Skirt pada pressure vessel berfungsi sebagai support yang menopang bejana tekan sehingga beban dapat diteruskan ke pondasi, sehingga kekuatan dari Skirt perlu dilakukan analisa lebih lanjut. Finite Element merupakan metode numerik yang memberikan kecepatan dan keakuratan terhadap analisa engineering.
Perhitungan ketebalan skirt digunakan rumus campuran antara gaya tekan dan gaya tarik, pada gaya tarik, dapat langsung dibandingkan antara beban dari gaya tarik tersebut terhadap kekuatan material, dengan menambahkan beberapa safety faktor, sedangkan gaya tekan, dihitung berdasarkan ASME Code – UG 23 1.
Pada aktual stress, dan deformasi yang terjadi pada skirt sangat bervariatif, terutama apabila terdapat lubang / bukaan yang digunakan untuk jalur pipa, baik drain, pipa produk dll, atau bisa juga lubang untuk manhole, beberapa hal terkait dengan bukaan skirt yang wajib menjadi pertimbangan adalah :
- Seberapa banyak dan besar lubang yang ada pada skirt.
- Ketinggian vessel dan sistem sambungan antara vessel dan skirt.
- Jarak antar lubang pada skirt
- Jarak bukaan / lubang dengan support bawah.
- Tinggi dan lebar dari skirt.
Penggunaan aplikasi finite element dibidang pressure vessel sudah banyak dilakukan dan terbukti efektif pada engineer ataupun disiplin lain untuk memberikan data sehingga dapat diambil keputusan yang tepat terhadap laporan yang dihasilkan, contohnya Finite Element digunakan untuk simulasi tegangan akibat termal pada skirt support, karena tegangan termal akan berpengaruh besar terhadap kondisi fatiqe dari material, hasil dari Finite Elemen digunakan lebih lanjut pada proses fabrikasi dan pengelasan 2.
Sambungan Skirt dengan model pada bagian bawah melebar (Kerucut terpancung), seperti gambar disamping, mempunyai keuntungan dimana ketebalan skirt dapat didesain secara minimum, namun mempunyai kekuatan yang lebih, pada beberapa kasus, model skirt tersebut sering bermasalah saat suhu vessel cukup tinggi (diatas 300 C), pada pembebaban kombinasi sering kali ditemukan pada sambungan welding antara Skirt dan Vessel, tegangan yang dihasilkan melebihi batas keamanan secara Code, sehingga diperlukan perkuatan, metode analisa engineering terhadap desain awal dan perubahan desain untuk perkuatan, dapat dilakukan dengan cepat menggunakan metode Finite Element. 3
Analisa menggunakan finite element terhadap skirt vessel, sangat disarankan apabila :
- Vessel / Bejana tekan berbentuk panjang dan tinggi, lebih dari 5 diameter
- terdapat cukup banyak bukaan untuk jalur pipa ataupun man hole.
- Skirt Vessel berbentuk kerucut terpancung / Conical.
- Sambungan Skirt vessel dan vessel cukup kompleks, terutama pada titik pengelasan.
- Vessel mempunyai suhu lebih dari 200 C, dan mempunyai isolasi terhadap support.
- Support dan Vessel berbeda material.
Aplikasi Finite Element
Penggunaan finite element dapat dengan mudah dan cepat mengetahui karateristik dari pembebanan yang diterima oleh skirt pada pressure vessel misalkan : local stress, deformasi, total stress, total tegangan dan regangan, dll. dengan hasil yang lebih terperinci pada titik tertentu, sehingga engineer dapat melakukan pengecekan terhadap kekutan material terhadap beban, memberikan rekomendasi terhadap perkuatan yang perlu dilakukan, dan lainya. Misalkan pada Gambar 1 diatas, Finite element dapat dengan mudah memberikan data displacement pada skirt vessel, dari data displacement tersebut, engineer akan berkoordinasi dengan disiplin lainya, agar hasil dari displacement tersebut masih aman untuk vessel dapat beroperasi, pada divisi piping, displacement pada area nozzle dapat digunakan sebagai data inputan pipe stress analysis, pada divisi civil, inputan tersebut juga dapat digunakan untuk melakukan pengecekan terhadap pondasi.
Contoh Hasil Simulasi Finite Element pada Skirt Vessel
Data apa saja yang didapatkan dari analisa skirt menggunakan Finite Element ?, berikut adalah beberapa contoh gambar dan data yang didapatkan dari analisa kekuatan Skirt menggunakan metode Finite Element.
Author
Refferensi- Basic Skirt Thickness, Hexagon Manual, https://docs.hexagonppm.com/r/en-US/PV-Elite-Help-V24/Version-24/349833 [↩]
- Weil, N. A., and Murphy, J. J. (February 1, 1960). “Design and Analysis of Welded Pressure-Vessel Skirt Supports.” ASME. J. Eng. Ind. February 1960; 82(1): 1–13. https://doi.org/10.1115/1.3662984 [↩]
- Deepali Mathur (2017) : Finite Element Analysis of Skirt to Shell Junction in a Pressure Vessel; Indian Journal of Science and Technology, Vol 10(25), DOI: 10.17485/ijst/2017/v10i25/113816, July 2017 [↩][↩]