BAB IV
PERENCANAAN DAN PERHITUNGAN
4.1 Data Utama Kapal
Tabel 4.1 Prinsiple Dimension
No Principle Dimension
1 Nama Proyek Kapal KAL 28 M
3 Owner TNI AL
4 Class BKI
5 Designer PT. TESCO INDOMARITIM
6 Produksi PT. TESCO INDOMARITIM
7 Loa 28,00 M
8 Lpp 25.5 M
9 B 5.85 M
10 T 1,1 M
11 V 28 KNOTS
Kapal patrol KAL28M TNI AL mempunyai panjang 28 meter dan lebar 5.85 meter. Kapal patroli ini dipesan oleh TNI AL dan dibangun di galangan PT. TESCO INDOMARITIM di daerah Bekasi. Kapal ini terbuat dari alumunium dengan penggerak waterjet. Kapal ini mempunyai fungsi mengamankan perairan Indonesia baik perairan laut maupun perairan sungai.
4.2 General Arrangement
General Arrangement merupakan gambar bentuk kapal secara umum berupa lay out ruangan kapal, dimensi umum kapal, dimensi ruangan kapal, dan spesifikasi kapal secara umum.
Gambar 4.1 General Arrangement Gambar Detail : Lihat Lampiran
4.3 Sistem Perpipaan 4.3.1 Sistem Bilge
System perpipaan bilga merupakan system perpipaan yang berfungsi mengalirkan sisa-sisa air dan minyak yang masuk ke dalam kapal yang kemudian akan dikeluarkan ke laut. System bilga terdiri pipa cabang dan pipa utama. Jumlah pipa cabang tergantung kompartmen tiap-tiap kapal. Kapal KAL28M TNI AL mempunyai 6 cabang pipaa yaitu 5 kompartmen dan 1 chain locker. Berikut gambar line pipa untuk system bilga, sebagai berikut:
Gambar 4.2 Diagram Sistem Bilga
Adapun pompa bilga diparalel dengan pompa general service atau pompa pemadam agar dapat digunakan untuk emergency dan menghemat pompa.
4.3.2 Routing Sistem Perpipaan Bilge
Adapun lay out system perpipaan bilga akan direncanakan berdasarkan gambar rencana umum yang KAL28M TNI AL dengan menyesuaikan ruangan dan kondisi kapal. Berikut lay out system bilga pada kapal KAL28M TNI AL:
Gambar 4.2 Lay Out Sistem Bilga
4.3.3 Perhitungan Sistem Pipa
a. Perhitungan Diameter Pipa Bilga Utama
Minimum diameter dalam pipa bilga suction adalah minimum 6 mm dari dimensi yang ada di pasaran. Diameter pipa bilga utama mengikuti persamaan sebagai berikut:
√
( ABS 2013 Rules and Regulation, part 4, chapter 6, section 4/5.3.1(a) ) Dimana : L ABS = 96 % LWL ≥ LPP ≤ 97 % LWL Then ≥ 96 % LWL = 22,49 meter ≤ 97 % LWL = 22,73 meter LPP = 25,50 meter L ABS = 22,73 meter Diketahui: Lwl = 23,43 m Lpp = 25,50 m B = 5,85 m H = 3,5 m T = 1,1 m r = 1025 Kg/m3 u = 0,0000849 cst on 30oC
Jadi, d = √
= √ = 46,11 mm
= 1,82 Inch
Pipa bilga utama menggunakan pipa carbon steel berdasar JIS Standard sebagai berikut:
Diameter dalam = 102 mm
Tebal = 6 mm
Diameter luar = 114 mm
Nominal pipe size = 100A mm schedule - 40 Jenis Material = Carbon steel, galvanized
b. Perhitungan Pipa Bilga Cabang
Diameter pipa cabang untuk tiap-tiap kompartmen yaitu mengunakan rumus : √
( ABS 2013 Rules and Regulation, part 4, chapter 6, section 4/5.3.1(d) ) dimana:
c = Panjang Kompartmen (m)
= 8 m
B = 5.85 m
Jadi, db = √ = √ = 41,11 mm
= 1,62 Inch
Pipa bilga cabang menggunakan pipa carbon steel berdasar JIS Standard sebagai berikut:
Diameter dalam = 41 mm
Tebal = 4 mm
Diameter luar = 48 mm
Nominal pipe size = 40A mm schedule - 40 Material = Carbon steel, galvanized
c. Perhitungan Kapasitas Pompa Bilga
Berdasarkan rule ABS, kapasitas debit pompa bilga tidak melebihi persamaan di bawah ini:
Sumber: ABS 2013 Rules and Regulation, part 4, chapter 6, section 4/5.3.2 Dimana:
dm = Diameter dalam pipa utama biga = 102,00 mm
Q = capacity m3/h
Jadi, Q = dm²
= 58,89 m3/h
d. Perhitungan Kecepatan
Ketika dua atau lebih pompa terhubung pada sistem bilga, susunan dan kapasitas tidak mengurangi kapasitas efektif.
Q = A/V Keterangan =
A = Luas Permukaan Pipa V = Kecepatan Alir dalam pipa A =
= 8167,14 mm2
= 0,00816714 m2
Kecepatan Alir = Q/A =
= 2 m/s
e. Perhitungan Head Pada Pompa Bilga - Perhitungan Instalasi di Ruang Mesin H : Hs + HP + HV + total Head-loss
(Sumber : Pompa dan Kompresor Ir. Sularso, MSME hal 28) Dimana :
Hs = tinggi antara pompa ke overboard = Pompa diletakkan di tangtop engine room sehingga tinggi = 0 meter = Shore connection
Hp = Perbedaan tekanan di sisi suction dan sisi discharge =
= 0 Karena tekanan di suction dan discharge adalah sama
Hv = Perbedaan kecepatan alir di sisi suction dan sisi discharge =
= 0 m
a. Perhitungan Head Lose di Suction line Major losses : Re: ( D x V ) / υ
( Sumber : Pompa dan Kompresor Ir.Sularso,MSME hal 28) Dimana :
dm = Diameter dalam Pipa = 102,00 mm = 0,102 m V = Kecepatan Aliran = 2,00 m/s υ = cst pd 30°C = 0,0000000000849 m2/s Re = if Re <2300,"laminer"
= (Vs x dm)/u = turbulen if Re >2300,"turbulen" = 2402826855.90 turbulen
1). Major losses :
( Sumber : Pompa dan Kompresor Ir.Sularso,MSME hal 28) Dimana :
= 0,02 + 0,0005/dm = 0,025
L = Panjang pipa suction = 61,39 m
V = 2 m/s
D = diameter dalam pipa = 0,102 m
Major losses (hf) =
= = 3,07 m
2). Minor losses : Head Karena aksessoris pipa
No. Type n k n x k 1 Filter 12 0,58 6.96 2 Butterfly v/v 2 0,3 0.6 3 Elbow 90° 20 0,75 15 4 T Joint 6 0,5 3 5 Bellmouthed 10 0,05 0.5 Total 26.06
Minor Losses = 2g = = 5.33 Meter
b. Perhitungan Head Pompa pada discharge line
1). Mayor Losses
Major losses = hf =
( Sumber : Pompa dan Kompresor Ir.Sularso,MSME hal 28)
Catatan : L = Panjang Pipa = 6,29 M D = Diameter Pipa = 0,102 M v = Kecepatan Aliran = 2,00 m/s λ = Friction Loss = 0,024901961 hf 2 = = 0,314 Meter
2). Minor Losses no. Type n k n x k 1 SDNRV 4 0,34 1,36 2 T Joint 1 0,5 0,5 Total 1,86 Minor losses = 2g = = 0,38 Meter
Head Total = Hs + Hp + Hv + Σ head losses (suction and discharge) = 10.95 Meter
f. Pemilihan Pompa
Berdasarkan perhitungan, diketahui pompa yang akan dipilih dengan spesifikasi sebagai berikut:
Head = 10.95 m
Tabel 4.2 Spesifikasi Pompa Bilga Maker EBARA Tipe 50x40 FSHA Kapasitas 200 liter/Menit Head 16 Meter Putaran 2950 RPM Frequensy 50 HZ Power 1.5 KW/380 V/3 PHASE
Tabel 4.3 Spesifikasi Pompa General Service
Maker EBARA Tipe 65x50 FSHA Kapasitas 30 m3/Hr Head 15 Meter Putaran 2950 RPM Frequensy 50 HZ Power 3.7 KW/380 V/3 PHASE
4.4.2 Sistem Perpipaan Air Laut 4.4.2.1 Sistem Perpipaan Air Laut
Sistem pendingin berfungsi sebagai pendingin semua komponen-komponen mesin. Pendinginan mesin dibutuhkan karena untuk menghindari stress material pada saat mesin bekerja dan mencegah over heating. Mesin yang digunakan pada kapal KAL28 TNI AL adalah Caterpillar dengan daya mesin 1600 BHP dengan posisi kanan dan kiri. Sistem pendingin pada mesin mesin ini menggunakan sistem pendingin air laut. Selain main engine, sistem pendingin dibutuhkan pada generator. Kapal ini mempunyai dua generator menggunakan Westerbeke.
Proses sistem pendingin kapal KAPAL KAL28 TNI AL menggunakan air laut yang diambil langsung dari laut. Air laut yang masuk kemudian disaring dan akan didistribusikan oleh pompa pendingin air laut ke beberapa cabang yaitu main engine dan generator. Selain sebagai sistem pendingin engine dan generator, sistem air laut juga diparalel dengan sistem pemadam. Berikut skematik diagram sistem pendingin air laut,:
Gambar 4.3 Skematik Diagram Sistem Air Laut Gambar deatil lihat lampiran:
Berdasarkan skematik yang dibuat, sistem pendingin air laut ada beberapa bagian, meliputi sistem pendingin engine dan generator, sistem pemadam kebakaran, dan sistem sanitary. Sumber air laut diambil langsung dari laut melalui
sea chest sebagai pipa utama untuk mengambil air laut kemudian didistribusikan ke beberapa sistem.
Berikut gambar routing pipa sistem pendingin air laut,:
Gambar 4.4 Sistem Pendingin Air Laut Gambar Detail lihat lampiran..
4.4.2 Perhitungan Sistem Pendingin Air Laut a. Diameter Pipa Sistem Pendingin Mesin
Berdasarkan spesifikasi main engine Caterpillar, diameter pipa isap yang digunakan adalah sebagai berikut:
Diameter dalam = 78 mm
Tebal = 5 mm
Nominal pipe size = 80A mm schedule - 40 Material = Carbon steel, galvanized
Adapun diameter pipa exhaust dari engine ke overboard adalah sebagai berikuit: Diameter dalam = 49 mm
Tebal = 4 mm
Diameter luar = 53 mm
Nominal pipe size = 50A mm schedule - 40 Material = Carbon steel, galvanized
b. Diameter Pipa Sistem Pendingin Generator
Berdasarkan spesifikasi main engine Caterpillar, diameter pipa isap yang digunakan adalah sebagai berikut:
Diameter dalam = 78 mm
Tebal = 5 mm
Diameter luar = 89 mm
Nominal pipe size = 80A mm schedule - 40 Material = Carbon steel, galvanized
Adapun diameter pipa exhaust dari engine ke overboard adalah sebagai berikuit: Diameter dalam = 35 mm
Tebal = 4 mm
Diameter luar = 42 mm
Nominal pipe size = 32A mm schedule - 40 Material = Carbon steel, galvanized
c. Diameter Pipa Sistem Pemadam
Kapasitas pompa pemadam diketahui : 30 m3/h
Diameter pipa pemadam adalah: Q = A/V
Keterangan =
A = Luas Permukaan Pipa V = Kecepatan Alir dalam pipa
D2 =
= = 0,0053
D = 0.073 Meter = 73 mm
Pipa pemadam menggunakan pipa carbon steel berdasar JIS Standard sebagai berikut:
Diameter dalam = 78 mm
Tebal = 5 mm
Diameter luar = 89 mm
Nominal pipe size = 80A mm schedule - 40 Material = Carbon steel, galvanized
Perhitungan Head Pada Pompa Air Laut H : Hs + HP + HV + total Head-loss
(Sumber : Pompa dan Kompresor Ir. Sularso, MSME hal 28) Dimana :
Hs = jarak antara bottom ke ruangan navigasi = Pompa diletakkan di tangtop engine room sehingga tinggi = 12 meter Hp = Perbedaan tekanan di sisi suction dan sisi discharge
= According SOLAS Chapter II-2 regulation 10,2.1.6 part C, for cargo ships: 6,000 gross tonnage and upwards 0,27 N/mm2
= 5 Meter
Hv = Perbedaan kecepatan alir di sisi suction dan sisi discharge =
= 0 m
Perhitungan Head Lose di Suction line Major losses : Re: ( D x V ) / υ
( Sumber : Pompa dan Kompresor Ir.Sularso,MSME hal 28) Dimana :
dm = Diameter dalam Pipa
= 78 mm
= 0.078 m
V = Kecepatan Aliran = 2,00 m/s
υ = cst pd 30°C = 0,0000000000849 m2/s
Re = if Re <2300,"laminer"
= (Vs x dm)/u = laminer if Re>2300,"turbulen" = 1837455830 laminer
Major losses :
( Sumber : Pompa dan Kompresor Ir.Sularso,MSME hal 28) Dimana :
Λ = 0,02 + 0,0005/dm = 0,026
L = Panjang pipa suction
= 5 m
V = 2 m/s
D = diameter dalam pipa = 0.078 m
Major losses (hf) =
= = 0.35 m
2). Minor losses : Head Karena aksessoris pipa No. Accesoris n k n x k 1 T joint 2 0.5 1 2 Butterfly valve 1 0.3 0.3 3 SDNRV 2 0.34 0.68 4 Gate Valve 4 0.15 0.6 5 Elbow 90⁰ 2 0.75 1.5 6 Filter 6 0.58 3.48 Σ : 7.56 Minor Losses = 2g = = 1.54 Meter
Total Head Loss di suction line = Major Head Loss + Minor Head Loss = 1.89 Meter
Perhitungan Head Pompa pada discharge line
1). Mayor Losses
Major losses = hf =
( Sumber : Pompa dan Kompresor Ir.Sularso,MSME hal 28)
Catatan :
L = Panjang Pipa = 9 M
λ = Friction Loss = 0,024901961 hf 2 = = 0.86 Meter 2). Minor Losses No. Accesoris n k n x k 2 Butterfly valve 8 0.3 2.4 3 SDNRV 2 0.34 0.68 4 T Joint 9 0.5 4.5 5 Elbow 90o 3 0.75 2.25 Σ : 9.83 Minor losses = 2g = = 2,00 Meter
Head Total = Hs + Hp + Hv + Σ head losses (suction and discharge) = 21.9 Meter
g. Penentuan Kapasitas Pompa Air Laut / Pemadam
Tabel 4.4 Spesifikasi Pompa Pemadam
Maker EBARA Tipe 80x65 FSHA Kapasitas 60 m3/Hr Head 30 Meter Putaran 2950 RPM Frequensy 50 HZ Power 4.5 KW/380 V/3 PHASE
