BAB 4 ANALISIS DAN PEMBAHASAN
4.2 Pengolahan Data Lingkungan
4.2.1 Pengolahan Data Angin
Data angin milik PHE WMO ini didapatkan dari SEAFINE yang merupakan JIP (Joint Industry Project) dari Oceanweather Inc.Menyediakan data per satuan jam dengan periode pengambilan data dari tahun 1956-2007. Data yang disajikan pada sub bab ini terdiri dari tabel kejadian angin yang kemudian diolah menjadi windrose diagram yang dapat dilihat pada Tabel 4.5 pada sub bab 4.2.1.
49 Tabel 4.5 Data kejadian angin pada area C
Berdasarkan data kejadian angin area C pada Tabel 4.5 dapat diketahui bahwa tabel ini menunjukan data kejadian angin pada 16 arah dan dalam 5 variasi kecepatan dihitung dari <5,5 - > 13,9 dalam satuan m/det. Pada tabel bagian ini bisa diambil kesimpulan juga bahwa angin pada arah SE (Tenggara) pada kecepatan antara 5,5-8,0 m/det memiliki presentase kejadian terbesar dengan nilai 20,27 dengan jumlah riil sebesar 90.614 kejadian.. Untuk memudahkan membaca, data ini diolah menjadi diagram mawar yang dapat dilihat pada gambar 4.3.
Kegunaan data angin adalah menentukan time series angin yang diolah dalam software FAST, kemudian data olahan ini digunakan sebagai salah satu variabel dalam menentukan umur kelelahan struktur.
Arah
Kecepatan Angin (m/s) <5.5 5.5-8.0 8.0-10.8 10.8-13.9 >13.9 Total <5.5 5.5-8.0 8.0-10.8 10.8-13.9 >13.9 Total
N 2336 193 9 0 0 2538 0.52 0.04 0 0 0 0.56
NNE 2033 305 21 0 0 2359 0.45 0.07 0 0 0 0.52
NE 3027 571 29 0 0 3627 0.68 0.13 0.01 0 0 0.82
ENE 6851 5282 600 13 0 12746 1.53 1.18 0.13 0 0 2.84
E 20201 48443 13177 686 0 82507 4.52 10.84 2.95 0.15 0 18.46
ESE 25863 90614 17137 333 0 133947 5.79 20.27 3.83 0.07 0 29.96
SE 18213 26620 1634 8 0 46475 4.07 5.95 0.37 0 0 10.39
W 19252 18961 7032 1221 28 46494 4.31 4.24 1.57 0.01 0.01 10.14
WNW 18214 17768 6442 1522 110 44056 4.07 3.97 1.44 0.02 0.02 9.52
NW 10021 3344 397 56 0 13818 2.24 0.75 0.09 0 0 3.08
50
Tabel 4.6 Kecepatan angin periode 10 tahun pada area C
Berdasarkan Tabel 4.6 dapat diketahui bahwa tabel ini menunjukan kecepatan angin dalam periode 60 menit hingga 3 detik ( gust factor) dengan pengumpulan data dalam periode 10 tahun. Alasan periode 10 tahun digunakan mengacu pada aturan DNV-OS-J101 dimana dalam kondisi operasi, data angin yang digunakan untuk analisa struktur adalah periode pengumpulan data 10 tahun dengan periode 10 menit. Pada tabel ini dapat dilihat pembagian kecepatan angin pada 16 arah dengan OMNI sebagai indikator arah mana yang memiliki kecepatan angin paling besar. OMNI pada tabel ini menunjukan arah N (Utara) sebagai daerah dengan kecepatan angin terbesar dengan periode 10 menit pada kecepatan angin 12.41 m/det.
Gambar 4.3 Wind rose diagram pada area C
OMNI N NNE NE ENE E ESE SE SSE S SSW SW WSW W WNW NW NNW
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
60 MIN 11.71 11.71 4.64 5.28 7.21 9.88 10.24 8.95 6.67 5.78 5.86 6.27 8.82 10.55 10.71 7.53 5.09 10 MIN 12.06 12.06 4.78 5.44 7.41 10.18 10.55 9.22 6.87 5.95 6.04 6.46 9.09 10.87 11.03 7.76 5.24 3 MIN 12.41 12.41 4.92 5.6 7.64 10.47 10.85 9.49 7.07 6.13 6.21 6.65 9.36 11.18 11.35 7.98 5.4 2 MIN 12.53 12.53 4.96 5.65 7.71 10.57 10.96 9.58 7.14 6.18 6.27 6.71 9.45 11.29 11.46 8.06 5.45 1 MIN 12.88 12.88 5.1 5.81 7.93 10.87 11.26 9.85 7.34 6.36 6.45 6.9 9.71 11.61 11.78 8.28 5.6 3 DET 15.22 15.22 6.03 6.86 9.37 12.84 13.31 11.64 8.67 7.51 7.62 8.15 11.48 13.92 13.92 9.79 6.62
Periode
Kecepatan angin rata-rata (m/s) dan arah
10 TAHUN
<5.5 5.5-8.0 8.0-10.8 10.8-13.9 >13.9
51 Dapat disimpulkan pada Gambar 4.3 bahwa arah angin dominan mengarah ke arah Timur Tenggara (ESE). Arah Timur Tenggara ini dijadikan acuan untuk perhitungan kecepatan rata-rata angin yang diambil dari Tabel 4.5. Data pada Tabel 4.5 kemudian diolah kedalam Tabel 4.7 untuk menghitung kecepatan rata-rata pada ketinggian 10 meter diatas permukaan laut.
Tabel 4.7 Olahan Kecepatan Angin rata-rata ketinggian 10 meter Area C
Range (m/s)
Untuk mendapatkan kecepatan angin rata-rata pada ketinggian 90 meter (ketinggian turbin angin) perlu dilakukan ekstrapolasi dari ketinggian 10 meter.
Ekstrapolasi ini menggunakan metoder logarithmic extrapolation yang diambil dari DNV (2014). Pada penggunaan metode ini dibutuhkan beberapa variabel berupa ketinggian angin 10 meter, periode pada ketinggian 10 meter, ketinggian yang ingin dituju, serta periode ketinggian yang dituju. Pada Tabel 4.8 ini dapat dilihat kecepatan angin rata-rata area C pada ketinggian 90 meter adalah 8.18 m/s.
Tabel 4.8 Olahan Kecepatan Angin rata-rata ketinggian 90 meter Area C
U10 6.2904025 m/s
52
Pada Tabel 4.9 ditunjukkan perhitungan intensitas turbulen dan penyimpngan standar. Intensitas turbulen merupakan presentase fluktuasi kecepatan angin pada suatu daerah tertentu, pada kasus ini fluktuasi kecepatan angin pada area C, sedangkan penyimpangan standar menunjukan berapa nilai penyimpangan kecepatan angin dibanding dengan nilai kecepatan rata-ratanya.
Pada tabel ini adapat dilihat nilai intensitas turbulensi dan penyimpangan standar adalah 16% dan 1.26 secara berturut-turut.
Tabel 4.9 Intensitas turbulen dan standar deviasi Area C Turbulence Intensity equation
a 5
I15 0.14
I(U) 16%
σU/U10
σU standard deviation 1.26
53 Tabel 4.10 Data kejadian angin pada area G
Berdasarkan data kejadian angin area G pada Tabel 4.10 dapat diketahui bahwa tabel ini menunjukan data kejadian angin pada 16 arah dan dalam 5 variasi kecepatan dihitung dari <5,5 - > 13,9 dalam satuan m/det. Pada tabel bagian ini bisa diambil kesimpulan juga bahwa angin pada arah ESE (East South East) pada kecepatan antara 5,5-8,0 m/det memiliki presentase kejadian terbesar dengan nilai 19,02 dengan jumlah riil sebesar 85.040 kejadian.. Untuk memudahkan membaca, data ini diolah menjadi diagram mawar yang dapat dilihat pada gambar 4.4.
Tabel 4.11 Kecepatan angin periode 10 tahun pada area G
Berdasarkan Tabel 4.11 dapat diketahui bahwa tabel ini menunjukan kecepatan angin dalam periode 60 menit hingga 3 detik ( gust factor) dengan pengumpulan data dalam periode 10 tahun. Alasan periode 10 tahun digunakan mengacu pada aturan DNV-OS-J101 dimana dalam kondisi operasi, data angin
Arah
Kecepatan Angin (m/s) <5.5 5.5-8.0 8.0-10.8 10.8-13.9 >13.9 Total <5.5 5.5-8.0 8.0-10.8 10.8-13.9 >13.9 Total
N 2363 212 13 0 0 2588 0.53 0.05 0 0 0 0.58
NNE 2003 310 24 0 0 2337 0.45 0.07 0.01 0 0 0.53
NE 2941 613 36 0 0 3590 0.66 0.14 0.01 0 0 0.81
ENE 7354 6377 841 21 0 14593 1.65 1.43 0.19 0 0 3.27
E 20764 54939 16321 1005 0 93029 4.64 12.29 3.65 0.22 0 20.8
ESE 24567 85040 16673 320 0 126600 5.5 19.02 3.73 0.07 0 28.32
SE 17041 23300 1490 8 0 41839 3.81 5.21 0.33 0 0 9.35
SSE 7960 2129 12 0 0 10101 1.78 0.48 0 0 0 2.26
S 4700 567 8 0 0 5275 1.05 0.13 0 0 0 1.18
SSW 5095 596 16 0 0 5707 1.14 0.13 0 0 0 1.27
SW 8182 1833 83 3 0 10101 1.83 0.41 0.02 0 0 2.26
WSW 12784 6493 1284 79 0 20640 2.86 1.45 0.29 0.02 0 4.62
W 19016 19225 7101 1214 30 46586 4.25 4.3 1.59 0.27 0.01 10.42
WNW 18548 18233 6827 1563 111 45282 4.15 4.08 1.53 0.35 0.02 10.13
NW 9921 3393 406 56 0 13776 2.22 0.76 0.09 0.01 0 3.08
60 MIN 16.21 9.71 10.68 10.45 13.84 14.44 14.4 11.96 9.39 9.16 9.94 11.76 13.89 16.21 13.75 13.75 10.03 10 MIN 16.7 10 11 10.76 14.26 14.87 14.83 12.32 9.67 9.43 10.24 12.11 14.31 16.7 14.16 14.16 10.33 3 MIN 17.18 10.29 11.32 11.08 14.67 15.32 15.26 12.68 9.95 9.71 10.54 12.47 14.72 17.18 14.58 14.58 10.63 2 MIN 17.34 10.39 11.43 11.18 14.81 15.45 15.41 12.8 10.05 9.8 10.64 12.58 14.86 17.34 14.71 14.71 10.73 1 MIN 17.83 10.68 11.75 11.5 15.22 15.88 15.84 13.16 10.33 10.08 10.93 12.94 15.28 17.83 15.12 15.13 11.03 3 DET 21.07 12.62 13.88 13.59 17.99 18.77 18.72 15.55 12.21 11.91 12.92 15.29 18.06 21.07 17.88 17.88 13.04
10 TAHUN Periode
Kecepatan angin rata-rata (m/s) dan arah G
54
yang digunakan untuk analisa struktur adalah periode pengumpulan data 10 tahun dengan periode 10 menit. Pada tabel ini dapat dilihat pembagian kecepatan angin pada 16 arah dengan OMNI sebagai indikator arah mana yang memiliki kecepatan angin paling besar. OMNI pada tabel ini menunjukan arah W (Barat) sebagai daerah dengan kecepatan angin terbesar dengan periode 10 menit pada kecepatan angin 16.7 m/det.
Gambar 4.4 Wind rose diagram pada area G
Dapat disimpulkan pada Gambar 4.4 bahwa arah angin dominan mengarah ke arah Timur Tenggara (ESE) sama seperti area C. Arah Timur Tenggara ini dijadikan acuan untuk perhitungan kecepatan rata-rata angin yang diambil dari Tabel 4.10. Data pada Tabel 4.10 kemudian diolah kedalam Tabel 4.12 untuk menghitung kecepatan rata-rata pada ketinggian 10 meter diatas permukaan laut.
Tabel 4.12 Olahan Kecepatan Angin rata-rata ketinggian 10 meter Area G
Range (m/s)
mid
(m/s) kejadian ESE kej. ESE x mid
0.1-5.4 2.75 24567 67559.25
5.5-7.9 6.7 85040 569768
<5.5 5.5-8.0 8.0-10.8 10.8-13.9 >13.9
55
Untuk mendapatkan kecepatan angin rata-rata pada ketinggian 90 meter (ketinggian turbin angin) perlu dilakukan ekstrapolasi dari ketinggian 10 meter.
Ekstrapolasi ini menggunakan metoder logarithmic extrapolation yang diambil dari DNV (2014). Pada penggunaan metode ini dibutuhkan beberapa variabel berupa ketinggian angin 10 meter, periode pada ketinggian 10 meter, ketinggian yang ingin dituju, serta periode ketinggian yang dituju. Pada tabel 4.13 dapat dilihat kecepatan angin rata-rata area C pada ketinggian 90 meter adalah 8.19 m/s.
Tabel 4.13 Olahan Kecepatan Angin rata-rata ketinggian 90 meter Area G
U10 6.296776 m/s
Pada Tabel 4.14 ditunjukkan perhitungan intensitas turbulen dan penyimpngan standar. Intensitas turbulen merupakan presentase fluktuasi kecepatan angin pada suatu daerah tertentu, pada kasus ini fluktuasi kecepatan angin pada area C, sedangkan penyimpangan standar menunjukan berapa nilai penyimpangan kecepatan angin dibanding dengan nilai kecepatan rata-ratanya.
Pada tabel ini adapat dilihat nilai intensitas turbulensi dan penyimpangan standar adalah 16% dan 1.3 secara berturut-turut.
56
Tabel 4.14 Intensitas turbulen dan standar deviasi Area G