015.
[2]  C.  Sutowo  and  Hantawan,  “Perancangan  pressure vessel  kapasitas  0,017  m3  tekanan  1  MPa  Untuk menampung air kondensasi Boge,” SINTEK , vol. 5, no. 2, pp. 14–26, 2011.
[3]  R.  C.  Putra,  “Perancangan  Bejana  Tekan  Kapasitas 5 M3 Dengan Tekanan Desain 10 Bar Berdasarkan Standar,” J. Tek. MESIN , vol. 1, no. 1, 2017.
[4]  D.  Satrijo  and  S.  Habasya,  “Perancangan  dan Analisa  tegangan  Bejana  Tekan  Horizontal  dengan metode elemen hingga,” ROTASI , vol. 14, no. 3, pp. 32–40, 2012.
[5]  D.  Wicaksono,  P.  Hartono,  and  U.  Lesmanah, “Analisa  pengaruh  bentuk  head  terhadap  tegangan maksimum  yang  diterima  pada  bejana  tekan  jenis Knock Out Drum,” J. Tek. Mesin , vol. 13, no. 1, pp. 1–5, 2019.
[6]  S.  B.  Kumar,  P.  Prasanna,  and  S.  K.P.,  “Stress
Analysis  And  Design  Optimization  Of  A  Pressure Vessel  Using  Ansys  Package,”  in Materialstoday: Proceeding , 2018, pp. 4551–4562.
[7]  E.  Manullang,  T.  Stenly,  and  B.  L.  Maluegha, “Analisis  Tegangan  Pada  Bejana  Tekan  Vertikal 13ZL10004291  Di  PT.  Aneka  Gas  Industri,” J. Online Poros Tek. Mesin , vol. 5, no. 2, pp. 92–102,
2016.
[8]  S. ASME, “2017 Boiler and Pressure Vessel  Code, An International Code BPVC17,” ASME Boil. Press. Vessel Code , p. 25, 2017.
[9]  H.  Sonawan, Perancangan  Elemen  Mesin ,  1st  ed. Bandung: Alfabeta, 2014.
[10]  A. dkk. Aziz, “Perancangan Bejana Tekan (Pressure Vessel)  Untuk  Separasi  3  Fasa,” J.  Ilm.  SINERGI , vol. 18, no. 1, pp. 31–38, 2014.
[11]  S.  I.  Units,  “A  Text-Book  of  Obstetrics,” Edinb. Med. J. , vol. 15, no. 4, p. 354, 1904.