PROPOSAL TUGAS AKHIR
TUGAS AKHIR
PERANCANGAN SISTEM BALLAST PADA KAPAL SELFPROPELLED OIL BARGE (SPOB) 10,000 TON
KHAIRUNNISA MASLIHA
NRP. 0322030030
DOSEN PEMBIMBING
DAISY DWIJATI, K.R.A.
SYAFIUDDIN, S.T., M.T.
PROGRAM STUDI D3 TEKNIK PERMESINAN KAPAL
JURUSAN TEKNIK PERMESINAN KAPAL
POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA
SURABAYA
2025
i
1
TUGAS AKHIR
PERANCANGAN SISTEM BALLAST PADA KAPAL SELFPROPELLED OIL BARGE (SPOB) 10,000 TON
KHAIRUNNISA MASLIHA
NRP. 0322030030
DOSEN PEMBIMBING
DAISY DWIJATI, K.R.A.
SYAFIUDDIN, S.T., M.T.
PROGRAM STUDI D3 TEKNIK PERMESINAN KAPAL
JURUSAN TEKNIK PERMESINAN KAPAL
POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA
SURABAYA
2025
ii
PERANCANGAN SISTEM BALLAST PADA KAPAL
SELFPROPELLED
OIL BARGE (SPOB) 10.000 TON
ABSTRAK
Industri perkapalan berperan penting dalam distribusi bahan bakar minyak, salah
satunya menggunakan kapal Self-Propelled Oil Barge (SPOB) untuk mengangkut
bahan bakar ke daerah-daerah sulit dijangkau oleh kapal tanker besar. Sistem ballast
pada kapal ini berfungsi untuk menjaga keseimbangan kapal dengan mengatur
distribusi berat melalui pengisian dan pengosongan air ballast, penting untuk
memastikan stabilitas kapal dalam berbagai kondisi. Ketika melakukan praktek kerja
lapangan di PT. Usda Seroja Jaya, terdapat pembangunan kapal baru SPOB 10.000 ton,
yang menghadirkan tantangan teknis dalam perancangan sistem ballast. Penulis
memutuskan untuk fokus pada perancangan sistem ballast sebagai bagian dari
penelitian ini dengan memenuhi regulasi keselamatan yang ditetapkan oleh Registro
Italiano Navale (RINA) mengingat pentingnya peran sistem tersebut dalam stabilitas
kapal. Penelitian ini mencakup perhitungan kapasitas pompa ballast, penentuan
spesifikasi pipa, pembuatan piping arrangement, perhitungan head total yang akan
divalidasi menggunakan software FluidFlow serta pemilihan pompa ballast. Hasil
penelitian akan menghasilkan daya dan spesifikasi pompa yang sesuai.
Kata kunci: SPOB, System ballast, Kapasitas pompa, Spesifikasi Pipa, Piping
Arrangement, Head total, Daya pompa
iii
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI........................................................................................................................... iv
DAFTAR GAMBAR .............................................................................................................. vi
DAFTAR TABEL ................................................................................................................. vii
BAB I ........................................................................................................................................ 1
PENDAHULUAN ................................................................................................................... 1
1.1
Latar Belakang......................................................................................................... 1
1.2
Rumusan Masalah ................................................................................................... 2
1.3
Tujuan Penelitian ..................................................................................................... 2
1.4
Manfaat Penelitian ................................................................................................... 2
1.5
Batasan Masalah ...................................................................................................... 3
BAB II ...................................................................................................................................... 4
DASAR TEORI ....................................................................................................................... 4
2.1
2.1.1
Sistem Ballast .......................................................................................................... 4
Komponen pada Sistem Ballast ........................................................................ 4
2.2
Metode Simpson .................................................................................................... 10
2.3
Rumus Perhitungan pada Pompa ........................................................................... 11
2.4
Distribusi Aliran Fluida ......................................................................................... 12
2.5
Head Total ............................................................................................................. 14
2.5.1
Head Loss Minor............................................................................................. 15
2.5.2
Head Loss Major............................................................................................. 15
2.5.3
Head Perbedaan Tekanan................................................................................ 16
2.5.4
Head Kecepatan .............................................................................................. 16
2.5.5
Head Statis ...................................................................................................... 16
2.6
Perhitungan Daya Pompa ...................................................................................... 17
2.7
AutoCAD................................................................................................................ 18
2.8
Flite Software Piping System FluidFlow ............................................................... 19
2.9
Percentage Error ................................................................................................... 20
2.10
Net Positive Suction Head (NPSH) ....................................................................... 20
BAB III................................................................................................................................... 22
iv
METODOLOGI PENELITIAN .......................................................................................... 22
3.1
Sumber Data .......................................................................................................... 22
3.2
Variabel Penelitian ................................................................................................ 22
3.3
Diagram Alir .......................................................................................................... 23
3.4
Langkah Penelitian ................................................................................................ 24
3.5
Waktu Penelitian ................................................................................................... 26
BAB IV ................................................................................................................................... 27
ANALISA DAN PEMBAHASAN........................................................................................ 27
4.1
Data Penelitian....................................................................................................... 27
4.2
Perhitungan Debit Aliran ....................................................................................... 29
4.3
Perhitungan Diameter Pipa .................................................................................... 29
4.4
Menentukan Standar Pipa yang Digunakan........................................................... 30
4.5
Perhitungan Kecepatan Aliran ............................................................................... 31
4.6
Perhitungan Nilai Reynold (Re) pada Pipa ............................................................ 31
4.7
Menentukan Faktor Gesekan pada Pipa (fg).......................................................... 32
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................................ 34
LAMPIRAN 1 General Arrangement SPOB 10k Ton ...................................................... 36
LAMPIRAN 2 Tabel Minimum Wall Thickness for Steel Pipe ........................................ 37
LAMPIRAN 3 Dimension and Weight of Steel Pipe to ANSI/ASME B36.10M .............. 38
v
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2. 1 Sistem Ballast pada Kapal........................................................................ 4
Gambar 2. 2 Tangki Ballast Kapal SPOB 10K Ton ..................................................... 5
Gambar 2. 3 Sea Chest .................................................................................................. 6
Gambar 2. 4 Overboard ................................................................................................ 6
Gambar 2. 5 Strainer/Filter........................................................................................... 7
Gambar 2. 6 Ballast Pump ............................................................................................ 8
Gambar 2. 7 Moody Diagram ..................................................................................... 14
Gambar 3. 1 Diagram Alir Penelitian ......................................................................... 23
vi
DAFTAR TABEL
Tabel 2. 1 Minimum Wall Thickness for Steel Pipes..................................................... 9
Tabel 2. 2 Tabel Absolute Roughness (mm) ............................................................... 13
Tabel 2. 3 Nilai Signifikasi MAPE ............................................................................. 20
Tabel 3. 1 Waktu Penelitian ........................................................................................ 26
vii
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Industri perkapalan memainkan peran penting dalam transportasi laut, terutama
dalam distribusi bahan bakar minyak. Salah satu jenis kapal yang digunakan untuk
keperluan ini adalah Self-Propelled Oil Barge (SPOB), yang dirancang untuk
mengangkut bahan bakar minyak ke daerah-daerah yang sulit dijangkau oleh kapal
tanker besar. Dalam operasinya, stabilitas dan keselamatan kapal menjadi aspek
yang sangat krusial. Salah satu sistem yang berkontribusi terhadap stabilitas kapal
adalah sistem ballast.
Sistem ballast berfungsi untuk menjaga keseimbangan kapal dengan mengatur
distribusi berat melalui pengisian dan pengosongan air ballast. Pada kapal ini,
sistem ballast harus dirancang secara optimal agar dapat memastikan stabilitas
kapal dalam berbagai kondisi operasi, seperti saat muatan penuh, sebagian, atau
kosong. Selain itu, sistem ini juga harus memenuhi regulasi keselamatan yang
ditetapkan.
Pada PT. Usda Seroja Jaya, terdapat pembangunan kapal baru jenis SelfPropelled Oil Barge (SPOB) 10,000 ton. Pada pembangunan ini terdapat tantangan
teknis dan operasional dalam perancangan kapal, terutama yang berkaitan dengan
sistem ballast. Melihat pentingnya sistem ballast dalam menjaga stabilitas kapal,
maka perlu adanya perancangan sistem ballast pada kapal ini dengan mematuhi
standar peraturan yang digunakan oleh kapal yaitu Registro Italiano Navale
(RINA) sebagai bagian dari penelitian.
Dalam perancangan sistem ballast, berbagai faktor teknis harus diperhitungkan,
termasuk kapasitas tangki ballast, jalur perpipaan, pemilihan pompa ballast, serta
pencegahan komunikasi yang tidak diinginkan antara ruang atau dengan laut.
Desain sistem ballast yang efektif akan meningkatkan efisiensi operasional,
mengurangi risiko kegagalan sistem, dan memastikan kepatuhan terhadap standar
peraturan yang berlaku. Oleh karena itu, penelitian ini dilakukan untuk mencari
spesifikasi pipa ballast, membuat piping arrangement, serta menghitung head total
pompa yang akan divalidasi dengan menggunakan software Piping System
1
FluidFlow. Dari hasil perhitungan tersebut, dapat ditentukan daya pompa serta
spesifikasinya.
1.2 Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah yang akan dibahas pada tugas akhir ini berdasarkan
latar belakang sebelumnya adalah sebagai berikut:
1. Bagaimana spesifikasi pipa dari sistem ballast pada kapal SPOB 10,000
Ton?
2. Bagaimana piping arrangement dari sistem ballast pada kapal SPOB 10,000
Ton?
3. Bagaimana perbandingan hasil perhitungan total head pompa secara manual
dengan software Piping System FluidFlow dari sistem ballast kapal SPOB
10,000 Ton?
4. Berapa besar daya pompa yang dibutuhkan oleh sistem ballast kapal SPOB
10,000 Ton?
1.3 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari perencanaan tugas akhir ini adalah sebagai berikut:
1. Menentukan spesifikasi pipa dari sistem ballast kapal SPOB 10,000 Ton.
2. Membuat piping arrangement dari sistem ballast pada kapal SPOB 10,000
Ton.
3. Memvalidasi total head pompa secara manual dengan software Piping
System FluidFlow dari sistem ballast kapal SPOB 10,000 TON.
4. Menentukan besar daya pompa yang dibutuhkan oleh sistem ballast kapal
SPOB 10,000 Ton.
1.4 Manfaat Penelitian
Adapun manfaat dari penilitian tugas akhir ini adalah sebagai berikut:
1. Bagi mahasiswa, untuk menambah pemahaman tentang prinsip dan langkah
langkah dalam perancangan sistem ballast pada kapal.
2
2. Bagi institusi, institusi dapat mengevaluasi kemampuan mahasiswa dan
menggunakannya sebagai referensi mengenai pemodelan, desain, dan
perhitungan sistem ballast.
3. Bagi perusahaan, memberikan perusahaan solusi teknis yang efisien serta
mendukung dalam mengembangkan perancangan sistem ballast sesuai
dengan standar industri.
1.5 Batasan Masalah
Penulis membatasi bahasan pokok sebagai berikut agar penulisan tugas akhir
ini dapat memenuhi tujuan pembahasan yang akan dibahas:
1. Tidak membahas sistem yang lain dan hanya berfokus pada sistem ballast.
2. Perancangan ballast hanya berfokus pada kapal SPOB 10,000 Ton.
3. Hanya memperhatikan dari aspek teknis bukan dari aspek ekonomis.
4. Rules yang digunakan adalah Registro Italiano Navale (RINA).
5. Penggunaan material dan standar pipa yang biasa digunakan perusahaan.
6. Validasi perhitungann total head hanya menggunakan software Piping
System FluidFLow.
7. Tidak menganalisis perancangan mengenai manajemen pengisian air
ballast serta kekuatan konstruksi tangki ballast.
3
BAB II
DASAR TEORI
2.1 Sistem Ballast
Sistem ballast merupakan salah satu sistem pelayanan kapal yang berfungsi
untuk memindahkan dan mengisi ulang air ballast. Sistem pompa ballast dirancang
untuk mengubah kemiringan dan draft kapal sebagai respon terhadap perubahan
beban, sehingga kapal tetap stabil (Prabowo & Witanto, 2019).
Secara umum, sistem ballast bekerja dengan cara mengisi tangki ballast yang
terdapat pada double bottom dengan air laut yang diambil dari sea chest. Sea chest
dapat ditemukan di bagian depan dan bawah engine room. Ini dimaksudkan agar air
yang diambil bersifat laminar dan bebas dari kotoran dari pembuangan atau
outboard. Air yang tidak diperlukan akan dikeluarkan melalui outboard, yang harus
berada di atas garis air (Aris, 2018).
Gambar 2. 1 Sistem Ballast pada Kapal
(Sumber: Drillet dkk, 2018)
2.1.1
Komponen pada Sistem Ballast
1. Tangki Ballast
Untuk mendistribusikan air ballast, tangki ballast ditempatkan di
tangki haluan (after peak tank), tangki buritan (fore pack tank), dan
4
tangki double bottom di sisi kanan dan kanan (port and starboard side)
(David & Gollasch, 2015). Bergantung pada ukuran dan jenis kapal,
peletakkan tangki ballast berbeda-beda menyesesuaikan dengan hal
tersebut.
Gambar 2. 2 Tangki Ballast Kapal SPOB 10K Ton
(Sumber; Data Perusahaan)
Untuk keperluan perawatan, pembersihan, dan alasan lainnya,
manholes digunakan untuk mengakses atau memasuki tangki ballast.
Selain itu, ventilasi harus dipasang di tangki ballast untuk
memungkinkan udara keluar saat tangki terisi penuh atau untuk
memungkinkan udara masuk dan mencegah tekanan rendah saat tangki
dikosongkan (David & Gollasch, 2015).
2. Sea Chest
Penempatan sea chest pada lambung kapal bawah air merupakan
keharusan bagi kapal baja atau kayu dengan instalasi mesin di dalam
kapal (type inboard engine). Karena semua kebutuhan air laut pada
kapal selama menjalankan tugasnya dapat dipenuhi oleh sea chest. Di
dalam kapal, air laut dibutuhkan untuk pemadaman kebakaran,
pendingin mesin utama dan mesin bantu, serta penggunaan lainnya. Sea
chest sering kali diposisikan pada dua ketinggian yang berbeda karena
kedalaman perairan yang dilalui bervariasi.
5
Gambar 2. 3 Sea Chest
(Sumber: Cathelco MGPS sea chest and strainer systems - Evac)
3. Overboard
Overboard atau outboard digunakan untuk mengalirkan air yang
tidak terpakai lagi ke laut. Biasanya dipasang satu valve jenis NRV dan
overboard harus diposisikan di atas draft air.
Gambar 2. 4 Overboard
(Sumber: Gambar Pribadi)
4. Filter/Strainer
Sebuah alat yang disebut strainer atau filter digunakan untuk
memisahkan partikel padat yang melewati pipa. Partikel padat yang
diangkut oleh aliran sering kali berupa benda padat yang akan
6
terperangkap dalam filter, seperti pasir, kerak, atau serpihan logam. Hal
ini memungkinkan sistem untuk terus berfungsi dengan baik dengan
membersihkan kotoran yang menumpuk dan menyumbat lubang filter
secara berkala. Bergantung pada jenis sistem, pembersihan dapat
dilakukan dengan atau tanpa mematikannya.
Stainless steel, tembaga, kuningan, alumunium, dan logam antikarat
lainnya termasuk bahan yang kuat dan tidak korosif yang biasanya
digunakan untuk membuat strainer atau filter. Strainer tersedia dalam
berbagai ukuran dan bentuk, dan namanya didasarkan pada konsep
struktural contohnya, strainer jenis Y, Bucket, dan D yang merupakan
paling banyak digunakan.
Gambar 2. 5 Strainer/Filter
(Sumber: Zahid, 2021)
5. Pompa Ballast
Mengenai pompa ballast, Peraturan RINA Vol. I 2024, Part C,
Chapter 1 Section 10 menetapkan bahwa sistem ballast harus
dihubungkan langsung ke minimal dua pompa bertenaga, yang salah
satunya dapat digerakkan oleh propulsion machinery. Selain itu, air
ballast juga dapat dipindahkan oleh pompa bilge jika memenuhi kriteria
berikut.
-
Tugas tersebut bersifat sementara
-
Kegagalan sistem pepipaan yang terhung dengan pompa bilge tidak
membuat sistem bilge tidak berfungsi
-
Pompa segera tersedia untuk tugas bilge saat diperlukan.
7
Semua tangki, termasuk tangki double bottom, tangki after peak, dan
tangki fore peak yang digunakan untuk air ballast, harus memiliki pipa
pengisian dan penghisapan yang sesuai yang terpasang pada pompa
bertenaga khusus dengan kapasitas yang memadai. Hand pump dapat
digunakan untuk memasok fresh water bagi tangki kecil yang digunakan
untuk keperluan rumah tangga. Penghisapan harus diposisikan
sedemikian rupa sehingga, dalam kondisi pengoperasian kapal yang
umum, pemindahan air laut dapat diselesaikan dengan tepat. Khususnya
di kompartemen yang panjang, dua penghisapan mungkin diperlukan.
Gambar 2. 6 Ballast Pump
(Eko Prabowo & Witanto, 2019)
6. Pipa
Berdasarkan peratura RINA Volume I 2024, Part C, Chapter 1,
section 10 mengenai pengaturan serta instalasi pipa, untuk menghindari
komunikasi yang tidak diinginkan antara sistem ballast dan sistem
lainnya, termasuk sistem pemompaan atau saluran yang digunakan
untuk fluida lain, sambungan antara saluran ballast dan sistem lainnya
harus mematuhi spesifikasi tertentu. Oleh karena itu, pipa ballast secara
umum harus dipisahkan dengan pipa dari system lain seperti kargo,
pelumas, dan bahan bakar. Akan tetapi, ada pengecualian untuk
beberapa pipa tertentu seperti: pipa antar collecting boxes dan suction
pompa; pipa antara pompa dan overboard kapal, kedua pipa tersebut
dapat digunakan Bersama dengan sistem lain. Selain itu, jika pada kapal
terdapat ruang yang digunakan untuk berbagai keperluan seperti
8
menyimpan air ballast, kargo cair, dan bahan bakar, pipa pada ruang
tersebut dapat dipakai bersama dengan ketentuan pada ruangan tersebut
harus ada alat pengaman yaitu blind flange atau alat pengalih khusus
untuk memastikan tidak ada kebocoran agar fluida pada ruangan
tersebut tidak tercampur dengan fluida lain.
Tabel 2. 1 Minimum Wall Thickness for Steel Pipes
(Sumber: RINA Vol. 1 2024, Part C)
Berdasarkan tabel 2.1 untuk pipa baja dan tunnels, pipa ballast yang
melintasi tangki air tawar, bahan bakar minyak, atau tangka kargo cair
harus memiliki konfigurasi tertentu, seperti ketebalan yang diperkuat.
Selanjutnya, diperlukan juga flensa atau sambungan pipa di dalam
tangki yang harus diperkuat dengan pengelasan.
7. Aksesoris Lain
Berfungsi sebagai penopang komponen utama sistem. Di antara
aksesoris sistem ballast adalah manifold, valve, pipe fitting, dan sea
grating.
9
2.2 Metode Simpson
Diperkirakan bahwa ilmuwan pertama yang memperkenalkan hukum bentuk
geometri adalah ahli geometri Thomas Simpson (1750). Luas harus ditentukan
sebelum volume dapat ditentukan. Planimeter, aturan trapesium, aturan ordinat
tengah, atau aturan Simpson semuanya dapat digunakan untuk memperkirakan luas
permukaan yang tidak beraturan (Perbani & Rinaldy 2018). Menurut Woodford dan
Phillips (2012) dalam buku Numerical Methods with Worked Examples: Mathlab
Edition (Edisi Kedua), persamaan berikut dapat digunakan untuk memperoleh
aturan Simpson.
ℎ
𝑛−2
𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝐴𝑟𝑒𝑎 = 3 (𝑓𝑜 + 4 ∑𝑛−1
𝑖=1.3,5 + 2 ∑𝑖=2,4,6 𝑓𝑖 + 𝑓𝑛 )
(2.1)
Untuk mengikuti aturan Simpson, kedalaman tangki ballast hingga lunas dilakukan
proses gridding dan dipisahkan menjadi beberapa water line, yang masing-masing
diberi jarak h, seperti ditunjukkan pada Gambar 2.7.
Gambar 2. 7 Contoh Bidang tangki di Tiap Waterline
Dengan nilai interval (h) atau jarak antar absis, kemudian dicari luasan dari
setiap water line dengan menggunakan perintah AutoCAD untuk mencari
luasannya. Kemudian untuk menghitung volume tangki ballast nilai dari luasan tiap
water line dari base line hingga tinggi tangki ballast dikalkukasi menggunakan
aturan Simpson sehingga didapatkan nilai volume tangki ballast kapal.
Tabel 2. 2 Perhitungan Volume Tangki Ballast denga Metode Simpson
Volume Tangki Ballast dari Lunas
10
Waterline (m)
Luas (m2)
Faktor Simpson (FS) Hasil Kali (m3)
0
a
1
1a
h
b
4
4b
2h
c
2
2c
3h
d
4
4d
4h
e
1
1e
Dimana,
h
= interval jarak di tiap water line
Volume tangki ballast
1
= ℎ ∑ 𝐻𝑎𝑠𝑖𝑙 𝑘𝑎𝑙𝑖
3
= f m3
2.3 Rumus Perhitungan pada Pompa
Jumlah fluida yang harus dipindahkan oleh pompa pada suatu saat disebut
kapasitasnya. menurut Prabowo dan Witanto (2019), kapasitas pompa diukur dalam
satuan volume per satuan waktu. Rumus berikut digunakan untuk mendapatkan
nilai kapasitas pompa (Q) yang digunakan.
Q=
V
(2.2)
t
Dimana :
Q
= Kapasitas pompa
(m3/s)
V
= Kapasitas tangki
(m3)
t
= Kecepatan rata-rata dalam pipa
(s)
Q=Axv
(2.3)
Dimana:
Q
= Kapasitas pompa
(m3/s)
A
= Luas penampang
(m2)
𝑣
= Kecepatan aliran
(m/s)
1
𝐴 = 4 𝜋𝐷 2
(2.4)
Dimana :
𝜋
= 3,14
D
= Diameter pipa (m)
Menurut Abidin dan Wagiani (2013), pipa biasanya berbentuk silinder dan
memiliki luas penampang tertentu. Untuk mendapatkan diameter pipa dapat
digunakan rumus berikut:
11
𝐷=√
𝑄×4
(2.5)
𝑣×𝜋
Dimana:
D
= Diameter pipa
(𝑚𝑚)
Q
= Debit
(𝑚3/𝑠)
𝑣
= Kecepatan aliran
(𝑚/𝑠)
𝜋
= 3,14
2.4 Distribusi Aliran Fluida
Aliran laminar, aliran turbulen transisi, dan aliran turbulen adalah tiga kategori
aliran fluida. Aliran laminar memiliki Re < 2300 dengan ciri-ciri memiliki
kecepatan rendah, sehingga memberikan kesan bahwa fluida mengalir dalam
lapisan-lapisan. Aliran turbulen transisi adalah bentuk aliran dengan kecepatan
sedang yang berubah dari aliran datar (laminar) menjadi aliran cepat (turbulen)
dengan Re = 2300-4000; alirannya dapat berupa laminar atau turbulen, tergantung
pada kondisi pipa dan aliran. Aliran berkecepatan tinggi dengan Re > 4000 disebut
aliran turbulen karena menyebabkan partikel fluida bergerak dalam pola asimetris
(White, 2011). Persamaan bilangan Reynolds berikut berdasarkan White (2011)
dalam buku Fuid Mechanics edisi ke-7 dapat digunakan untuk menilai apakah
aliran tersebut laminar, transisi, atau turbulen.
𝑅𝑒 =
𝑣.𝐷
(2.6)
𝜇
Dimana:
Re
= Bilangan Reynold
𝑣
= Kecepatan aliran
(m/s)
D
= Diameter dalam pipa
(m)
ρ
= Massa jenis fluida
(kg/m3)
μ
= Viskositas kinematik fluida
(m2/s)
Menurut Whote (2011) dalam buku Fluid Mechanics edisisi ke-7 untuk
aliran laminer, faktor gesekan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan
berikut.
12
f=
64
(2.7)
𝑅𝑒
Dimana:
f
= Koefisien kerugian gesek
Re = Bilangan Reynolds
Untuk aliran turbulen, terdapat 2 rumus yang sering digunakan yaitu rumus
Darcy-Weisbach dan Hazen-Williams. Dalam menggunakan Persamaan DarcyWeisbach, maka diperlukan mencari nilai faktor gesekan (friction factor) yang
didapat melalui moody diagram yang diturunkan dari metode Colebrook dengan
cara mengetahui terlebih dahulu nilai kekasaran relatif pipa (relative roughness)
serta bilangan Reynold. Rumus relative roughness dapat dilihat pada persamaan
berikut berdasarkan White (2011) dalam buku Fluid Mechanics edisi ke-7.
ɛ
Relative Roughness =
(2.8)
𝐷
Dimana :
ɛ
= Nilai kekasaran pipa
(mm)
D
= Diameter pipa
(mm)
Tabel 2. 3 Tabel Absolute Roughness (mm)
(Sumber: White,
Setelah nilai Re dan nilai
ɛ
𝐷
ditentukan untuk mencari nilai fraction factor dapat
13
diketahui dengan menggunakan moody diagram berikut.
Gambar 2. 8 Moody Diagram
(Sumber: White, 2011)
2.5 Head Total
Dalam sistem perpipaan, pompa digunakan untuk meningkatkan energi fluida
agar dapat mencapai titik tujuan dengan tekanan dan debit yang cukup. Head total
pompa adalah jumlah head yang harus diberikan oleh pompa agar fluida dapat
mengalir sesuai kebutuhan. Prinsip ini dapat dianalisis menggunakan Persamaan
Bernoulli, yang merupakan hukum kekekalan energi untuk fluida ideal dalam
sistem tertutup. Persamaan ini menyatakan bahwa jumlah energi tekanan, energi
kinetik, dan energi potensial di sepanjang aliran fluida tetap konstan, asalkan tidak
ada kehilangan energi akibat gesekan atau tambahan energi dari luar. Berikut adalah
persamaan Bernoulli berdasarkan White (2011) dalam buku Fluid Mechanics edisi
ke-7.
𝑣2
𝑃
𝑃
𝑣2
(𝜌𝑔1 + 2𝑔1 + 𝑍1 ) + 𝐻𝐴 − 𝐻𝐿 = (𝜌𝑔2 + 2𝑔2 + 𝑍2 )
Dimana :
𝑃1
14
= Tekanan di sisi hisap
(pa)
(2.9)
𝑃2
= Tekanan di sisi buang
(pa)
𝑣1
= Kecepatan rata-rata di sisi hisap
(m/s)
𝑣2
= Kecepatan rata-rata di sisi buang
(m/s)
𝑍1
= Ketinggian di sisi hisap
(m)
𝑍2
= Ketinggian di sisi buang
(m)
𝐻𝐴
= Head pompa
(m)
𝐻𝐿
= Head Losses
(m)
= Head Losses mayor (m) + Head Losses minor (m)
𝜌
= massa jenis fluida
(kg/m3 )
𝑔
= Percepatan gravitasi
(9,81 m/s2 )
2.5.1
Head Loss Minor
Kerugian head jenis ini terjadi karena adanya ketup dan belokan pada aliran
fluida, sehingga mengurangi energi alirnya. Head ini dapat diketahui berdasarkan
White (2011) dalam buku Fluid Mechanics edisi ke-7 dengan persamaan berikut.
𝑣2
(2.10)
ℎ𝐿 = 𝑘 2𝑔
Dimana:
ℎ𝐿
= Head losses minor
(m)
k
= Total koefisien kerugian
𝑣
= Kecepatan aliran
(m/s)
𝑔
= Percepatan gravitasi
(9.81 m/s2)
2.5.2
Head Loss Major
Persamaan 2.12, menurut White (2011) dalam buku Fluid Mechanics edisi
ke-7 dapat digunakan untuk menghitung head kehilangan tekanan dalam pipa yang
disebabkan oleh gesekan.
𝐿
𝑣2
(2.11)
ℎ𝐿 = 𝑓 𝐷 ∙ 2𝑔
Dimana:
ℎ𝐿
= Head losses major
(m)
15
f
= Faktor gesekan dalam pipa
L
= Panjang pipa
(m)
D
= Diamater pipa bagian dalam
(m)
𝑣
= Kecepatan aliran
(m/s)
𝑔
= Percepatan gravitasi
(9.81 m/s2)
2.5.3
Head Perbedaan Tekanan
Head tekan adalah perbedaan antara tekanan pada titik hisap pompa dan
titik tekan pompa. Besarnya dapat diketahui berdasarkan White (2011) dalam buku
Fluid Mechanics edisi ke-7 dengan persamaan berikut.
ℎ𝑝 =
𝑃2 − 𝑃1
(2.12)
𝜌.𝑔
Dimana :
ℎ𝑝
= Head tekanan
(m)
𝑃1
= Tekanan pada titik buang pompa
(Pa)
𝑃2
= Tekanan pada titik hisap pompa
(Pa)
ρ
= Massa jenis fluida
(kg/m3 )
𝑔
= Percepatan gravitasi
(9,81 m/s2 )
2.5.4
Head Kecepatan
Head kecepatan merupakan head perbedaan kecepatan yang dihasilkan oleh
saluran pompa bagian hisap (suction) dengan saluran pompa bagian keluaran
(discharge). Besarnya dapat diketahui berdasarkan White (2011) dalam buku Fluid
Mechanics edisi ke-7 dengan persamaan berikut.
ℎ𝑣 =
𝑣22 − 𝑣21
(2.13)
2.𝑔
Dimana :
ℎ𝑣
= Head kecepatan
(m)
𝑣1
= Kecepatan aliran suction
(m/s)
𝑣2
= Kecepatan aliran discharge
(m/s)
𝑔
= Percepatan gravitasi
(9,81 m/s2 )
2.5.5
Head Statis
Head statis adalah head perbedaan tinggi antara titik sembarang di pipa
keluar dan sembarang titik di pipa isap. Besarnya dapat dikatahui berdasarkan
16
White (2011) dalam buku Fluid Mechanics edisi ke-7 dalam persamaan berikut.
ℎ𝑠 = 𝑍2 − 𝑍1
(2.14)
Dimana :
ℎ𝑠
= Head statis (ketinggian)
(m)
𝑍1
= Tinggi dari permukaan section
(m)
𝑍2
= Tinggi dari permukaan discharge (m)
2.6 Perhitungan Daya Pompa
1. Daya Hidraulik (Water Horsepower)
Daya yang diberikan pada fluida dalam sistem pompa disebut daya
hidraulik atau water horsepower. Besarnya daya hidraulik ini dihitung
berdasarkan berat jenis fluida, debit fluida, dan perubahan head bersih yang
terjadi pada sistem. Untuk menghitung daya pompa dapat menggunakan
persamaan 2.15 berdasarkan White (2011) dalam buku Fluid Mechanics
edisi ke-7.
𝑃𝑊 = 𝜌 ∙ 𝑔 ∙ 𝑄 ∙ 𝐻𝐴
(2.15)
Dimana:
𝑃𝑊
= Daya hidraulik
(Watt)
𝜌
= Massa jenis air
(Kg/m3)
𝑄
= Kapasitas
(m3/s)
𝐻𝐴
= Head total pompa
(m)
2. Daya Rem (Brake Horsepower)
Daya yang dibutuhkan untuk menggerakkan pompa dikenal sebagai
brake horsepower (bhp). Besarnya daya rem dihitung berdasarkan
kecepatan sudut poros dan torsi poros. Berdasarkan White (2011) dalam
buku Fluid Mechanics edisi ke-7, secara matematis persamaannya dapat
dinyatakan sebagai berikut:
𝑏ℎ𝑝 = 𝜔 ∙ 𝑇
(2.16)
Dimana:
bhp
= Daya rem
(Watt)
𝜔
= Kecepatan sudut poros
(rad/s)
17
T
= Torsi poros
(Nm)
3. Efisiensi Pompa
Efisiensi pompa (𝜂) adalah rasio antara daya hidraulik yang
dihasilkan oleh pompa dengan daya rem yang digunakan untuk
menggerakkan pompa. Efisiensi ini dinyatakan dengan persamaan 2.17
berdasarkan White (2011) dalam buku Fluid Mechanics edisi ke-7.
𝑃
𝑤
𝜂 = 𝑏ℎ𝑝
(2.17)
2.7 AutoCAD
Dikenal sebagai “Computer-aided drafting and design program” (CAD),
AutoCAD adalah program yang sering digunakan untuk keperluan khusus dalam
menggambar dan mendesain dengan bantuan komputer dalam konstruksi model
dan ukuran dua dan tiga dimensi atau lebih. Semua profesi dapat menggunakan
alat ini, tetapi alat ini sangat berguna bagi mereka yang membutuhkan
pengetahuan khusus, seperti teknik mesin, teknik sipil, arsitektur, desain grafis,
dan disiplin ilmu lain yang melibatkan penggunaan CAD. Selain semua informasi
dalam ukuran yang dapat digunakan dalam laporan, Penilaian Material (BOM),
fungsi dasar, dan formulir numerik, sistem program gambar dapat membantu
dalam mengembangkan model yang sesuai untuk memenuhi tuntutan khusus.
Dengan hanya memberikan beberapa instruksi dan teknik sederhana, sistem ini
memungkinkan dalam menghemat waktu sambil menghasilkan karya dengan
tingkat keterampilan dan presisi yang tinggi.
Gambar yang dibuat AutoCAD dapat dibentuk ulang untuk penggunaan grafis
lebih lanjut menggunakan berbagai format file, termasuk DXF (Data Exchanged
File), IGES, dan SLD. Lebih jauh lagi, perangkat lunak ini dapat menghasilkan
dan mengevaluasi model solid untuk proyek desain teknik. Perangkat lunak ini
memungkinkan pengguna untuk mengotomatiskan proses pembuatan program
tambahan mereka sendiri dengan memanfaatkan sistem pendukung seperti LISP
dan ADS untuk memenuhi tuntutan yang lebih kompleks. Memahami cara kerja
sistem komputer sangat penting sebelum memulai tugas apa pun untuk
mempermudahnya dan memastikan tidak ada masalah sebelum atau sesudah
18
menggunakan sistem. Oleh karena itu, pemahaman mengenai sistem operasi,
hardware, dan software merupakan hal mendasar yang harus dipahami sebelum
menggunakan komputer.
2.8 Flite Software Piping System FluidFlow
FluidFlow adalah software simulasi yang digunakan untuk menganalisis aliran
fluida dalam sistem perpipaan, termasuk menghitung head pompa. Head pompa
dihitung dengan memperhitungkan static head, friction losses, pressure difference,
dan velocity head. Perhitungan ini dipengaruhi oleh beberapa faktor utama, seperti
geometri sistem perpipaan yang mencakup panjang, diameter, material pipa, dan
konfigurasi perpipaan; sifat fluida yang meliputi densitas, viskositas, suhu, dan
tekanan fluida; komponen sistem seperti pompa, katup, fitting, serta elemen lain
yang menyebabkan kehilangan tekanan; dan kondisi operasi yang mencakup debit
aliran, tekanan, ketinggian inlet dan outlet, serta kecepatan fluida.
Berikut adalah langkah perhitungan head pompa menggunakan FluidFlow.
1. Membuat model sistem perpipaan
Dimulai dengan membuat model sistem perpipaan, termasuk elemenelemen seperti pipa, fitting, katup, dan pompa. Data geometri dan posisi
inlet serta outlet dimasukkan untuk mencerminkan kondisi aktual sistem.
2. Mengatur sifat fluida dan kondisi sistem
Parameter fluida seperti densitas, viskositas, suhu, dan tekanan operasi
dimasukkan ke dalam simulasi. Debit aliran yang diinginkan juga
ditentukan untuk menghitung kebutuhan head pompa.
3. Menjalankan simulasi
Setelah semua parameter dimasukkan, simulasi dijalankan. FluidFlow
menghitung berbagai parameter seperti total head pompa, kehilangan
tekanan, debit, dan kecepatan aliran.
4. Analisis Hasil Simulasi
Hasil simulasi memberikan total head pompa yang diperlukan, termasuk
pembagian energi untuk mengatasi static head, friction losses, dan elemenelemen lain dalam sistem. Analisis ini memungkinkan pengguna untuk
memvalidasi desain sistem atau melakukan optimasi.
19
2.9 Percentage Error
Persentase kesalahan (Percentage Error) menggunakan sistem peramalan
dalam bentuk Mean Absolute Percentage Error (MAPE) untuk perhitunganya.
MAPE menampilkan akurasi peramalan dalam bentuk persentase. Karena MAPE
lebih mudah dipahami, perhitungan akurasi dengan menggunakan MAPE sering
kali lebih populer (Hutasuhut, dkk., 2014). Dengan menggunakan MAPE,
persentase kesalahan dapat dihitung menggunakan persamaan berikut.
𝑥𝑡−𝑓𝑡
𝑀𝐴𝑃𝐸 = | 𝑥𝑡 | 𝑥 100%
(2.19)
Dimana:
xt = Nilai sebenarnya
ft = Nilai peramalan
Tabel 2. 4 Nilai Signifikasi MAPE
(Sumber: Hutasuhut, 2014)
2.10
Net Positive Suction Head (NPSH)
Untuk menentukan spesifikasi pompa tidak hanya daya dan head total yang
diperlukan, tetapi juga diperlukan nilai NPSH dari sisem. Agar cairan atau fluida
tidak mengalami kavitasi atau pendidihan, maka pada saluran masuk pompa
diperlukan tinggi tekanan atau yang disebut dengan Net Positive Suction Head
(NPSH). Tempat kavitasi pertama kali akan terjadi memiliki tekanan rendah yang
berada pada saluran masuk pompa atau sisi hisap. Berdasarkan White (2011) dalam
buku Fluid Mechanics edisi ke-7 NPSH memiliki persamaan berikut.
𝑝
𝑣2
𝑝
𝑁𝑃𝑆𝐻 = 𝜌𝑔𝑖 + 2𝑔𝑖 − 𝜌𝑔𝑣
20
(2.20)
Dimana:
𝑝𝑖
= Tekanan di saluran masuk pompa (inlet)
𝑣𝑖
= Kecepatan aliran di saluran masuk
𝑝𝑣
= Tekanan uap dari cairan
𝜌
= Massa jenis cairan
𝑔
= Percepatan gravitasi
(9.81 m/s2)
NPSH yang tersedia (NPSHa) yang dihitung dari kondisi nyata sistem
memiliki nilai yang sama atau lebih besar dari nilai NPSH yang dibutuhkan
(NPSHr) pada kurva performa pompa yang diperoleh dari data pabrikan pompa agar
tidak terjadi kavitasi. Persamaan Bernoulli bisa digunakan untuk mencari NPSHa
jika saluran masuk pompa pada ketinggian 𝑍𝑖 di atas sebuah reservoir yang
permukaan bebasnya memiliki tekanan 𝑝𝑎 , berikut adalah persamaannya.
𝑝
𝑝
𝑁𝑃𝑆𝐻𝑎 = 𝜌𝑔𝑎 − 𝑍𝑖 − ℎ𝑓 − 𝜌𝑔𝑣
(2.21)
Dimana:
𝑝𝑎
= Tekanan permukaan bebas pada reservoir (tekanan atmosfer)
𝑍𝑖
= Ketinggian vertika antara reservoir dan saluran masuk pompa
ℎ𝑓
= Head loss akibat gesekan antara reservoir dan saluran masuk pompa
Setelah menghitung NPSHa sistem kemudian dibandingkan dengan NPSHr
sistem. Jika NPSHa sistem lebih kecil dari pada NPSHr sistem maka dapat
dilakukan perubahan pada desain dengan manaikkan tekanan isap, mengurangi
head loss pada pipa, atau dengan memilih pompa lain dengan NPSHr yang lebih
rendah. Kemudian nilai NPSHa yang lebih kecil dari nilai NPSHr dapat
menimbulkan dampak sebagai berikut.
1. Kebisingan dan getaran pada pompa
2. Kerusakan impeller akibat pitting
3. Penurunan drastis pada head dan debut pompa
4. Penurunan performa pompa
21
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Sumber Data
Sumber data yang diperoleh untuk proposal tugas akhir ini adalah sebagai
berikut:
1. Data Primer
Data yang dikumpulkan dari pengamatan lapangan dan perusahaan
merupakan data primer yang akan digunakan. Ukuran kapal (Principal
Dimension), Lines Plane, General Arrangement dan Construction Profile
termasuk di antara data kapal yang dikumpulkan dari pengamatan
lapangan dan perusahaan.
2. Data Sekunder
Data yang dikumpulkan dari buku disebut data sekunder. Data dari buku,
jurnal, dan literatur lainnya digunakan dalam studi literatur untuk
melengkapi sumber penelitian dan memperkuat data dari pengamatan
lapangan.
3.2 Variabel Penelitian
Pada tugas akhir ini, veriabel yang akan digunakan adalah sebagai berikut.
1. Kecepatan aliran
2. Volume tangki ballast
3. Panjang Pipa
22
3.3 Diagram Alir
Gambar 3. 1 Diagram Alir Penelitian
23
3.4 Langkah Penelitian
1. Observasi dan Studi Literatur
Observasi lapangan merupakan tahap awal dalam mengidentifikasi topik
yang akan diteliti. Kemudian dilakukan kajian pustaka untuk mencari
referensi atau sumber lain yang mendukung penelitian yang dilakukan.
2. Perumusan Masalah
Tahap ini dilakukan dengan melakukan riset terhadap permasalahan di
lapangan untuk dijadikan bahan tugas akhir saat pelaksanaan on the job
training. Permasalahan yang akan diangkat adalaha Perancangan Sistem
Ballast pada Kapal SPOB 10.000 Ton.
3. Pengumpulan Data
Pengumpulan data dan informasi terkait data di lokasi On The Job
Training. Informasi yang dibutuhkan meliputi Lines Plane, General
Arrangement,
Construction
Profile
dan
ukuran
kapal
(Principal
Dimension).
4. Perhitungan Kapasitas Pompa
Setelah didapatkan data yang dibutuhkan kemudian dilakukan perhitungan
untuk mencari berapa kapasitas pompa yang dibutuhkan pada sistem
ballast berdasarkan perhitungan volume dan waktu yang dibutuhkan untuk
pengisian atau pengosongan sistem ballast
5. Menentukan Spesfikasi Pipa
Spesifikasi pipa mengacu pada perhitungan diameter pipa yang
selanjutnya dipilih standar pipa berdasarkan perhitungan tersebut dan
memperhatikan persyaratan dari RINA Class.
6. Mendesain Piping Arrangement
Tahap selanjutkan setelah menentukan spesifikasi pipa adalah merancang
jalur pipa atau membuat piping arrangement. Perancangan jalur pipa
dilakukan dengan menggunakan software AutoCad.
7. Perhitungan Total Head
Menghitung total head pada sistem perpipaan menggunakan data yang
diperoleh dari perhitungan distribusi aliran. Perhitungan meliputi head
24
statis, head mayor dan minor, head perbedaan tekanan, dan head
perbedaan kecepatan.
8. Simulasi pada Flite Software Piping System FluidFlow
Pada langkah ini, simulasi aliran dilakukan menggunakan perangkat lunak
Flite Software Piping system FluidFlow dengan menggunakan data yang
dikumpulkan dari perhitungan dan perancangan sistem, seperti tekanan,
elavasi, panjang pipa, diameter pipa, dan lain-lain.
9. Validasi Perhitungan Total Head Pompa
Pada tahap ini, persentasi kesalahan dari temuan perhitungan manual head
total divalidasi terhadap hasil simulasi aliran menggunakan Flite Software
Piping System FluidFlow, dengan pembatasan persentase kesalahan
maksimum 10%.
10. Perhitungan Daya dan Pemilihan Pompa
Pada tahap ini, daya pompa yang sesuai untuk sistem perpipaan dihitung
menggunakan data distribusi aliran yang dihitung pada tahap sebelumnya.
Kemudian, memilih spesifikasi pompa dengan parameter yang setidaknya
sama akurat dengan hasil perhitungan.
11. Kesimpulan dan Saran
Pada tahap ini akan dijelaskan mengenai kesimpulan hasil akhir
perancangan ballast piping sistem pada kapal SPOB 10.000 Ton. Hasil
kajian ini meliputi piping arrangement, spesifikasi pipa, nilai head total
dan daya pipa, serta waktu pengisian dan pengosongan tangki ballast.
Hasil ini merupakan solusi dari rumusan masalah yang telah ditetapkan
tersebut merupakan jawaban dari rumusan masalah yang telah ditetapkan
pada tahap identifikasi awal.
25
3.5 Waktu Penelitian
Tabel 3. 1 Waktu Penelitian
26
BAB IV
ANALISA DAN PEMBAHASAN
4.1 Data Penelitian
Data yang digunakan dalam pembahasan tugas akhir ini merupakan data
sekunder dan beberapa data primer yang didapatkan dari pengumpulan informasi
dan pendukung pada saat melakukan On the Job Training. Adapun data yang
digunakan adalah sebagai berikut.
4.1.1 Dimensi kapal
Dalam perhitungan ini jenis kapal yang digunakan adalah kapal SPOB (Self
Propelled Oil Barge). Principal dimension dapat dilihat pada tabel berikut.
Tabel 4. 1 Data utama kapal SPOB 10.000 Ton
LOA (Length Over All)
: 125 m
LPP (Length of Perpendicular)
: 118.75 m
B (Breadth)
: 20.40 m
H (Height)
: 8.5 m
T (Draft)
:6m
Vs Max
: 11 knot
Berikut adalah gambar general arrangement yang digunakan dalam
pengerjaan tugas akhir ini.
27
Gambar 4. 1 General Arrangement SPOB 10k Ton
(Sumber: Data Perusahaan)
4.1.2 Data Kapasitas Tangki Ballast
Kapasitas tangki ballast adalah volume maksimum dari tangki ballast kapal,
yang digunakan untuk
mengatur keseimbangan kapal
dan mengontrol
kedalamannya. Berikut adalah tabel data volume tangki ballast.
Tabel 4. 2 Data volume tangki ballast kapal SPOB 10,000 Ton
Nama Tangki
Sisi
Volume (m3)
Ballast Water Tank 1
P
204.0573
Ballast Water Tank 1
S
204.0573
Ballast Water Tank 2
P
258.9766
Ballast Water Tank 2
S
258.9766
Ballast Water Tank 3
P
258.9766
Ballast Water Tank 3
S
258.9766
Ballast Water Tank 4
P
258.9766
Ballast Water Tank 4
S
258.9766
28
Ballast Water Tank 5
P
258.9766
Ballast Water Tank 5
S
258.9766
Ballast Water Tank 6
P
302.1394
Ballast Water Tank 6
S
302.1394
Fore Pack Tank
512.8736
Total
3597.0799
4.2 Perhitungan Debit Aliran
Perhitungan debit pompa berdasarkan kapasitas total tangki ballast yang sudah
diketahui sebelumnya. Debit pompa dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut.
Q=
𝑉
(m3/s)
𝑡
Dimana:
V
= Total volume tangka ballast
= 3597.0799 m3
t
= Rencana lama waktu pengisian dan pegosongan tangki
= 20 jam
Sehingga,
Q
=
3597.0799
20
= 179.854 m3/h
= 0.05 m3/s
4.3 Perhitungan Diameter Pipa
Setelah debit pompa diketahui, selanjutnya dilakukan perhitungan diameter
pipa berdasarkan persamaan (2.5)
𝐷=√
𝑄×4
𝑣×𝜋
(m)
Dimana:
Q = Debit aliran berdasarkan seluruh kapasitas tangki
29
= 0.05 m3/s
v
= Kecepatan aliran pada pipa
= 4 m/s (berdasarkan standar perusahaan)
Sehingga untuk ukuran pipa utama ballast adalah sebagai berikut.
D =√
0.05×4
4×𝜋
= 0.1261 m
= 1261.0801 mm
= 4.96 inch
4.4 Menentukan Standar Pipa yang Digunakan
Standar pipa yang digunakan adalah ANSI/ASME B36.10/19 Carbon Steel
Pipe yang biasa digunakan oleh perusahaan, kemudian dipilih diameternya dengan
mengacu pada standar ketebalan minimum pipa baja dari RINA 2024 Part C,
Chapter 1, Section 10, Tabel 5 Ketebalan dinding minimum untuk pipa baja.
Min ID (d)
= 126.08
mm
= 4.96
inch
Thickness (s)
= 4.5
mm
OD
= 130.58
mm
= 5.14
inch
= 133-139.7
mm
External Diameter
Berdasarkan ketentuan tersebut, Dipilih spesifikasi pipa dengan standar
ANSI/ASME B36.10M Carbon Steel Pipa dan berikut adalah spesifikasinya.
Tabel 4. 3 Spesifikasi Pipa
DN (mm)
Diameter
Ketebalan
Diameter
Luar
(mm)
Dalam
(mm)
125
30
141.3
SCH
(mm)
6.553
128.194
40
4.5 Perhitungan Kecepatan Aliran
Setelah memilih standar pipa yang akan digunakan, kemudian menghitung
kecepatan aliran pada pipa mengacu pada standar tersebut dengan menggunakan
persamaan (2.3)
Q= 𝐴∙𝑣
𝑣=
𝑄
𝐴
Dimana:
Q
= Laju aliran berdasarkan total kapasitas tangki
= 0.05 m3/s
A
= Luas permukaan pipa
1
= 4 𝜋𝐷2
1
= 4 𝜋(0.128)2
= 0.0129 m2
Sehingga,
𝑣=
0.05 𝑚3 /𝑠
0.0129 𝑚2
= 3.87 m/s
4.6 Perhitungan Nilai Reynold (Re) pada Pipa
Perhitungan nilai Reynold dilakukan untuk menentukan apakah aliran di dalam
pipa bersifat laminer, turbulen, atau transisi dengan menggunakan persamaan (2.6).
Re
=
𝑣𝑥𝐷
𝜇
Dimana:
v
= Kecepatan aliran pipa
= 3.87 m/s
μ
= Kecepatan kinematik air laut pada suhu 27oC (Suhu rata-rata air laut
Indonesia (Ali et al.,))
= 8.5 x 10-7 m2/s
D
= Diameter dalam pipa
= 0.128 m
Sehingga,
31
𝑚
𝑥 0.128 𝑚
𝑠
=
8.5 𝑥 10−7 𝑚2 /𝑠
3.87
Re
= 583,534,2077
= 5.8 x 105
(Aliran bersifat turbulen)
4.7 Menentukan Faktor Gesekan pada Pipa (fg)
Menentukan faktor gesekan pada pipa perlu untuk mengetahui besar head losses
major pada desain sistem ballast metode flow-through. Karena aliran bersifat
turbulen maka menentukan nilai fg didapat dari pembacaan diagram mody sebagai
berikut.
Relative Roughness =
ɛ
𝐷
Dimana:
ε
= nilai kekasaran pipa berdasarkan faktor material (mm)
= 0.05 mm (Carbon steel)
D
= Diameter dalam pipa
= 128.194 mm
Sehingga,
Relative pipe roughness
=
0.05 𝑚𝑚
128.194 𝑚𝑚
= 0.00039
= 0.0004
32
Gambar 4. 2 Mody Diagram Pipa Ballast Re = 5.8 x 106
Berdasarkan hasil pembacaan diagram mody didapatkan nilai fg untuk pipa
ballast adalah 0.016.
33
DAFTAR PUSTAKA
Abidin, K., & Wagiani, S. (2013). STUDI ANALISIS PERBANDINGAN
KECEPATANALIRAN AIR MELALUI PIPA VENTURI DENGAN
PERBEDAAN DIAMETER PIPA. Jurnal Dinamika, Vol. 04. No. 1, 62-78.
Apa Itu Strainer Serta Fungsi dan Jenis-jenisnya. (2025). Diambil kembali dari
Cnzahid
Konstruksi:
https://www.cnzahid.com/2021/09/jenis-strainer-
pipa-dan-penggunaannya.html
Aris, K. (2018). PERENCANAAN KAPAL IKAN (FISHING BOAT) “FB. ARIS”
171 GT ( BERDASARKAN PERATURAN BKI 2013 & 2016 ).
Cathelco® MGPS sea chest and strainer systems. (2024). Diambil kembali dari
Evac: https://evac.com/products/mgps-off-shore-and-land-based-systems/
Drillet, G., Trottet, A., Juhel, G., & Eikaas, H. S. (2018). Aquaculture Biosecurity
Challenges in the Light of the Ballast Water Management Convention. sian
Fisheries Science 31S, 168-181.
HERNANDEZ, A. (2023). Absolute Pipe Roughness. Diambil kembali dari Wix:
https://hernandeztorresalv.wixsite.com/alvaro-hernandez/absolute-piperoughness
Hutasuhut, A. H., Anggraeni, W., & Tyasnurita, R. (2014). Pembuatan Aplikasi
Pendukung Keputusan Untuk Peramalan Persediaan Bahan Baku Produksi
Plastik Blowing dan Inject Menggunakan Metode ARIMA (Autoregressive
Integrated Moving Average) Di CV. Asia. JURNAL TEKNIK POMITS, Vol.
3, No. 2, A169-A174.
Machinery, System and Fire Protection. (2024). Dalam Registro Italiano Navale
(Vol. Vol. 1, Part C).
Perbani, N., & Rinaldy. (2018). Penerapan Hitungan Volume Metode Simpson
untuk Menghitung Volume Kapal dan Topografi Darat. Jurnal Rekayasa
Hijau, Vol. 2, 90-100.
Prabowo, K. E., & Witanto, Y. (2019). PEMILIHAN PIPA DAN POMPA
BALLAST PADA PEMBUATAN KAPAL PERANG JENIS ANGKUT
TANK BAJA 4 DI PT DAYA RADAR UTAMA UNIT 3 LAMPUNG.
Jurnal REKAYASA
34
White, F.M. (2011) Fluid Mechanics, Seventh Edition.
Woodford, C., & Phillips, C. (2012). Numerical Methods with Worked Examples:
Matlab Edition. London: Springer Dordrecht Heidelberg.
35
LAMPIRAN 1 General Arrangement SPOB 10k Ton
36
LAMPIRAN 2 Tabel Minimum Wall Thickness for Steel Pipe
37
LAMPIRAN 3 Dimension and Weight of Steel Pipe to ANSI/ASME
B36.10M
38
39
40
1