EFEKTIVITAS TATA LETAK SEA CHEST TERHADAP PENDINGINAN MOTOR INDUK KAPAL Dian Retno Dina Rita, Bimo Darmadi, Arif Winarno Teknik Sistem Perkapalan, Fakultas Teknik dan Ilmu Kelautan Universitas Hang Tuah Surabaya Jl. Arif Rahman Hakim No. 150 Surabaya 60111, E-mail: dian_retno60@yahoo.com Abstrak: Kotak laut (sea chest) merupakan komponen penunjang Semua kebutuhan air laut di kapal. Semua sistem di kapal dapat beroperasi secara penuh apabila sea chest mampu memenuhi kebutuhan air laut yang diinginkan. Peletakan sea chest pada kapal menjadi hal utama yang harus di perhatikan. Suplai air laut yang tidak efektif pada pendinginan motor induk akan mengakibatkan panas berlebih pada mesin sehingga di lakukan penelitian ini. Tujuan yang ingin dicapai adalah dapat mengetahui posisi sea chest yang paling efektif untuk dipasang pada kapal. Metode penelitian yang digunakan adalah menggunakan pemodelan dengan menggunakan Computational Fluid Dynamics (CFD). Simulasi dilakukan dengan menggunakan 3 model yaitu model 1 dengan ketinggian posisi sea chest 0,5 m dari dasar kapal, model 2 dengan ketinggian posisi sea chest 1 m dari dasar kapal, dan model 3 dengan ketinggian posisi sea chest 1,5 m dari dasar kapal. Dari ke 3 model peletakan sea chest ditempatkan pada frame 9,23 dan 36. Hasil simulasi ke 3 model diperoleh hasil sebagai berikut model 1 dengan debit air sebesar 74,708 m 3 /h, model 2 dengan debit air sebesar 78,55 m 3 /h, dan model 3 dengan debit air sebesar 82,62 m 3 /h. Jadi posisi peletakan sea chest yang paling efektif yaitu pada model 3 frame 9 dengan ketinggian 1500 mm dengan debit air yang dihasilkan sebesar = 82,62 (m 3 /h). Kata kunci: Sea chest, debit, Computational Fluid Dynamics. Abstract: Sea chest is a component of supporting all the needs of sea water on the ship. All systems on the ship can operate fully in a sea chest is able to meet the needs of sea water as desired. Laying of sea chest on a ship being the main thing tonote. The supply of sea water are not effective at cooling of the main engine will result in overheating the engine so that in doing this research. The objectives to be achieved are able to know the position of the sea chest is most effective to be mounted on the ship. Research methods used are use of modelling using Computational Fluid Dynamics (CFD). The simulation performed using 3 models namely model 1 with the height position of the sea chest 0,5 m from the bottom of the boat, model 2 sea chest position with the height of 1 m from the bottom of the ship, and the model 3 with a height of 1,5 m sea chest position from the bottom of the ship. Of the 3 models of the laying of sea chest is placed on the frame 9,23 and 36. The results of the simulation to 3 model obtained the following results of model 1 with the flow of 74,708 m 3 /h, 2 model with the flow of 78,55 m 3 /h, and the model 3 with the flow of 82,62 (m 3 /h). so the position of the laying of sea chest is most effective, namely model 3 9 frame with a height 1500 mm with a flow of = 82,62 (m 3 /h). Keywords: Sea chest, flow, Computational Fluid Dynamics. PENDAHULUAN Kapal merupakan sarana alat transportasi laut yang sering digunakan untuk mengangkut penumpang dan barang. pada hakikatnya kapal memiliki banyak komponen penunjang yang harus diperhatikan untuk kenyamanan dan keselamatan. Kotak laut (sea chest) merupakan C2-98 Dian Retno DR, Arif W: Efektivitas Tata Letak
komponen penunjang untuk kapal yang sangat mutlak di perlukan karena dari sea chest ini semua kebutuhan air laut yang di perlukan oleh kapal terpenuhi. Di dalam kapal air laut di gunakan untuk sistem ballast, pemadaman kebakaran, pendinginan induk kapal dan sebagainya. Pada umumnya sea chest di pasang sebelah kanan dan kiri pada lambung kapal. Dari ke dua sea chest ini di hubungkan pipa utama yang telah di lengkapi kran pengatur (valve ). Kinerja dari sistem air laut dalam kapal tergantung dari suplai air laut yang di isap oleh sea chest, jadi sistem operasi air laut dapat beroperasi secara penuh apabila sea chest mampu menghisap air laut sesuai kebutuhannya. Dari penjelasan di atas suplai air laut sangat mempengaruhi kinerja komponen pada kapal terutama pada motor induk kapal, Oleh sebab itu peletakan sea chest pada kapal menjadi hal utama yang harus diperhatikan. Peletakan sea chest akan mempengaruhi kinerja dari motor induk kapal. Ketika debit air laut yang di hasilkan sedikit maka proses pendinginan pada motor induk akan terhambat sehingga akan mengalami panas berlebih (overheating). Pada penelitian ini akan membahas secara mendetail tentang tata letak sea chest yang efektif agar sistem di kapal yang membutuhkan air laut mendapatkan suplai air laut yang optimal terutama pada pendinginan motor induk yang berkaitan dengan overheating mesin kapal. Tujuan Penelitian Berdasarkan pendahuluan diatas, maka tujuan penelitian ini adalah penentuan tata letak sea chest yang efektif untuk pendinginan motor induk di kapal. METODE PENELITIAN Metode yang digunakan pada tugas akhir ini terdiri dari studi literatur, tahap pengumpulan data, perancangan model, pengujian model, analisa hasil dan kesimpulan. Studie literatur Studi literatur dilakukan guna menunjang kegiatan peneilitian dan dasar untuk melakukan analisa terhadap peletakan sea chest yang efektif. Analisa perhitungan yang dilakukan didasarkan pada teori dan rumus yang ada. Teori dan rumus tersebut diambil dari bahan-bahan sumber pustaka acuan yang berupa jurnal-jurnal, buku, dan laporan penelitian yang berhubungan dengan sea chest. Tahap Pengumpulan Data Pada tahap pengumpulan data ini, data yang dibutuhkan adalah data dimensi kapal, data spesifikasi mesin dan data central cooler. Perancangan model Setelah melakukan tahap pengumpulan data, maka akan di lakukan tahap pemodelan kapal yang di lakukan dengan menggunakan autocad untuk badan kapal. Berikut adalah gambar dan penjelasan ke-3 model 1. Model 1 adalah posisi peletakan sea chest dengan ketinggian sea chest 500 mm dari dasar kapal. Posisi peletakan di buat berbeda dengan 3 posisi yaitu : - posisi sea chest mendekati sekat buritan ( pada frame 9 ) - posisi sea chest berada di tengah antara sekat buritan dan sekat kamar mesin ( pada frame 23) - posisi sea chest mendekati sekat kamar mesin ( pada frame 36 ) Dian Retno DR, Arif W: Efektivitas Tata Letak C2-99
Gambar 1. Model 1 posisi Peletakan Sea Chest dari tampak samping 2. Model 2 adalah posisi peletakan sea chest dengan ketinggian sea chest 1000 mm dari dasar kapal. Posisi peletakan di buat berbeda dengan 3 posisi yaitu : - posisi sea chest mendekati sekat buritan ( pada frame 9 ) - posisi sea chest berada di tengah antara sekat buritan dan sekat kamar mesin ( pada frame 23) - posisi sea chest mendekati sekat kamar mesin ( pada frame 36 ) Gambar 2. Model 1 posisi Peletakan Sea Chest dari tampak samping 3. Model 3 adalah posisi peletakan sea chest dengan ketinggian sea chest 1500 mm dari dasar kapal. Posisi peletakan di buat berbeda dengan 3 posisi yaitu : - posisi sea chest mendekati sekat buritan ( pada frame 9 ). - posisi sea chest berada di tengah antara sekat buritan dan sekat kamar mesin ( pada frame 23). - posisi sea chest mendekati sekat kamar mesin ( pada frame 36 ). Gambar 3. Model 3 posisi Peletakan Sea Chest dari tampak samping C2-100 Dian Retno DR, Arif W: Efektivitas Tata Letak
Pengujian model Pada tahap ini gambar 3 dimensi badan kapal di import kedalam ANSYS, sehingga dapat dianalisa dengan menggunakan CFD Sebelum diimport terlebih dahulu kita mengubah file autocad drawing menjadi file yang sesuai dengan ANSYS CFD. HASIL DAN PEMBAHASAN Setelah hasil simulasi diperoleh, maka dilakukan analisa pada maisng-masing model yaitu model 1 Gambar 4. Tampak Bawah Distribusi Tekanan Pada Model 1 Frame 9 Pada gambar distribusi tekanan terlihat jika distribusi tekanan paling besar berada pada bagian haluan kapal yaitu warna merah sebesar 1,981 x 10 4 Pa. Sedangkan pada bagian tengah kapal distribusi tekanan berwarna hijau sebesar -2,749 x 10 4 Pa, dan distribusi tekanan kembali besar berwarna kuning pada bagian mendekati buritan kapal sebesar 8,530 x 10 3 Pa. Hal ini sesuai dengan hukum perbandingan tekanan dan kecepatan di mana saat tekanan naik maka kecepatan turun dan sebaliknya saat tekanan turun maka kecepatan naik. Gambar 5. Tampak Bawah Distribusi Kecepatan Aliran Fluida Pada Kapal Pada gambar diatas menunjukkan distribusi kecepatan aliran fluida pada bagian haluan kapal yaitu warna hijau sebesar 4,681 m/s. Sedangkan pada bagian tengah kapal distribusi aliran meningkat berwarna kuning sebesar 7,022 m/s, dan distribusi aliran akan turun saat mendekati buritan kapal sebesar 4,681 m/s berwarna hijau. Dian Retno DR, Arif W: Efektivitas Tata Letak C2-101
Dari hasil simulasi diperoleh data sebagai berikut : Tabel 1. Data Hasil Simulasi Pemodelan Tekanan Statis, P ( Pa ) Static Pressure Head, Hp Kedalaman, H Total Head Inlet, H Model 1 Frame 9-16,1466-0,001645933 5,799 5,797354067 Model 1 Frame 23-427,327-0,043560347 5,799 5,755439653 Model 1 Frame 36-399,74-0,040748216 5,799 5,758251784 Model 2 Frame 9-2,33-0,000237513 5,299 5,298762487 Model 2 Frame 23-296,484-0,03022263 5,299 5,26877737 Model 2 Frame 36-275,72-0,028106014 5,299 5,270893986 Model 3 Frame 9-9,93353-0,001012592 4,799 4,797987408 Model 3 Frame 23-272,302-0,027757594 4,799 4,771242406 Model 3 Frame 36-91,2646-0,009303221 4,799 4,789696779 Berikut adalah perhitungan debit yang dihasilkan oleh ke 3 model peletakan sea chest. Perhitungan Head Dinamis H d = λ L x v² v² + nk D 2g 2g Perhitungan Reynold Number Re = vd ʋ Perhitungan Koefisien Kerugian H L = K v² 2g Perhitungan Head Total Pompa H = H s + H d Perhitungan Debit P = QH 75 Tabel 2. Hasil Perhitungan Debit Yang Dihasilkan Dari Ke 3 Model Pemodelan D (mm) Head Dinamis Head Statis L Head Total Pompa Q ( m 3 /H) Model 1 Frame 9 0,1353 5,245 5,797 12,9 11,042 74,708 Model 1 Frame 23 0,1353 5,287 5,755 13,8 11,043 74,705 Model 1 Frame 36 0,1353 5,297 5,758 14 11,055 74,62 Model 2 Frame 9 0,1353 5,203 5,298 12 10,501 78,55 Model 2 Frame 23 0,1353 5,257 5,268 13,15 10,526 78,37 Model 2 Frame 36 0,1353 5,273 5,270 13,5 10,544 78,23 Model 3 Frame 9 0,1353 5,186 4,797 11,65 9,984 82,62 Model 3 Frame 23 0,1353 5,219 4,711 12,35 9,990 82,57 Model 3 Frame 36 0,1353 5,269 4,789 13,4 10,058 82,01 C2-102 Dian Retno DR, Arif W: Efektivitas Tata Letak
debit (m³/h) 84 82 82,62 82,57 82,01 80 78 78,55 78,37 78,23 76 74 72 74,708 74,705 74,62 debit (m³/h) 70 model 1 frame 9 model 1 model 1 frame 23 frame36 model 2 frame 9 model 2 model 2 model 3 frame 23 frame36 frame 9 model 3 model 3 frame 23 frame36 Gambar 6. Grafik Perbandingan Debit Dari Masing- Masing Model KESIMPULAN Dari hasil simulasi ke 3 model diperoleh hasil sebagai berikut model 1 frame 9 dengan debit air sebesar 74,708 m 3 /h, model 2 frame 9 dengan debit air sebesar 78,55 m 3 /h, dan model 3 frame 9 dengan debit air sebesar 82,62 m 3 /h. Dan sesuai kebutuhan pendinginan pada central cooler mesin wartsila 8L20 sebesar 71 (m 3 /h), maka dari ke 3 model dapat memenuhi suplai air pada pendinginan motor induk. Namun yang menjadi tempat paling efektif untuk penentuan tat letak sea chest adalah pada pada model 3 frame 9 dengan ketinggian 1500 mm dengan debit air yang dihasilkan sebesar = 82,62 (m 3 /h). DAFTAR PUSTAKA BKI, Chapter 3, 2005, Machinery Instalation, Jakarta. Riki, 2012, POMPA (PUMP). Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya. Utomo Budi, 2007, Sea Chest Peranannya Sebagai Lubang Pengisapan Untuk Mensuplai Kebutuhan Air Laut Pada Eksploitasi Kapal. Universitas Diponegoro, Semarang Rijanto, A Hadie Dan Arif Winarno.2007.Mekanika Fluida. Hangtuah University Press. Surabaya. Prasetyo Ardhy Widyan, Sunardi Wiyono Dan Subroto, 2015, Makalah Seminar Tugas Akhir Perencanaan Pompa Sentrifugal Dengan Dengan Kapasitas 1,5 Mᶟ/ Menit. Universitas Muhammadiyah Surakarta, Surakarta. Victor L. Streeter, dkk. 1999. Edisi delapan jilid 1 : Mekanika Fluida. Jakarta : terjemahan Arko prijino, M. S. E, Erlangga. Dian Retno DR, Arif W: Efektivitas Tata Letak C2-103