desain sistem perpipaan air tawar pada kapal patrolirepository.ppns.ac.id/2310/1/0815040032 - yusuf...

i

i

i

`

`

`

TUGAS AKHIR (608502A)

DESAIN SISTEM PERPIPAAN AIR TAWAR PADA KAPAL

PATROLI

Yusuf Rezandy

NRP. 0815040032

Dosen Pembimbing

Mardi Santoso, S.T., M.Eng.Sc.

Ekky Nur Budiyanto, S.ST., M.T.

PROGRAM STUDI D4 TEKNIK PERPIPAAN

JURUSAN TEKNIK PERMESINAN KAPAL

POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA

SURABAYA

2019

i

TUGAS AKHIR (608502A)

DESAIN SISTEM PERPIPAAN AIR TAWAR PADA KAPAL PATROLI

YUSUF REZANDY NRP. 0815040032

DOSEN PEMBIMBING: MARDI SANTOSO, S.T., M.Eng.Sc. EKKY NUR BUDIYANTO, S.ST., M.T.

PROGRAM STUDI TEKNIK PERPIPAAN JURUSAN TEKNIK PERMESINAN KAPAL POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA SURABAYA 2019

LEMBAR PENGESAHAN

iii

LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR

DESAIN SISTEM PERPIPAAN AIR TAWAR PADA KAPAL PATROLI

Disusun Oleh:

YUSUF REZANDY

0815040032

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Kelulusan

Program Studi Teknik Perpipaan

Jurusan Teknik Permesinan Kapal

POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA

Disetujui oleh Tim penguji Tugas Akhir Tanggal Ujian : 9 Agustus 2019

Periode Wisuda : September 2019

Menyetujui,

Dosen Penguji NIDN Tanda Tangan

1. Heroe Poernomo, S.T., M.T. (0020047085) (………………………)

2. Burniadi Moballa, S.T., M.Sc. (0011097908) (………………………)

3. Dra. Daisy Dwijati K.R.A., M.Pd. (0001126109) (………………………)

Dosen Pembimbing NIDN Tanda Tangan

1. Mardi Santoso, S.T., M.Eng.Sc. (0002047801) (………………………)

2.Ekky Nur Budiyanto, S.ST., M.T.

(0003038909) (………………………)

Mengetahui

Koordinator Program Studi,

Raden Dimas Endro W, S.ST., M.T.

NIP. 197604122002121003

Menyetujui

Ketua Jurusan,

George Endri Kusuma, S.T., M.Sc.Eng.

NIP. 197605172009121003

PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT

v

PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT

No. : F.WD I. 021

Date : 3 Nopember

2015

Rev. : 01

Page : 1 dari 1

Yang bertandatangan dibawah ini :

Nama : Yusuf Rezandy

NRP. : 0815040032

Jurusan/Prodi : Teknik Permesinan Kapal/Teknik Perpipaan

Dengan ini menyatakan dengan sesungguhnya bahwa :

Tugas Akhir yang akan saya kerjakan dengan judul :

”Desain Sistem Perpipaan Air Tawar Pada Kapal Patroli” Adalah benar karya

saya sendiri dan bukan plagiat dari karya orang lain.

Apabila dikemudian hari terbukti terdapat plagiat dalam karya ilmiah tersebut,

maka saya bersedia menerima sanksi sesuai ketentuan peraturan yang berlaku.

Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan penuh tanggung jawab.

Surabaya, 18 Agustus 2019

Yang membuat pernyataan,

(Yusuf Rezandy)

0815040032

vi

(Halaman ini sengaja dikosongkan)

KATA PENGANTAR

vii

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala rahmat, ridho,

dan hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan penyusunan Tugas Akhir ini dengan

baik dan lancar. Penulis juga mengucapkan shalawat serta salam semoga senantiasa

terlimpah curahkan kepada Nabi Muhammad SAW, kepada keluarganya, para

sahabat yang telah memberikan teladan bagi seluruh umat manusia.

Tugas akhir yang berjudul “Desain Sistem Perpipaan Air Tawar Pada Kapal

Patroli” ini disusun sebagai salah satu persyaratan untuk menyelesaikan pendidikan

kuliah di Program Studi Teknik Perpipaan.

Penulis menyadari penyelesaian dan penyusunan Tugas Akhir ini tidak

terlepas dari kerjasama, bantuan, dan bimbingan dari berbagai pihak, sehingga

penulis menyampaikan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Kedua orang tua (Bapak Suwarto dan Ibu Tri Sulistyaningsih) yang telah

memberikan banyak kasih sayang, nasehat hidup, doa, dukungan moril serta

materil, dan segalanya bagi penulis.

2. Bapak Ir. Eko Julianto, M.T., FRINA. selaku Direktur Politeknik Perkapalan

Negeri Surabaya.

3. Bapak Mardi Santoso, S.T., M.Eng.Sc sebagai Wakil Direktur II dan dosen

pembimbing I yang telah memberikan banyak bimbingan dan pengarahan selama

pengerjaan tugas akhir.

4. Bapak George Endri Kusuma, S.T., M.Sc. Eng. sebagai Ketua Jurusan Teknik

Permesinan Kapal, Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya

5. Bapak Dimas Endro Witjonarko, S.T., M.T. sebagai Ketua Program Studi Teknik

Perpipaan, Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya.

6. Bapak Ekky Nur Budiyanto, S.ST., M.T. sebagai dosen pembimbing II yang telah

memberikan banyak bimbingan dan pengarahan selama pengerjaan tugas akhir.

7. Bapak Jalaludin selaku Project Manager Bapak Edo, Bapak Muslihin selaku

Quality Control di PT Batam Expresindo Shipyard yang telah memberikan ilmu

dan bimbingan dalam menentukan topic tugas akhir.

viii

8. Seluruh staf pengajar Program Studi Teknik Perpipaan yang telah memberikan

banyak ilmu kepada penulis selama masa perkuliahan.

9. Teman-teman seperjuangan Teknik Perpipaan angkatan 2015, terutama kelas A

dan seluruh teman- teman saya diangkatan, yang telah memberikan banyak bantuan

selama pengerjaan tugas akhir, banyak warna pada kehidupan perkuliahan,

kebersamaan, dan canda tawa selama kuliah di PPNS.

10. Kakak senior Teknik Perpipaan angkatan 2013 dan 2014 yang juga telah

memberikan banyak bantuan selama pengerjaan tugas akhir.

11. Seluruh pihak yang tidak dapat disebutkan satu-persatu yang telah banyak

membantu.

Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan.

Harapan penulis dapat mendapatkan kritik atau saran yang membangun agar

penelitian yang telah dilakukan menjadi lebih baik lagi. Semoga Tugas akhir ini

bermanfaat bagi pembaca.

Surabaya, Juli 2019

Yusuf Rezandy

ABSTRAK

ix

DESAIN SISTEM PERPIPAAN AIR TAWAR PADA KAPAL

PATROLI

YUSUF REZANDY

ABSTRAK

Kapasitas tangki air tawar kapal patroli tidak dapat memenuhi kebutuhan

cuci, minum, dan mandi penumpangnya. Sistem perpipaan air tawarnyapun belum

sesuai standar. Salah satu solusi untuk masalah ini adalah penambahan Reverse

Osmosis Water Maker. Penempatan Reverse Osmosis Water Maker di equipment

room menimbulkan masalah baru karena jarak antara seachest dengan alat tersebut

terlau jauh sehingga sistem penyalur air laut yang tepat juga

dibutuhkan.Berdasarkan masalah tersebut di atas maka perhitungan kebutuhan air

tawar perlu dilakukan terlebih dahulu. Desain dan fabrikasi sistem perpipaannya

juga perlu dibuat setelah itu. Desain pipa penyalur air laut perlu dibuat agar dapat

meminimalisir kebutuhan daya pompa seefektif mungkin. Desain ini akan

mempertimbangkan headloss untuk menentukan daya pompa. Setelah itu fabrikasi

dan perhitungan materialnya ditentukan.Hasilnya Reverse Osmosis Water Maker

dapat menanggulangi kekurangan air tawar di kapal tersebut. Desain pipa dan

pompa penyalurnya dibuat sesuai permintaan pemilik. Desain sistem perpipaan air

bersih atau sanitary juga dibuat sesuai General Arrangement yang ada dan

dilengkapi dengan daya pompa yang dibutuhkan.

Kata Kunci : Daya Pompa, Kapasitas Tangki, Fresh Water, Fresh Water Reverse

Osmosis, Sanitary.

x

(Halaman Sengaja Dikosongkan)

ABSTRACT

xi

DESIGN FRESH WATER PIPING SYSTEM IN PATROL BOAT

YUSUF REZANDY

ABSTRACT

Patrol boat freshwater tank capacity is unable to meet the occupant’s need

for washing, drinking, and bathing. Its freshwater piping system used is not

standard either. One of the solution for this problem is adding reverse osmosis

water maker. But because its position is at the equipment room, it causes a new

problem. Its distance with seachest is too far so a suitable piping system is needed.

Based on the problem above, a calculation of fresh water needs must be carried out

first. Then its design and fabrications can be made . This piping system design can

minimize pump power needs as effective as possible. It must also consider headloss

to determine it. Fabrication and material calculation can be carried out later. The

result is reverse osmosis water maker can solve the lack of fresh water in that ship.

Pump and pipelines design are made according to the owner’s request. Sanitary

system design is also made based on general arrangement completed with pump

power needed.

Keyword : Pump Power, Tank Capacity, Fresh Water, Fresh Water Reverse

Osmosis, Sanitary .

xii

(Halaman sengaja dikosongkan)

DAFTAR ISI

xiii

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR .......................................................................................... vii

DAFTAR ISI ........................................................................................................ xiii

DAFTAR TABEL .............................................................................................. xviii

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xxi

DAFTAR SIMBOL ............................................................................................ xxiii

BAB 1 PENDAHULUAN ...................................................................................... 1

1.1. Latar Belakang ......................................................................................... 1

1.2. Rumusan Masalah .................................................................................... 2

1.3. Tujuan Penelitian ...................................................................................... 2

1.4. Manfaat Penelitian .................................................................................... 3

1.5. Batasan Masalah ....................................................................................... 3

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................. 5

2.1. Fresh Water System .................................................................................. 5

2.2. Drinking Water System ............................................................................. 5

2.3. Reverse Osmosis Water Maker ................................................................. 6

2.4. Pompa ....................................................................................................... 8

2.4.1. Klasifikasi Pompa ............................................................................. 9

2.4.2. Pompa Sentrifugal ............................................................................. 9

2.5. Jenis – Jenis Pipa .................................................................................... 11

2.5.1. Pipa Stainless Steel ......................................................................... 11

2.5.2. Pipa Stainless Steel 316L ................................................................ 12

2.5.3. Ukuran Pipa ..................................................................................... 12

2.5.4. Wall Thickness (Ketebalan Dinding) .............................................. 14

xiv

2.6. Fitting ...................................................................................................... 15

2.6.1. 90˚ Elbow ......................................................................................... 15

2.6.2. Stub - in ............................................................................................ 16

2.7. Valve ....................................................................................................... 17

2.7.1. Gate Valve ....................................................................................... 17

2.7.2. Check Valve ..................................................................................... 18

2.8. Sifat – Sifat Fluida .................................................................................. 18

2.8.1. Kerapatan Massa () ........................................................................ 19

2.8.2. Kerapatan Relatif ............................................................................. 19

2.8.3. Persamaan Debit Aliran ................................................................... 19

2.9. Persamaan – Persamaan Fluida ............................................................... 20

2.9.1. Head total pompa ............................................................................. 20

2.9.2. Bilangan Reynolds (Re) ................................................................... 23

2.9.3. Faktor Gesekan ................................................................................ 23

2.9.4. Daya Pompa ..................................................................................... 24

2.10. Perhitungan Kebutuhan Air Tawar ......................................................... 25

2.10.1. Perhitungan lama pelayaran............................................................. 25

2.10.2. Perhitungan kebutuhan air tawar untuk sanitasi .............................. 25

2.10.3. Perhitungan kebutuhan air tawar untuk pendingin mesin ............... 25

2.10.4. Perhitungan kebutuhan air tawar untuk memasak ........................... 25

2.10.5. Perhitungan kebutuhan air tawar untuk makan dan minum ............ 26

2.11. Jenis-jenis sambungan pada pipa ............................................................ 26

2.11.1. Butt Welding Joint ........................................................................... 26

2.11.2. Socket Welding Pipe Joint ............................................................... 26

2.11.3. Screwed Pipe Joint .......................................................................... 27

xv

2.11.4. Flanged Pipe Joint .......................................................................... 27

BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN................................................................ 29

3.1. Garis Besar Penelitian ............................................................................ 29

3.2. Tahap Identifikasi Awal ......................................................................... 29

3.3. Tahap Pengumpulan Data....................................................................... 30

3.4. Tahap Pengolahan Data .......................................................................... 30

3.4.1. Mempersiapkan data - data yang dibutuhkan ................................. 30

3.4.2. Perhitungan kapasitas air tawar untuk minum, mandi dan cuci ...... 30

3.4.3. Perhitungan Kapasitas total tangki air tawar yang di butuhkan ...... 30

3.4.4. Analisa perbandingan kapasitas total tangki yang di butuhkan dengan

tangki yang ada dan di tambahkan Reverse Osmosis Water Maker .............. 30

3.4.5. Mendesain routing dan isometri jalur pipa penyuplai air laut dari

Reverse Osmosis Water Maker ...................................................................... 31

3.4.6. Menghitung headloss jalur pipa penyuplai air laut pada Reverse

Osmosis Water Maker .................................................................................... 31

3.4.7. Menghitung daya pompa pada jalur pipa penyuplai air laut pada


3.4.8. Perhitungan menggunakan software pipe flow expert .................... 31

3.4.9. Analisa Perbandingan headloss jalur pipa penyuplai air laut pada


3.4.10. Analisa Perbandingan daya pompa jalur pipa penyuplai air laut pada


3.4.11. Mendesain jalur perpipaan Hasil dari alat Reverse Osmosis Water

Maker 32

3.4.12. Menghitung headloss jalur perpipaan Hasil dari alat Reverse Osmosis

Water Maker .................................................................................................. 32

3.4.13. Mendesain isometri jalur perpipaan Fresh Water ........................... 32

xvi

3.4.14. Menghitung Headloss Dan Daya Pompa jalur perpipaan Fresh Water

menggunakan Software Pipe Flow Expert ..................................................... 32

3.4.15. Penentuan sambungan yang di gunakan pada sistem perpipaan

Reverse Osmosis Water Maker dan Sistem perpipaan Air tawar dengan

mengacu pada standart yang digunakan ......................................................... 32

3.4.16. Pembuatan Tabel Kebutuhan fabrikasi untuk seluruh sistem

perpipaan yang telah di buat........................................................................... 33

3.4.17. Tahap Analisa Dan Kesimpulan ...................................................... 33

3.5. Diagram Alir ........................................................................................... 34

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN ................................................................. 35

4.1. Data Penelitian ........................................................................................ 35

4.2. Perhitungan Kapasitas Tangki Air Tawar ............................................... 37

4.2.1. Lama Pelayaran ............................................................................... 37

4.2.2. Kebutuhan Air Tawar untuk Makan Dan Minum ........................... 37

4.2.3. Kebutuhan Air Tawar untuk Sanitasi .............................................. 37

4.2.4. Kebutuhan Air Tawar untuk Memasak ........................................... 37

4.2.5. Kebutuhan Air Tawar untuk Pendingin Mesin ................................ 38

4.2.6. Jumlah Kebutuhan Air Tawar Pada Kapal Patroli........................... 38

4.2.7. Perhitungan Kapasitas Minimal Reverse Osmosis Water Maker .... 39

4.2.8. Jumlah Air Tawar Dari Reverse Osmosis Water Maker.................. 39

4.2.9. Perhitungan Kebutuhan Air Tawar Menggunakan Microsoft Excel 40

4.3. Desain Jalur Pipa Penyalur Air Laut Pada Reverse Osmosis Water Maker

41

4.3.1. Isometri Pipa Penyalur Air Laut Pada Reverse Osmosis Water Maker

41

4.3.2. Perhitungan Headloss ...................................................................... 42

xvii

4.3.3. Perhitungan Daya Pompa ................................................................ 46

4.4. Desain Sistem Perpipaan Sanitary .......................................................... 47

4.4.1. Isometri Sistem Perpipaan Sanitary ................................................ 47

4.4.2. Penentuan Diameter dan Perhitungan Debit Pompa ....................... 47

4.4.3. Perhitungan Headloss Pompa ......................................................... 47

4.4.4. Perhitungan Daya Pompa ................................................................ 48

4.5. Penentuan sambungan pada desain yang telah di buat ........................... 48

4.5.1. Sambungan Jalur Pipa Penyalur Air Laut Pada Reverse Osmosis

Water Maker .................................................................................................. 48

4.5.2. Sambungan Sistem Perpipaan Sanitary .......................................... 48

4.6. Penentuan Jumlah Material .................................................................... 50

4.6.1. Penentuan Material Pada Desain Jalur Pipa Penyalur Air Laut Pada


4.6.2. Penentuan Material Pada Desain Sistem Perpipaan Sanitary ......... 50

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................ 53

5.1. Kesimpulan ............................................................................................. 53

5.2. Saran ....................................................................................................... 54

xviii

(Halaman Ini Sengaja Dikosongkan)

xix

DAFTAR TABEL

Tabel 2. 1 Ukuran Pipa.......................................................................................... 13

Tabel 2. 2 Ukuran Pipa Berdasarkan Kapasitas Tangki ........................................ 14

Tabel 3. 1 Data Akomodasi Crew kapal ............................................................... 35

Tabel 3. 2 Data Principal Dimension .................................................................... 35

Tabel 4. 1 Perhitungan Kebutuhan Air Tawar Pada Kapal Patroli ....................... 40

Tabel 4. 2 Minor Loss Coefficient 1 ...................................................................... 43

Tabel 4. 3 Minor Loss Coefficient 2 ...................................................................... 46

Tabel 4. 4 Jenis Sambungan Jalur Pipa Penyalur Air Laut Pada Reverse Osmosis

Water Maker.......................................................................................................... 48

Tabel 4. 5 Jenis Sambungan Sistem Perpipaan Sanitary....................................... 49

Tabel 4. 6 Jenis Material ....................................................................................... 50

Tabel 4. 7 Fabrikasi pada deck G .......................................................................... 50

Tabel 4. 8 Fabrikasi pada deck H .......................................................................... 51

Tabel 4. 9 Fabrikasi pada deck I ........................................................................... 51

Tabel 4. 10 Fabrikasi pada deck J ......................................................................... 51

Tabel 4. 11 Fabrikasi total ..................................................................................... 51

xx


xxi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Perbandingan Proses Osmosis dan Reverse Osmosis ......................... 7

Gambar 2. 2 Klasifikasi Pompa .............................................................................. 9

Gambar 2. 3 Pompa Sentrifugal ............................................................................ 10

Gambar 2. 4 Diameter pada pipa .......................................................................... 13

Gambar 2. 5 Ketebalan pipa .................................................................................. 14

Gambar 2. 6 Long radius elbow ............................................................................ 16

Gambar 2. 7 Long radius elbow dan short radius elbow ...................................... 16

Gambar 2. 8 Stub-in .............................................................................................. 17

Gambar 2. 9 Gate valve ......................................................................................... 17

Gambar 2. 10 Check valve .................................................................................... 18

Gambar 3. 1 Diagram Alir Penelitian ................................................................... 34

Gambar 4. 1 Data Reverse Osmosis Water maker ................................................ 36

Gambar 4. 2 Design Isometri pipa pada Suction feeding pump ........................... 41

Gambar 4. 3 Design Isometri pipa pada Dischart feeding pump .......................... 41

xxii


xxiii

DAFTAR SIMBOL

Q = Debit aliran (m³/s)

V = Kecepatan aliran (m/s)

A = Luas penampang/luas lingkaran (m²)

hL = Head loss mayor (m)

hP = Head tekanan (m)

hK = Head kecepatan (m)

hf = Head Loss minor (m)

f = Faktor gesekan (tanpa dimensi)

L = Panjang pipa (m)

D = Diameter dalam pipa (m)

g = Percepatan gravitsi = 9,81 (m/s²)

Re = Bilangan Reynolds (tanpa dimensi)

ρ = Rapat massa fluida (kg/m³)

ʋ = Kekentalan kinematik (m²/detik)

P = Daya pompa (kW)

H = Head total pompa (m)

S = Radius pelayaran (km)

Vs = Kecepatan kapal (km/h)

xxiv


BAB 1

PENDAHULUAN

1

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Pentingnya peranan dari fresh water atau air tawar pada kapal patroli

menjadi perhatian utama. Karena air tawar sangat di butuhkan untuk kebutuhan

sehari hari di kapal patroli seperti mandi, memasak, air minum. Oleh karena itu

kapasitas dari air tawar ini sangat menentukan pelayaran dari sebuah kapal. Fungsi

air tawar adalah sebagai air minum, cuci, mandi, dll.

Suplai atau pengisian air tawar pada kapal patroli pun dilakukan saat kapal

sudah bersandar di dermaga karena belum adanya Reverse Osmosis Water Maker

System. Maka sangat di butuhkan Reverse Osmosis Water Maker untuk memenuhi

kebutuhan air tawar di kapal patroli. Reverse Osmosis Water Maker digunakan

untuk mengubah air laut menjadi air tawar yang juga bisa langsung di konsumsi.

Karena pemenuhan jumlah air minum pada kapal sangatlah penting dan untuk

sistem air minum pada kapal juga sudah di atur di BKI volume 3.

Pada kapal patroli ini dilakukan penambahan Reverse Osmosis Water Maker

dengan analisis awal adalah kurangnya kapasitas air yang terdapat pada kapal

patroli. Penempatan Reverse Osmosis Water Maker dan juga peralatan penunjang

seperti rehardener ditempatkan pada equipment room. Tetapi masalah yang terjadi

dengan penempatan tersebut adalah jaunya jarak antara sumber air laut atau

seachest dengan alat Reverse Osmosis Water Maker dengan pompa yang tersedia

untuk menyuplai air laut sebesar 0.75 kW. Jika pompa penyuplai kekurangan

dayanya, owner meminta untuk tidak mengganti pompa feeding pump karena dirasa

tidak ekonomis. Selain itu, alat yang di pakai juga sudah di setujui oleh kantor pusat

dari owner.

Belum adanya sistem air tawar menjadi masalah yang cukup besar bagi

kapal ini karena Fresh water atau air tawar sangatlah di butuhkan bagi sebuah kapal.

Karena untuk kebutuhan sehari-hari seperti mandi, minum, dan mencuci harus

menggunakan air tawar. Untuk pemenuhan dari air tawar sudah diatur pada

Peraturan Pemerintah Republik Indonesia nomor 7 tahun 2000 tentang kepelautan

(bagian 3) pasal 24 ayat 3 bahwa “air tawar harus tetap tersedia di kapal dengan

2

jumlah yang cukup dan memenuhi standar kesehatan” . Maka, pemenuhan air tawar

adalah syarat mutlak yang harus di penuhi oleh sebuah kapal sebelum di operasikan.

Dan dari semua masalah itu Maka saya mengambil sebuat tugas akhir dengan judul

Desain dan Fabrikasi Sistem perpipaan Air Tawar pada Kapal Patroli.

1.2. Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang yang dikemukakan di atas, maka masalah dalam

tugas akhir ini dirumuskan sebagai berikut :

1. Berapa kapasitas tangki yang digunakan memenuhi kebutuhan minum, mandi

, dan cuci dari seluruh awak kapal ?

2. Bagaimana desain isometri dari pipa penyalur air laut yang baru pada Reverse

Osmosis Water Maker System dan desain dari sistem perpipaan air tawar pada

kapal patroli ?

3. Berapa daya pompa dari desain yang baru pipa penyalur air laut pada Reverse

Osmosis Water Maker System dan sistem perpipaan air tawar pada kapal

patroli?

1.3. Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini antara lain :

1. Menentukan kapasitas tangki yang digunakan memenuhi kebutuhan air

minum, mandi, dan cuci dari seluruh awak kapal.

2. Mendesain isometri baru pipa penyalur air laut pada Reverse Osmosis Water

Maker System juga sistem perpipaan air tawar pada kapal patroli.

3. Menentukan daya pompa dari design baru pipa penyalur air laut pada Reverse

Osmosis Water Maker System juga sistem perpipaan air tawar pada kapal

patroli.

3

1.4. Manfaat Penelitian

Adapun manfaat yang diambil dari penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Bagi Mahasiswa

Dapat digunakan sebagai sarana belajar bagi mahasiswa maupun masyarakat

umum sebagai refrensi untuk penulisan tugas akhir berikutnya tentang desain

sistem air tawar pada kapal patroli. Dapat dijadikan sebagai acuan perhitungan pada

sistem perpipaan yang memiliki kesamaan.

2. Bagi Perusahaan

Bagi perusahaan, tugas akhir ini dapat dijadikan acuan untuk perencanaan perpipaan

khususnya untuk Reverse Osmosis Water Maker System dan fresh water system pada

Kapal Patroli.

1.5. Batasan Masalah

Batasan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain :

1. Hanya menghitung secara teknis bukan secara ekonomis

2. Desain dan perhitungan hanya pada jalur pipa penyuplai air laut juga pipa hasil dari

alat Reverse Osmosis Water Maker dan di sistem pipa air tawar atau ssistem sanitary

tidak pada alat Reverse Osmosis Water Maker

3. Material menggunakan stainless steel 316L sch 40 untuk sistem perpipaan air laut

4. Fluida yang dihitung adalah air laut dan air tawar

5. Perhitungan dibantu dengan software pipe data flow

6. Hanya mendesain dan menghitung sistem air tawar atau sistem sanitary dan sistem

perpipaan air laut pada Reverse Osmosis Water Maker

4


BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

5

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Fresh Water System

Sistem air tawar (Domestic fresh water system) merupakan salah satu sistem

di kapal yang berfungsi untuk memenuhi semua kebutuhan air tawar di kapal yang

mana air tawar dikapal digunakan untuk makan,minum, mandi, cuci para ABK,

pendinginan mesin dan kebutuhan lainnya di kapal. Air yang digunakan adalah air

yang baik, bersih dan menyehatkan sehingga peningkatan kualitas air sangat

penting di kapal. (Suryadi & Baheramsyah, 2012)

2.2. Drinking Water System

Seluruh pipa yang digunakan untuk drinking water system harus terpisah

dari sistem perpipaan lain karena sistem ini mensuplai air yang digunakan untuk

minum para awak kapal dan penumpang di atas kapal sehingga air tersebut tidak

boleh tercemar oleh kontaminan lain.

Air minum untuk para awak dan penumpang kapal disimpan di dalam

storage tank. Dari storage tank, air minum tersebut akan dialirkan menuju service

tank yang kemudian dari service tank akan dialirkan menuju ruangan-ruangan tang

membutuhkan. Pada umumnya, service tank untuk drinking water diletakkan di atas

open deck.

Penyimpanan air minum diletakkan pada tangki penyimpanan khusus yang

jauh dari sumber panas dan sistem yang membawa cairan lain. Hal ini untuk

menghindari panas dan polusi terhadap air minum yang dibawa dalam tangki air

minum yang berasal dari perembesan tangki lain yang bersebelahan dengan tangki

air minum tersebut. Untuk tanki air minum itu sendiri harus terdapat dua buah

tangki yang terdapat pada kapal. Peletakan tangki air minum pada ruang double

bottom sangat tidak diperkenankan. Saluran pipa dari drinking water terbuat dari

bahan galvanized steel pipe dengan diameter sekitar 50 mm untuk pipa utama dan

diameter 13 mm sampai 38 mm untuk pipa cabang.

6

Seluruh sistem drinking water harus dapat berdiri sendiri secara penuh.

Untuk penggunaan pipa, pompa dan tangki untuk maksud penggunaan lain tidak

diperkenankan. Tangki penyimpanan biasanya dilengkapi dengan sounding pipe

dan dilengkapi juga dengan venting pipe. Sedangkan untuk proses pengisian tangki

penyimpanan menggunakan filling pipe yang timbul diatas deck. Proses penyaluran

drinking water menuju service tank melalui inlet, hand pump atau power driven

pump. Kemudian dari service tank, air dialirkan menuju pipa utama. Dari pipa

utama, air dialirkan menuju pipa-pipa cabang. Pada service tank terdapat overflow

pipe yang dilengkapi dengan sebuah valve yang mempunyai fungsi untuk

mengalirkan kembali kelebihan air menuju tangki penyimpanan. Sistem drinking

water dapat disuplai dari pelabuhan melalui pipa utama shore

connection.(Kurniawan & Baheramsyah, 2011)

2.3. Reverse Osmosis Water Maker

Osmosis adalah peristiwa difusi dari air yang melewati membran

semipermeable dari suatu solution dengan kadar salinitas (TDS) yang rendah ke

tinggi, sedangkan Reverse Osmosis adalah perpindahan air atau larutan dari

konsentrasi tinggi (TDS tinggi) ke konsentrasi rendah (TDS rendah) yang

dipisahkan oleh membran semipermeable (Into et al, 2004). Perbandingan proses

Osmosis dan Reverse Osmosis ditunjukkan pada Gambar 1. Proses RO dapat

berlangsung apabila tekanan hidrostatik pada larutan konsentrasi tinggi lebih besar

daripada tekanan osmotiknya(Fritzmann et al, 2007; Khawaji et al, 2008;

Charcosset, 2009). Kinerja membran ditentukan oleh fluks dan rejeksi. Fluks adalah

laju volumetrik permeate per satuan luas membrane (L/m2/hr) sedangkan rejeksi

adalah kemampuan suatu membrane untuk menahan suatu komponen tertentu.

Kemampuan rejeksi membran reverse osmosis tergantung kepada muatan ionik,

berat molekul, derajat dissosiasi, percabangan rantai, derajat hidrasi, dan polaritas.

Parameter proses fluks permeat dan rejeksi membran dipengaruhi oleh tekanan,

temperatur, recovery, konsentrasi solut, dan pH (Fritzmann et al, 2007; Greenlee et

al, 2009). (Yoshi & Widiasa, 2016)

7

Gambar 2.1 Perbandingan Proses Osmosis dan Reverse Osmosis

(sumber: Jurnal Sistem Desalinasi Membran Reverse Osmosis (RO) untuk Penyediaan Air Bersih )

Secara formal, reverse osmosis adalah proses memaksa pelarut dari daerah

konsentrasi zat terlarut tinggi melalui membran semipermeabel ke daerah

konsentrasi zat terlarut rendah dengan menerapkan tekanan melebihi tekanan

osmotik. Aplikasi terbesar dan paling penting dari reverse osmosis adalah

pemisahan air murni dari air laut dan air payau, air laut atau air payau bertekanan

terhadap satu permukaan membran, menyebabkan transportasi garam-menipis air

melintasi membrane dan munculnya air minum dari sisi tekanan rendah. Membran

yang digunakan untuk reverse osmosis memiliki lapisan padat dalam matriks

polimer - baik kulit membran asimetris atau lapisan interfasial dipolimerisasi dalam

membran tipis- film-komposit - Di mana pemisahan terjadi. Dalam kebanyakan

kasus, membran ini dirancang untuk memungkinkan air hanya untuk melewati

melalui lapisan padat, sementara mencegah bagian dari zat terlarut (seperti ion

garam). Proses ini mensyaratkan bahwa tekanan tinggi akan diberikan pada sisi

konsentrasi tinggi membran, biasanya 2-17 bar (30-250 psi) untuk air tawar dan

payau, dan 40- 82 bar (600-1200 psi) untuk air laut, yang memiliki sekitar 27 bar

(390 psi) tekanan osmotik alam yang harus diatasi. Proses ini terkenal karena

penggunaannya dalam desalinasi (menghilangkan garam dan mineral lainnya dari

air laut untuk mendapatkan air tawar), namun sejak awal 1970-an itu juga telah

digunakan untuk memurnikan air segar untuk aplikasi medis, industri, dan

domestik. (Lokajaya, 2016)

8

2.4. Pompa

Pompa adalah suatu alat yang digunakan untuk memindahkan suatu cairan

dari suatu tempat ke tempat lain dengan cara mengalirkan fluida. Kenaikan tekanan

cairan tersebut dibutuhkan untuk mengatasi hambatan-hambatan selama

pengaliran. Satu sumber umum mengenai terminology, definisi, hukum dan standar

pompa adalah Hydraulic Institute Standards dan telah disetujui oleh American

National Standards Institute (ANSI) sebagai standar internasional. (Ubaedilah,

2016)

Pompa adalah alat yang digunakan untuk memindahkan cairan (fluida) dari

suatu tempat ke tempat yang lain, melalui media (saluran) dengan cara

menambahkan energi pada cairan yang dipindahkan. Pompa beroperasi dengan

prinsip membuat perbedaan tekanan antara bagian hisap (suction) dan bagian tekan

(discharge). Perbedaan tekanan pada dua bagian tersebut diperoleh dari mekanisme

perputaran impeller yang menjadikan bagian hisap vakum. Perbedaan tekanan pada

sisi hisap inilah yang membuat cairan mampu berpindah. (Aliyin Musyafa &

Herlamba Siregar, 2015)

Pompa adalah suatu alat yang digunakan untuk memindahkan fluida dari

tekanan yang lebih rendah ke tekanan yang lebih tinggi dan/ atau posisi yang lebih

rendah ke posisi yang lebih tinggi. Salah satu jenis pompa yang banyak dipakai

untuk kebutuhan industri adalah pompa sentrifugal. Bentuk hambatan: jarak,

kekasaran permukaan pipa, pembesarandan pengecilan pipa, valve, tee, static head

(perbedaan tempat antara reservoir dan line discharge tertinggi), pressure head

(perbedaan tekanan pada sisi isap dan discharge), velocity head (perbedaan

kecepatan fluida pada reservoir dan dscharge), friction head (head pada pipa lurus

dan fitting) Maka Total Head Instalasi = Static Head + Pressure Head + Velocity

Head + Friction Head. Sehingga, agar fluida dapat mengalir sesuai desain maka :

Head pompa pada best Effisiensi Point > Total Head Instalasi. (Wardjito, 2012)

Pompa merupakan alat yang digunakan untuk memindahkan suatu cairan

dari suatu tempat ke tempat lain dengan cara menaikkan tekanan cairan tersebut.

Kenaikan tekanan cairan tersebut digunakan untuk mengatasi hambatan-hambatan

pengaliran. Hambatan-hambatan pengaliran itu dapat berupa perbedaan tekanan,

9

perbedaan ketinggian atau hambatan gesek. Klasifikasi pompa secara umum dapat

diklasifikasikan menjadi 2 bagian yaitu pompa kerja positif (positive displacement

pump) dan pompa kerja dinamis (non positive displacement pump).(Samudra, 1998)

2.4.1. Klasifikasi Pompa

Klasifikasi pompa berdasarkan tipe didefiniskan oleh Hydraulic Institute.

(Ubaedilah, 2016)

Gambar 2. 2 Klasifikasi Pompa

(sumber: Jurnal Analisa Kebutuhan Jenis Dan Spesifikasi Pompa Untuk Suplai Air Bersih Di

Gedung Kantin Berlantai 3 Pt Astra Daihatsu Motor)

Positive Displacement Pump Disebut juga dengan pompa aksi positif.

Energi mekanik dari putaran poros pompa dirubah menjadi energi tekanan untuk

memompakan fluida. Pada pompa jenis ini dihasilkan head yang tinggi tetapi

kapasitas yang dihasilkan rendah.(Wardjito, 2012)

2.4.2. Pompa Sentrifugal

Salah satu jenis pompa kerja dinamis adalah pompa sentrifugal yang prinsip

kerjanya mengubah energi kinetik (kecepatan) cairan menjadi energi potensial

melalui suatu impeller yang berputar dalam casing. Gaya sentrifugal yang timbul

karena adanya gerakan sebuah benda atau partikel melalui lintasan lengkung

(melingkar). Pompa sentrifugal merupakan pompa kerja dinamis yang paling

banyak digunakan karena mempunyai bentuk yang sederhana dan harga yang relatif

murah. Keuntungan pompa sentrifugal dibandingkan jenis pompa perpindahan

positif adalah gerakan impeler yang kontinyu menyebabkan aliran tunak dan tidak

berpulsa, keandalan operasi tinggi disebabkan gerakan elemen yang sederhana dan

tidak adanya katup-katup, kemampuan untuk beroperasi pada putaran tinggi, yang

dapat dikopel dengan motor listrik, motor bakar atau turbin uap ukuran kecil

10

sehingga hanya membutuhkan ruang yang kecil, lebih ringan dan biaya instalasi

ringan, harga murah dan biaya perawatan murah.(Samudra, 1998)

Pompa Sentrifugal merupakan suatu pompa yang memiliki elemen utama

sebuah motor dengan sudu impeler berputar dengan kecepatan tinggi. Fluida masuk

dipercepat oleh impeler yang menaikkan kecepatan fluida maupun tekanannya dan

melemparkan keluar volut. Prosesnya yaitu : (Wardjito, 2012)

• Antara sudu impeller dan fluida Energi mekanis alat penggerak diubah menjadi

energi kinetik fluida.

• Pada Volut Fluida diarahkan kepipa tekan (buang), sebagian energi kinetik

fluida diubah menjadi energi tekan.

Pompa sentrifugal adalah sub-kelas kerja axisymmetric dinamis. pompa

sentrifugal yang digunakan untuk memindahkan cairan oleh konversi rotasi energi

kinetik dengan energi hidrodinamik dari aliran fluida. Rotasi energi biasanya

berasal dari mesin atau motor listrik. Cairan masuk secara aksial melalui mata

casing, terperangkap dalam pisau impeller, berputar tangensial dan radial sampai

keluar melalui semua bagian daun yang mengelilingi impeller ke dalam diffuser

(bagian dari casing). Fluida cairan akan meningkat baik kecepatan dan tekanan saat

melewati impeller. Di bagian casing akan berkurang kecepatan alirannya dan lebih

meningkatkan tekanannya.(Nikosai & Arief, 2015)

Pompa Sentrifugal merupakan pompa non positive displacement yang

menggunakan gaya sentrifugal untuk menghasilkan head untuk memindahkan zat

cair.

Gambar 2. 3 Pompa Sentrifugal

(sumber: Jurnal Analisa Kebutuhan Jenis Dan Spesifikasi Pompa Untuk Suplai Air Bersih Di

Gedung Kantin Berlantai 3 Pt Astra Daihatsu Motor)

11

Pompa sentrifugal memiliki konstruksi yang membuat aliran fluida yang

keluar dari impeller akan melalui sebuah bidang tegak lurus poros

pompa.(Ubaedilah, 2016)

2.5. Jenis – Jenis Pipa

Jenis pipa haru disesuaikan dengan pemakaiannya atau fluida yang hendak

dialirkan oleh pipa tersebut, Biasanya dibedakan oleh jenis fluida yang dialiran,

suhu dan tekanan kerja pada pipa.

2.5.1. Pipa Stainless Steel

Baja tahan karat atau stainless steel adalah paduan baja yang terdiri dari

minimal 10,5% Cr. Beberapa baja tahan karat mengandung lebih dari 30% Cr atau

kurang dari 50% Fe. Kemampuan tahan karat diperoleh dari terbentuknya lapisan

film oksida kromium, Di mana lapisan oksida ini menghalangi lapisan oksida besi

(Ferum). Unsur-unsur lain ditambahkan untuk memperbaiki sifat-sifatnya antara

lain ditambahkan nikel, tembaga, titanium, aluminium, silikon, niobium, nitrogen,

sulfur dan selenium. Karbon biasanya diberikan dengan besar antara kurang dari

0,03% sampai lebih 1,0% pada tahap martensit.(Abdul, 1998)

Stainless steel merupakan baja paduan yang mengandung sedikitnya 11,5%

krom berdasar beratnya. Stainless steel memiliki sifat tidak mudah terkorosi

sebagaimana logam baja yang lain. Stainless steel berbeda dari baja biasa dari

kandungan kromnya. Baja karbon akan terkorosi ketika diekspos pada udara yang

lembab. Besi oksida yang terbentuk bersifat aktif dan akan mempercepat korosi

dengan adanya pembentukan oksida besi yang lebih banyak lagi. Stainless steel

memiliki persentase jumlah krom yang memadahi sehingga akan membentuk suatu

lapisan pasif kromium oksida yang akan mencegah terjadinya korosi lebih lanjut.

(Sumarji, 2011)

Ada berbagai macam jenis dari stainless steel. Ketika nikel ditambahkan

sebagai campuran, maka stainless steel akan berkurang kegetasannya pada suhu

rendah. Apabila diinginkan sifat mekanik yang lebih kuat dan keras, maka

dibutuhkan penambahan karbon. Sejumlah unsur mangan juga telah digunakan

sebagai campuran dalam stainless steel. Stainless steel juga dapat dibedakan

berdasarkan struktur kristalnya menjadi: austenitic stainless steel, ferritic stainless

12

steel, martensitic stainless steel, precipitation-hardening stainless steel, dan duplex

stainless steel

Stainless steel merupakan steel alloy dengan penambahan kromium yang

membuat sifat bahan tersebut menjadi tahan terhadap karat (stainless). Stainless

steel berdasarkan komposisinya, AISI (American Iron & Steel Institute) membagi

stainless steel atas martensitic, ferrisitic, dan austenititc stainless steel yang

dibedakan atas beberapa seri. (Hafizi, Widjijono, & Ekandaru, 2016)

2.5.2. Pipa Stainless Steel 316L

Baja tipe 316L ini adalah baja tahan karat austenitik kromium-nikel yang

mengandung molybdenum, yang merupakan baja yang memiliki ketahanan karat

yang cukup baik, khususnya ketahanan terhadap korosi lubang yang biasanya

terjadi akibat adanya kontaminasi dengan larutan klorida. Tipe 316L ini didesain

untuk meminimalisasi terjadinya pengendapan karbida selama proses pengelasan.

Berikut adalah komposisi, mechanical properties dari tipe 316L berdasarkan

product data sheet 316/316L Stainless Steel UNS S31600 dan UNS S31603

.(Abdul, 1998)

Stainless steel 316 L adalah salah satu varian molybdenum alloy austenitic

stainless steel dengan komposisi rendah karbon yang digunakan di dalam berbagai

industri dengan kebutuhan spesifikasi logam yang tahan terhadap korosi. Pada

umumnya stainless steel jenis ini digunakan pada: industri kimia dan petrokimia;

instrumen industri pengolahan kertas; instrumen industri tekstil; instrumen industri

makanan dan minuman; instrumen industri farmasi; instrumen medis; industri pipa

air. (Hafizi et al., 2016)

2.5.3. Ukuran Pipa

Ukuran pada pipa dapat diidentifikasi dengan cara menyebutkan nominal

pipe size (NPS), inside diameter (ID), outside diameter (OD). NPS adalah

penamaan pada pipa biasanya disebutkan seperti pipa NPS 2”, pipa NPS 4”, tetapi

2” atau 4” bukanlah ukuran pipa melainkan nama pipa tersebut. Untuk inside

diameter (ID) dan outside diameter (OD) mendiskripsikan ukuran pipa sebenarnya.

13

Gambar 2. 4 Diameter pada pipa

(sumber: PIPE DRAFTING AND DESIGN SECOND EDITION)

Tidak itu juga, disebutkan bahwa penamaan ukuran pipa juga bisa dalam

nominal diameter atau DN, seperti 20A, 40A. Menurut ASME B16.5 pada poin

1.9.2 size dijelaskan sebagai berikut. (Parisher & Rhea, 2002)

Tabel 2. 1 Ukuran Pipa

NPS DN

½ 15

¾ 20

1 25

1-1/4 32

1-1/2 40

2 50

2-1/2 65

3 80

4 100

Sumber: ASME B16.5 Pipe Flanges and Flanged Fittings

Ukuran Pipa Berdasarkan Kapasitas Tangki (BKI 2006 Sec 11 N 31) Seperti

yang terdapat pada tabel 2.2 berikut ini:(Wahyu et al., 2015)

14

Tabel 2. 2 Ukuran Pipa Berdasarkan Kapasitas Tangki

Kapasitas Tangki

( ton )

Diameter pipa dan fitting

( mm )

0 – 20 60

20 – 40 70

40 – 75 80

75 – 120 90

120 – 190 100

190 – 265 110

265 – 360 125

360 – 480 140

480 – 620 150

620 – 800 160

800 – 1000 175

1000 – 1300 200

1299 – 1700 214

Sumber: Jurnal Aplikasi Open Source Cad Untuk Penggambaran Sistem Perpipaan Pada Kapal

Feeder Container Tipe Katamara

2.5.4. Wall Thickness (Ketebalan Dinding)

Wall thickness atau tebal dinding digunakan untuk mendeskripsikan tebal

material yang digunakan untuk membuat pipa tersebut. Wall thickness juga biasa

digunakan untuk menyatakan berat pipa, secara umum diketahui sebagai standard

(STD), extra strong (XS), double extra strong (XXS). Pada pipa memiliki

pendiskripsian sendiri tentang tebal pipa yaitu schedule (sch).

Gambar 2. 5 Ketebalan pipa


15

Untuk menentukan inside diameter (ID) atau diameter dalam pipa bisa digunakan

rumus sebagai berikut. (Parisher & Rhea, 2002):

𝐼𝐷 = 𝑂𝐷 − (2 × 𝑊𝐴𝐿𝐿 𝑇𝐻𝐼𝐶𝐾𝑁𝐸𝑆𝑆) (2.1)

Di mana :

ID = diameter dalam pipa (mm)

OD = diameter luar pipa (mm)

WALL THICKNESS = ketebalan dinding pipa (mm)

2.6. Fitting

Pengertian fitting dalam pekerjaan pemipaan adalah sebuah bagian dari

instalasi pemipaan yang berfungsi sebagai penyambung antar pipa dan sebagai

bagian akhir pemipaan / outlet fitting. Ada berbagai jenis fitting dari berbagai

bahan, fitting yang umum dipakai misalnya: elbow, tee, wye (wyes), coupling, caps,

dan valve.

2.6.1. 90˚ Elbow

Elbow sebagai sambungan pipa digunakan untuk membelokkan atau

merubah arah pipa. Elbow yang banyak digunakan memiliki sudut 450 dan 900 .

Selain elbow, sambungan pipa yang digunakan antara lain T joint, Y joint dan lain-

lain. Dalam operasionalnya, sambungan pipa akan mengalami berbagai beban,

salah satunya adalah beban akibat momen bending.(Nurcahyo, Yudo, &

Jokosisworo, 2017)

A. Long radius elbow

Long radius elbow memiliki jari - jari kelengkungan besar dapat dihitung

dengan rumus sebagai berikut. (Parisher & Rhea, 2002):

Radius = 1

2 𝑥 𝑁𝑃𝑆 (2.2)

Di mana:

Radius = Jari - jari elbow (inchi)

NPS = Nominal pipe size pada pipa (inchi)

16

Gambar 2. 6 Long radius elbow


B. Short radius elbow

Short radius elbow memiliki jari - jari kelengkungan yang kecil dapat dihitung

dengan rumus sebagai berikut. (Parisher & Rhea, 2002):

Radius = 1 𝑥 𝑁𝑃𝑆 (2.3)

Di mana:

Radius = Jari - jari elbow (inchi)

NPS = Nominal pipe size pada pipa (inchi)

Gambar 2. 7 Long radius elbow dan short radius elbow


2.6.2. Stub - in

Metode lain untuk membuat pecabangan adalah dengan stub-in, metode ini

dilakukan dengan cara membuat lubang pada pipa utama kemudian memasukkan

pipa cabang ke lubang pada pipa utama, kemudian dilas.(Parisher & Rhea, 2002)

17

Gambar 2. 8 Stub-in


2.7. Valve

Valve di definisinya adalah alat yang mengkontrol aliran fluida. Tapi di masa

kini valve tidak hanya mengkontrol aliran tetapi juga laju aliran, volume, tekanan,

dan arah dari fluida di dalam pipa. Valve tidak terbatas berdasar fluidanya. Valve

diproduksi dalam beragam ukuran, bentuk, dan untuk berbagai aplikasinya

dilapangan, pada umumnya dalam produksi valve ada beberapa jenis yaitu :

2.7.1. Gate Valve

Gate valve digunakan hanya untuk membuka penuh ataupun menutup penuh

aliran, tidak bisa digunakan untik throttling. Valve ini cocok digunakan untuk aliran

yang memiliki tekanan kecil.(Parisher & Rhea, 2002)

Gambar 2. 9 Gate valve


18

2.7.2. Check Valve

Check valve adalah alat yang digunakan membuat aliran fluida hanya

mengalir ke satu arah sehingga valve ini mencegah terjadinya aliran balik atau back

flow. Bentuk disc dari valve ini cukup unik dengan memisahkan port inlet dan outet

menggunakan sebuah plug berbentuk kerucut yang terletak pada sebuah dudukan.

Ketika terjadi forward flow, plug akan terdorong oleh tekanan fluida sehingga lepas

dari dudukannya sehingga fluida mengalir menuju saluran outlet, dan apabila terjadi

back flow, plug yang semula terangkat akan menutup kembali akibat tekanan fluida

yang mencoba kembali, jadi semakin besar tekanan baik suatu fluida maka semakin

rapat pula posisi plug pada dudukannya, sehingga fluida tidak dapat mengalir

kembali.(Parisher & Rhea, 2002)

Gambar 2. 10 Check valve


2.8. Sifat – Sifat Fluida

Fluida adalah zat - zat yang mampu mengalir dan menyesuaikan diri dengan

bentuk wadah dan tempatnya. Fluida dapat digolongkan ke dalam cairan dan gas.

Perbedaan - perbedaan utama antara cairan dan gas adalah: (Giles-Soemitro.1986)

(Umar, 2017)

• Cairan praktis tak kompresibel, sedangkan gas kompresibel dan sering harus

diperlakukan demikian.

• Cairan mengisi volume tertentu dan mempunyai permukaan bebas sedangkan

gas dengan massa tertentu mengembang sampai mengisi seluruh bagian wadah

tempatnya.

19

Sifat-sifat aliran fluida merupakan suatu hal yang sangat menarik untuk

diteliti, baik fluida statik maupun fluida dinamik. Fluida zat cair yang mengalir

melalui sebuah pipa dengan panjang tertentu menyebabkan terjadinya kerugian

energi berupa penurunan tekanan (pressure drop) disebabkan oleh mayor losses

akibat gesekan sepanjang dinding pipa maupun minor losses akibat perubahan

bentuk lokal saluran berupa belokan, katup, maupun sambungan pipa dan juga

tergantung besar koefisien gesek pipa tersebut. Dalam kehidupan sehari-hari, tidak

saja menemui kasus untuk aliran satu fase di sistem pemipaan, kenyataannya sering

terjadi aliran multiphase (dua fase, tiga fase, atau lebih). (Awaluddin, Wahyudi, &

Widodo, 2014)

2.8.1. Kerapatan Massa ()

Rapat massa adalah massa dari volume satuan zat tersebut. Untuk cairan

rapat massanya dapat dianggap tetap untuk perubahan – perubahan tekanan praktis.

Rapat massa air adalah 1000 kg/m³.(Umar, 2017)

2.8.2. Kerapatan Relatif

Kerapatan relatif suatu benda adalah bilangan murni yang menunjukkan

perbandingan antara rapat massa benda terssebut dengan rapat massanya air pada

temperatur 4˚C. (Gilles-Soemitro.1986).

𝑅𝑎𝑝𝑎𝑡 𝑅𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑓 = 𝑟𝑎𝑝𝑎𝑡 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑧𝑎𝑡

𝑟𝑎𝑝𝑎𝑡 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑎𝑖𝑟 (2.4)

Dalam hal ini, air laut dengan massa 1000 kg/m³, kerapatan relatifnya sama

dengan 1,000 (karena rapat massa air 1000 kg/m³). (Umar, 2017)

2.8.3. Persamaan Debit Aliran

Debit adalah hasil dari kecepatan aliran yang melewati penampang pipa,

sehingga dapat dirumuskan sebagai berikut: (Gilles-Soemitro.1986).(Umar, 2017)

Dengan : Q = V x A (2.5)

Di mana:

Q = Debit aliran (m³/s)


A = Luas penampang/luas lingkaran (m²)

20

Selain dengan rumus ini perhitungan debit aliran pada pompa dapat dihitung

dengan rumus sebagai berikut:(Wahyu et al., 2015)

Q = 5,75 x 10-3 x dH2 (2.6)

Di mana :

Q = Debit aliran (m³/jam)

dH = diameter pipa yang didapatkan dari Tabel 2.2 (mm)

2.9. Persamaan – Persamaan Fluida

Desain fresh water system pada kapal patroli ini menggunakan persamaan

untuk mengetahui parameter - parameter dalam meniliti kebutuhan pompa. Adapun

persamaan - persamaan yang digunakan adalah sebagai berikut:

2.9.1. Head total pompa

Head total pemompaan adalah sama dengan pertambahan energi fluida

antara sisi masuk (inlet) dan ujung sisi keluar (outlet). Head adalah ukuran

kemampuan pompa untuk mendorong fluida mengalir melalui sistem. Pada

dasarnya head total adalah dari dua head yaitu head statis dan head dinamis.

a. Head Statis adalah Head yang besarnya tidak terpengaruh oleh besarnya

kecepatan aliran (debit).

b. Head Dinamis adalah Head yang dipengaruhi oleh kecepatan aliran. Head total

pompa yang harus disediakan untuk mengalirkan jumlah cairan seperti

direncanakan, dapat ditentukan dari kondisi instalasi yang akan dilayani oleh

pompa. (Nikosai & Arief, 2015)

Head Loss adalah sutu kerugian aliran yang terjadi sepanjang saluran pipa,

baik itu pipa lurus, belokan, saringan, katup dan sebagainya. (Ubaedilah, 2016)

Head total pompa harus disediakan untuk mengalirkan jumlah air seperti

yang direncanakan, dapat ditentukan dari kondisi sistem yang akan dilayanai

pompa.(Umar, 2017).

a. Head Loss Mayor

Merupakan suatu kerugian aliran yang disebabkan oleh adanya gesekan antara

fluida dengan dinding saluran pipa lurus. Besarnya head loss mayor dapat dihitung

menggunakan persamaan Darcy-Weysbah sebagai berikut:(Ubaedilah, 2016)

21

ℎL = 𝑓𝐿

𝐷

𝑉2

2𝑔 (2.7)

Di mana:


f = Faktor gesekan (tanpa dimensi)

L = Panjang pipa (m)




b. Head Loss Minor

Kerugian aliran yang disebabkan oleh adanya gesekan yang terjadi pada

komponen tambahan seperti elbow, katup, fitting dan lain sebagainya sepanjang

jalur perpipaan. (Ubaedilah, 2016)

Head loss minor disebakan karena rugi - rugi akibat fittings pada sistem

perpipaan. Dapat dihitung dengan cara menambahkan nilai koefisien K (koefisien

fitting) pada sistem perpipaan.(Umar, 2017)

ℎ = 𝐾𝑉2

2𝑔 (2.8)

Di mana:

h = Head loss minor (m)

K = Koefisien fitting (tanpa dimensi)



c. Head statik (Z)

Head statik adalah perbedaan antara ketinggian permukaan air pada titik hisap

pompa dan titik tekan pompa. Head statik dilambangkan dengan Z dengan satuan

meter.(Umar, 2017)

22

d. Head tekan

Head tekan adalah perbedaan antara tekanan pada titik hisap dan titik tekan

pompa. (Umar, 2017)

ℎ𝑃 =𝑃2−𝑃1

2𝑔 (2.9)

Di mana:

hP = Head tekan (m)

P2 = Tekanan titik tekan pompa (Pa)

P1 = Tekanan titik hisap pompa (Pa)


e. Head kecepatan (ℎ𝐾)

Head kecepatan adalah perbedaan antara kecepatan pada titik hisap pompa dan

titik tekan pompa. (Umar, 2017)

ℎ𝐾 =𝑉22−𝑉12

2𝑔 (2.10)

Di mana:

hK = Head Keceptan (m)

V2 = Kecepatan titik tekan pompa (m/s)

V1 = Kecepatan titik hisap pompa (m/s)


f. Head loss total

Merupakan pejumlahan dari head statis dengan head dynamis. Head ini

menyatakan besarnya kerugian yang harus diatasi oleh pompa dari seluruh

komponen-komponen yang ada. Head total instalasi dapat dinyatakan dalam

persamaan berikut:(Ubaedilah, 2016)

H = hL + hf + Z + hP + hK (2.11)

Di mana:


h = Head loss minor (m)

23

2.9.2. Bilangan Reynolds (Re)

Bilangan Reynolds adalah bilangan tak berdimensi, yang menyatakan

perbandingan gaya-gaya inersia terhadap gaya-gaya kekentalan (viskositas). Untuk

pipa bundar yang fluidanya mengalir penuh (memenuhi penampang pipa): (Umar,

2017)

𝑅𝑒 =𝜌𝑉𝐷

𝜇=

𝑉𝐷

ʋ (2.12)

Di mana:


V = kecepatan rata-rata (m/detik)


ρ = Rapat massa fluida (kg/m³)

μ = Kekentalan mutlak (Pa detik)


Aliran fluida yang mengalirdi dalam pipa dibedakan menjadi tiga jenis

aliran menurut nilai Reynoldsnya yaitu aliran laminar, turbulen dan transisi :

(Umar, 2017).

a. Aliran laminar (Re < 2300)

b. Aliran Turbulen (Re > 4000)

c. Aliran Transisi (2300 < Re < 4000)

2.9.3. Faktor Gesekan

Faktor gesekan atau nilai f dapat dicari dengan mempertimbangkan bilangan

Reynolds. (Umar, 2017)

a. Aliran laminar

Jika nilai Re < 2300 maka nilai f dapat dicari dengan rumus berikut.

𝑓 = 64

𝑅𝑒 (2.13)

Di mana:


b. Aliran Turbulen

24

Jika nilai Re > 4000 maka nilai f dapat dicari dengan tabel Moody diagram

atau bisa dengan menggunakan Haaland equation . Dan untuk membaca Moody

diagram harus mengetahui nilai Re dan Relative pipe rouhgness. Relative pipe

rouhgness dapat dicari dengan rumus. (Umar, 2017)

𝑅𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑣𝑒 𝑝𝑖𝑝𝑒 𝑟𝑜𝑢𝑔ℎ𝑛𝑒𝑠𝑠 = ℰ

𝐷 (2.14)

Di mana:

ℰ = Material absolute roughness (mm)

D = Diameter pipa (mm)

( dicari pada tabel Moody diagram)

Sedangkan untuk halaand equation dapat di gunakan jika nilai Reynoldss

number lebih besar dari 3000. Dan untuk haaland equation untuk mencari nilai f

adalah sebagai berikut:

1

𝑓= −1,8 𝑙𝑜𝑔 [(

𝑒𝐷⁄

3,7)

1,11

+ 6,9

𝑅𝑒 ] (2.15)

Di mana:

f = Friction Factor

e = Kekasaran Pipa

D = Inner Diameter Pipa

Re = Reynoldss Number

2.9.4. Daya Pompa

Daya pompa dihitung dengan mengalikan jumlah N fluida yang mengalir

per detik (ρ.g.Q) dengan energi H dalam J/N. Jadi menghasilkan persamaan sebagai

berikut: (Giles-Soemitro.1986). (Umar, 2017)

𝑃 = 𝜌 𝑥 𝑔 𝑥 𝑄 𝑥 𝐻 (2.16)

Di mana:

P = Daya pompa (kW)

ρ = Rapat massa fluida yang menglir (kg/m³)

g = Percepatan gravitasi = 9,81 (m/s²)

Q = Debit aliran fluida yang mengalir (m³/s)

H = Head total pompa (m)

25

2.10. Perhitungan Kebutuhan Air Tawar

Kebutuhan akan air tawar digunakan untuk keperluan - keperluan dalam

kapal. Seperti kebutuhan untuk minum dan cuci ABK.

2.10.1. Perhitungan lama pelayaran

Lama perjalanan dalam sebuah pelayaran menetukan kapasitas dari tangki

yang di gunakan untuk sekali berlayar. Karena tangki ini di sesuaikan dengan lama

pelayaran yang di tempuh oleh kapal tersebut. Dan untuk menentukan lama

pelayaran dari sebuah kapal dapat di tentukan dengan rumus berikut :

Lama Pelayaran = 𝑆

𝑉𝑠 x 24 (2.17)

Di mana:

S = Radius pelayaran

Vs = Kecepatan kapal

2.10.2. Perhitungan kebutuhan air tawar untuk sanitasi

Kebutuhan air tawar untuk sanitasi para ABK umumnya membutuhkan

sekitar 60-200 kg / orang / hari (Lecture of Ship Design). Sedangkan perhitungan

yang digunakan adalah sebagai berikut : (Kurniawan & Baheramsyah, 2011)

Kebutuhan untuk sanitasi = [kebutuhan sanitasi x jumlah crew x

lama pelayaran] (2.18)

2.10.3. Perhitungan kebutuhan air tawar untuk pendingin mesin

Kebutuhan air tawar untuk pendingin biasanya membutuhkan sekitar 2 - 5

kg/BHP (Lecture of Ship Design). Adapun perhitungannya dapat ditentukan

menggunakan rumus sebagai berikut : (Kurniawan & Baheramsyah, 2011)

Kebutuhan air minum = [ jml BHP x kebutuhan pendingin] (2.19)

2.10.4. Perhitungan kebutuhan air tawar untuk memasak

Kebutuhan air tawar untuk memasak para ABK biasanya membutuhkan

sekitar 3-4 kg/orang/ hari (Lecture of Ship Design). Adapun perhitungannya dapat

ditentukan menggunakan rumus sebagai berikut : (Kurniawan & Baheramsyah,

2011)

Kebutuhan untuk memasak = [ kebutuhan memasak x lama pelayaran x

jumlah crew] (2.20)

26

2.10.5. Perhitungan kebutuhan air tawar untuk makan dan minum

Kebutuhan air tawar untuk makan dan minum para ABK biasanya

membutuhkan sekitar 10-20 kg/orang/ hari (Lecture of Ship Design & Ship Theory,

P 13). Adapun perhitungannya dapat ditentukan menggunakan rumus sebagai

berikut : (Kurniawan & Baheramsyah, 2011)

Kebutuhan untuk makan dan minum = [ kebutuhan makan minum x lama pelayaran

x jumlah crew] (2.21)

2.11. Jenis-jenis sambungan pada pipa

Pipa Baja stainless pada umumnya mempunyai fungsi yang sama dengan

pipa lainnya, Di mana pipa baja stainless ini sangat kuat terhadap korosi dan sangat

mudah dalam melakukan penyambungannya, Di mana bisa menggunakan welding,

flange maupun menggunakan ulir.(BERLIAN, 2014)

2.11.1. Butt Welding Joint

Penyambungan ini dilakukan dengan cara dilas, biasanya diterapkan untuk

pipa yang berukuran besar serta memiliki ketahanan yang bagus. Jenis ini banyak

digunakan di dalam bidang industri, Tetapi tidak cocok untuk digunakan dalam

pengolahan air minum, karena di khawatirkan air dapat bercampur dengan logam –

logam hasil dari pengelasan tersebut. Namun, jenis ini memiliki kelemahan yaitu

proses aliran fluida memiliki hambatan akibat dari sambungan las yang berbeda

pasa sisi bagian dalam pipa.(“berbagai macam jenis sambungan pada pipa,” 2015)

2.11.2. Socket Welding Pipe Joint

Penyambungan ini menggunakan dua jenis pipa yang memiliki ukuran

berbeda, salah satu pipa memiliki ukuran kecil, sedangkan lainya memiliki ukuran

yang besar. Proses penyambungan sangat sederhana yaitu dengan memasukan

ujung pipa yang kecil ke dalam pipa yang berukuran besar. Sambungan socket

memiliki keunggulan , yaitu dalam pemasangannya mudah untuk di sesuaikan

karena ita hanya perlu memasukan pipa ke pipa yang lain, sehingga sangat mudah

untuk dilakukan. Tetapi jenis ini memiliki kelemahan yaitu sangat rentan terhadap

korosi karena kemungkinan adanya celah pada titik penyambungan.(“berbagai

macam jenis sambungan pada pipa,” 2015)

27

2.11.3. Screwed Pipe Joint

Merupakan sambungan dengan cara ulir dengan tujuan merekatkan kedua

ujung pipa. Keuntungan menggunakan jenis sambungan ini ialah sangat mudah di

aplikasikan serta dapat dijadikan alternatif bila pada kondisi tertentu tidak

memungkinkan dilakukan dengan cara pengelasan karena dapat menimbulkan

bahaya. Kekurangannya ialah dapat mengalami kebocoran apabila perapatan (seal)

yang digunakan tidak baik dan memiliki kekuatan yang berkurang karena ketebalan

pada ujung pipa telah digunakan sebagai tempat ulir. (“berbagai macam jenis

sambungan pada pipa,” 2015)

2.11.4. Flanged Pipe Joint

Sambungan ini menggunakan flange untuk menghubungkan suatu pipa

dengan pipa yang lain. Flange adalah suatu perancangan yang tidak permanen,

maksudnya dapat di bongkar pasang karena menggunakan baut pengencang flange

tersebut. Setiap flange memiliki ukuran yang berbeda – beda karena di sesuaikan

dengan jenis pipa yang akan digunakan. Penyambungan flange banyak ditemui di

lokasi industri dan marine atau perkapalan. Dalam proses penyambungan kita perlu

memperhatikan jenis flange dan ukuran pipa yang digunakan, karena apabila

terdapat perbedaan sedikitpun maka kemungkinan akan terdapat celah antar kedua

sisi sambungan tersebut.(“berbagai macam jenis sambungan pada pipa,” 2015)

28


BAB 3

METODOLOGI PENELITIAN

29

BAB 3

METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Garis Besar Penelitian

Pada tugas akhir ini menjelaskan tentang cara medesain sebuah fresh water

system yang sesuai dengan Standart yang sudah di tentukan yaitu BKI. Desain fresh

water system ini secara manual akan di modelkan dengan software Autocad yang

disesuaikan dengan standart yang yang telah ditentukan. Dan untuk perhitungan

Headloss juga daya pompa akan dihitung secara manual dan di validasi dengan

Software pipe flow expert.

3.2. Tahap Identifikasi Awal

Tahap identifikasi awal ditujukan untuk menetapkan tujuan dan diadakan

identifikasi mengenai permasalahan dalam penelitian ini. Adapun isi dari tahap ini

antara lain:

1. Identifikasi masalah dan penetapan tujuan

Tahap identifikasi masalah merupakan proses pengamatan suatu permasalahan

yang dapat dijadikan bahan penelitian dan disesuaikan dengan data yang ada beserta

penelitian sebelumnya. Penetapan tujuan berupa manfaat dari penelitian yang

dilakukan. Pada penelitian ini bertujuan mendapatkan desain fresh water system

yang sesuai dengan Standard BKI (Biro Klasifikasi Indonesia).

2. Studi Lapangan dan Literatur

Pada tahap ini dilakukan pengamatan secara langsung dan tidak langsung.

Pengamatan secara langsung sesuai kondisi aktual di lapangan. Pengamatan tidak

langsung berdasarkan konsultasi dengan pembimbing yang mengetahui kondisi

aktual di lapangan. Studi literatur mengenai teori yang berkaitan dengan desain

fresh water system pada Kapal Patroli.

30

3.3. Tahap Pengumpulan Data

Tahapan ini merupakan tahap untuk mengumpulkan data - data yang

berhubungan dengan penelitian ini. Data - data yang didapat sebagai berikut:

1. PFD Fresh Water kapal patroli.

2. General arrangement kapal patroli.

3. Spesifikasi material pipa Fresh Water.

4. Data dari kapal Patroli

5. Data alat dari Reverse Osmosis Water Maker.

3.4. Tahap Pengolahan Data

Tahapan yang dilakukan setelah tahap pengumpulan data, tahap pengolahan

data dijelaskan sebagai berikut :

3.4.1. Mempersiapkan data - data yang dibutuhkan

Tahap ini dilakukan untuk mempersiapkan data - data yang dibutuhkan

untuk desain isometri, perhitungan head loss, dan daya pompa.

3.4.2. Perhitungan kapasitas air tawar untuk minum, mandi dan cuci

Perhitungan ini dilakukan untuk mengetahui kapasitas air tawar yang

dibutuhkan oleh crew kapal untuk kebuhan sehari – hari seperti minum, mandi, dan

cuci saat kapal berlayar.

3.4.3. Perhitungan Kapasitas total tangki air tawar yang di butuhkan

Perhitungan ini dilakukan untuk mengetahui secara pasti kebutuhan

sebenarnya tangki air tawar pada kapal ini dengan mengacu pada kebutuhan air

tawar seluruh crew.

3.4.4. Analisa perbandingan kapasitas total tangki yang di butuhkan dengan

tangki yang ada dan di tambahkan Reverse Osmosis Water Maker

Analisa ini dilakukan untuk mengetahui kekurangan atau kelebihan air

tawar yang ada kapal ini dengan kebutuhan tangki air tawar yang mengacu pada

kebutuhan air tawar seluruh crew. Dan jika terjadi kekurangan berapa kapasitas

produksi dari Reverse Osmosis Water Maker yang di perlukan.

31

3.4.5. Mendesain routing dan isometri jalur pipa penyuplai air laut dari

Reverse Osmosis Water Maker

Menggambar isometri untuk suplai air laut ke Reverse Osmosis Water

Maker menggunakan diameter 1 inch karena telah di sesuaikan dengan inlet dan

outlet dari pompa Feeding.

3.4.6. Menghitung headloss jalur pipa penyuplai air laut pada Reverse

Osmosis Water Maker

Perhitungan ini dimaksud untuk mengetahui nilai head loss minor dan head

loss mayor pada sistem perpipaan dari Reverse Osmosis Water Maker yang telah

dibuat.

3.4.7. Menghitung daya pompa pada jalur pipa penyuplai air laut pada


Perhitungan daya pompa dilakukan untuk mengetahui daya pompa yang

dibutuhkan oleh Jalur Pernyalur air laut pada Reverse Osmosis Water Maker.

3.4.8. Perhitungan menggunakan software pipe flow expert

Perhitungan dilakukan dengan menggunakan software pipe flow expert,

perhitungan dilakukan untuk validasi dari desain yang sudah dibuat.

3.4.9. Analisa Perbandingan headloss jalur pipa penyuplai air laut pada


Perbandingan dilakukan untuk memvalidasi hitungan manual Headloss dari

Jalur Penyuplai air laut pada Reverse Osmosis Water Maker dengan menggunakan

hitungan yang dilakukan dengan software Pipe Flow Expert.

3.4.10. Analisa Perbandingan daya pompa jalur pipa penyuplai air laut pada


Perbandingan dilakukan untuk memvalidasi hitungan manual daya pompa

dari Jalur Penyuplai air laut pada Reverse Osmosis Water Maker dengan

menggunakan hitungan yang dilakukan dengan software Pipe Flow Expert selain

itu juga dibandingkan dengan pompa yang ada apakah pompa yang ada masih

mencukupi untuk digunakan atau tidak.

32

3.4.11. Mendesain jalur perpipaan Hasil dari alat Reverse Osmosis Water

Maker

Mendesain jalur Perpipaan hasil dengan diameter ½ inch sesuai dengan

keluaran dari alat Reverse Osmosis Water Maker. Dan menggunakan material

Stailess Steel 316L sch 40 sesuai permintaan owner.

3.4.12. Menghitung headloss jalur perpipaan Hasil dari alat Reverse Osmosis

Water Maker

Perhitungan ini dimaksud untuk mengetahui nilai head loss minor dan head

loss mayor pada sistem perpipaan jalur Perpipaan hasil dari alat Reverse Osmosis

Water Maker yang telah dibuat.

3.4.13. Mendesain isometri jalur perpipaan Fresh Water

Mendesain routing dan isometri untuk jalur perpipaan Fresh Water

menggunakan diameter 2 dan 1 inch, Penggunaan diameter 1 inch menyesuaikan

nozzle atau kran dari yang ada selain itu untuk meningkatkan tekanan.

3.4.14. Menghitung Headloss Dan Daya Pompa jalur perpipaan Fresh Water

menggunakan Software Pipe Flow Expert

Perhitungan dilakukan dengan menggunakan software pipe flow expert,

perhitungan dilakukan untuk validasi dari Perhitungan Headloss dan daya pompa

dari desain yang sudah dibuat.

3.4.15. Penentuan sambungan yang di gunakan pada sistem perpipaan Reverse

Osmosis Water Maker dan Sistem perpipaan Air tawar dengan mengacu

pada standart yang digunakan

Penentuan Sambungan ini dilakukan untuk mengetahui sambungan apa

yang tepat untuk sistem perpipaan pada desain yang telah di buat karena kekuatan

dari sambungan ini sangat penting. Analisa dilakukan untuk mengetahui sudah

sesuaikah sambungan yang dibuat dengan standart yang ada. Dan untuk standart

yang di pakai sebagai pembanding.

33

3.4.16. Pembuatan Tabel Kebutuhan fabrikasi untuk seluruh sistem

perpipaan yang telah di buat

Pembuatan tata cara Fabrikasi dari sistem ini dilakukan untuk memudahkan

pekerja saat akan memfabrikasi dari seluruh sistem perpipaan dari Reverse Osmosis

Water Maker dan juga sistem air tawar.

3.4.17. Tahap Analisa Dan Kesimpulan

Tahap analisa dan kesimpulan merupakan tahapan akhir dari penelitian yang

dilakukan. Analisa berupa pengecekan hasil desain yang telah dilakukan

sebelumnya. Tahap kesimpulan merupakan hasil dari analisa tersebut.

34

3.5. Diagram Alir

Mulai

Identifikasi Awal

Studi Literatur

Pengumpulan Data

Penentuan kebutuhan air tawar

Studi lapangan

Tahap Identifikasi Awal

Tahap Pengumpulan Data

Analisa

Perbandingan Kebutuhan air tawar dengan

tangki yang ada dan di tambahkan

ROWM

Mendesain isometri Jalur pipa penyuplai air laut


NO

Perhitungan Headloss dan daya pompa Jalur pipa

penyuplai air laut Reverse Osmosis Water Maker

secara manual dan menggunakan software

YES

Analisa perbandingan

perhitungan daya pompa secara manual dan

software PFE dengan pompa yang

ada

NO

Menggambar jalur isometrik

Fresh water system

Perhitungan headloss dan daya

pompa menggunakan pipe flow

expert

Penentuan sambungan antar peripaam

Pembuatan tabel kebutuhan fabrikasi dari seluruh sistem perpipaan yang telah di buat

Tahap Pengolahan Data

Analisa dan Kesimpulan

Tahap Analisa dan Kesimpulan

Selesai

YES

Gambar 3. 1 Diagram Alir Penelitian

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

35

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Data Penelitian

Data penelitian ini berupa data accomodation crew, data principal

dimension kapal, data alat reverse osmosis, PFD fresh water, General Arrangement

kapal. data ini dignakan untuk perhitungan dan desain dari sistem perpipaan air

tawar pada kapal patroli. Berikut data-data tersebut:

Tabel 3. 1 Data Akomodasi Crew kapal

DATA ACCOMODATION

DATA Jumlah Satuan

Captain & Chiefs Officers

Ship Officers

Petty Officers

Seamans

6

8

20

42

Personel

Personel

Personel

Personel

Total Ship Crew 76 Personel

Executive

Cadet

On Mission Personel

Detention

5

16

20

15

Personel

Personel

Personel

Personel

Total Spare Accomodation 56 Personel

Total Accomodation 132 Personel

(sumber: Data Perusahaan)

Tabel 3. 2 Data Principal Dimension

PRINCIPAL DIMENSION

DATA Nilai/Jenis Satuan

Material Hull

Superstructure

Length,OA

B mld

H mld, midship

Draft max.

Displacement

Main Engine

Auxiliary Engine

Main fuel oil store cap.

Fresh Water Capacity

Speed max

Steel Marine Grade A

Alumunium Marine Gr.

110

15.50

6.90

4.00

2450

2 x 5300

4 x 250

264

252

-

-

meter

meter

meter

meter

Ton

HP

kVa

m3

m3

Knot

36

Speed cruising

Speed economic

Jarak Pelayaran

18

15

10

4600

Knot

Knot

Mil laut


Gambar 4. 1 Data Reverse Osmosis Water Maker


37

4.2. Perhitungan Kapasitas Tangki Air Tawar

4.2.1. Lama Pelayaran

Dari data yang ada maka dapat di tentukan lama pelayaran dari kapal patroli

ini adalah :

Lama Pelayaran = 𝑆

𝑉𝑠 x 24

= 4600

15 x 24

= 12,789 hari

= 13 hari

4.2.2. Kebutuhan Air Tawar untuk Makan Dan Minum

Kebutuhan air untuk makan dan minum satu hari antara 10 – 20

kg/orang/hari diambil 15 kg/orang/hari. Dari data yang ada dan hasil dari lama

pelayaran kapal maka dapat di tentukam kebutuhan air tawar untuk makan dan

minum pada kapal ini adalah:

Kebutuhan air tawar = [ kebutuhan air setiap orang per hari x lama pelayaran x

jumlah crew]

= [ 15 x 13 x 132 ]

= 25740 kg

4.2.3. Kebutuhan Air Tawar untuk Sanitasi

Kebutuhan air tawar untuk sanitasi satu hari antara 60 – 100 kg/orang/hari

diambil 140 kg/orang/hari .Dari data yang ada dan hasil dari lama pelayaran kapal

maka dapat di tentukam kebutuhan air tawar untuk sanitasi pada kapal ini adalah:

Kebutuhan air tawar = [ kebutuhan air setiap orang per hari x lama

pelayaran x jumlah crew]

= [ 140 x 13 x 132 ]

= 240240 kg

4.2.4. Kebutuhan Air Tawar untuk Memasak

Kebutuhan air tawar untuk memasak satu hari antara 3 – 4 kg/orang/hari

diambil 4 kg/orang/hari .Dari data yang ada dan hasil dari lama pelayaran kapal

maka dapat di tentukam kebutuhan air tawar untuk memasak pada kapal ini adalah:

38

Kebutuhan air tawar = [ kebutuhan air setiap orang per hari x lama

pelayaran x jumlah crew]

= [ 4 x 13 x 132 ]

= 6864 kg

4.2.5. Kebutuhan Air Tawar untuk Pendingin Mesin

Kebutuhan air tawar untuk pendinginan mesin antara 2 – 5 kg/BHP diambil

4 kg/BHP .Dari data yang ada dan hasil dari lama pelayaran kapal maka dapat di

tentukam kebutuhan air tawar untuk pendingin mesin pada kapal ini adalah:

Kebutuhan air tawar = [ jumlah BHP x kebutuhan pendingin]

= [ ((5227,5 x 2) + (264,4 x 4) x 4 ]

= 46050,4 kg

4.2.6. Jumlah Kebutuhan Air Tawar Pada Kapal Patroli

Dari seluruh perhitungan kebutuhan air tawar maka jumlah air tawar yang

di butuhkan dari kapal patroli ini adalah:

Total Kebutuhan Air tawar = 25740 + 240240 + 6864 + 46050,4

= 318894,4 kg

= 318,894 Ton = 319 Ton

Konversi satuan dari ton ke m3 = 319 ton

massa jenis air

= 319 ton

1 𝑡𝑜𝑛𝑚3⁄

= 319 m3

Dan volume total air tawar yang dibutuhkan = 319 m3

Dengan volume total air tawar yang dibutuhkan sebesar 319 m3. Sedangkan

volume tangki yang tersedia dari kapal ini adalah 252 m3 dari sini maka dapat

diketahui bahwa kekurang kebutuhan air tawar pada kapal ini sebesar 63 m3. Karena

tangki air tawar yang ada tidak bisa memenuhi kebutuhan air tawar. Tetapi hal

tersebut dapat ditanggulangi dengan menambahkan Reverse Osmosis Water Maker

untuk memenuhi kekurangan dari tangki air tawar pada kapal.

39

4.2.7. Perhitungan Kapasitas Minimal Reverse Osmosis Water Maker

Pada kapal ini terjadi kekurangan air tawar dan ini dapat ditanggulangi dengan

menambahkan Reverse Osmosis Water Maker. Tapi Revese Osmosis Water Maker

ini harus memenuhi kapasitas minimal produksi air tawar, agar penambahan ini

tepat guna. Dan untuk Reverse Osmosis Water Maker yang ada di lapangan

memiliki kapasitas 12 𝑚3

𝑑𝑎𝑦⁄

Perhitungan kapasitas minimal ROWM = 𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑘𝑒𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑎𝑖𝑟 𝑡𝑎𝑤𝑎𝑟 𝑝𝑎𝑑𝑎 𝑘𝑎𝑝𝑎𝑙

𝑙𝑎𝑚𝑎 𝑝𝑒𝑙𝑎𝑦𝑎𝑟𝑎𝑛 𝑘𝑎𝑝𝑎𝑙

= 67 𝑚3

13 𝑑𝑎𝑦

= 5,15 𝑚3

𝑑𝑎𝑦⁄ = 6 𝑚3

𝑑𝑎𝑦⁄

Maka dari itu Reverse Osmosis Water Maker yang ada di lapangan sudah

mencukupi kapasitas produksi Reverse Osmosis Water Maker karena kapasitas

minimum produksi adalah 6 𝑚3

𝑑𝑎𝑦⁄ dan kapasitas yang ada di lapangan sebesar

12 𝑚3

𝑑𝑎𝑦⁄ .

4.2.8. Jumlah Air Tawar Dari Reverse Osmosis Water Maker

Dari penambahan Reverse Osmosis Water Maker dengan produksi air tawar

12 m3 per hari maka pada satu kali pelayaran Reverse Osmosis Water Maker ini

dapat menghasilkan air tawar sebesar :

Jumlah produksi air tawar dalam sekali pelayaran = 12 x 13

= 156 ton

Konversi satuan dari ton ke m3 = 156 ton x massa jenis air

= 156 ton x 1 𝑡𝑜𝑛 𝑚3⁄

= 156 m3

Dengan begitu maka volume tangki yang di butuhkan dapat dikurangi

sebesar 156 m3 . Maka dari itu kebutuhan air tawar setelah dikurangi dengan

Reverse Osmosis Water Maker adalah 163 m3 . Dengan begitu maka tangki air tawar

yang ada pada kapal ini dapat memenuhi kebutuhan ait tawar yang ada. Karena

volume tangki dari kapal ini sebesar 252 m3 .

40

4.2.9. Perhitungan Kebutuhan Air Tawar Menggunakan Microsoft Excel

Perhitungan ini digunakan untuk membuktikan bahwa hitungan yang telah

dilakukan di atas sudah benar.

Tabel 4. 1 Perhitungan Kebutuhan Air Tawar Pada Kapal Patroli

JENIS JUMLAH SATUAN

main engine 5227,5 bhp

auxiliary engine 264,4 bhp

JUMLAH AWAK KAPAL 132 orang

RADIUS PELAYARAN 4600 mil laut

SPEED ECONOMIC 15 knot

KEBUTUHAN MAKAN MINUM 15 kg/orang/hari

KEBUTUHAN SANITASI 140 kg/orang/hari

KEBUTUHAN MEMASAK 4 kg/orang/hari

KEBUTUHAN PENDIINGIN MESIN 4 kg/bhp

reverse osmosis 12 ton /day

PERHITUNGAN JUMLAH SATUAN

LAMA PELAYARAN 12,77777778

LAMA PELAYARAN 13 DAY

KEBUTUHAN AIR TAWAR UNTUK MAKAN MINUM 25740 kg

KEBUTUHAN AIR TAWAR UNTUK SANITASI 240240 kg

KEBUTUHAN AIR TAWAR UNTUK MEMASAK 6864 kg

KEBUTUHAN AIR TAWAR UNTUK PENDINGIN MESIN 46050,4 kg

total 318894,4 kg

total saat belum terpasang alat 318,8944 ton

kebutuhan air yang dihasilkan oleh alat terpasang 156 ton

total kebutuahan air tawar saat sudah terpasang alat 162,8944 ton

DATA KAPAL

(sumber: Data Penulis)

41

4.3. Desain Jalur Pipa Penyalur Air Laut Pada Reverse Osmosis Water

Maker

4.3.1. Isometri Pipa Penyalur Air Laut Pada Reverse Osmosis Water Maker

Desain isometri pipa penyalur air laut ini dimulai dari seachest pada engine

room sampai rehardener pada equipment room. Dan untuk material yang di

gunakan adalah stainless steel 316L sesuai permintaan owner ke perusahaan.

Gambar 4. 2 Design isometri pipa pada suction feeding pump

Gambar 4. 3 Design isometri pipa pada dischart feeding pump

(sumber: Data Penulis)

42

4.3.2. Perhitungan Headloss

A. Kecepatan aliran fluida

Perhitungan ini dilakukan untuk mengetahui kecepatan aliran air laut yang

ada pada desain ini. Perhitungan ini dilakukan dengan rumus:

NPS Pipa Penyalur air laut ini adalah 1”

Q = 2,5 m3 /h = 7 x 10-4 m3 /s (dari data alat Reverse Osmosis Water Maker yang

ada di lapangan, pada lampiran A)

Q = V x A

V =Q

𝐴

V =7 x 10−4

1

4 𝑥 𝜋 𝑥 𝐼𝐷2

V =7 x 10−4

1

4 𝑥 𝜋 𝑥 0,0266452

V = 1,255 𝑚 𝑠⁄

B. Perhitungan Reynolds Number

Perhitunagan ini dilakukan untuk mengetahui jenis aliran yang ada pada

jalur ini. Dan untuk mengetahui Reynolds number yag terdapat pada desain ini dapat

dihitung dengan rumus sebagai berikut :

𝑅𝑒 = 𝜌𝑉𝐷

𝜇

Di mana:


V = kecepatan rata-rata (m/detik)


μ = Kekentalan mutlak (Kg/meter. detik)


𝑅𝑒 = 1027

𝑘𝑔𝑚3

⁄ 𝑥 1,255 𝑚 𝑠⁄ 𝑥 0,026645 𝑚

8,2 𝑥 10−4 𝑘𝑔

𝑚.𝑠⁄

Re = 41880,904 (Re > 4000, Aliran Turbulen)

43

C. Nilai f

1

𝑓= −1,8 𝑙𝑜𝑔 [(

𝑒𝐷⁄

desain sistem perpipaan air tawar pada kapal patrolirepository.ppns.ac.id/2310/1/0815040032 - yusuf...

Documents