Perancangan Integrated Tug-Barge (ITB) Pengangkut CNG (Compressed Natural Gas) Yang Sesuai Untuk Perairan Sembakung-Nunukan

Abstrak—Diperkirakan, pada tahun 2014 nanti sumur gas di Sembakung akan menghasilkan gas 5 MMscfd, dimana volume tersebut akan naik secara bertahap hingga mencapai 25 MMscfd di 2016, untuk periode selama 11 tahun. Gas tersebut dialokasikan sebagai bahan bakar untuk PLTG di Nunukan yang yang berjarak 25 mil laut dari Sembakung. Untuk itu perlu adanya sarana transportasi gas yang dapat menyalurkan gas dari Sembakung ke Nunukan. Selain dengan LNG (Liquified Natural Gas) gas juga dapat didistribusikan dalam bentuk gas yang terkompresi atau CNG (Compressed Natural Gas) dimana teknologi pengangkutannya lebih sederhana, murah dan mudah dibandingkan dengan LNG.

Integrated tug barge (ITB) diharapkan menjadi solusi yang cukup baik dalam memenuhi sarana transportasi gas dari Sembakung ke Nunukan. Proses perancangan ITB diawali dengan perencanaan muatan. Gas sebanyak 25MMscf dibagi dalam 3 buah barge dengan 2 buah tugboat pendorong yang bekerja secara bergantian. Masing- masing barge mengangkut 8.33 MMscf gas yang dikompresi dalam tabung CNG dan dikemas dalam kontainer. Selanjutnya metode yang digunakan dalam perancangan ITB ini adalah optimation design approach, dengan menggunakan aplikasi solver yang disediakan Microsoft excel. Luasan geladak yang dibutuhkan kontainer, dijadikan salah satu batasan dalam proses optimasi. Dari proses optimasi didapat ukuran barge yang optimal adalah Lpp = 46,79 m, B = 13,75 m, H = 2.71 m, T

= 2.14 m. Sedangkan ukuran utama tugboat pendorongnya adalah Lpp = 16 m, B = 6 m, H = 2.7 m, T = 2.12 m. Setelah dilakukan penggabungan antara keduanya, didapatkan Integrated tug barge dengan panjang Loa = 63.5 m.

Kata Kunci— CNG, Tabung CNG, Integrated Tug Barge, Nunukan.

I. PENDAHULUAN

AAT ini, tongkang yang banyak beroperasi di perairan dangkal masih menggunakan Tongkang konvensional, yaitu dengan sistem Convensional Towing-rope Tug Boat.

Pada kenyataannya, penggunaan Tongkang jenis ini masih menyisakan beberapa kendala. Diantaranya diakibatkan oleh kondisi perairan yang menyulitkan pengoperasian tongkang tersebut, terutama untuk daerah-daerah yang

memiliki tikungan tajam dan berarus, serta di daerah yang cenderung terjadi pendangkalan sungai.

Tongkang jenis Pusher-barge yang lebih dikenal dengan Integrated Tug Barge yaitu perpaduan antara Pusher Barge dan Push Boat dapat dijadikan solusi dalam memenuhi sarana transportasi di peraidan dangkal. Berbeda dengan Tug Boat pada umumnya, Push Boat dioperasikan dengan cara mendorong tongkang dengan mengikatkan bagian belakang tongkang dengan bagian depan pada Push Boat (Pusher-barge Combination).

Sembakung Kabupaten Nunukan merupakan salah satu daerah di Indonesia yang memiliki cadangan gas yang cukup besar. Diperkirakan, pada tahun 2014 nanti sumur gas di sembakung akan menghasilkan gas 5 MMscfd, dimana volume tersebut akan naik secara bertahap hingga mencapai 25 MMscfd di 2016, untuk periode selama 11 tahun [10]. Gas tersebut dialokasikan sebagai bahan bakar untuk PLTG di Nunukan yang yang berjarak 25 mil laut dari Sembakung

.

Untuk itu perlu adanya sarana transportasi yang dapat menyalurkan gas dari Sembakung ke Nunukan.

Berdasarkan permasalahan yang ada maka penulis tergerak untuk melakukan studi tentang integrated tug barge yang secara khusus digunakan dalam pendistribusiaan Gas di daerah Kabupaten Nunukan Kalimantan Utara.

II. TINJAUANPUSTAKA A. Gas Alam

Gas alam atau yang sering disebut dengan gas bumi adalah bahan atau materi yang terdiri dari fosil-fosil dan terbentuk dalam wujud gas, gas alam sebagian besar terbentuk dari metana. Gas alam dapat ditemukan di pertambangan minyak bumi, tambang batubara, dan diladang minyak bumi.

Komponen utama dalam gas alam adalah metana (CH₄), yang merupakan molekul hidrokarbon rantai terpendek dan teringan. Gas alam juga mengandung molekul-molekul hidrokarbon yang lebih berat seperti etana (C₂H₆), propana (C₃H₈) dan butana (C₄H₁₀), selain juga gas-gas yang mengandung sulfur (belerang). Gas alam juga merupakan sumber utama untuk sumber gas helium. Komposisi pada gas alam dapat bervariasi. Pada tabel di bawah ini digambarkan secara umum komposisi pada gas alam murni sebelum dilakukan pengolahan [11].

Perancangan Integrated Tug-Barge (ITB) Pengangkut CNG (Compressed Natural Gas) Yang Sesuai Untuk

Perairan Sembakung-Nunukan

Danu Utama dan Wasis Dwi Aryawan

Jurusan Teknik Perkapalan, Fakultas Teknologi Kelautan , Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia

E-mail: wasis@na.its.ac.id

S

B. Compress Natural Gas (CNG)

Salah satu cara dalam mengemas gas adalah dengan mengkonversikannya kedalam bentuk CNG. CNG adalah gas bumi yang dimampatkan atau dikompres (Compressed) sehingga bertekanan tinggi dan disimpan di dalam bejana tekan atau tabung (Cylinder). Adapun wujud dari gas CNG masih berupa gas, jadi tidak berupa cair, hanya gas tersebut ditekan sampai pada tekanan 200-250 bar atau di kisaran 29003600 psi. Dengan tekanan sebesat itu, maka diperlukan tabung khusus yang mampu menahan tekanan dari gas tersebut.

Tabung yang dipakai harus lolos dari bergagai pengujian yang sesuai dengan kode dan standar, mengingat muatannya adalah gas dengan tekanan yang besar. Tiap Negara memiliki kode dan standar yang berbeda, misalnya di Amerika mengacu pada standar ASME, di Inggris mengacu pada standar BS, dan lain sebagainya.

Adapun beberapa tipe tabung CNG yang digunakan adalah sebagai berikut [3]:

1. Tabung ini secara keseluruhan terbuat dari baja. Biaya pembuatan yang cukup murah merupakan keuntungan dari tabung tipe ini. Namun masalah berat menjadi kendala tersendiri.

2. Tabung tipe 2 terbuat dari baja dan material komposit berupa resin dan fiber. Tabung ini dirancang agar memiliki ketebalan yang tidak terlalu besar untuk menahan tekanan gas tertentu. Tipe ini memiliki berat yang lebih ringan dari tabung tipe 1, namun dengan harga yang lebih mahal. Karena merupakan perpaduan dari logam dan bahan komposit.

3. Tabung tipe ini memiliki linear yang terbuat dari aluminium. Tentu saja ini membawa keuntungan tersendiri terhadap berat tabung yang menjadi permasalahan pada tipe 1 dan 2. Pembuatan tabung dengan bahan aluminium ini memiliki keuntungan hingga batas tertentu. Jika untuk penggunaan kapasitas penggunaan bahan aluminium dinilai tidak memberi keuntungan baik dari segi ekonomis maupun kekuatan.

4. Tabung tipe 4 terbuat dari bahan plastik dan overwrap penuh serat karbon atau konstruksi campuran viber.

Linear dari tabung 4 tidak memberikan kekuatan struktural tetapi hanya sebagai bahan untuk menyimpan gas bertekanan saja. Meskipun telah beredar dipasaran, namun tabung tipe 4 masih dalam proses pengembangan.

Gambar 2.1. Jenis Tabung CNG

C. Kemasan Tabung CNG dalam Peti Kemas

Peti kemas (Ingggris: ISO container) adalah peti atau kotak yang memenuhi persyaratan teknis sesuai dengan International Organization for Standardization (ISO) sebagai alat atau perangkat pengangkutan barang yang bisa digunakan diberbagai moda, mulai dari moda jalan dengan truk peti kemas, kereta api dan kapal petikemas laut.

Salah satu keunggulan angkutan peti kemas adalah intermodalitynya dimana peti kemas bisa diangkut dengan truk peti kemas, kereta api dan kapal petikemas. Hal inilah yang menyebabkan peralihan angkutan barang umum menjadi angkutan barang dengan menggunakan peti kemas yang menonjol dalam beberapa dekade terakhir ini.

Ukuran peti kemas standar yang digunakan ditampilkan dalam tabel berikut [12]:

Tabel 2-2. Ukuran Peti Kemas Standar

Jenis peti kemas untuk tabung gas, tangki, generator biasanya tidak dilengkapi dengan dinding samping, depan belakang dan atas.

Gambar 2.2. Tabung CNG dalam Peti Kemas

D. Integgrated Tug Barge

Baru-baru ini sedang terjadi peningkatan minat dalam penggunaan Integrated Tug Barge untuk transportasi laut.

Permasalahan ini mendorong pengembangan berbagai sistem koneksi tug barge menggabungkan fitur desain yang inovatif.

Meskipun kapal self-propelled lebih sering digunakan di industri maritim, terutama untuk perdagangan khusus, namun baru-baru ini Pusher Barge sedang dikembangkan. Kelas kapal yang telah berkembang menggunakan berbagai pengaturan dan desain, beberapa di antaranya cukup mengganti atau menambah pengaturan tali kawat konvensional.

Berikut ini adalah beberapa keuntungan dari penggunaan Integrated Tug Barge dibandingkan dengan penggunaan kapal tunda konvensional (towing rope) [2]:

1. Sistem pusher-barge memiliki ukuran panjang keseluruhan yang relative lebih pendek daripada dengan menggunakan tugboat konvensional, hal ini berarti kapal dapat lebih aman.

2. Sistem pusher barge dapat mengatur power kapal dengan sendirinya, jika menggunakan tugboat konvensional meskipun tugboat sudah mengurangi kecepatan namun belum tentu tongkang juga ikut berhenti. Perbedaan ini terlihat jelas jika digunakan untuk perairan sungai yang berarus.

3. Pusher barge dapat melakukan manuver lebih mudah terutama untuk wilayah perairan sungai yang berkelok.

4. Sistem pusher barge dapat mengendalikan badan kapal dengan mudah, karena tongkang terikat kuat pada tugboatnya. Sedangkan untuk tugboat konvensional, ada kemungkinan untuk tongkang bergerak dengan sendirinya karena adanya arus sungai yang tidak terprediksi.

Sistem pengikatan antara tug boat degan tongkang pada Integrated Tug Barge (ITB) berbeda dengan sistem pada tugboat umumnya. Pada ITB tugboat berhimpit dengan tongkang di posisi belakang. Pengikatan dibuat khusus agar tongkang tidak terpisah dari tugboat sehingga keduanya dapat bergerak dengan bersamaan. Secara garis besar sistem pengikatan pada ITB digolongkan menjadi dua jenis yaitu rope connection dan mechanical connection [2].

Gambar 2.3. rope connection (1) & mechanical connection(2)

III. METODOLOGIPENELITIAN

Secara umum metodologi yang digunakan dalam melakukan penelitian ini dapat digambarkan dalam diagram alir (flow chart) pengerjaan sebagai berikut:

Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian

IV. PERANCANGANINTEGRATEDTUGBARGE A. Perencanaan Muatan

Muatan yang akan diangkut berdasarkan Owner Requiretment berupa gas yang dimampatkan (CNG), oleh karena itu perlu dilakukan perencanaan khusus terhadap muatan tersebut. CNG harus dikemas sedemikain rupa agar dalam perjalanannya tidak terjadi hal yang tidak diinginkan.

CNG pada umumnya dikemas dalam tabung khusus, yaitu tabung CNG. Terdapat 4 tipe tabung CNG yang dijual di pasaran seperti yang telah dijelaskan dalam tinjauan pustaka.

Dari keempat tipe tabung yang ada, penulis memilih tabung tipe 1. Pertimbangannya adalah sebagai berikut:

1. Tabung dirancanakan akan dikemas dalam peti kemas 20 feet, setelah dilakukan perhitungan terhadap berat tabung beserta isinya(CNG), beratnya memenuhi berat maksimal kapasitas petikemas 20 feet.

2. Tabung tipe 1 merupakan tabung yang terbuat dari baja, oleh karena itu dijamin kuat terhadap tekanan dari gas di dalamnya.

3. Tabung CNG tipe 1 merupakan tabung yang memiliki harga termurah daripada tipe-tipe lainnya.

Untuk lebih jelasnya mengenai perencanaan ini, berikut marupakan tabel perhitungan perencanaan muatan.

Tabel 4-1. Perencanaan Muatan

B. Penentuan Ukuran Utama Tongakang

Penentuan ukuran utama Tongkang dilakukan dengan iterasi solver yang terdapat dalam program micrrosoft exel.

Sebelum model iterasi solver dibuat, terlebih dahulu dilakukan perhitungan-perhitungan yang digunakan sebagai dasar penentuan batasan dalam proses iterasi.

1) Penentuan Kapal Pembanding

Perencanaan ukuran utama dilakukan berdasar data beberapa barge yang telah dibangun dan beroperasi di perairan dangkal. Data tersebut digunakan sebagai batasan untuk menentukan nilai minimum dan maksimum. Pemilihan data barge pembanding ditentukan berdasarkan kedalaman perairan, ukuran minimum deck, dan panjang barge yang biasa beroperasi di jalur Sembakung-Nunukan. Berikut adalah daftar kapal pembanding yang digunakan untuk proses optimisasi:

Tabel 4-2. Tongkang Pebanding

2) Perhitungan Freeboard

Perhitungan freeboard berdasarkan ketentuan yang telah ditetapkan oleh International Convention on Load Lines 1966 and protocol of 1988. Barge yang dirancang merupakan kapal tipe B, sehingga diambil freeboard standar yang telah ditetapkan untuk kapal tipe B berdasarkan panjang kapal.

Kemudian ditambah dengan koreksi hingga didapatkan freboard minimal yang disyaratkan[4]. Freeboard minimal inilah yang dijadikan salah satu batasan dalam iterasi yang dilakukan.

3) Perhitungan Berat Baja

Untuk perhitungan berat baja dilakukan dengan menggunakan rule ABS. setiap profil dan pelat yang diperlukan dalam proses perancangan dihitung sesuai rumus yang ada dan kemudian ditotal jumlahnya[1].

4) Perhitungan Peralatan dan Perlengakapan Tongkang Dari ukuran utama kapal dapat diketahui nilai dari EN (Equipment Number) kapal tersebut. Dari nilai yang didapat, dicocokan dengan tabel yang tersedia untuk menentukan jumlah jangkar, panjang rantai, ukuran hawser, towline, dan peralatan perlengkapan laiunya[1].

5) Perhitungan Koreksi Displacement

Berat baja yang telah dihitung dijumlahkan dengan berat peralatan dan perlengkapan sehingga didapatkan LWT. LWT kemudian dijumlahkan dengan berat total muatan (DWT) dan didapatkanlah berat displacement. Berat LWT + DWT dibandingkan dengan displacement yang didapat dari perkalian LxBxTxCbxρ. Selisih antara keduanya harus dalam range 1% sampai 3%. Dalam hal ini LxBxTxCbxρ harus lebih besar daripada LWT+DWT yang didapat dari perhitungan, sehingga tetap ada berat cadangan didalamnya.

6) Perhitungan Trim

Perhitungan trim berdasarkan rumus yang terdapat dalam

“Parametric Design Chapter 11” [7].

7) Perhitungan Harga Material

Harga material dapat diestimasi dari perhitungan berat baja dan E&O. Dari total berat baja dikalikan harga baja per ton, maka didapat harga material baja dari barge tersebut.

Sementara untuk E&O dilakukan penjumlahan total berat masing – masing item, yang kemudian dikalikan dengan estimasi harga per ton.

Setelah semua batasan selesai dibuat, selanjutnya adalah membuat model solver untuk memperoleh ukuran utama yang optimum. Langkah – langkahnya adalah sebagai berikut:

1. Membuat model solver dimana di dalamnya terdapat value yang akan dicari, batasan yang telah ditentukan sebelumnya, dan fungsi objektif sebagai acuan untuk proses iterasi. Model yang dibuat pada penelitian ini tampak seperti gambar di bawah:

Gambar 4.1. Diagram Alir Penelitian

2. Setelah model selesai dibuat selanjutnya adalah melakukan running model. Fasilitas solver dapat diakses melalui toolbar data > solver. Selanjutnya akan muncul tampilan solver parameter. Pada menu set target cell dimasukkan harga material. Dimana pengesetanya dipilih minimum karena akan dicari harga material yang paling rendah. Untuk menu by changing cell dipilih variabel yang akan dicari yaitu L, B, T, H. Kemudian pada menu subject to the constrain dimasukkan semua nilai minimum dan maksimum yang berfungsi sebagi batasan dari proses iterasi. Setelah semua telah terisi, langkah selanjutnya adalah melakukan proses running solver. Apabila iterasi yang dilakukan memenuhi semua batasan yang diberikan maka akan muncul pemberitahuan bahwa solver telah menemukan solusi untuk model yang dibuat.

Variabel yang didapatkan dari proses running solver yang telah dilakukan adalah:

Lpp = 46.79 meter

B = 13.75 meter

H = 2.71 meter

T = 2.14 meter

Ukuran utama tongkang ini telah memenuhi semua batasan yang telah diberikan.

C. Penentuan Ukuran Utama Tug Boat

Dengan cara yang sama seperti penentuan ukuran utama barge, yaitu dengan iterasi solver, didapatkan ukuran utama tugboat yaitu:

L = 16 m

B = 6 m

T = 2.12

H = 2.7 m

Dalam iterasi tugboat ada beberapa perhitungan yang berbeda dengan iterasi pada tongkang, yaitu:

1. Perhitungan hambatan. Pada tongkang perhitungan hambatan menggunakan rumus Henschke (1978), sedangkan pada optimasi tugboat menggunakan metode Holtrop dari buku “Principle Naval Architect” vol.2[5].

2. Perhitungan LWT dan DWT. Pada tongkang perhitungan LWT dengan menghitung setiap plat, profil dan perlengkapan yang dipakai, sedangkan pada tugboat perhitungan LWT menggunakan rumus pendekatan dari buku “Practical Ship Design”[9]. Perhitungan DWT tongkang berdasarkan berat muatan yang diangkut, sedangkan pada tugboat DWT berdasarkan berat consumable dan crew.

D. Pembuatan Rencana Garis dan Rencana Umum

Telah didapatkan ukuran utama tug boat dan tongkang, selanjutnya yaitu pembuatan rencana garis dan rencana umum.

Pembuatan rencana garis menggunakan software maxsurf.

Berikut hasilnya:

Gambar 4.2. Rencana Garis Tongkang

Gambar 4.3. Rencana Garis Tugboat

Selanjutnya pembuatan rencana umum. Yang pertama dibuat yaitu rencana umum tugboat karena lebig kompleks dan menyangkut pembagian ruang-ruang akomodasi. Pembuatan rencana umum tugboat berdasarkan persyaratan yang berlaku, yaitu mengenai peletakan sekat melintang, mengenai peralatan keselamatan, lampu nevigasi dan lainnya.

Berikut merupakan rencana umum tugboat yang telah dibuat:

Gambar 4.4. Rencana umum Tugboat

Langkah selanjutnya adalah pembuatan rencana umum dari Integrated tug-barge. Integrated tugbarge merupakan penggabungan antara tugboat dan tongkang, dimana tugboat diletakkan di belakang tongkang dan diikat kuat agar tidak lepas. Perlu adanya penyesuaian bentuk dari buritan tongkang, dimana harus dibuat cekungan agar haluan tugboat dapat masuk. Haluan tugboat dibuat masuk ke buritan tongkang dengan tujuan pengikatan antara keduanya lebih kuat. Karena dalam proses sebelumnya belum ada raencana umum dari tongkang, maka dalam penggabungan ini sekaligus dibuat desain rencana umum tongkang beserta peletakan muatan dalam tongkang.

Gambar 4.4. Rencana Umum Integrated Tugbarge

V. KESIMPULANDANSARAN

Dari proses analisa dan pembahasan yang telah dilakukan, didapatkan beberapa kesimpulan sebagai berikut ini:

1. Dari proses perancangan ini didapat ukuran barge yang optimal adalah Lpp = 46,79 m, B = 13,75 m, H = 2.71 m, T = 2.14 m. Sedangkan ukuran utama tugboat pendorongnya adalah Lpp = 16 m, B = 6 m, H = 2.7 m, T

= 2.12 m. Setelah dilakukan penggabungan antara keduanya, didapatkan Integrated tug barge dengan panjang Loa = 63.5 m.

Saran – saran yang dapat diberikan untuk pengembangan tugas akhir ini adalah sebagai berikut :

1. Perencanaan sistem bongkar muat untuk direncanakan dengan lebih detail. Hal ini dikarenakan fasilitas di daerah penghasil gas alam sangat terbatas, sehingga untuk perencaan sistem bongkar muat dilakukan dengan berbagai macam asumsi peralatan.

2. Perhitungan biaya pembangunan secara riil untuk lebih diperjelas, karena menyangkut biaya investasi dan keuntungan yang didapat ketika barge ini beroperasi, mengingat pada tugas akhir ini perhitungan harga material hanya dengan rumus pendekatan yang didapatkan dari studi literature.

DAFTARPUSTAKA

[1] ABS. 2009. Rules For Building And Classing Steel Barge.

[2] Ariwibowo, Fajar. 2005. Perancangan Push Boat Untuk Pusher Barge 6840 DWT untuk Sungai di Kalimanta. Tugas Akhir. Jurusan Teknik Perkapalan.

FTK. ITS. Surabaya.

[3] Fathurahim, Gilang. 2010. Perancangan Barge Untuk Angkutan CNG (Compressed Natural Gas) Di Perairan Dangkal; Jalur Pelayaran Sembakung – Nunukan.

Tugas Akhir. Jurusan Teknik Perkapalan. FTK. ITS.

Surabaya.

[4] IMO. 1983. International Conference on Tonnage Measurement of Ship 1969. London, UK : IMO.

[5] Lewis, Edward V. 1988. Principle of Naval Architecture Vol. II Secon Revision. Jersey City;

SNAME.

[6] Manning. 1968. The Theory and Technique of Ship Design. The Massachusetts Institute of Tecnology and John wiley & sons Inc, New york.

[7] Parsons, Michael G. . 2001 . Chapter 11, Parametric Design . Univ. of Michigan: Dept. of naval Architecture and Marine Engineering.

[8] Schneekluth, H and V. Bertram . 1998 . Ship Design Efficiency and Economy, Second edition . Oxford, UK : Butterworth Heinemann.

[9] Watson, David G.M . 1998 . Practical ship Design, Volume I . Oxford, UK : Elsevier Science Ltd.

[10] http://energitoday.com

[11] http://eyesbeam.wordpress.com/tag/distribusi-gas-alam/

[12] http://wikipedia.com