TUGAS SISTEM DALAM KAPAL COOLING SYSTEM Pranasetya Candra Mahardika NRP. 0816040029
Dosen Pengajar : Ekky Nur Budiyanto, SST., MT. PROGRAM STUDI TEKNIK PERPIPAAN JURUSAN TEKNIK PERMESINAN KAPAL POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA 2017
i
DAFTAR ISI
Daftar Isi ....................................................... .............................................................................................................. .........................................................
ii
Daftar Gambar ............................................... ....................................................... .........................................................
iv
Daftar Tabel .................................................. ....................................................... .........................................................
v
Daftar Pustaka ............................................... ....................................................... .........................................................
vi
Bab 1 Pendahuluan .................................................. ..............................................
1
1.1 Latar Belakang ................................................ ......................................
1
1.2 Rumusan Masalah .................................................... ................................................................................. .............................
3
1.3 Tujuan ..................................................... ................................................................................................... ..............................................
3
Bab 2 Tinjauan Pustaka ................................................... ......................................
4
2.1 Kapal General Cargo .............................................. .............................
4
2.2 Sistem Pendingin ..................................................... .................................................................................. .............................
5
2.3 Macam – Macam – Macam Macam Sistem Pendingin .................................................... ......................................................
7
2.4 Seawater Cooling System (Sistem Pendingin Air Laut) .......................
9
2.5 Central Cooling System (Sistem Pendingin Terpusat) .........................
17
2.6 Jacket 2.6 Jacket Cooling Water System .................................................... ............................................................... ...........
22
Bab 3 Metodologi Penelitian .................................................... ................................................................................. .............................
28
Bab 4 Analisa dan Pembahasan ............................................................................
30
4.1 Dimensi Kapal ................................................ ......................................
30
4.2 Desain P&ID Sistem Pendingin Referensi MAN B&W .....................
31
4.3 Penentuan Dimensi Pipa Pendingin ..................................................... .......................................................
33
4.3.1 Diameter Pipa ................................................. .............................
34
4.3.2 Ketebalan Pipa ................................................ .............................
35 ii
DAFTAR ISI
Daftar Isi ....................................................... .............................................................................................................. .........................................................
ii
Daftar Gambar ............................................... ....................................................... .........................................................
iv
Daftar Tabel .................................................. ....................................................... .........................................................
v
Daftar Pustaka ............................................... ....................................................... .........................................................
vi
Bab 1 Pendahuluan .................................................. ..............................................
1
1.1 Latar Belakang ................................................ ......................................
1
1.2 Rumusan Masalah .................................................... ................................................................................. .............................
3
1.3 Tujuan ..................................................... ................................................................................................... ..............................................
3
Bab 2 Tinjauan Pustaka ................................................... ......................................
4
2.1 Kapal General Cargo .............................................. .............................
4
2.2 Sistem Pendingin ..................................................... .................................................................................. .............................
5
2.3 Macam – Macam – Macam Macam Sistem Pendingin .................................................... ......................................................
7
2.4 Seawater Cooling System (Sistem Pendingin Air Laut) .......................
9
2.5 Central Cooling System (Sistem Pendingin Terpusat) .........................
17
2.6 Jacket 2.6 Jacket Cooling Water System .................................................... ............................................................... ...........
22
Bab 3 Metodologi Penelitian .................................................... ................................................................................. .............................
28
Bab 4 Analisa dan Pembahasan ............................................................................
30
4.1 Dimensi Kapal ................................................ ......................................
30
4.2 Desain P&ID Sistem Pendingin Referensi MAN B&W .....................
31
4.3 Penentuan Dimensi Pipa Pendingin ..................................................... .......................................................
33
4.3.1 Diameter Pipa ................................................. .............................
34
4.3.2 Ketebalan Pipa ................................................ .............................
35 ii
4.4 Penentuan Spesifikasi Pompa .................................................... ............................................................... ...........
36
Bab 5 Kesimpulan dan Saran ................................................... .............................
38
iii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Kapal General Cargo .................................................... ........................................................................ ....................
4
Gambar 2.2 Cooling Water System .......................................................................
5
Gambar 2.3 Seawater Cooling System ..................................................................
9
Gambar 2.4 Central Cooling System ................................................. ....................
17
Gambar 2.5 Jacket 2.5 Jacket Cooling Water System ............................................................
22
Gambar 2.6 Pipa Galvanis ............................................... ......................................
24
Gambar 4.1 P&ID Seawater Cooling System .......................................................
31
Gambar 4.2 P&ID Central Cooling System ..........................................................
32
Gambar 4.3 P&ID Jacket P&ID Jacket Water Cooling System .................................................
33
Gambar 4.4 Spesifikasi Pompa ................................................ .............................
37
iv
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Choice of minimum wall thickness ........................................................
25
Tabel 2.2 Minimum Wall Thickness for Steel Pipe ...............................................
26
Tabel 2.3 Pipe Connection .............................................. ......................................
26
Tabel 2.4 Use or Flang Type ................................................................................
27
Tabel 4.1 Principal Dimension ................................................ .............................
30
v
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1
Latar Belakang 1.1.1
Kapal General Cargo
Kapal, adalah kendaraan pengangkut penumpang dan barang di laut (sungai dsb) seperti halnya sampan atau perahu yang lebih kecil. Kapal biasanya cukup besar untuk membawa perahu kecil seperti sekoci. Sedangkan dalam istilah inggris, dipisahkan antara ship yang lebih besar dan boat yang lebih kecil. Secara kebiasaannya kapal dapat membawa perahu tetapi perahu tidak dapat membawa kapal. Ukuran sebenarnya di mana sebuah perahu disebut kapal selalu ditetapkan oleh undang-undang dan peraturan atau kebiasaan setempat. Berabad-abad kapal digunakan oleh manusia untuk mengarungi sungai atau lautan yang diawali oleh penemuan perahu. Biasanya manusia pada masa lampau menggunakan kano, rakit ataupun perahu, semakin besar kebutuhan akan daya muat maka dibuatlah perahu atau rakit yang berukuran lebih besar yang dinamakan kapal. Bahan-bahan yang
digunakan
untuk
pembuatan
kapal
pada
masa
lampau
menggunakan kayu, bambu ataupun batang-batang papirus seperti yang digunakan bangsa mesir kuno kemudian digunakan bahan bahan logam seperti besi/baja karena kebutuhan manusia akan kapal yang kuat. Untuk penggeraknya manusia pada awalnya menggunakan dayung kemudian angin dengan bantuan layar, mesin uap setelah muncul revolusi Industri dan mesin diesel serta Nuklir. Beberapa penelitian memunculkan kapal bermesin yang berjalan mengambang di atas air seperti Hovercraft dan Eakroplane. Serta kapal yang digunakan di dasar lautan yakni kapal selam.
1
Berabad abad kapal digunakan untuk mengangkut penumpang dan barang sampai akhirnya pada awal abad ke-20 ditemukan pesawat terbang yang mampu mengangkut barang dan penumpang dalam waktu singkat maka kapal pun mendapat saingan berat. Namun untuk kapal masih memiliki keunggulan yakni mampu mengangkut barang dengan tonase yang lebih besar sehingga lebih banyak didominasi kapal niaga dan tanker sedangkan kapal penumpang banyak dialihkan menjadi kapal pesiar seperti Queen Elizabeth dan Awani Dream. 1.1.2
Permasalahan dan Pentingnya Sisitem Pendingin Kapal
Pada hakikatnya dalam sebuah kapal, pasti terdapat suatu sistem yang dapat menangani kinerja serta keselamatan yang ada pada kapal tersebut, untuk dapat memenuhi syarat tersebut makan diperlukan suatu sistem yang dapat mengatur olah kerja pada kapal. Sistem pendingin pada kapal atau biasa disebut dengan cooling water system, merupakan salah satu sistem pada kapal yang mengatur pendinginan mesin serta kompartmen – kompartmen lainnya. Dalam sistem pendingin kapal terdapat 3 macam dari sistem pendinginan, diantaranya yaitu sistem pendingin air laut (seawater cooling system), sistem pending terpusat (central cooling system), dan yang terakhir yaitu jacket cooling water system, dimana ketiganya memiliki perannya masing – masing.
2
1.2
Rumusan Masalah
1. Bagaimana dimensi kapal general cargo dan dimensi mesin yang yang akan direncanakan ? 2. Bagaimana desain P&ID dari sistem pendingin yang digunakan ? 3. Berapa dimensi pipa yang diperlukan dalam sistem pendingin tersebut ? 4. Spesifikasi pompa apa yang digunakan ?
1.3
Tujuan
1. Penulis
dapat
menentukan
dimensi
dari
kapal
yang
akan
direncanakan, serta dimensi mesin yang digunakan. 2. Penulis dapat mengetahui desain sistem pendingin dari beberapa referensi yang digunakan. 3. Penulis dapat menghitung dimensi dari pipa yang diperlukan. 4. Penulis dapat mengetahui spesifikasi pompa yang digunakan pada sistem pendingin kapal.
3
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1
Kapal General Cargo
Gambar 2.1 Kapal General Cargo
Kapal barang atau kapal kargo adalah segala jenis kapal yang membawa barang-barang dan muatan dari suatu pelabuhan ke pelabuhan lainnya. Ribuan kapal jenis ini menyusuri lautan dan samudra dunia, setiap tahunnya memuat barang-barang perdagangan internasional. Kapal kargo pada umumnya didesain khusus untuk tugasnya, dilengkapi dengan crane dan mekanisme lainnya untuk bongkar muat, serta dibuat dalam beberapa ukuran. Kapal kargo dibedakan pula menurut jenis muatannya, diantaranya : 1. Muatan campuran (General Cargo) 2. Muatan sejenis (Bulk Cargo) 1. Muatan curah kering (Dry Bulk Cargo)
4
2. Muatan curah cari (Liquid Bulk Cargo) 3. Muatan curah gas 3. Muatan yang didinginkan (Refrigerated Cargo) 4. Muatan hewan hidup (Life Stock Cargo) 5. Muatan unit (Unitized Cargo) 6. Muatan berbahaya (Dangerous Cargo) Kapal general cargo adalah kapal yang mengangkut bermacam – macam muatan berupa barang. Barang yang diangkut biasanya merupakan barang yang sudah dikemas. Kapal general cargo dilengkapi dengan crane pengangkut barang untuk memudahkan bongkar-muat muatan. Jenis muatan yang di tampung pada kapal general cargo ini adalah muatan yang dimuat di kapal dalam jenis dan pembungkus yang beraneka warna (dalam peti, drum, kaleng, besi beton, karung, dsb).
2.2
Sistem Pendingin
Gambar 2.2 Cooling Water System
5
Mesin yang dipasang pada kapal dirancang untuk bekerja dengan efisien maksimal dan berjalan selama berjam-jam berjalan lamanya. Hilangnya energi paling sering dan maksimum dari mesin adalah dalam bentuk energi panas. untuk menghilangkan energi panas yang berlebihan harus menggunakan media pendingin (Cooller) untuk menghindari gangguan fungsingsional mesin atau kerusakan pada mesin. Untuk itu, sistem air pendingin dipasang pada kapal. Ada dua sistem pendingin yang digunakan di kapal untuk tujuan pendinginan : 1. Sistem pendingin Air Laut Air laut langsung digunakan dalam sistem mesin sebagai media pendingin untuk penukar panas. 2. Sistem Pendingin Air Tawar Air tawar digunakan dalam rangkaian tertutup untuk mendinginkan mesin yang ada di kamar mesin. Air tawar kembali dari exchanger panas setelah pendinginan mesin yang selanjutnya didinginkan oleh air laut pada pendingin air laut. Sistem pendingin utama memiliki beberapa keuntungan, berikut merupakan keuntungan – keuntungannya : 1. Biaya pemeliharaan rendah Sebagai
sistem
yang
menjalankan
air
tawar,
pembersihan,
pemeliharaan dan penggantian komponen lebih sedikit. 2. Kecepatan Pendinginan air tawar lebih tinggi Kecepatan yang tinggi mungkin dalam sistem air tawar dan tidak berbahaya bagi pipa dan juga mengurangi biaya instalasi. 3. Penggunaan bahan lebih murah
6
Karena sistem air tawar dapat mengurangi faktor korosi, pada bahan yang mahal seperti katup dan pipa. 4. Tingkat suhu yang stabil Karena temperatur dikontrol tanpa melihat pada temperatur air laut, temperatur tetap dipertahankan agar stabil yang membantu dalam mengurangi kerusakan mesin.
2.3
Macam – Macam Sistem Pendingin pada Kapal
Pada umumnya, sistem pendingin pada kapal terbagi menajdi dua macam, yaitu : 1. Sistem Pendingin Terbuka Sistem pendinginan terbuka adalah sistem media air laut sebagai media
pendinginnya
setelah
melakukan
fungsi
pendinginan,
selanjutnya air laut tersebut langsung dibuang ke luar, umumnya media pendingin yang di pakai adalah air laut, sistem media terbuka ini mempunyi dampak negatif terhadap material yang bersentuhan langsung dengan air laut, akan mudah berkarat, kotor, penyempitan saluran pipa-pipa pendingin dan lainnya.
Air laut langsung digunakan dalam sistem mesin sebagai media pendingin untuk penyerapan panas. Pendingin air laut sistemnya hanya lewat untuk menyerap panas dan akan terbuang kembali ke laut maka dikatakan sistem pendinginan terbuka.
Proses pendinginannya dengan cara air laut diambil dari katup melalui
filter
disirkulasikan
dengan ke
pompa
seluruh
air
laut,
bagian-bagian
kemudian mesin
air
induk
laut yang
membutuhkan pendinginan melalui pendingin minyak pelumas dan
7
pendingin udara untuk mendinginkan kepala silinder, dinding silinder dan katup pelepas gas kemudian air laut dibuang keluar kapal.
Keuntungan dari sistem pendingin air laut (sistem terbuka) yaitu lebih sederhana dan daya yang diperlukan untuk sirkulasi air lebih kecil dibandingkan dengan sistem pendinginan air tawar (tertutup). Selain itu dapat menghemat pemakaian peralatan, karena pada sistem ini tidak memerlukan tangki air dan tidak memerlukan banyak pompa untuk mensirkulasikan air pendingin. Sedangkan kerugian dari sistem pendinginan air laut ini adalah pada instalasi perpipaannya mudah sekali terjadi pengerakan (karat) karena air laut ini bersifat korosif serta air pendingin sangat terpengaruh dengan temperatur air laut.
2. Sistem Pendingin Tertutup Sistem pendingin yang menggunakan air tawar yang disirkulasikan dalam suatu sirkuit tertutup untuk mendinginkan komponen yang perlu didinginkan. Kemudian air tawar tersebut didinginkan oleh air laut, kemudian air tawar tersebut disirkulasikan kembali untuk mendinginkan komponen. Sistem ini dibagi menjadi dua, yaitu : -
Sistem Independent Yaitu, dimana air tawar yang digunakan untuk mendinginkan tiap-tiap komponen didinginkan secara terpisah, tidak bersama dalam sebuah penukar panas.
-
Sistem Terpusat Yaitu, dimana air tawar yang digunakan untuk mendinginkan komponen, dikumpulkan untuk didinginkan secara bersama, dalam sebuah heat exchanger .
8
Sistem pendingin ini didesain dengan hanya mempunyai satu heat exchanger yang didinginkan dengan air laut, sedangkan untuk cooler yang lain termasuk jacket water , minyak pelumas, udara bilas, didinginkan dengan air tawar yang bertemperatur rendah. Sistem pendingin jenis ini sangat kecil peralatan yang berhubungan langsung dengan air laut sehingga masalah korosi dapat dikurangi.
2.4 Seawater Cooling System (Sistem Pendingin Air Laut)
Gambar 2.3 Seawater Cooling System
Merupakan sistem pendingin terpisah dalam pengertian masing – masing bagian yang didinginkan disediakan cooler tersendiri, fluida pendinginnya menggunakan air laut. Kerugian pada sistem ini memerlukan material komponen yang tahan korosi, biaya maintenance lebih besar, bila terjadi salah 9
satu komponen mengalami kerusakan akan menyebabkan komponen yang lainnya terganggu fungsinya. Sea water cooling system digunakan untuk mendinginkan main engine lubricating cooler , jacket water cooler dan scavenge air cooler . Selain itu, sistem pendingin air laut digunakan untuk mendinginkan pendingin oli main engine, jacket water cooler, dan juga scavenge air cooler. Pada umumnya kapasitas dari sea water pump didasarkan pada temperatur keluaran dari air laut yaitu 500C setelah melewati pendingin dengan temperatur masukan 320C (pada kondisi tropis temperatur lingkungan 450 C), dari temperatur tersebut temperatur dapat naik sebesar 180C. Berikut gambaran alur dari sistem pendingin air laut. Air laut diambil melalui sea chest dan disirkulasikan oleh sea water pump. Air laut yang keluar dari sea water pump disirkulasikan menuju lubricating oil cooler dan sebagian dari air laut yang disirkulasikan diarahkan pada scevenging air cooler pada engine. Fluida yang melalui lubricaing oil cooler menyerap panas dari lubricating oil kemudian diteruskan untuk mendinginkan jacket water cooler . Setelah keluar dari jacket water cooler , sea water dapat dibuang melalui over board atau disirkulasikan kembali dalam sistem. Katup-katup yang diletakkan dalam sistem dapat mengatur aliran air pendingin dan harus disediakan dalam skala gradual. Hubungan posisi satu sama lain dalam pendingin dalam sistem tersebut untuk dapat mencapai : -
Temperatur pendingin yang rendah yang masih memungkinkan untuk mendapatkan pendingin yang lebih murah. Dilain pihak, dalam rangka untuk mencegah oli pendingin membeku pada kondisi dingin, inlet dari pendingin tidak boleh kurang dari 100C.
-
Cooling inlet temperatur pada scavange air cooler dibuat serendah mungkin, dalam rangka untuk menjaga konsumsi bahan bakar sesedikit mungkin.
10
Keuntungan dan kerugian dalam sistem : a. Keuntungan : 1. Hanya menggunakan 2 set cooling water pump. 2. Instalasinya sederhana dan hanya menggunakan sedikit sistem perpipaan. 3. Biaya awal murah. 4. Maintanace lebih mudah. b. Kerugian : 1. Biaya maintenance lebih mahal. 2. Memerlukan material yang tahan korosi. 3. Bila salah satu komponen mengalami kerusakan maka akan menyebabkan komponen lainnya terganggu fungsinya. Terdapat pula dua perlakuan yang ada pada sistem ini : 1. Operation at sea (pada saat berlayar) -
o
Seawater (maks 32 C) dari sea chest akan didistribusikan oleh pompa melalui berbagai macam pendingin yaitu di main engine dan genset.
-
Pada sistem ini ada bermacam – macam pendingin, yaitu lubricating oil cooler , scavange air cooler, dan jacket water cooler .
-
Genset sudah ada air cooler , di air cooler sudah ada air yang suhunya rendah (untuk memperoleh efisiensi thermal yang rendah)
-
Pada sistem ini ada 3 pompa yang digunakan, tapi pada kondisi sedang berlayar hanya ada 2 pompa yang digunakan. Pompa yang tidak digunakan dinamakan port service pump.
2. Operation in port (di dermaga) -
Main enginei mati, namun Auxillary engine tetap beroperasi.
-
Pompa yang digunakan yaitu port service pump.
11
-
Seawater dari sea chest akan didistribusikan oleh pompa ke auxillary engine, setelah itu akan melalui jacket water cooler dan thermostatic valve.
-
Pada thermostatic valve ada dua saluran, yaitu saluran untuk mensirkulasikan kembali seawater ke sistem pendingin dan saluran untuk membuang seawater melalui saluran pembuangan (discharge).
Rule and recommendation BKI 1996 Vol III Sec 11 : 1. Sea Chest
Sekurang - kurangnya 2 sea chest harus ada. Bilamana mungkin sea chest diletakkan serendah mungkin pada masing-masing sisi kapal.
Untuk daerah pelayaran yang dangkal, disarankan bahwa harus terdapat sisi pengisapan air laut yang lebih tinggi, untuk mencegah terhisapnya lumpur atau pasir yang ada di perairan dangkal tersebut.
Diharuskan suplai air laut secara keseluruhan untuk main engine dapat diambil hanya dari satu buah sea chest.
Tiap sea chest dilengkapi dengan suatu ventilasi yang efektif. Pengaturan ventilasi tersebut haruslah disetujui yang meliputi : Suatu pipa udara sekurang-kurangnya berdiameter dalam 32 mm yang dapat diputuskan hingga di atas deck bulk head. Adanya tempat dengan ukuran yang cukup di bagian dinding pelat.
Saluran udara bertekanan atau saluran uap melengkapi kelengkapan sea chest untuk pembersihan sea chest dari kotoran. Saluran tersebut dilengkapi dengan katup shut off yang dipasang di sea chest . Udara yang dihembuskan ke sea chest dapat melebihi 2 bar jika sea chest dirancang untuk tekanan yang lebih tinggi.
2. Katup
Katup sea chest dipasang sedemikian hingga sehingga dapat dioperasikan dari atas pelat lantai (floor plates)
12
Pipa tekan untuk sistem pendingin air laut dipasangi suatu katup shut off pada shell plating .
3. Strainer Sisi hisap pompa air laut dipasangi strainer. Strainer tersebut juga diatur sehingga dapat dibersihkan selama pompa beroparasi. Bilamana air pendingin disedot oleh corong yang dipasang dengan penyaringnya, maka pemasangan strainer dapat diabaikan. 4. Pompa pendingin air laut
Pembangkit penggerak utama kapal dengan menggunakan motor diesel harus dilengkapi dengan pompa utama dan pompa cadangan.
Pompa pendingin motor induk yang diletakkan pada pembangkit penggerak (propulsion plant) dipastikan bahwa pompa itu dapat memenuhi kapasitas air pendingin yang layak untuk keperluan motor induk dan Bantu pada berbagai jenis kecepatan dari propulsion plant. (untuk pompa cadangan digerakkan oleh motor yang independent)
Pompa
air
pendingin
utama
dan
cadangan
masing-masing
kapasitasnya merupakan kapasitas maksimal air pendingin yang diperlukan oleh pembangkit. Atau sebagai alternatif tiga buah pompa air pendingin dengan kapasitas yang sama dapat dipasang. Bahwa dua dari pompa adalah cukup untuk menyuplai air pendingin yang diperlukan pada kondisi operasi beban penuh pada temperatur rancangan. Dengan pengaturan ini dimungkinkan untuk pompa yang kedua secara otomatis mengambil alih operasi hanya pada temperatur yang lebih tinggi dengan dikendalikan oleh thermostat.
Pompa ballast atau pompa air laut lainnya dapat digunakan sebagai pompa pendingin cadangan.
Bilamana air pendingin dipasok oleh corong hisap (Scoop), pompa air pendingin utama dan cadangan harus dipastikan memiliki kapasitas yang menjamin keandalan pada operasinya pada pembangkit di bawah
13
kondisi pembebanan parsial. Pompa air pendingin utama secara otomatis dibangkitkan sesegera mungkin bila kecepatan turun di bawah kecepatan yang diperlukan oleh corong. 5. Sistem untuk pendingin air tawar
Sistem pendingin air tawar diatur sehingga motor dapat secara baik didinginkan di bawah berbagai kondisi suhu.
Menurut
kebutuhan
dari
motor
system
pendingin
air
tawar
yangdiperlukan seperti: a. Suatu sirkuit tunggal untuk keseluruhan pembangkit. b. Sirkuit terpisah untuk pembangkit daya induk dan bantu. c. Beberapa sirkuit independent untuk komponen motor induk yang memerlukan pendinginan (silinder, piston, dan katup bahan bakar) dan untuk motor bantu. d. Sirkuit terpisah untuk berbagai batasan temperatur.
Sirkuit pendingin diatur sehingga bila salah satu sirkuit mangalami kegagalan maka dapat diambil alih oleh sirkuit pendingin yang lain. Bilamana perlu, dibuatkan pengaturan pengambilalihan untuk tujuan tersebut.
Sedapat mungkin pengatur suhu dari motor induk dan bantu dibuatkan sirkuit yang terpisah dan independent satu sama lainnya.
Bilamana pada motor pembangkit otomatis, penukar panas untuk bahan bakar dan pelumas melibatkan sirkuit air pendingin, system air pendingin dimonitor terhadap kebocoran dari minyak bahan bakar dan pelumas.
Sistem air pendingin umum untuk pembangkit induk dan bantu dipasangi katup shut off untuk memungkinkan reparasi tetapi tidak mengganggu pelayanan dari system tersebut.
6. Penukar Panas, Pendingin
14
Pendingin dari sistem air pendingin, motor, dan peralatannya dipasang untuk menjamin bahwa temperatur air pendingin yang telah ditentukan dapat diperoleh pada berbegai jenis kondisi. Temperatur air pendingin dipasang sesuai untuk keperluan yang dibutuhkan oleh motor dan peralatan.
Penukar panas untuk peralatan bantu pada sirkuit air pendingin utama jika memungkinkan dilengkapi dengan jalur by pass, bilamana terjadi gangguan pada penukar panas, untuk menjaga kelangsungan operasi sistem.
Dipastikan bahwa peralatan bantu dapat tetap bekerja saat perbaikan pada peralatan pendingin utama. Bilamana perlu diberikan pengalih aliran ke penukar panas yang lain, permesinan, atau peralatan sepanjang suatu penukaran panas sementara dapat diperoleh.
Katup shut off dipasang pada sisi hispap dan tekan dari semua penukar panas.
Tiap penukar panas dan pendingin dilengkapi dengan ventilasi dan corong kuras.
7. Tangki Ekspansi
Tangki ekspansi diatur pada ketinggian yang cukup untuk tiap sirkuit air pendingin. Sirkuit pendingin lainnya hanya dapat dihubungkan ke suatu tangki ekspansi umum jika tidak saling mempengaruhi satu sama lainnya, perhatian harus diberikan untuk memastikan bahwa kerusakan dan kegagalan dari system tidak dapat mempengaruhi system lain.
Tangki ekspansi dihubungkan dengan jalur pengisi, peralatan aerasi atau de aerasi, pengukur tinggi air, dan corong kuras.
8. Pompa Pendingin Air Tawar
Pompa air pendingin utama dan cadangan harus terdapat di setiap system pendingin air tawar.
15
Pompa air pendingin dapat digerakkan langsung oleh motor induk atau bantu yang mana dimaksudkan untuk mendinginkan sehingga jumlah pasok yang layak dari air pendingin dapat dicapai pada berbegai kondisi operasi.
Pompa air pendingin cadangan digerakkan secara independent oleh motor induk.
Pompa air pendingin cadangan berkapasitas sama seperti pompa air pendingin utama.
Motor induk dilengkapi sekurangnya oleh satu pompa pendingin utama dan cadangan. Bilamana menurut konstruksi dari motor memerlukan lebih dari satu sirkuit air pendingin, satu pompa cadangan dipasang untuk tiap pompa pendingin utama.
Suatu pompa air pendingin cadangan dari suatu system pendingin dapat digunakan sebagai suatu pompa cadangan untuk system lain yang dilengkapi dengan lajur sambungan yang memungkinkan. Katup shut off pada sambungan ini harus dilindungi dari penggunaan yang tidak diinginkan.
Peralatan yang melengkapi system untuk pendinginan darurat dari system lain dapat disetujui jika system dan pembangkitnya sesuai untuk tujuan ini.
9. Pengatur Suhu Sirkuit air pendingin dilengkapi dengan pengatur suhu sesuai yang diperlukan dan sesuai dengan peraturan yang ada. Alat pengatur yang mengalami kerusakan dapat mempengaruhi fungsi keandalan dari motor yang dilengkapinya atau saat dia bekerja. 10. Pemanasan Mula untuk Air Pendingin Harus terdapat dan dilengkapi dengan pemanasan awal dari air pendingin. 11. Unit Pembangkit Darurat, Motor bakar dalam pembangkit daya yang bekerja saat keadaan darurat dilengkapi dengan system pendingin yang
16
independent. Seperti system pendingin yang dibuat untuk mengatasi kebekuan (freezing).
2.5
Central Cooling System (Sistem Pendingin Terpusat)
Gambar 2.4 Central Cooling System
Sistem pendingin ini didesain dengan hanya mempunyai satu heat exchanger yang didinginkan dengan air laut, sedangkan untuk cooler yang lain termasuk jacket water , minyak pelumas, udara bilas, didinginkan dengan air tawar yang bertemperatur rendah. Sistem pendingin jenis ini, peralatan yang berhubungan langsung dengan air laut sangat kecil, sehingga korosi dapat dikurangi. Sistem pendingin terpusat terdiri atas tiga sirkuit yaitu : 1. Seawater Circuit 17
Merupakan pendingin dengan fluida air laut yang mendinginkan central cooler, sirkuit ini disuplai dengan pompa sea water pump, air laut diambil dari sea chest pada sisi kapal, out put aliran ini akan langsung dibuang keluar melaui over board yang terletak di bawah sarat air kapal. 2. Fresh Water Circuit , dibagi menjadi 2 yaitu : a. High temperature circuit , digunakan untuk mendinginkan jacket water cooler , dimana fresh water dialirkan oleh jacket water pump, dan sisa – sisa penguapannya diolah pada deaerating tank untuk dimanfaatkan kembali untuk pendinginan. b. Low temperature circuit , digunakan untuk mendinginkan lube oil cooler dimana temperatur inletnya sebesar 360C dan outletnya 430C, mendinginkan scavenging (udara bilas). Berikut gambaran alur dari sistem pendingin terpusat. Air laut diambil melalui sea chest dan disirkulasikan oleh sea water pump. Air laut yang keluar dari sea water pump masuk ke central cooler untuk mendinginkan fresh water yang ada di dalamnya, kemudian keluar melalui sea water outlet. Sedangkan fresh water yang telah didinginkan di sentral cooler disirkulasikan ke scavenging dan ke lubricating oil cooler. Setelah didinginkan di lubricating oil cooler, sea water disirkulasikan ke jacket water cooler. Pada jacket cooling system pendinginan harus berjalan dengan baik sehingga harus dijaga komponen-komponennya agar tidak terjadi kerusakan baik korosi, fatig, kavitasi, dan scale.
Keuntungan dan kerugian dalam sistem : a. Keuntungan : 1. Hanya satu heat exchanger yang didinginkan oleh seawater dan hanya satu heat exchanger yang di overhoul .
18
2. Seluruh heat exchanger didinginkan oleh fresh water dan material yang digunakan lebih murah. 3. Hanya sedikit pipa yang korosif pada instalasi. 4. Mengurangi maintenance untuk komponen pendingin. 5. Penambahan utilitas alat b. Kerugian : 1. Ada 3 set cooling water pump (seawater, freshwater low temperature, dan jacket water temperature) 2. Membutuhkan biaya awal yang mahal. Untuk koneksi pipa eksternal, velosity dari air untuk keadaan maksimum mengikuti : Jacket water ............................................................................................ 3.0 m/s Central cooling water (FW-LT) ............................................................. 3.0 m/s Seawater ................................................................................................. 3.0 m/s
Komponen untuk seawater sistem, meliputi : 1. Pompa Seawater Kapasitas seawater .……………………....................................... 105 m3/h Head pompa …………………….................................................. 2,5 bar Temperatur kerja normal ..............................................,................ 0 - 320C o
Temperatur kerja maksimum ........................................................ 50 C Kapasitas ini diberikan toleransi sebesar 10%. Beda tekanan pompa ditentukan berdasar total tekanan yang hilang saatmelalui sistem cooling water. 2. Central Cooler Cooler boleh menggunakan jenis shell and tube atau plate dan terbuat dari bahan yang tahan korosif. Panas yang hilang ......................................................................... 2200 kW Debit aliran pendingin .................................................................. 105 m3/h
19
o
Temperatur keluar cooler ............................................................. 36 C Tekanan hilang pada sisi central cooling max. 0,2 bar Tekanan yang hilang boleh besar, tergantung pada desain aktual cooler Panas yang hilang dan debit sea water didasarkan pada output MCR pada kondisi o
tropis dan temperatur udara ruang 45 C. Pengoperasian pada beban berlebih pada kondisi tropis akan meningkatkan temperatur sistem pendingin dan juga mempengaruhi perfomance engine. 3. Pompa Central Cooling Pompa yang digunakan yaitu pompa jenis sentrifugal 3
Debit air tawar ............................................................................... 105m /h Head pompa …………………............................................... ........ 2,5 bar o
Temperatur kerja normal ................................................................ 80 C o
Temperatur kerja max ..................................................................... 90 C Debit
aliran
pada
bagian
ini
diberikan
toleransi
sebesar
10%.
Data kapasitas hanya diperuntukkan pada main engine. Perbedaan tekanan yang disediakan pada pompa ditentukan berdasarkan total tekanan yang hilang pada sistem cooling water. 4. Katup Thermostatic Central Cooling Water Temperatur rendah pada sistem pendingin dilengkapi dengan three way valve, dihubungkan dengan katup pencampur, dimana tersambung semuanya atau bagian air tawar mengelilingi central cooler. 5. Jacket Water Cooler Cooler dapat menggunakan jenis shell and tube atau plate Panas yang hilang ......................................................................... 580 kW 3
Debit aliran ................................................................................... 36 m /h o
Temperatur inlet jacket water cooler ............................................ 80 C Tekanan maksimal yang hilang .................................................... 0,2 bar Debit FW- LT …………………………………………………... 105 m3/h Temperatur inlet FW-LT .............................................................. 42 C
20
Tekanan yang hilang pada FW-LT maks ...................................... 0,2 bar Panas yang hilang dan debit FW-LT ditentukan berdasarkan output MCR pada kondisi tropis, temperatur maksimum sea water 32 C dan temperatur udara ruang 45 C 6. Cooler Udara Bilas Cooler ini terintregasi secara langsung dengan engine Panas yang hilang ………........................................................... 1920 kW Debit FW-LT .............................................................................. 105 m3/h o
Tempewratur inlet FW-LT ......................................................... 36 C Tekanan hilang pada FW-LT ……………….............................. 0,5 bar Diagram alir sistem pendingin yang direkomendasikan MAN & BW , untuk type Sea water cooling dan Central cooling adalah sebagai berikut mengingat motor induk digunakan di kapal sebagian besar menggunakan pendinginan air, maka akan dibahas operasi system pendinginan tertutup ( air tawar ) dan system pendinginan terbuka ( air laut ). Sistem pendinginan tertutup pada motor kapal terdiri atas dua peredaran, yaitu peredaran air tawar merupakan sistem yang harus ada pada mesin itu sendiri, sama seperti sistem pendinginan pada mesin mobil. Salah satu perbedaan antara instalasi air tawar pada motor induk dilaut dan motor di mobil adalah bahwa pada motor laut penggabungan pendinginan dan radiator di dalam instalasi yang membawa panas di dinginkan oleh air laut, atau bahkan juga oleh angin, sedangkan pada motor mobil tidak terdapat instalasi peredaran air laut.
21
2.6 J acket Cooling Water System
Gambar 2.5 Jacket Water Cooling System
Jacket water cooling system digunakan untuk mendinginkan bagian cylinder liner, cylinder cover, dan juga exhaust valve dari main engine dan juga dapat memanaskan pipa drain bahan bakar. Pompa jacket water cooler membawa air dari outlet jacket water cooler dan mengirimkannya ke mesin utama. Pada daerah inlet dari jacket water cooler terdapat katup pengatur temperatur, dengan sensor pada engine cooling water outlet yang menjaga o
temperatur dari air pendingin tetap pada posisi 80 C. Air pendingin jacket harus sangat hati-hati dalam memperlakukannya, merawat, dan juga memonitornya sehingga dapat mencegah terjadinya perkaratan, kelelahan yang diakibatkan korosi, kavitasi. Dalam hal ini
22
direkomendasikan untuk memasang preheater jika preheating tidak tersedia pada auxiliary engine jacket cooling water system. Pipa pernapasan dalam tangki ekspansi harus berakhir di bawah bagian terendah dari air yang ada di tangki tersebut, dan tangki tersebut harus di letakkan paling tidak 5 meter diatas pipa outlet dari air pendingin.
Componen jacket water system, antara lain : 1. Jacket water cooling pump
Pompa dengan tipe sentrifugal
Jacket water flow ...................... 32 m /h
Pump head ................................. 3 bar
Delivery pressure ....................... depend on position of expansion tank
Test pressure .............................. according to class rule
Working temperature ................. normal 80 C, max 100 C
3
o
o
Kapasitas tersebut merupakan kapasitas hanya untuk main engine saja, pump head dari pompa tersebut untuk menghitung total actual pressure drop yang terjadi sepanjang sistem cooling water sistem tersebut. 2. Jacket water thermostatic valve Temperatur kontrol sistem dapat menggunakan katup tiga arah yang dipasang sebagai katup pengalih, dengan mengalirkan dengan jalan pintas seluruh atau sebagian jacket water disekitar jacket water cooler. Sensor diletakkan pada keluaran dari mesin utama, dan level temperatur haruslah dijaga pada range 70 - 900C. 3. Jacket water preheater Ketika preheater diinstall pada jacket cooling water system, untuk mengetahui aliran air dan juga kapasitas dari pompa adalah 10% dari kapasitas dari pompa water jacket utama. Berdasarkan pada pengalaman, direkomendasikan pressure drop pada preheater sekitar 0.2 bar. Pompa
23
preheater dan pompa utama harus terkunci secara electric untuk menghindari resiko dari operasi simultan. Kapasitas dari preheater tergantung pada permintaan lamanya waktu pemanasan dan kebutuhan peningkatan temperatur dari air jacket. Pada o
o
o
umumnya, temperatur meningkat sekitar 35 C (dari 15 C menjadi 50 C). 4. Expansion tank Total dari volume ekspansi harus memenuhi 10 % dari total air pada sitem di jacket cooling. Sesuai dengan petunjuk bahwa volume tanki exspansi untuk keluaran dari main engine berdayan antara 2700 kW dan 15000 kW 3
adalah 1.00 m .
2.7
Pipa Pada Sistem Pendingin
Pipa yang digunakan pada sistem pendingin yaitu jenis pipa galvanis. Pipa ini digunakan untuk menyuplai air laut. ( BKI Vol 5, Section 4). Untuk ukuran pipa, digunakan pipa dengan schedule 40. Pipa ini dilindungi terhadap kerusakan mekanis, yaitu perlindungan menyeluruh dengan sistem galvanis. Dengan sistem perlindungan tersebut maka pipa dapat digunakan untuk menyuplai air laut, kecuali dalam ruangan yang kemungkinan mudah terkena api sehingga dapat melebar dan merusak sistem.
Gambar 2.6 Pipa Galvanis
24
Tabel 2.1 Choice of minimum wall thickness
Sumber : BKI Vol 3 Section 11
25
Tabel 2.2 Minimum Wall Thickness for Steel Pipes
Sumber : BKI Vol 3 Section 11
Sambungan pipa yang digunakan yaitu jenis butt-weld dan flens (Table 11.11 and Table 11.12 BKI Vol 3 Section 11, D). Tabel 2.3 Pipe Connections
Sumber : BKI Vol 3 Section 11
26
Table 2.4 Use or Flang Type
Sumber : BKI Vol 3 Section 11
Kalkulasi ketebalan pipa ( BKI Vol 3 Section 11) s
= so + c + b [mm]
(2.1)
[mm]
(2.2)
Dimana : s
: Ketebalan minimum
[mm]
so
: Kalkulasi ketebalan
[mm]
da
: Diameter luar pipa
[mm]
pc
: Desain tekanan
[bar]
σ perm
: Maximum permesible design stress
[N/mm ]
b
: Allowance for bends
[mm]
v
: Faktor efisiensi pengelasan = 1
c
: Corrosion allowance
2
[mm]
27
BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN
Berikut merupakan flowchart atau diagram aliran dalam proses penentuan daya pompa pada sistem bilga :
Start
Identifikasi Masalah
1. Penentuan Dimensi Kapal
2. Perhitungan Dimensi Pipa 3. Pembuatan Desain dari Sistem Pendingin pada kapal
Menentukan Spesifikasi Pompa NO YES End
Deskripsi Flowchart : 1. Start , perencanaan data yang akan digunakan.
28
2. Process (Alur) -
Penentuan dimensi dari kapal yang akan direncanakan.
-
Perhitungan dimensi dari pipa sistem pendingin.
-
Pembuatan P&ID dari sistem.
3. Decision (Penentuan) -
Menentukan spesifikasi pompa yang diperlukan.
4. End , spesifikasi pompa telah ditentukan.
29
BAB 4 ANALISA DAN PEMBAHASAN 4.1
Dimensi Kapal
Dalam perencanaannya, jenis kapal yang di gunakan yaitu kapal general cargo dengan panjang total 75.23 m dan lebar 11.2 m. Berikut merupakan tabel principal dimension (ukuran utama kapal). Tabel 4.1 Principal Dimension LOA (Length Over All)
: 75.23 m
LWL (Length Water Line)
: 68.25 m
LPP (Length Of Prependicular)
: 65.00 m
B (Breadth)
: 11.20 m
H (Height)
: 5.80 m
T (Draft)
: 4.30 m
Vs (Velocity)
: 11.00 Knots
CB (Coeficient Block)
: 0.70
TYPE
: General Cargo
Berikut merupaka penjelasan dari tiap – tiap istilah diatas : 1. LOA (Length Over All) adalah panjang keseluruhan dari kapal yang diukur dari ujung haluan hingga buritan kapal. 2. LBP (Length Between Perpendicular) adalah panjang antara kedua garis tegak burutan dan garis tegak haluan yang diukur pada garis air muat. 3. LWL (Length of Water Line) adalah jarak mendatar antara kedua ujung garis muat yang diukur dari titik potong dengan linggi haluan sampai dengan titik perpotongan dengan linggi buritan, diukur pada bagian luar linggi depan dan linggi belakang. 4. Blmd (Breadth Moulded) adalah lebar yang direncanakan, adalah jarak mendatar antar gading tengah sebelah kanan dengan gading tengah sebelah kiri kapal yang diukur pada bagian luar gading.
30
5. Depth adalah tinggi kapal yang dihitung dari jarak tegak dari garis dasar sampai garis geladak terendah di tepi, diukur ditengah – tengah kapal (Midship). 6. Draught adalah sarat kapal yang diukur dari garis dasar sampai garis air muat.
4.2
Desain P&ID Sistem Pendingin Referensi MAN B&W
Gambar 4.1 P&ID Seawater Cooling System
31
Gambar 4.2 Central Cooling Water System
32
Gambar 4.3 P&ID Jacket Water Cooling System
4.3
Penentuan Dimensi Pipa Pendingin
Berikut merupakan perhitungan dimensi pipa pendingin, diantaranya yaitu diameter (D) dan ketebalan (t) dari pipa yang digunakan, sebelum menghitung maka diperlukan parameter seperti debit dari aliran (Q).
33
4.3.1
Diameter Pipa
-
Seawater Cooling System dan Central Cooling Water System Diketahui : Q
v
3
= 105
[m /h]
= 0,0291666667
[m /s]
=3
[m/s]
3
Penyelesaian :
-
Q
=vxA
Q
= v x (1/4.π.D )
D
=
D
=
2
= 0,1112596863
[m]
= 111,2596863
[mm]
Jacket Water Cooling System Diketahui : Q
v
3
= 36
[m /h]
= 0,01
[m /s]
=3
[m/s]
3
Penyelesaian : Q
=vxA
Q
= v x (1/4.π.D )
2
34
4.3.2
D
=
D
=
= 0,0651470015
[m]
= 65,1470015
[mm]
Ketetabalan Pipa
-
Seawater Cooling System dan Central Cooling Water System Diketahui : D
= 0,1112596863
[m]
= 111,2596863
[mm]
Pc
= 16
[bar]
v
=3
[m/s]
c
= 3,00
b
=0
Penyelesaian : s
= so + c + b
so
=
=
= 0,3696335093 s
[mm] [mm]
[mm]
= 0,3696335093 + 3,00 + 0 = 3,3696335093
[mm]
35
-
Jacket Water Cooling System Diketahui : D
= 0,0651470015
[m]
= 65,1470015
[mm]
Pc
= 16
[bar]
v
=3
[m/s]
c
= 3,00
b
=0
Penyelesaian : s
= so + c + b
so
=
=
= 0,2164352209 s
[mm]
[mm]
= 0,3696335093 + 3,00 + 0 = 3,2164352209
4.4
[mm]
[mm]
Penentuan Spesifikasi Pompa
Dari perhitungan di atas, maka dari itu dapat pula ditentukan spesifikasi pompa yang akan digunakan pada sistem pendingin ini, dimana terdapat perbedaan debit antara seawater cooling system dengan jacket water cooling system.
36
Gambar 4.4 Spesifikasi Pompa
37
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan yang didapatkan setelah menganalisa dan merancang sebuah sistem dalam kapal, diantaranya sistem bahan bakar. Telah didapatkan yaitu : 1. Sistem pendingin merupakan sistem yang mengatur pendinginan pada kompartmen kapal yang diatur sedemikian rupa agar dapat sesuai dengan standart. Adapula beberapa jenis dari sistem pendingin : a. Sistem Pendingin Terbuka b. Sistem Pendingin Tertutup Berikut merupakan macam – macam sistem pendingin pada kapal : a. Seawater Cooling System b. Central Cooling Water System c. Jacket Water Cooling System 2. Kapal yang digunakan berjenis general cargo dengan dimensi kapal yaitu : LOA (Length Over All)
: 75.23 m
LWL (Length Water Line)
: 68.25 m
LPP (Length Of Prependicular)
: 65.00 m
B (Breadth)
: 11.20 m
H (Height)
: 5.80 m
T (Draft)
: 4.30 m
Vs (Velocity)
: 11.00 Knots
CB (Coeficient Block)
: 0.70
TYPE
: General Cargo
3. Input Parameter Desain : a. Seawater Cooling System dan Central Cooling System Q
= 105
3
[m /h]
b. Jacket Water Cooling System Q
= 36
3
[m /h]
38
4. Output Parameter Desain : a. Diameter dan Ketebalan Pipa Seawater Cooling System dan Central Cooling System D
s
= 0,1112596863
[m]
= 111,2596863
[mm]
= 3,3696335093
[mm]
b. Diameter dan Ketebalan Pipa Jacket Water Cooling System D
s
= 0,0651470015
[m]
= 65,1470015
[mm]
= 3,2164352209
[mm]
5. Spesifikasi Pompa yang Digunakan : Model
= NS – 80
Pipe Connection (Dia.)
=3
[inch]
Output
= 15 / 11
[HP/KW]
Total Head
= 39
[m]
Max. Flow
= 120
[m /h]
Speed
= 3000
[rpm]
Net Weight
= 47
[kg]
3
Untuk pengembangan lebih lanjut, maka penulis memberikan saran yang bermanfaat dan dapat membantu menyempurnakan laporan yang digagas. 1. Perlunya bimbingan dari dosen dalam perencanaan teknis serta sistematika penulisan laporan. 2. Untuk dapat mengoptimalkan hasil laporan, dianjurkan materi – materi yang belum tersampaikan, dapat disampaikan agar dapat memperjelas hasil laporan.
39
