PERKIRAAN UMUR KONSTRUKSI FPSOKONVERSI DARI TANKER DENGAN ANALISIS FATIGUE

Pradetya Kurnianto1, Soeweify21Mahasiswa Jurusan Teknik Perkapalan, 2Staf Pengajar Jurusan Teknik PerkapalanJurusan Teknik Perkapalan, Fakultas Teknologi KelautanInstitut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Surabaya

1.1 Gambaran Umum dari Penelitian ini

Kecenderungan penggunaan FPSO telah tumbuh dengan pesat semenjak awal tahun 1990an. Menurut ODS-Petrodata, hanya ada 10 FPSO yang beroperasi pada tahun 1990. Dari tahun 1999 hingga tahun 2009 saja peningkatan jumlah FPSO sebesar 117% dan jumlah tersebut diperkirakan meningkat mencapai 200 pada tahun 2012. Hal ini menandakan bahwa kebutuhan terhadap FPSO semakin meningkat. 70 % dari 70 lebih FPSO yang beroperasi diseluruh dunia adalah hasil konversi dari oil tanker yang dirancang dan dibangun berdasarkan peraturan untuk kapal.Adapun perngertian FPSO (Floating Production Storage and Offloading) adalah sebuah bangunan apung yang digunakan oleh industri lepas pantai untuk memproses hidrokarbon dan sebagai tempat penyimpanan minyak.FPSO nantinya akan beroperasi didaerah laut oleh karena itu pastinya akan mengalami berbagai beban, namun sesuai yang disebutkan oleh Widodo (2010), dalam penelitiannya menyebutkan bahwa beban yang dapat menyebabkan terjadinya kelelahan pada struktur adalah beban yang bersifat siklik. Beban yang bersifat dalam hal ini ialah beban dari gelombang, Gelombang yang digerakkan oleh angina adalah komponen utama dari beban lingkungan yang mempengaruhi struktur bangunan apung lepas pantai.Menurut Triatmodjo (1999), panjang gelombang sebagai fungsi dari kedalaman untuk teori gelombang Stokes Orde 2 diperoleh dari iterasi persamaan (2.2) berikut :

dengan :H = Tinggi gelombang [m]T = Periode gelombang [detik]d = Kedalaman perairan [m]

Kelelahan (fatigue) adalah akumulasi kerusakan material yang disebabkan oleh beban siklik. Banyak bagian dari struktur yang harus bertahan dari tegangan yang menimpanya selama masa operasinya. Contoh dari beban jenis ini pada marine structure adalah tegangan yang berhubungan dengan beban akibat gelombang. Secara umum, ada dua metode yang dapat digunakan untuk analisis kelelahan, yaitu pendekatan kurva S-N (S-N curve approach) yang dibuat berdasarkan tes kelelahan, dan pendekatan mekanika kepecahan (fracture mechanics approach).Longitudinal structurePenaksiran kekuatan kelelahan harus dilakukan pada akhir sambungan antara penegar memanjang pembujur (longitudinal stiffeners) dengan sekat melintang, termasuk wash bulkhead dan gading besar pada daerah ruang muat, yang terletak pada alas, inner bottom, sisi, sekat memanjang dan geladak kekuatan.Transverse structurePenaksiran kekuatan kelelahan juga harus dilakukan pada akhir sambungan antara inner bottom plate dengan hopper plate paling tidak pada satu gading di daerah midship. Total rentang tegangan untuk fatigue assessment ditentukan dari analisis fine mesh finite element.

Beban kelelahan adalah salah satu parameter kunci dalam analisis fatigue. Hal yang dimaksud adalah beban jangka panjang selama proses kerusakan akibat kelelahan terjadi. Untuk FPSO, loading condition yang digunakan tidak cukup hanya dengan kondisi muatan penuh dan ballast saja. Bamford (2007) menyebutkan bahwa loading condition pada analisis truktur FPSO harus ditambahkan minimal satu loading condition di antara kondisi muatan penuh dan ballast.Dalam analisis kelelahan deterministic untuk suatu marine structure, digunakan sekumpulan periodik gelombang tunggal dengan tinggi Hi dan periode Ti gelombang tertentu, dimana i = 1,2,3,,i. Karena fatigue damage mengacu pada waktu/periode TR, maka prosedur analisis diilustrasikan sebagai berikut : Menghitung jumlah kejadian untuk tiap iterasi i dari kumpulan data gelombang

dimana Pi adalah probabilitas (frekuensi relatif) dari tinggi gelombang Hi.Menghitung rentang tegangan Si (Hi) berdasarkan analisis statis dari respon struktur terhadap tinggi Hi dan periode gelombang Ti. Faktor konsetrasi tegangan (yang dinyatakan dalam K) diperoleh dengan menggunakan persamaan parametrik atau analisis numerik atau dengan uji coba. Faktor amplifikasi dinamis (D) merupakan rasio perbandingan dari rentang tegangan dinamis dengan rentang tegangan kuasistatis.Menghitung jumlah siklus kegagalan Ni untuk rentang tegangan D . SCF . Si (Hi) berdasarkan desain kurva S-N. Menghitung fatigue damage untuk setiap kondisi variasi gelombang

Menghitung cumulative fatigue damage berdasarkan hukum MineroPenaksiran kelelahan sederhana (Simplified fatigue assessment) Penaksiran ini menggunakan hokum Palmgren-Miner, yang dinyatakan sebagai berikut :

dimana :No = Total jumlah siklus dalam periode S0 = Rentang tegangan maksimum,dalam setiap N0 cyclesP(S>S0) = 1/N0 (rentang tegangan kelelahan Smelebihi S0 sekali dalam N0 cycles) = Parameter bentuk dari distribusi Weibull untuk siklus teganganK, m = Parameter material dari kurva S-NSelanjutnya, rasio cumulative fatigue damage (DM) dapat diubah ke dalam perhitungan umur kelelahan menggunakan persamaan di bawah ini (Common Structural Rules for Double Hull Oil Tanker, 2010). Dalam pola ini, umur kelelahan yang didapat harus mendekati atau lebih besar dari design life kapal.

2. Metodologi Penelitian yang digunakan

MULAI

SELESAICEK MODELOK?1. Studi Literatur2. Pengumpulan Data Tanker dari data LingkungaData Gambar :1. Midship Section2. Construction Profile3. General ArrangementPembuatan laporanMengetahui umur konstruksi tankerPerhitungan umur kelelahan dengan metode SimplifiedAnalisis Tegangan pada ar spot areaPembebanan dan Running Beban GelombangPemodelan Finite Element Tanker dengan Software Poseidon 1.1

3. Komentar terhadap Penilitian iniMelihat kondisi sumber daya minyak yang kita ketahui saat ini, sumber sumber minyak yang bisa diperoleh menggunakan bangunan lepas pantai ( Offshore ) sudah mulai menipis karena semakin banyaknya penggalian sumur sumur minyak diberbagai lokasi. Oleh karena itu sumber minyak yang diketahui masih memiliki jumlah yang sangat besar dan belum terjamah oleh industry yaitu sumber sumber minyak di perairan laut dalam dimana kedalamannya bisa mencapai ribuan meter dan ombak yang terjadi disana ialah ombak ombak yang sangat besar pula sehingga untuk pengambilan minyak di daerah laut dalam seperti itu akan lebih efektif apabila menggunakan FPSO karena FPSO :1. Mudah untuk dipindah tempatkan, sehingga apabila dari suatu tempat sudah selesai maka bisa digunakan lagi untuk lokasi lainnya2. FPSO mempunyai kemampuan sebagai tempat produksi dan juga tempat storage sehingga effisien tidak perlu menggunakan terlalu banyak kapal lain.3. FPSO berbentuk seperti kapal sehingga memiliki kemampuan stabilitas dan juga kemampuan memecah ombak sehingga untuk kondisi laut dalam sesuia.Untuk bangunan lepas pantai memang juga bisa digunakan untuk laut dalam tapi dalam pengaplikasiannya akan sangat sulit, karena offshore harus memiliki suatu pondasi yang tertanam sampai ke dasar laut yang nantinya sebagai penahan bangunan dari offshore tersebut sehingga apabila kedalaman sampai ribuan meter maka pondasi juga bisa saja mencapai ribuan meter dan ukurannya sangatlah besar. Apabila dilihat dari kondisi seperti itu sangatlah tidak menguntungkan apabila tetap memaksakan menggunakan offshore.Melihat dari semua kondisi tersebut maka penilitan ini dikedepannya pasti akan sangat berguna karena seiring mulai berkurangnya sumber minyak di perairan dangkal dan menengah maka industry akan mulai beralih ke perairan dalam tentunya dan juga mulai melirik pembuaatan FPSO. Industri juga ingin mendapatkan FPSO yang murah dan berkualitas karena sebuah FPSO akan dituntut untuk bisa bertahan selama proses produksi yang ditentukan dan tanpa docking, contohnya harus bisa bertahan produksi terus tanpa berhenti selama 20 tahun. Sebelumnya sudah kita ketahui bahwasannya salah satu masalah besar di laut dalam ialah ombak besar dan ombak ini akan terus menghantam FPSO sehingga perlu kita ketahui seberapa lama FPSO ini bisa bertahan dari ombak tersebut dan terus produksi.