Analisa Stabilitas Akibat Konversi Motor Tanker (MT). Niria Menjadi Mooring Storage Tanker

Transkripsi

1 Analisa Stabilitas Akibat Konversi Motor Tanker (MT). Niria Menjadi Mooring Storage Tanker Moch. Arief M. (1), Eko B. D. (2), Mas Murtedjo (2) (1) Mahasiswa S1 Jurusan Tekinik Kelautan FTK-ITS (2) Dosen Jurusan Teknik Kelautan FTK-ITS Abstrak Di dunia industri minyak dan gas, proses konversi Motor Tanker (MT) menjadi Mooring Storage Tanker (MST) lebih banyak digunakan. Dari segi waktu, pembuatan MST dengan konversi lebih singkat sekitar 1-2 tahun dari pada pembuatan Mooring Storage baru. MT. NIRIA dibangun oleh galangan kapal Ishikawa Heavy Industry Co. Ltd. Shipyard Division pada tahun Dalam proses konversi motor tanker menjadi MST perlu ditambahkan fasilitas pendukung untuk menunjang kegiatan. Tentunya penambahan fasilitas tersebut akan berpengaruh terhadap stabilitas struktur secara keseluruhan akibat pergeseran titik pusat Gravitasi dan titik Buoyancy dari posisi semula ketika sebelum ditambahkan. Penambahan fasilitas tersebut juga akan berpengaruh terhadap gerakan rolling MST akibat beban gelombang pada kondisi operasional. Pada Tugas Akhir ini telah dibahas stabilitas akibat konversi MT menjadi MST dengan mempertimbangkan beban fasilitas tambahan. Gerak RAO rolling maksimum terjadi pada pembebanan arah gelombang 90 (beam sea) dengan nilai maksimum pada frekuensi 0,628 rad/s. Sedangkan dengan kondisi daerah operasi Laut Natuna yang termasuk sea state 5 dengan Hs = 4 m dan periode gelombang 7 detik, gerak rolling sebagai respon yang maksimum terjadi pada arah datang gelombang 90 (beam seas), yakni dengan nilai maksimum motion roll , dan kecepatan amplitude rollingnya /detik, serta percepatan amplitude rolling sebesar /detik 2. Analisa stabilitas MST pada kondisi muatan penuh, muatan setengah penuh, dan muatan kosong masih memenuhi kriteria IMO A.749. Pendahuluan Dalam kurun waktu 18 tahun ke depan Indonesia tidak dapat dikatakan lagi sebagai negara produsen minyak bila tidak diintensifkan kegiatan eksplorasi dan eksploitasi cadangan baru minyak di laut dalam. Sebab dengan cadangan terbesar di daratan dan laut dangkal saat ini sebesar 9,85 milyar barel dan produksi 1,5 juta barel per hari (bph) hanya mampu bertahan dalam kurun waktu 18 tahun ke depan (Priyanto 2004). Dalam kondisi seperti ini peta sumber energi minyak minyak nasional selayaknya harus bergeser dari daratan dan laut dangkal (Laut Jawa) ke laut dalam seperti di Laut Natuna, Selat Makassar, Laut Seram, dan Laut Timor. Kegiatan eksplorasi dan eksploitasi cadangan baru minyak di laut dalam memerlukan suatu penampung yang berupa struktur terapung seperti Mooring Storage. Proses secara konversi lebih banyak digunakan dalam pembuatan Mooring Storage. 70 % Mooring Storage yang beroperasi diseluruh dunia adalah hasil konversi (Potthurst, 2003). Yang menjadi alasan konversi tersebut yakni waktu pembuatan secara konversi yang lebih singkat sekitar 1-2 tahun dari pada pembuatan baru. Disamping itu terdapat keuntungan lain pula yakni antisipasi pada umur reservoir yang pendek hingga menengah (5-15 tahun) dan jadwal proses operasi yang lebih cepat (Leick, 2000). Dalam proses konversi tanker menjadi Mooring Storage Tanker perlu ditambahkan fasilitas pendukung untuk menunjang kegiatan. Tentunya penambahan fasilitas tersebut akan berpengaruh terhadap stabilitas struktur secara keseluruhan akibat pergeseran titik pusat Gravitasi dan titik Buoyancy dari posisi semula ketika sebelum ditambahkan. Penambahan fasilitas tersebut juga akan berpengaruh terhadap gerakan rolling MST akibat beban gelombang pada kondisi operasional. Pada tugas akhir ini mengambil studi kasus Motor Tanker NIRIA yang dibangun oleh galangan kapal Ishikawajima Heavy Industry Co. Ltd. Shipyard Division pada tahun Saat ini kurang lebih berumur 28 tahun. Trading vessel ini akan di konversi menjadi Mooring Storage Tanker (MST) yang beroperasi di Laut Natuna.

2 Rumusan Masalah 1. Bagaimana gerakan Rolling dari Mooring Storage Tanker saat menerima beban gelombang? 2. Bagaimana stabilitas statis Mooring Storage kosong? 3. Bagaimana stabilitas dinamis Mooring Storage kosong? Tujuan 1. Mengetahui gerakan Rolling dari Mooring Storage Tanker saat menerima beban gelombang 2. Mengetahui stabilitas statis Mooring Storage kosong. 3. Mengetahui stabilitas dinamis Mooring Storage kosong. Gerak Kapal Gerakan kapal di laut lepas sangat penting untuk diprediksi. Macam gerakan osilasi pada kapal memiliki enam derajat kebebasan yaitu surging, swaying, heaving, rolling, pitching, yawing. Enam derajat kebebasan dapat dibedakan menjadi dua macam mode gerak, yaitu translasional dan rotasional. 1. Mode gerak translasional Surging, gerakan osilasi translasional arah sumbu x Swaying, gerakan osilasi translasional arah sumbu y Heaving, gerakan osilasi translasional arah sumbu z 2. Mode gerak rotasional Rolling, gerakan osilasi rotasional terhadap sumbu x Pitching, gerakan osilasi rotasional terhadap sumbu y Yawing, gerakan osilasi rotasional terhadap sumbu z Gerakan Rolling Rumus umum dari persamaan gerakan akibat rolling adalah : = amplitude momen eksitasi (m) = frekuensi gelombang encountering (hz) = inertial moment = Damping Moment = Restoring Moment = Exciting moment Respon Amplitude Operator (RAO) Metode spektra merupakan cara untuk mengetahui suatu respon struktur akibat beban gelombang reguler dalam tiap-tiap frekuensi. Response Amplitude Operator (RAO) atau sering disebut sebagai Transfer Function adalah fungsi respon yang terjadi akibat gelombang dalam rentang frekuensi yang mengenai struktur offshore. RAO dapat juga didefinisikan sebagai hubungan antara amplitudo respon terhadap amplitude gelombang. Dapat dinyatakan dengan bentuk matematis yaitu (ζrespon / ζgelombang). Amplitudo respon bisa berupa gerakan, tegangan, maupun getaran. RAO juga disebut sebagai Transfer Function karena RAO merupakan alat untuk mentransfer beban luar (gelombang) dalam bentuk respon pada suatu struktur (Chakrabarty, 1987). Bentuk umum dari persamaan RAO dalam fungsi frekuensi adalah sebagai berikut : Za = amplitude gelombang (m) Spektrum respons didefinisikan sebagai respons kerapatan energi pada struktur akibat gelombang. Spektrum respons merupakan perkalian antara spektrum gelombang dengan RAO kuadrat, secara matematis dapat ditulis sebagai berikut : S r = [ RAO {ω} 2 ] S{ω} S r = Spektrum respons (m 2 -sec)

3 S{ω} = Spektrum gelombang (m 2 - sec) RAO {ω} = Transfer function ω = Frekuensi gelombang (rad/sec) Teori Stabilitas Stabilitas adalah sesuatu yang mengenai badan suatu benda yang menyebabkan dirinya terganggu dari keadaan yang setimbang atau gerakan yang tetap sehingga membuat terciptanya gaya atau momen yang memperbaharui kondisi awal (Cassidy, 1999). Sesuai referensi Teori Bangunan Apung, stabilitas ada dua : a. Stabilitas memanjang (waktu terjadi trim) b. Stabilitas melintang (waktu terjadi olengan) Dilihat dari sifatnya, stabilitas atau keseimbangan kapal dapat dibedakan menjadi dua jenis yaitu satbilitas statis dan stabilitas dinamis. Stabilitas statis diperuntukkan bagi kapal dalam keadaan diam dan terdiri dari stabilitas melintang dan membujur. Stabilitas melintang adalah kemampuan kapal untuk tegak sewaktu mengalami senget dalam arah melintang yang disebabkan oleh adanya pengaruh luar yang bekerja padanya, sedangkan stabilitas membujur adalah kemampuan kapal untuk kembali ke kedudukan semula setelah mengalami senget dalam arah yang membujur oleh adanya pengaruh luar yang bekerja padanya. Stabilitas melintang kapal dapat dibagi menjadi sudut senget kecil (00-150) dan sudut senget besar (>150). Akan tetapi untuk stabilitas awal pada umumnya diperhitungkan hanya hingga 150 dan pada pembahasan stabilitas melintang saja. Sedangkan stabilitas dinamis diperuntukkan bagi kapal-kapal yang sedang oleng atau mengangguk ataupun saat menyenget besar. Pada umumnya kapal hanya menyenget kecil saja. Jadi senget yang besar, misalnya melebihi 200 bukanlah hal yang biasa dialami. Senget-senget besar ini disebabkan oleh beberapa keadaan umpamanya badai atau oleng besar ataupun gaya dari dalam antara lain GM yang negative. Faktor-Faktor Utama Stabilitas Sedangkan Faktor utama yang berpengaruh terhadap stabilitas menurut Robert B. Zubaly Applied Naval Architecture adalah : 1. Titik berat (Center of Gravity), yaitu titik yang merupakan titik pusat dari gaya berat kapal yang bekerja ke arah bawah 2. Titik apung (Center of Bouyancy), yaitu merupakan pusat dari volume displasemen dan posisi dari titik apung tergantung hanya pada geometri dari badan kapal dibawah air dan kapal akan mengapung tegak jika buoyancy terletak pada centreline 3. Titik metasentra (Metacentra) yaitu merupakan titik semu dari batas dimana titik G tidak boleh melewati titik M sehingga stabilitas kapal bisa stabil. Momen Penegak (Righting Moment) dan Lengan Penegak (Righting Arms) Momen penegak adalah momen yang akan mengembalikan kapal ke kedudukan tegaknya setelah kapal miring karena gaya-gaya dari luar dan gaya-gaya tersebut tidak bekerja lagi (Rubianto, 1996). Pada waktu kapal miring, maka titik B pindak ke B1, sehingga garis gaya berat bekerja ke bawah melalui G dan gaya keatas melalui B1. Titik M merupakan busur dari gaya-gaya tersebut. Bila dari titik G ditarik garis tegak lurus ke B1M maka berhimpit dengan sebuah titik Z. Garis GZ inilah yang disebut dengan lengan penegak (righting arms). Seberapa besar kemampuan kapal tersebut untuk menegak kembali diperlukan momen penegak (righting moment). Pada waktu kapal dalam keadaan senget maka displasemennya tidak berubah, yang berubah hanyalah faktor dari momen penegaknya. Jadi artinya nilai GZ nyalah yang berubah karena nilai momen penegak sebanding dengan besar kecilnya nilai GZ, sehingga GZ dapat dipergunakan untuk menandai besar kecilnya stabilitas kapal. Untuk menghitung nilai GZ sebagai berikut: Sin? = GZ/GM GZ = GM x sinus? Moment penegak = W x GZ Pengaruh Permukaan Bebas (Free Surface Effect) Permukaan bebas terjadi di dalam kapal bila terdapat suatu permukaan cairan yang bergerak

4 dengan bebas, bila kapal mengoleng di laut dan cairan di dalam tanki bergerak-gerak akibatnya titik berat cairan tadi tidak lagi berada di tempatnya semula. Titik G dari cairan tadi kini berada di atas cairan tadi, gejala ini disebut dengan kenaikan semu titik berat, dengan demikian perlu adanya koreksi terhadap nilai GM yang kita perhitungkan dari kenaikan semu titik berat cairan tadi pada saat kapal mengoleng sehingga diperoleh nilai GM yang efektif. C = Luasan antara 30 dan X harus kurang dari 0,03 meter-radian. E = Maksimum harga kurva GZ harus terjadi pada sudut lebih dari 30 tetapi tidak boleh kurang dari 25. Tetapi sesuai peraturan Bureau Veritas untuk kapal tertentu harga maksimum kurva GZ boleh kurang dari 25 tetapi harus mendapatkan persetujuan dari Flag Authorithies tetapi bagaimanapun tidak boleh dari 20 F = Tinggi metasentra awal (GM) tidak boleh kurang dari 0.15 M Pengaruh dari permukaan bebas akan menggeser titik berat (G) keatas sebesar: Pembahasan Setelah dilakukan Running Model pada MOSES didapatkan Grafik RAO seperti pada Gambar 4. (2.2.23) ggv = pergeseran tegak titik G ke G1 r = berat jenis di dalam tanki dibagi berat jenis cairan di luar kapal l = panjang tangki b = lebar tanki W = displasemen kapal, (Rubianto, 1996) Parameter IMO untuk Stabilitas Untuk menjamin keselamatan MST dalam hal stabilitas, maka standard IMO harus dipenuhi : Keterangan Gambar : A = Luasan dibawah kurva stabilitas statis pada sudut sampai 30 tidak boleh kurang dari 0,055 meter-radian. X = Luasan dibawah kurva stabilitas statis pada sudut antara 30 sampai 40 tidak boleh kurang dari 0,055 meter-radian. B = Luasan dibawah kurva G0Z sampai dengan X harus kurang dari 0,09 meter-radian. Dari grafik yang diperoleh terlihat bahwa RAO gerak rolling maksimum untuk gelombang reguler perairan yang terjadi pada MT Niria dengan nilai maksimum pada frekuensi 0,628 rad/s. Sedangkan untuk arah datang gelombang 0 (following seas) dan 180 (head seas) diperoleh RAO gerak rolling yang berimpit dan mendekati nol. Hal ini menunjukkan bahwa dari ketiga arah gelombang datang, yang paling signifikan mempengaruhi gerak rolling pada kapal yakni arah beam seas karena pada arah tersebut luasan kapal yang terkena gelombang lebih besar daripada arah gelombang yang lain. Sehingga gerak rolling yang terjadi lebih besar daripada arah gelombang yang lain. Dengan kondisi daerah operasi Laut Natuna yang termasuk sea state 5 dengan Hs = 4 m dan periode gelombang 7 detik, gerak rolling sebagai respon yang maksimum terjadi pada arah datang gelombang 90 (beam seas), yakni dengan nilai maksimum motion roll , dan kecepatan amplitude rollingnya /detik, serta percepatan amplitude rolling sebesar /detik 2. (Untuk

5 output running MOSES lebih lengkapnya bisa dilihat Lampiran) Sedangkan untuk arah pembebanan gelombang 0 (following seas) maksimum motion roll nya sebesar 0.004, dan kecepatan amplitude rollingnya /detik, serta percepatan amplitude rolling sebesar /detik 2. Dan untuk arah pembebanan gelombang 180 (head seas) maksimum motion roll nya sebesar 0.004, dan kecepatan amplitude rollingnya /detik, sert percepatan amplitude rolling sebesar /detik 2, nilai yang sama dengan ketika arah pembebanan gelombang 0 (following seas). Sedangkan untuk analisa stabilitas setelah dilakukan running program Hydromax dengan berbagai kondisi didapatkan hasil seperti pada tabel berikut: Item IMO requirements: Condition Unit IMO Full Load 50% Load Light Load up to 30 o (m.rad) m. rad min up to 40 o (m.rad) m. rad min between 30 o to 40 o m. rad min Minimum stability lever for angle 30 o m min Angle for maximum static Req. >25 o, 30 o stability lever degree (suggested) Initial MG m > 0.15 m Angle of steady heel shall not be greater than (<=) 16 degree max 16 Angle of steady heel / Deck edge immersion angle shall not be greater than (<=) 80 % max 80 Area1 / Area2 shall not be less than (>=) 100 % min 100 Hasil analisa stabilitas untuk ketiga kondisi bisa dikatakan aman. Dalam tabel terlihat bahwa untuk kondisi keadaan muatan penuh, muatan setengah penuh, dan muatan kosong stabilitasnya masih memenuhi kriteria IMO A.749.