ITS-Undergraduate-8231-4302100023-bab1
Click here to load reader
Transcript of ITS-Undergraduate-8231-4302100023-bab1
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Masalah
Kebutuhan manusia terhadap energi termasuk kebutuhan terhadap minyak dan gas
bumi meningkat setiap tahunnya. Sebagai konsekuensi dari meningkatnya hal ini
adalah meningkatnya permintaan untuk mengeksplorasi dan mengeksploitasi sumber
daya laut yang baru, hal ni berarti inovasi baru akan selalu ditemukan hal ini berarti
inovasi dan pengembangan akan selalu dilakukan terutama dalam bidang strukur,
teknologi perlengkapan, inspeksi, perbaikan dan optimasi ekonomi akan sumur.
Pengetahuan mengenai perilaku hidrodinamis struktur terapung adalah syarat awal
untuk menentukan pengembangan struktur laut dalam. Setiap jenis platform memiliki
karakteristik tersendiri. Hal ini dipengaruhi oleh jenis struktur dan keadaan
lingkungan.
Pengembangan teknologi pertambangan minyak akhir-akhir ini beralih dari laut
dangkal menuju laut yang dalam (lebih dari 2000 meter). Untuk menjawab tantangan
itu maka sistem struktur baru terus dikembanfan. Sistem laut dalam yang bisa
diterapkan tersiri dari compliant tower (CT), conventional tension leg platforms
(TLP), mini-TLP, semi-FPS (floating production system), truss spar, classic spar,
control buoy (CB), dan unit floating production storage and offloading (FPSO).
Secara garis besar, menurut Soedjono (1998) konstruksi anjungan lepas pantai dapat
dibedakan menjadi 3 golongan utama, yaitu :
• Anjungan terapung (Mobile Offshore Drilling Unit/MODU atau Floating
Production Platform) seperti : semi submersible, drilling ship, tension leg
platform,jack-up, FPSO, dll.
• Anjungan terpancang (Fixed Offshore Platform), seperti : jacket platform,
concrete gravity, tripod,dll.
• Anjungan struktur lentur (Compliant Platform), seperti : Articulated Tower,
Guyed tower,dll.
1
Menurut Arifin (2000) dalam merancang bangunan lepas pantai pertimbangan
penting yang digunakan adalah biaya investasi, perilaku hidrodinamis, kemampuan
mobilitas, serta reliability dalam pengoperasiannya.
Pada perairan tertentu sumber minyak dan gas alam biasanya mempunyai volume
antara kecil hingga sedang dan berada pada lokasi yang terpencar-pencar. Sehingga
menjadikan lokasi ini tidak ekonomis lagi untuk digunakan anjungan terpancang
dalam eksplorasinya. Oleh karena itu pemilihan anjungan terapung (floating
structures) adalah hal yang paling tepat, salah satunya adalah FPSO.
FPSO (Floating Production Storage and Offloading) adalah sebuah fasilitas terapung
yang dipasang di sekitar ladang minyak dan gas bumi lepas pantai yang fungsinya
untuk menerima, memproses, menyimpan dan menyalurkan/mengirim minyak dan
gas bumi, terutama untuk menyalurkan minyak mentah ke tanker. FPSO memiliki
bentuk kapal tanker, biasanya dibuat baru ataupun hasil modifikasi dari tanker yang
biasa menyimpan hidrokarbon yang secara permanen di tambatkan ditempatnya
beroperasi. Tidak seperti kapal kargo yang bisa masuk dok untuk perawatan berkala,
anjungan produksi terapung harus berada di tempat yang tetap untuk periode yang
lama. Hal ini mengakibatkan anjungan tersebut harus memiliki analisa respon yang
lebih kuat.
FPSO ini terdiri dari sebuah struktur pengapung berbentuk sebuah kapal (bangunan
baru atau dari modifikasi kapal tanker yang dialihfungsikan) yang secara permanen
di tambatkan ditempatnya beroperasi. Konfigurasi sistem tambatnya bisa berupa jenis
tambat menyebar (spread mooring type) dan sistem tambat titik tunggal (single point
mooring system). Salah satu jenis single point mooring adalah sistem tambat turret
(turret mooring) (API RP 2SK, 1996).
Pengetahuan tentang perilaku struktur terapung (floating structures) pada laut lepas
adalah persyaratan dasar dalam pengembangan teknologi laut dalam yang
berkelanjutan. Setiap tipe platform mempunyai karakteristik masing-masing.
Karakteristik gerakan pada FPSO misalnya berbeda dengan karakteristik gerakan
2
Tension Leg Platform (TLP) atau SPAR. Di sisi lain, laut lepas memiliki karakteristik
lingkungan sendiri. Karena itu pengetahuan tentang perkiraan respon sebuah struktur
pada suatu lingkungan tertentu sangatlah penting. Menurut Yilmaz dan Incecik
(1994), dengan menghitung beban-beban lingkungan secara komprehensif akan
diketahui respon dinamis FPSO. Beban lingkungan yang bekerja diantaranya adalah
beban gelombang, beban angin dan beban arus.
Pada umumnya respon kapal, mooring lines dan riser tidak dapat dipisahkan satu
sama lain. Offset dari riser dipengaruhi oleh offset kapal yang dibatasi oleh beban
sistem mooring. Offset mooring tergantung pada karakteristik gerakan kapal, yang
mana bisa berubah disebabkan oleh gaya pengembali dan gaya redaman sistem
mooring dan riser. Yang harus menjadi catatan bahwa offset kapal cukup sensitif
terhadap nilai redaman mooring dan riser. Di sisi lain, nilai redaman tergantung pada
amplitudo dan frekuensi gerakan kapal. Respon mooring dan riser sebagian besar
non linier dengan frekuensi natural tidak sama dengan rentang frekuensi gerakan
kapal (Aryawan, 2005).
Salah satu tujuan perhitungan respon dinamis struktur adalah untuk mendapatkan
respon ekstrem dari sistem (gerakan ekstrem, offset mooring ekstrem, tension riser
ekstrem). Cara tradisional untuk melakukan analisa adalah dengan mengecek respon
struktur untuk satu desain data lingkungan seperti gelombang signifikan 100 tahun,
kecepatan angin 100 tahun dan arus 100 tahun. Seperti yang telah dibahas
sebelumnya, setiap floating structure mempunyai karakteristik gerakan khusus.
Prosedur standar analisa respon untuk FPSO terdiri atas :
1. Analisa respon FPSO
2. Analisa mooring,
3. Analisa riser
Untuk menjaga FPSO berada pada posisinya maka harus dibuat suatu sisitem tambat.
Konfigurasi sistem tambat FPSO bisa berupa jenis tambat menyebar (spread mooring
3
type) dan sistem tambat titik tunggal (single point mooring system), Tetapi pada
umumnya berbentuk sistem tambat turret (turret mooring system) (Prastianto, 2006).
Sistem turret mooring didefinisikan sebagai sistem tambat dimana jumlah kaki
catenary mooring yang dipasang pada turret merupakan bagian penting dari FPSO
yang ditambat. Turret terdiri atas bearings yang menyebabkan kapal bisa berputar di
sekitar kaki jangkar. Sistem turret ini memberikan kemampuan kepada FPSO
terhadap weathervane sehingga didapatkan sebuah posisi dimana beban-beban
lingkungan seperti arus, gelombang dan angin di sekitar mooring menjadi kecil.
Sistem turret mooring pertama kali dipergunakan pada tahun 1985 untuk
menambatkan FPSO, sistem yang digunakan adalah external turret mooring.
External turret mooring terdiri dari struktur kotak baja dengan jarak dari haluan atau
buritan yang tetap ataupun bisa ditambah, menyediakan pondasi untuk pengaturan
bearing dan turret yang bias berotasi. Bearing menyediakan tempat tetap untuk
tempat rantai jangkar dan selang transfer fluida untuk dipasang. Kaki rantai di
tambatkan di dasar laut dengan jangkar ataupun piles. Koneksi produk dan utilitas
dibuat diantara fasilitas pada tanker dan dasar laut melalui susunan swivel pada
turret, sehingga tanker bisa weathervane disekeliling tempat yang tetap dan tidak
mengganggu proses produksi.
Pada tugas akhir ini akan dilakukan analisa perilaku dinamis terhadap FPSO yang
menggunakan sistem tambat turret eksternal (gambar 1.1) sehingga diharapkan bisa
memberi pemahaman tentang perilaku dinamis FPSO sebagai pertimbangan dalam
pemilihan jenis sistem tambatnya. Analisa perilaku dinamis FPSO ini menggunakan
software MOSES.
4
Gambar 1.1 FPSO dengan Sistem Turret Mooring Eksternal (Sumber :
singlebuoy.com)
1.2. Perumusan Masalah
Permasalahan yang menjadi bahan kajian dalam tugas akhir ini antara lain :
1. Berapa besar frekuensi natural dan perilaku gerakan di gelombang reguler dari
FPSO dengan sistem external turret mooring untuk arah surge, sway, heave, roll,
pitch, dan yaw ?
2. Bagaimana perilaku dinamis FPSO dengan sistem external turret mooring pada
kondisi gelombang acak ?
3. Berapa besar tension maksimum yang terjadi pada mooring lines dan
displacement yang terjadi ?
1.3. Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian dalam Tugas Akhir ini adalah :
1. Untuk mengetahui besar frekuensi natural dan perilaku gerakan FPSO dengan
sistem external turret mooring untuk arah surge, sway, heave, roll, pitch, dan
yaw pada gelombang reguler
2. Untuk mengetahui spektra respon dinamis FPSO dengan sistem external turret
mooring pada gelombang acak.
5
3. Untuk mengetahui tension maksimum yang terjadi pada mooring lines dan
mengetahui besarnya excursion (displacement).
1.4. Manfaat Penelitian
Dari Tugas Akhir ini diharapkan bisa memberi pemahaman yang baik tentang
perilaku dinamis FPSO dengan sistem external turret mooring sehingga bisa
dijadikan pertimbangan dalam pemilihan sistem tambat (mooring system) pada
FPSO.
1.5. Ruang Lingkup Penelitian
Batasan-batasan yang diberlakukan dalam penelitian ini antara lain :
1. Penempatan external turret mooring berada di haluan (bow)FPSO.
2. Jumlah mooring lines diasumsikan 8 buah dan simetris.
3. Beban yang bekerja adalah beban gelombang, angin dan arus.
4. Gerak FPSO yang ditinjau adalah gerak arah surge, sway, heave, roll, pitch dan
yaw.
5. Perhitungan RAO gerakan FPSO menggunakan software MOSES.
6. Perhitungan tension mooring lines menggunakan software ORCAFLEX
7. Riser tidak dimodelkan.
8. Tinggi sarat yang ditinhau adalah sarat full load dan ballast
9. Tinggi gelombang ditinjau untuk kondisi lingkungan 1 tahun, 10 tahun dan 100
tahun
1.6.Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan dalam penulisan laporan tugas akhir ini adalah sebagai berikut:
Bab I. Pendahuluan
Bab ini menjelaskan tentang latar belakang penelitian yang akan dilakukan,
perumusan masalah, tujuan yang hendak dicapai dalam penulisan tugas akhir ini,
manfaat yang diperoleh, ruang lingkup penelitian untuk membatasi analisa yang
dilakukan dalam tugas akhir ini, metodologi penelitian, serta sistematika penulisan
laporan.
6
Bab II. Tinjauan Pustaka Dalam penulisan tugas akhir ini, penulis berpedoman pada beberapa penelitian
tentang struktur bangunan lepas pantai yang pernah dilakukan, teori gelombang,
aplikasi teori keandalan pada struktur lepas pantai serta ketentuan dan peraturan
menegenai struktur yang direkomendasikan oleh API RP2S.
Bab III. Metodologi Penelitian Pada bab ini akan dijelaskan mengenai langkah-langkah pengerjaan dalam
penyelesaian tugas akhir, beserta metode-metode yang digunakan.
Bab IV. Analisa Hasil Dan Pembahasan Pada bagian analisa hasil dan pembahasan ini akan dilakukan analisa perilaku
dinamis pada struktur FPSO dengan sistem external turret mooring dan juga
tergangan dan excursión yang dihasilkan dari mooring lines.
Bab V. Kesimpulan Dan Saran Menjelaskan tentang kesimpulan yang dapat diperoleh dari hasil analisa perilaku
dinamis pada struktur FPSO dengan sistem external turret mooring serta saran-saran
dan tindak lanjut yang dapat dilakukan dari penelitian ini.
7
Halaman ini adalah halaman kosong
8