" LAY OUT ENGINE ROOM " TIPE KAPAL GENERAL CARGO PDF

Preview

Summary

TUGAS MATA KULIAH PERENCANAAN PERMESINAN KAPAL I “LAY OUT ENGINE ROOM” TIPE KAPAL GENERAL CARGO OLEH : NAMA : NUN ISNAN ASWANTO STAMBUK : D331 04 040 PROGRAM STUDI TEKNIK SISTEM PERKAPALAN JURUSAN PERKAPALAN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS HASANUDDIN MAKASSAR 2009 PERENCANAAN KAMAR MESIN I ENGINE ROOM L...

Description

TUGAS MATA KULIAH PERENCANAAN PERMESINAN KAPAL I

“LAY OUT ENGINE ROOM” TIPE KAPAL GENERAL CARGO

OLEH : NAMA : NUN ISNAN ASWANTO STAMBUK : D331 04 040

PROGRAM STUDI TEKNIK SISTEM PERKAPALAN JURUSAN PERKAPALAN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS HASANUDDIN MAKASSAR 2009

PERENCANAAN KAMAR MESIN I ENGINE ROOM LAY OUT NUN ISNAN ASWANTO / D331 04 040

BAB I PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang Kapal merupakan bangunan apung yang terdiri atas beberapa bagian atau ruangan penting yang terdapat di dalamnya. Perlu diketahui bahwa ruangan yang ada di atas kapal terbatas dan sangat berguna, sehingga pengaturan dan pemanfaatan ruang yang efisien sangat diharapkan Salah satu ruangan di atas kapal yang perlu mendapat perhatian khusus dalam penataannya adalah kamar mesin (engine room). Hal ini disebabkan karena kamar mesin pada suatu kapal merupakan pusat dari semua instalasi dan layanan permesinan di atas kapal. Dengan dasar itulah maka diperlukan adanya suatu penanganan dan keahlian khusus untuk penataan dan pengaturan komponen-komponen di dalam kamar mesin tersebut. Penatan dan pengaturan komponen-komponen di dalam kamar mesin pada dasarnya bertujuan untuk mengoptimalkan pemakaian kamar mesin dengan menempatkan setiap peralatan (equipment) yang diperlukan tepat pada tempatnya. Hal ini bertujuan untuk menjaga agar peralatan tersebut dapat berfungsi sesuai dengan yang diharapkan pada pengoperasiannya di atas kapal. Selain itu, penataan kamar mesin juga dimaksudkan untuk memberikan keleluasaan operator manakala akan memperbaiki atau merawat peralatan di kamar mesin. Dengan demikian peletakan dari setiap komponen tidak lepas dari bagaimana sistem instalasi yang harus direncanakan oleh seorang Engineer. Setiap sistem dalam kapal merupakan jaringan instalasi pipa yang khusus dengan semua komponen mesin, alat-alat dan perlengkapannya yang dirancang untuk menjalankan fungsi-fungsi tertentu di atas kapal.

NAVAL SYSTEM ENGINEERING HASANUDDIN UNIVERSITY

1

PERENCANAAN KAMAR MESIN I ENGINE ROOM LAY OUT NUN ISNAN ASWANTO / D331 04 040

I.2 Rumusan Masalah Rumusan masalah yang akan dibahas adalah bagaimana cara mendesain kamar mesin agar komponen-komponen yang ada di dalamnya dapat berfungsi seoptimal mungkin dengan menggunakan ruangan yang sekecil mungkin? I.3 Batasan Masalah Agar pembahasan dalam laporan ini tidak meluas, maka perlu diberi batasan anatara lain sebagai berikut : 1. Tipe kapal General Cargo DWT 1650 ton 2. Tidak memperhitungkan tingkat kebisingan dalam kamar mesin. I.4 Maksud dan Tujuan Maksud dan tujuan pembuatan laporan adalah : 1. Sebagai syarat untuk melulusi mata kuliah “Perencanaan Kamar Mesin I (353 D 333)”. 2. Untuk mengetahui cara mendesain tata letak komponen-komponen dalam kamar mesin (engine room lay out). I.5 Sistematika Penulisan Adapun sistematika penulisan laporan ini adalah sebagai berikut: BAB.I PENDAHULUAN Pendahuluan mencakup latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah maksud dan tujuan serta sistematika penulisan laporan. BAB.II LANDASAN TEORI Membahas mengenai system layanan permesinan kapal yang terdiri atas system start, system bahan bakar, system pelumas, system pendingin; system

NAVAL SYSTEM ENGINEERING HASANUDDIN UNIVERSITY

2

PERENCANAAN KAMAR MESIN I ENGINE ROOM LAY OUT NUN ISNAN ASWANTO / D331 04 040

instalasi listrik, system distribusi fluida yang meliputi system perpipaan dan system pemompaan. BAB.III PENYAJIAN DATA Menyajikan ukuran utama dan koefisen utama kapal BAB.IV PEMBAHASAN Meliputi perhitungan daya pompa, perhitungan daya alat-alat penerangan, perhitungan daya alat-alat khusus dan perhitungan beban daya generator. BAB.V PENUTUP Penutup ini berisikan kesimpulan dan saran-saran.

NAVAL SYSTEM ENGINEERING HASANUDDIN UNIVERSITY

3

PERENCANAAN KAMAR MESIN I ENGINE ROOM LAY OUT NUN ISNAN ASWANTO / D331 04 040

BAB. II LANDASAN TEORI

Pada dasarnya kapal terdiri atas beberapa sistem yaitu sistem permesinan kapal yang merupakan alat penggerak kapal, sistem instalasi listrik yang berfungsi sebagai penyedia listrik yang dibangkitkan oleh generator dan disalurkan melalui kabel-kabel menuju ke suatu sistem panel untuk berbagai keperluan misalnya untuk peralatan navigasi, penerangan dan penggerak pompa, sistem ditribusi fluida yang melayani penyaluran fluida dari tempat yang satu ke tempat lainnya di atas kapal dan terdiri atas system instalasi perpipaan dan system pemompaan.

II.1 Sistem Permesinan Kapal Untuk melayani keperluan kerja dari semua sistem permesinan yang ada di kamar mesin, sistem ini terdiri atas : 1. Sistem Udara Start (starting air system) 2. Sistem Bahan Bakar (Fuel oil system) 3. Sistem Minyak Pelumas (lubrication oil system) 4. Sistem Pendinginan Mesin (Cooling System)

II.1.a Sistem Start Udara (Starting Air System) Sistem start untuk mesin penggerak dapat dilakukan dengan beberapa cara yaitu secara manual, elektrik dan dengan menggunakan udara tekan. Sistem start di atas kapal umumnya menggunakan udara bertekanan. Penggunaan udara bertekanan selain untuk start mesin utama juga digunakan untuk start generator set, untuk membersihkan sea chest, untuk membunyikan horn kapal, dan menambah udara tekan

NAVAL SYSTEM ENGINEERING HASANUDDIN UNIVERSITY

4

PERENCANAAN KAMAR MESIN I ENGINE ROOM LAY OUT NUN ISNAN ASWANTO / D331 04 040

untuk sistem hydrophore. Distribusi penggunaan udara bertekanan di atas kapal dapat dilihat pada gambar diagram di bawah ini :

Gambar 1 : Distribusi penggunaan udara bertekanan

Pada sistem start mesin utama, udara dikompresikan dari kompressor udara utama dan ditampung pada botol angin utama (main air receiver) pada tekanan udara 30 bar menurut ketentuan klasifikasi. Sistem udara bertekanan yang digunakan engine pada start awal mempunyai prinsip-prinsip kerja sebagai berikut : -

Udara tekan mempunyai tekanan yang harus lebih besar dari tekanan kompresi, ditambah dengan hambatan yang ada pada engine, yaitu tenaga untuk menggerakkan bagian yang bergerak lainnya seperti engkol, shaft, dan lain-lain.

-

Udara tekan diberikan pada salah satu silinder dimana toraknya sedang berada pada langkah ekspansi.

-

Penggunaannya dalam engine membutuhkan katup khusus yang berada pada silinder head.

NAVAL SYSTEM ENGINEERING HASANUDDIN UNIVERSITY

5

PERENCANAAN KAMAR MESIN I ENGINE ROOM LAY OUT NUN ISNAN ASWANTO / D331 04 040

Adapun komponen pendukung utama dalam sistem start adalah : 1. Kompressor; alat ini berfungsi untuk menghasilkan udara yang akan dikompresi ke dalam tabung udara start, dimana digerakkan oleh electric motor yang berasal dari generator. 2. Separator; berfungsi untuk memisahkan kandungan air yang turut serta dalam udara/udara lembab (air humidity) kompresi yang diakibatkan oleh pengembunan sebelum masuk ke tabung botol angin. Sehingga separator disediakan steam trap guna menampung air tersebut untuk selanjutnya dibuang ke bilga. 3. Main air receiver; berfungsi sebagai penampung udara yang dikompresi dari compressor dengan tekanan 30 bar sehingga selain dilengkapi indikator tekanan (pressure indicator), main air receiver juga dilengkapi dengan safety valve yang berfungsi secara otomatis melepaskan udara yang tekanannya melebihi tekanan yang telah ditetapkan. 4. Reducing valve; berfungsi untuk mereduksi takanan keluaran dari main air receiver sebesar 30 bar guna keperluan pengujian katup bahan bakar. 5. Reducing station; berfungsi untuk mengurangi tekanan dari 30 bar menjadi 7 bar guna keperluan untuk pembersihan turbocharger.

Prinsip Kerja Prinsip kerja udara tekan adalah motor listrik yang memperoleh daya dari generator dipergunakan untuk membangkitkan kompresor guna menghasilkan udara bertekanan. Selanjutnya udara yang dikompresikan tersebut ditampung dalam tabung bertekanan yang dibatasi pada tekanan kerja 30 bar. Sebelum menuju ke main air receiver, udara tersebut terlebih dahulu melewati separator guna memisahkan air yang turut dalam udara yang disebabkan proses pengembunan sehingga hanya udara kering saja yang masuk ke tabung. Konsumsi udara dari main air receiver digunakan NAVAL SYSTEM ENGINEERING HASANUDDIN UNIVERSITY

6

PERENCANAAN KAMAR MESIN I ENGINE ROOM LAY OUT NUN ISNAN ASWANTO / D331 04 040

sebagai pengontrol udara, udara safety, pembersihan turbocharge, untuk pengetesan katup bahan bakar, untuk proses sealing air untuk exhaust valve yang dilakukan dengan memberikan tekanan udara kedalam ruang bakar melalui katup buang (exhaust valve) dibuka secara hidrolis dan ditutup dengan pneumatis spring dengan cara memberikan tekanan pada katup spindle untuk memutar. Sedangkan untuk proses start, udara bertekanan sebesar 30 bar dimasukkan/disalurkan melalui pipa ke starting air distributor, kemudian oleh distributor regulator dilakukan penyuplaian udara bertekanan secara cepat sesuai dengan firing sequence.

Kapasitas Tabung Udara Start Kapasitas dari tabung udara harus memenuhi ketentuan dari pihak klasifikasi/rules dan sesuai dengan manual book dari mesin yang digunakan. Sedangkan beberapa engine builder memberikan volume teoritis total dari tabung udara start adalah : n2 1 2 xD xSxN1 / 3 V = 0,36 x T x C x n P p

(1)

Dimana; V : kapasitas total tabung udara (2 botol angin) (m3) n

: Jumlah silinder dari mesin induk

D : diameter silinder dari mesin induk(m) N : putaran mesin per mesin induk(rpm) S : langkah torak dari mesin induk (m) C :

konstanta; untuk mesin 4 langkah dan 2 langkah dengan type pistun trunk dan mesin 2 langkah dengan pistonr type crosshead C = 1

P :

tekanan kerja maksimum udara tekan dalam botol angin utama ( 25 kg/cm2 atau 30 kg/cm2)

NAVAL SYSTEM ENGINEERING HASANUDDIN UNIVERSITY

7

PERENCANAAN KAMAR MESIN I ENGINE ROOM LAY OUT NUN ISNAN ASWANTO / D331 04 040

p

:

T :

batas minimum tekanan untuk start mesin (kg/cm2) jumlah starting yang harus dilakukan untuk mesin utama (jumlah standar 20 kali).

Sedangkan dalam rules BKI. Vol. III tentang Konstruksi Mesin, kapsitas total tabung udara adalah : J

a

3

H (z D

b p me n A

0,9) v h c d

Dimana ; J

= kapasitas total tabung udara (dm3)

H = langkah torak silinder (cm) D = diameter silinder (cm) vh = volume langkah torak satu silinder (dm3) z

= jumlah silinder

pme = tekanan kerja efektif dalam silinder (kg/cm2) a,b = faktor koreksi untuk jenis mesin untuk mesin-mesin 2-tak, a = 0,771; b = 0,058 untuk mesin-mesin 4-tak, a = 0,685; b = 0,055 c

= faktor untuk tipe instalasi

d

= 1, untuk p = 30 kg/cm2 =

0,0584 , untuk p ≠ 30 kg/cm2 bila tidak dilengkapi katup ( 0 ,11 0 , 05 ln p ) 1 e reduksi tekanan.

nA = jumlah putaran (rpm) untuk putaran nominal (nN) ≤ 1000 rpm, nA = 0,06.nN + 14 untuk putaran nominal (nN) > 1000 rpm, nA = 0,25.nN - 176 Berikut ini diperlihat gambar diagram pipa untuk sistem start dengan udara bertekanan serta aplikasi lainnya.

NAVAL SYSTEM ENGINEERING HASANUDDIN UNIVERSITY

8

PERENCANAAN KAMAR MESIN I ENGINE ROOM LAY OUT NUN ISNAN ASWANTO / D331 04 040

Gambar 2 : Diagram pipa sistem udara

Sedangkan konsumsi udara untuk beberapa penggunaan di kapal dapat dilihat pada tabel berikut ini : Tabel 1 : Kebutuhan udara dan tekanan udara untuk beberapa penggunaan di kapal

Tekanan normal udara

Kebutuhan udara

(kg/cm2)

(m3/min.)

Air horn

7–9

3

Air motor

4–7

0,25

Spray gun

4

0,5 t hoist 3,7

Air hoist

5

2,7 t hoist 17

3-7

very little

-

2

Penggunaan

Hydrophore unit Air operated type pump Pressure log

NAVAL SYSTEM ENGINEERING HASANUDDIN UNIVERSITY

very little

9

PERENCANAAN KAMAR MESIN I ENGINE ROOM LAY OUT NUN ISNAN ASWANTO / D331 04 040

II.1.b Sistem Bahan Bakar System bahan bakar adalah suatu system pelayanan untuk motor induk yang sangat vital. System bahan bakar secara umum terdiri dari fuel oil supply, fuel oil purifiering, fuel oil transfer dan fuel oil drain piping system. System bahan bakar adalah suatu system yang digunakan untuk mensuplai bahan bakar dari bunker ke service tank dan juga daily tank dan kemudian ke mesin induk atau mesin Bantu. Adapun jenis bahan bakar yang digunakan diatas kapal bisa berupa heavy fuel oil (HFO), MDO, ataupun solar biasa tergantung jenis mesin dan ukuran mesin. Untuk system yang menggunakan bahan bakar HFO untuk opersionalnya, sebelum masuk ke main engine (Mesin utama) HFO harus ditreatment dahulu untuk penyesuaian viskositas, temperature dan tekanan. Untuk system bahan bakar suatu mesin, semua komponen yang mendukung sirkulasi bahan bakar harus terjamin kontinuitasnya karena hal tersebut sangat vital dalam operasional, maka dalam perancangan ini setiap komponen utama system harus ada yang standby (cadangan) dengan tujuan jika salah satu mengalami trouble/disfungsi dapat secara otomatis terantisipasi dan teratasi. Peralatan tersebut antara lain : purifier pump, supply pump, circulating pump, filter, dan lain-lain. Adapun persyaratan yang harus dipenuhi oleh system bahan bakar tersebut sebagai berikut : -

Tekanan; tekanan fluida dalam pipa sebelum masuk ke supply pump adalah 0 bar dan setelah keluar harus memiliki tekanan 7 bar yang akan diteruskan ke circulating pump masuk ke nozzle, keluar dari sini fluida mempunyai tekanan 10 bar.

-

Kecepatan; laju aliran bahan bakar heavy fuel oil mempunyai batas maksimum kecepatan yaitu 0,6 m/s.

NAVAL SYSTEM ENGINEERING HASANUDDIN UNIVERSITY

10

PERENCANAAN KAMAR MESIN I ENGINE ROOM LAY OUT NUN ISNAN ASWANTO / D331 04 040

Selain hal di atas beberapa persyaratan yang harus dipenuhi oleh suatu system bahan bakar dengan menggunakan jenis bahan bakar HFO menurut rules klasifikasi adalah sebagai berikut : 1.

Bunker dari system bahan bakar berada pada deck yang terbawah dan harus diisolasi dari ruangan yang lain (section 11.G.1.1)

2.

Tangki bahan bakar harus dipisahkan dengan cofferdam terhadap tangkitangki yang lain (Section 10.B.2.1.3)

3.

Pipa bahan bakar tidak boleh melawati tangki yang berisi feed water, air minum, pelumas dan oil thermal (section 11.G.4.1)

4.

Plastik dan gelas tidak boleh digunakan untuk system bahan bakar (section 11.G.4.6)

5.

Pompa transfer, feed, booster harus direncanakan untuk kebutuhan temperatur operasi pada kondisi medium (section 11.G.5.1)

6.

Pompa transfer harus disediakan sedangkan untuk pompa service yang lain digunakan sebagai pompa cadangan yang sesuai dengan pompa transfer bahan bakar (section 11.G.5.2)

7.

Harus ada paling sedikit 2 pompa transfer bahan bakar untuk mengisi tangki harian. Purifier sebagai pelengkap pengisian (section 11.G.5.3)

8.

Pompa feed/booster diperlukan untuk mensupply bahan bakar ke main engine atau auxiliary engine dan pompa cadangan harus disediakan (section 11.G.5.4)

9.

Untuk pendistribusian bahan bakar melalui pompa supply bahan bakar harus dilengkapi dengan filter duplex dengan control amnual atau otomatis (section 11.G.7.1)

10. Untuk saluran masuk menggunakan filter simplex (section 11.G.7.2) 11. Purifier untuk membersihkan minyak harus mendapat persetujuan pihak klasifikasi setempat (section 11.G.8.1) NAVAL SYSTEM ENGINEERING HASANUDDIN UNIVERSITY

11

PERENCANAAN KAMAR MESIN I ENGINE ROOM LAY OUT NUN ISNAN ASWANTO / D331 04 040

12. Untuk penggunaan filter secara bersamaan antara bahan bakar dan minyak pelumas pada supply system maka harus ada pemisah (pengontrol) agar bahan bakar dan minyak pelumas tidak tercampur (section 11.G.8.2) 13. Sludge tank harus disediakan untuk purifier agar kotoran dari purifier tidak mengganggu kerja dari purifier tersebut (section 11.G.8.3) 14. Untuk pengoperasian dengan heavy fuel oil (HFO) harus dipasang system pemanas (section 11. G.9.1) 15. Settling tank dan daily tank harus dilengkapi dengan system drain (section 11.G.9.2) 16. Settling tank yang disediakan berjumlah 2 dan kapasitas minimal dapat menyediakan bahan bakar selama 1 hari atau 24 jam (secion 11.G.9.3.1) 17. Daily tank harus dapat menyediakan bahan bakar selama minimal 8 jam (section 11.G.9.4.3) 18. Harus tersedia 2 mutually independent pre-heater (section 11.G.9.7)

Prinsip Kerja Prinsip kerja dari sistem bahan bakar adalah sebagai berikut, bahan bakar dari bunker (storage tank) dipompakan melalui pompa pemindah (transfer) bahan bakar ke settling tank guna proses pengendapan selama 24 jam sebelum dipergunakan oleh mesin. Dari settling tank dengan menggunakan feed pump bahan bakar dipindahkan ke tangki service. Dari tangki service inilah bahan bakar selanjutnya dipergunakan oleh mesin. Volume tangki service disesuaikan dengan kebutuhan mesin untuk operasional selama 8 – 12 jam. II.1.c Sistem Pelumasan (Lubrication System) Minyak pelumas pada suatu sistem permesinan berfungsi untuk memperkecil gesekan-gesekan pada permukaan komponen-komponen yang bergerak dan NAVAL SYSTEM ENGINEERING HASANUDDIN UNIVERSITY

12

PERENCANAAN KAMAR MESIN I ENGINE ROOM LAY OUT NUN ISNAN ASWANTO / D331 04 040

bersinggungan. Selain itu minyak pelumas juga berfungsi sebagai fluida pendinginan pada beberapa motor. Karena dalam hal ini motor diesel yang digunakan termasuk dalam jenis motor dengan kapasitas pelumasan yang besar, maka system pelumasan untuk bagian-bagian atau mekanis motor dibantu dengan pompa pelumas. Sistem ini digunakan untuk mendinginkan dan melumasi engine bearing dan mendinginkan piston. Pada marine engine lubrication oil system dipengaruhi oleh beberapa kondisi operasi kapal seperti trim, roll & pitching serta list. Acuan regulasi untuk sistem pelumas sama dengan system bahan bakar yaitu section 11 rules volume 3.

Gambar 3 : diagram pipa sistem pelumas

Dimana hal-hal yang harus diperhatikan antara lain : -

Jika diperlukan pompa denga self priming harus dipakai (section 11 H.1.3)

-

Filter pelumas diletakkan pada discharge pompa (section 11 H.2.3.1)

-

Filter utama aliran harus disediakan system control untuk memonitor perbedaan tekanan (section 11.H.2.3.1)

-

Pompa utama dan independent stand by harus disediakan (section 11 H.2.3.5)

NAVAL SYSTEM ENGINEERING HASANUDDIN UNIVERSITY

13

PERENCANAAN KAMAR MESIN I ENGINE ROOM LAY OUT NUN ISNAN ASWANTO / D331 04 040

Lubrication oil system didesain untuk menjamin keandalan pelumasan pada over range speed dan selama engine berhenti, dan menjamin perpindahan panas yang berlangsung. Tangki gravitasi minyak lumas dilengkapi dengan overflow pipe menuju drain tank. Lubrication oil filter dirancang di dalam pressure lines pada pompa, ukuran dan kemampuan pompa disesuaikan dengan keperluan engine. Filter harus dapat dibersihkan tanpa menghentika mesin. Untuk itu dapat digunakan filter dupleks atau automatic back flushing filter. Mesin dengan output lebih dari 150 kw dimana supplai pelumas dari engine sump tank dilengkapi dengan simpleks filter dengan alarm pressure dirancang dibelakang filter dan filter dapat dibersihkan selama operasi , untuk keperluan ini sebuah shutt off valve by-pass dengan manual operasi. Suatu sistem pelumasan mesi...