Post on 12-Feb-2021
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
ii
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
iv
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
Reverse Osmosis Water Maker ...................................................................... 31
3.4.8. Perhitungan menggunakan software pipe flow expert .................... 31
3.4.9. Analisa Perbandingan headloss jalur pipa penyuplai air laut pada
Reverse Osmosis Water Maker ...................................................................... 31
3.4.10. Analisa Perbandingan daya pompa jalur pipa penyuplai air laut pada
Reverse Osmosis Water Maker ...................................................................... 31
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
Reverse Osmosis Water Maker ...................................................................... 50
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
(Halaman Ini Sengaja Dikosongkan)
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
(Halaman Ini Sengaja Dikosongkan)
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
(Halaman Ini Sengaja Dikosongkan)
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
(Halaman Ini Sengaja Dikosongkan)
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
(sumber: PIPE DRAFTING AND DESIGN SECOND EDITION)
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
(sumber: PIPE DRAFTING AND DESIGN SECOND EDITION)
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
(sumber: PIPE DRAFTING AND DESIGN SECOND EDITION)
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
(sumber: PIPE DRAFTING AND DESIGN SECOND EDITION)
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
(sumber: PIPE DRAFTING AND DESIGN SECOND EDITION)
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
(sumber: PIPE DRAFTING AND DESIGN SECOND EDITION)
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)
V = Kecepatan aliran (m/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:
hL = Head loss mayor (m)
f = Faktor gesekan (tanpa dimensi)
L = Panjang pipa (m)
D = Diameter dalam pipa (m)
V = Kecepatan aliran (m/s)
g = Percepatan gravitsi = 9,81 (m/s²)
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)
V = Kecepatan aliran (m/s)
g = Percepatan gravitsi = 9,81 (m/s²)
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)
g = Percepatan gravitsi = 9,81 (m/s²)
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)
g = Percepatan gravitsi = 9,81 (m/s²)
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:
hL = Head loss mayor (m)
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:
Re = Bilangan Reynolds (tanpa dimensi)
V = kecepatan rata-rata (m/detik)
D = Diameter dalam pipa (m)
ρ = Rapat massa fluida (kg/m³)
μ = Kekentalan mutlak (Pa detik)
ʋ = Kekentalan kinematik (m²/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:
Re = Bilangan Reynolds (tanpa dimensi)
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
(Halaman Ini Sengaja Dikosongkan)
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
Reverse Osmosis Water Maker
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
Reverse Osmosis Water Maker
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
Reverse Osmosis Water Maker
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
Reverse Osmosis Water Maker
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
(sumber: Data Perusahaan)
Gambar 4. 1 Data Reverse Osmosis Water Maker
(sumber: Data Perusahaan)
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:
Re = Bilangan Reynolds (tanpa dimensi)
V = kecepatan rata-rata (m/detik)
D = Diameter dalam pipa (m)
μ = Kekentalan mutlak (Kg/meter. detik)
ʋ = Kekentalan kinematik (m²/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⁄