Analisa Teknis Ekonomis Perencanaan Sistem Reverse Osmosis Untuk Kebutuhan Air Tawar (Domestic Fresh Water System) Pada Kapal Niaga (MT.Avila) hhhh Oleh : Suryadi Pembimbing : Ir.Alam Baheramsyah M.Sc Department of Marine Engineering - Faculty of Marine Technology Sepuluh Nopember Institute of Technology Surabaya
[email protected]
kapal niaga dilakukan dengan cara konvensional yaitu dengan melakukan pengisian air bersih pada tangki air tawar dari pelabuhan seperti yang terdapat pada kapal MT.Avila. Tetapi ada beberapa kapal yang sudah dilengkapi dengan distilator yang digunakan pada kondisi tertentu.Untuk rute pelayaran dengan waktu yang lama (jauh) memerlukan air bersih yang banyak. Hal ini berarti bahwa ukuran tangki air bersih menjadi sangat besar sehingga penggunaan ruangan di kapal menjadi kurang efesien. Demikian juga biaya penyediaan air bersih juga menjadi lebih besar. Untuk menghemat ruang dalam kapal dengan ukuran tangki air bersih, maka air bersih sebaiknya tidak hanya disediakan di pelabuhan, tetapi air bersih juga disediakan melalui teknologi desalinasi air laut menjadi air tawar.Selain distilasi teknologi desalinasi yang lain adalah teknologi Reverse Osmosis (RO). Sistem ini banyak digunakan pada industri pembangkit seperti PLTU dan masih jarang digunakan di kapal.Dengan adanya perubahan perancangan instalasi sistem air tawar dengan menggunakan sistem konvesional ke perancangan sistem air tawar dengan penambahan sistem Reverse Osmosis (RO), maka akan berakibat pula pada perubahan sistem perpipaannya. Perubahanperubahan yang dilakukan tersebut nantinya dikaji lanjut, baik secara teknis maupun ekonomis. Dari uraian dalam pendahuluan diatas maka permasalahan yang akan dibahas adalah : Bagaimana kekurangan dan kelebihan dari segi teknis tentang perencanaan penggunaan sistem Reverse Osmosis (RO) pada sistem air tawar untuk kapal niaga. Bagaimana kekurangan dan kelebihan dari segi ekonomis tentang perencanaan penggunaan sistem Reverse Osmosis (RO) pada sistem air tawar untuk kapal niaga.
ABSTRACT In general, the fresh water supply on merchant ships is made in a conventional system by filling clean water to the fresh water tank from the harbour. In this final project will be analyse in the technical and economical on the design of fresh water system by using a Reverse Osmosis system and compare it with conventional system on the vessel MT Avila.This case is included installation design, the size of the fresh water tank, the amount of payload, the cost of investment and operational costs. The conclution that get in this final project is Reverse Osmosis (RO) system is very efficient when applied to merchant ships such as vessel MT. Avila because with this system the ship is capable to producing its own fresh water,size of fresh water tank is more smaller,for a new building payload of ship can be improved. For the percentage of total costs for needs of fresh water is more cheap about 61,2 persen than conventional system. Key words: Fresh water domestic system, Reverse Osmosis system, conventional system LATAR BELAKANG Suatu kemajuan teknologi di dalam dunia maritim terutama di bidang perkapalan di Indonesia harus dapat mengembangkan teknologi yang serba cepat, mudah dan efisien dalam merancang suatu kapal ataupun di dalam pemakaian suatu kapal. Di dalam suatu kapal terdapat berbagai sistem misalnya sistem air tawar (Domestic fresh water system) dimana sistem ini mengatur tentang supply air tawar untuk semua kebutuhan air tawar (fresh water) di kapal. Sistem air tawar di kapal ini merupakan sistem yang sangat vital,ini dikarenakan air tawar digunakan untuk makan ,minum,mandi, cuci para ABK, pendinginan mesin dan kebutuhan lainnya di kapal.Pada umumnya persediaan air bersih pada
Adapun batasan masalah dari Tugas Akhir ini adalah : Dalam Tugas Akhir ini hanya terbatas pada analisa aspek teknis dan ekonomis sistem air 1
tawar (Domestic fresh water system) dengan penambahan sistem Reverse Osmosis,lalu membandingkan dengan sistem konvensional. Dalam Tugas Akhir ini objek yang dianalisa hanya kapal niaga (MT. Avila). Penulisan Tugas Akhir ini bertujuan untuk : Mendapatkan desain sistem air tawar (Domestic fresh water system) kapal MT. Avila dengan sistem Reverse Osmosis (RO). Mengetahui aspek teknis dan ekonomis pada perancangan sistem air tawar dengan penambahan sistem Reverse Osmosis (RO) jika diaplikasikan pada kapal niaga dan membandingkannya dengan sistem konvensional.
20 persen dari total penduduk indonesia.(Suara Pembaruan-23 Maret 2007). Berdasarkan fakta di atas secara tidak langsung kondisi air bersih di indonesia juga berdampak terhadap bidang perkapalan khususnya mengenai kebutuhan air bersih di kapal,yang mana air bersih di kapal digunakan untuk makan,minum,mandi, cuci para ABK,pendinginan mesin dan kebutuhan lainnya di kapal.Maka dari itu sangat diperlukan teknologi pengolahan air bersih sehingga akan membantu dalam persediaan air bersih di kapal.Desalinasi merupakan merupakan cara lama untuk mendatangkan air dalam skala besar namun untuk memperbaiki cara desalinasi konvensional diperlukan cara khusus dan modern,tidak hanya itu juga cara tersebut harus murah dan tahan lama.
Manfaat yang dapat diperoleh dari tugas akhir ini sebagai berikut: Memberikan masukan untuk pihak yang berkaitan dalam mendesain perancangan sistem air tawar di kapal dengan sistem Reverse Osmosis (RO). Mengetahui kelebihan dan kekurangan dari segi teknis dan ekonomis dalam perancangan sistem air tawar dengan menggunakan sistem Reverse Osmosis (RO) pada kapal niaga.
Sistem instalasi air tawar 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.
Kebutuhan air tawar kapal Penyediaan kebutuhan air bersih di Indonesia saat ini masih minim.Di kota-kota besar pelayanan penyediaan air bersih baru mencapai 45 persen,sedangkan di pedesaan juga baru sebesar 10 persen.Ini membuktikan terjadinya krisis air bersih di Indonesia. Kekurangan air telah berdampak negatif terhadap semua sektor,termasuk kesehatan.Tanpa akses air minum yang higienis mengakibatkan 3.800 anak meninggal tiap hari oleh penyakit.Begitu peliknya masalah ini sehingga para ahli berpendapat bahwa suatu saat nanti,akan terjadi”pertarungan” untuk memperebutkan air bersih ini.Sama halnya dengan pertarungan untuk memperebutkan sumber energi minyak dan gas bumi.Di indonesia sendiri,dengan jumlah penduduk mencapai 200 juta,kebutuhan air bersih menjadi semakin mendesak.Kecenderungan konsumsi air diperkirakan terus naik hingga 15-35 persen per kapita per tahun.Sedangkan ketersediaan air bersih cenderung melambat (berkurang) akibat kerusakan alam dan pencemaran.Sekitar 119 juta rakyat indonesia belum memiliki akses terhadap air besih. Penduduk indonesia yang bisa mengakses air bersih untuk kebutuhan sehari-hari,baru mencapai
Gambar 1. Diagram sistem air tawar Keterangan : 1. Tangki persediaan 9. Pipa pembagi 2. Pipa pengisian 10. Tempat penggunaan 3. Pipa udara 11. Heating coil 4. Sounding pipa 12. Pipa udara 5. Pompa tangan 13. Oven flow pipa 6. Pompa centrifugal 14. Katup test 7. Tangki dinas 15. Selang (Hose) 8. Pipa pengisap 16. Pipa Utama Tangki persediaan (1) dilengkapi dengan sounding pipe (4) dan vent pipe (3) dan diisi melalui pipe pengisian (2) yang menembus geladak.Melalui lubang pemasukan (8), pompa tangan (5) atau pompa centrifugal (6), air minum 2
bantalan udara, air dialirkan melalui pipa (8) ke tempat-tempat penggunaannya (9). Bilamana air dipergunakan didalam tangki turun, dan bilamana tekanan mencapai suatu harga yang tertentu, pressure relay (5) menjalankan motor listrik (7) lagi, melalui aliran listrik (6) dan pompa (2) mulai memasukkan air lagi ke dalam pneumatic tank. kkkPompa centrifugal dapat dipisahkan dari sistem ini dengan ketentuan disconnecting valve (katupkatup yang dapat memisahkan bagian-bagian) (15).Tangki diperlengkapi dengan disconnecting valve (16) dan katup pengeringan (14), dan diganti dengan udara melalui pipa (10) dan katup penutup (stop valve) (11). (Teknik Konstruksi Kapal Baja Jilid 2.hal 285-289)
dialirkan ke tangki dinas (7) yang melengkapi dengan pipa udara (12) dan heating coil (11). Dari tangki dinas (7) air dialirkan melalui pipa utama (16) ke tempat-tempat penggunaan (10). Tangki dinas (7) mempunyai overflow pipe (13) dengan sebuah katup test (14 valve) untuk mengembalikan kelebihan air kembali ke tangki persediaan (1).Hubungan dengan overflow pipa pada cabang pipa dengan test valve (14) yang menuju ke ruangan di mana pompa-pompa dipasang. Sistem ini dapat diisi di pelabuhan melalui selang (house) (15). Sistem instalasi air laut Cara kerja otomatis dari sistem air laut dapat dicapai dengan mempergunakan tangki-tangki pneumatik (hydrophore tank). Sebuah diagram dari sistem itu dapat dilihat pada Gambar 2.berikut.
II.3. Desalinasi Beberapa metode desalinasi air laut diteliti dan dikembangkan untuk memperoleh air tawar dari air laut yang asin karena mengandung garam. Membuang garam-garam yang terlarut dari dalam air disebut desalinasi.Dewasa ini desalinasi merupakan salah satu masalah yang mendesak untuk mendapat perhatian. sumber lain. Pertambahan penduduk,industri dan irigasi harus diimbangi tersedianya air tawar yang cukup.Desalinasi dapat dilakukan dengan penyulingan,pembekuan,osmosis balik (Reverse Osmosis),elektrodialisis,dan pertukaran ion. Prinsip Dasar Reverse Osmosis Apabila duah buah larutan dengan konsentrasi encer dan konsentrasi pekat dipisahkan oleh membran semi permeable,maka larutan dengan konsentrasi yang encer akan terdifusi melalui membran semi permeable tersebut masuk ke dalam larutan yang pekat sampai terjadi kesetimbangan konsentrasi.Phenomena tersebut dikenal sebagai proses osmosis.
Gambar 2. Diagram kerja otomatis sistem air laut Keterangan: 1. Pompa tangan 2. Pompa centrifugal 3. Tangan pneumatic 4. Udara 5. Pressure relay 6. Aliran listrik 7. Mesin listrik 8. Pipa pembagi
9. Tempat penggunaan 10. Pipa pemasukan udara 11. Stop valve 12. Katup 13. Non return valve 14. Katup pengeringan 15. Disconnecting valve 16. Disconnecting valve
Air dimasukkan dengan pompa (1) yang digerakkan oleh motor (7) melalui katup (12) dan non return valve (13) masuk ke dalam tangki pneumatic (3). Pada waktu permukaan air di dalam tangki naik, tekanan udara di dalamnya juga akan naik, dan sebuah bantalan udara akan terbentuk. Pada suatu tekanan yang tertentu yang diberikan oleh bantalan udara, pressure relay (5) akan mematikan mesin listrik (7) sehingga menghentikan pemasukan air ke dalam tangki. gggKemudian oleh aksi dari tekanan di dalam
Gambar 4. Prinsip dasar proses osmosis balik (Reverse Osmosis)
3
Daya penggerak (driving force) yang menyebabkan terjadinya aliran /difusi air tawar ke dalam air asin melalui membran semi permeable tersebut dinamakan tekanan osmosis.Besarnya tekanan osmosis tersebut tergantung dari karakteristik membran, temperatur air, dan konsentrasi garam yang terlarut dalam air.Tekanan osmotik normal air laut yang mengandung TDS 35.000 ppm dan suhu 25ºC adalah kira-kira 26,7 kg/cm², dan untuk air laut di daerah timur tengah atau laut merah yang mengandung TDS 42.000 ppm,dan suhu 30ºC,tekanan osmotik adalah 32,7 kg/cm².Apabila tekanan kerja lebih besar dari tekanan osmotiknya,maka aliran air tawar akan berbalik yakni dari air asin ke air tawar melalui membran semi permeable (Reverse Osmosis).
Qp = debit air olahan (liter/jam) Qf = debit air baku (liter/jam ) angDidalam prakteknya,proses pengolahan air laut dengan Sistem RO terdiri dari 4 proses utama, yaitu (1) pretreatment, (2) pressurization, (3) membrane separation, (4) post treatment stabilization. Pada gambar 5. akan dijelaskan mengenai proses utama yang terdapat pada sistem Reverse Osmosis (RO).
Tekanan osmosis dari suatu larutan dapat dinyatakan dalam persamaan : Π π = 1,12 (t + 273)Σ mi Dimana,
π = tekanan osmosis (Psi) d t = suhu (ºC) Σmi = jumlah molalitas kandungan t ionik/nonionik
Gambar 5. Proses utama osmosis balik (Reverse Osmosis)
Proses desalinasi dengan Reverse Osmosis Di dalam proses desalinasi air laut dengan sistem Reverse Osmosis (RO),tidak memungkinkan untuk memisahkan seluruh garam dari air lautnya, karena akan membutuhkan tekanan yang sangat tinggi sekali.Oleh karena itu pada kenyataannya, untuk menghasilkan air tawar maka air asin atau air laut di pompa dengan tekanan tinggi ke dalam suatu modul membrane osmosis balik yang mempunyai dua buah outlet yakni outlet untuk air tawar yang dihasilkan dan outlet untuk air garam yang telah dipekatkan (reject water).
Proses desalinasi dengan Reverse Osmosis: Pretreatment : Air umpan (air laut ) pada tahap pretreatment disesuaikan dengan membran dengan cara memisahkan padatan tersuspensi, menyesuaikan pH, dan menambahkan inhibitor untuk mengontrol scaling yang dapat disebabkan oleh senyawa tetentu, seperti kalsium sulfat. Pressurization: Pompa akan meningkatkan tekanan dari umpan yang sudah melalui proses pretreatment hingga tekanan operasi yang sesuai dengan membran dan salinitas air umpan. Separation: Membran permeable akan menghalangi aliran garam terlarut, sementara membran akan memperbolehkan air produk terdesalinasi melewatinya. Efek permeabilitas membran ini akan menyebabkan terdapatnya dua aliran, yaitu aliran produk air bersih, dan aliran brine terkonsentrasi. Karena tidak ada membran yang sempurna pada proses pemisahan ini, sedikit garam dapat mengalir melewati membran dan tersisa pada air produk. Membran RO memiliki berbaga jenis konfigurasi, antara lain spiral wound dan hollow fine fiber membranes. Stabilization: Air produk hasil pemisahan dengan membran biasanya membutuhkan
Laju pemisahan garam dapat dilihat pada persamaan : S = {(Cf – Cp)}x 100 Dimana, Cp = konsentrasi garam air olahan (mg/liter) Cf = konsentrasi garam air baku (mg/liter ) Laju produksi dapat menggunakan persamaan : R= Dimana,
ditentukan
dengan
Qp 100 0 0 Qf
4
penyesuaian pH sebelum dialirkan ke sistem distribusi untuk dapat digunakan sebagai air minum. Produk mengalir melalui kolom aerasi dimana pH akan ditingkatkan dari sekitar 5 hingga mendekati 7. (Danial/fadjar.P, Majalah Tren
Keunggulan lain yang menarik pada proses Osmosis Balik antara lain yakni pengoperasiannya dilakukan pada suhu kamar tanpa instalasi penambah uap,mudah untuk memperbesar kapasitas,serta pengoperasian alat mudah.
Kualitas air olahan sistem Reverse Osmosis
Pengertian LWT dan DWT kapal. Parameter yang mengindikasikan ukuran kapal terdiri dari displacement,DWT dan LWT. Displacement dapat diartikan sebagai berat fluida yang dipindahkan oleh badan kapal yang tercelup di bawah permukaan fluida (air) atau dengan kata lain displacement sama dengan berat kapal secara keseluruhan, yang relevan dengan air laut dengan massa jenis 1,025 ton/m3. Displacement kapal terdiri atas bobot mati (Dead Weight Tonnage/DWT) dan berat kapal kosong (Light Weight Tonnage/LWT),di mana DWT sama dengan kapasitas pembebanan kapal termasuk bunkering dan supply penting lain yang berhubungan dengan konfigurasi penggerak kapal.Sedangkan LWT merupakan berat kapal tanpa muatan,bahan bakar,minyak pelumas,awak kapal,air tawar dan air ballast.Sehingga bobot mati kapal (DWT) direpresentasikan sebagai perbedaan antara displacement dengan berat kapal kosong (LWT),yang diekspresikan sebagai
Konstruksi edisi Agustus 2010).
DWT = Displacement – LWT Berat kapal kosong (LWT) tidak digunakan sebagai patokan utama untuk menentukan ukuran kapal,melainkan dead weight (DWT) yang berhubungan langsung dengan perubahan sarat kapal seperti kapasitas pembebanan termasuk bahan bakar,minyak pelumas, fluida pendingin, air ballast,persediaan air tawar, awak kapal dan muatan utama. Kadang-kadang DWT juga digunakan sebagai dasar untuk menentukan Desain Draft dari kapal yang akan direncanakan.Maka perhitungan DWT dimulai dari komponen yang mana terdiri dari berat bahan bakar dari main engine atau mesin induk dimana dapat dirumuskan:
Keterangan : Perhatikan PH Air pada hasil penyaringan Reverse Osmosis yang terkadang hasilnya justru turun dibawah standar air mineral setelah proses penyaringan. Namun, hal tersebut tidak menjadi masalah sesuai standar persyaratan mutu air minum dalam kemasan untuk air demineral yang standar Ph nya antara 5,0 – 7,5.Yang termasuk air Demineral adalah proses Destilasi, Deionisasi, Reverse Osmosis dan proses sejenis lainnya. (www.airminumisiulang.com) Keunggulan proses osmosis balik (RO) : Keunggulan utama yang menjadikan Proses Osmosis Balik sebagai metode pengolahan air asin yang menarik ialah konsumsi energi yang sangat rendah.Untuk instalasi dengan kapasitas kecil,konsumsi energi yang khusus ialah kira-kira 8-9 kwh/T untuk air laut yang mempunyai 35.000 ppm TDS dan kira-kira 9-11 kwh/T untuk air laut yang mempunyai 42.000 ppm TDS.Konsumsi energi sedikit lebih kecil untuk kapasitas besar atau untuk persen recovery yang lebih kecil.
W FO
= BHP x SFOC x
S K Vdinas
Dimana : WFO = Berat bahan bakar yang dibawa (ton) P = Power main engine (Kw) SFOC = Spesifik Fuel Oil Consumption (g/kw.h) S = Radius pelayaran (mil laut) Vdinas = Kecepatan kapal (knot) 5
K
= Konstanta penambahan bahan bakar (1,3x 10-6)
Depresiasi adalah turunnya nilai / harga dari sebuah benda karena pemakaian dan kerusakan benda itu, sedangkan amortisasi adalah pembayaran dalam suatu periode tertentu. � Biaya operasi pemeliharaan Agar dapat memenuhi umur proyek sesuai dengan yang direncanakan pada detail desain maka diperlukan biaya untuk operasi dan pemeliharaan proyek.
Ekonomi teknik Ekonomi Teknik merupakan disiplin ilmu yang berkaitan dengan aspek-aspek ekonomi dalam teknik,yang terdiri atas evaluasi sistematis dari biaya-biaya dan manfaat-manfaat usulan proyek teknik. Pada pelaksanaan pembangunan, mulai dari ide, studi kelayakan,perencanaan,pelaksanaan sampai pada operasi pemeliharaan membutuhkan bermacam – macam biaya antara lain: Biaya investasi ( Capital Cost ) Biaya modal adalah jumlah semua pengeluaran yang dibutuhkan mulai dari pra studi sampai proyek selesai dibangun. Semua pengeluaran yang termasuk biaya modal ini dibagi menjadi dua bagian : a. Biaya Langsung ( Direct Cost ) Biaya ini merupakan biaya yang diperlukan untuk pembangunan sebua proyek. b. Biaya Tak Langsung ( Indirect Cost ) Biaya ini ada tiga komponen yaitu : i. Biaya tak terduga dari biaya langsung. Kemungkinan hal yang tak terduga ini dikelompokan menjadi tiga, yaitu : � Pengeluaran yang timbul tapi tidak pasti � Biaya yang mungkin timbul tapi tidak terlihat � Biaya yang mungkin timbul karena kenaikan harga ii. Biaya teknik ( Engineering Cost ) Biaya teknik adalah biaya pembuatan desain mulai dari studi awal ( preliminary study ), pra studi kelayakan, studi kelayakan, biaya perencanaan dan pengawasan selama waktu konstruksi. iii. Bunga ( Interest ) Dari periode waktu dari ide sampai pelaksanaan fisik, bunga berpengaruh terhadap biaya langsung, biaya tak terduga, dan biaya teknik sehingga harus diperhitungkan. Biaya tahunan ( Annual Cost ) Biaya yang diperlukan sampai umur proyek selesai. Biaya ini merupakan beban yang masih harus dipikul oleh pihak pemilik / investor. Pada prinsipnya biaya yang masih diperlukan sepanjang umur proyek ini merupakan biaya tahunan ( A ) terdiri dari : � Bunga Biaya ini menyebabkan terjadinya perubahan biaya modal karena adanya tingkat suku bunga selama umur proyek. � Depresiaasi / amortisasi
METODE PENELITIAN Didalam melaksanakan penelitian untuk Tugas Akhir ini digunakan tahapan-tahapan metode penelitian sebagai berikut : Pengumpulan data Pengambilan data dilakukan dengan cara studi lapangan yang meliputi: a. Gambar dari general arrangement kapal MT. Avila. b. Gambar dari fresh water & sea water system MT. Avila Mendesain system air tawar MT. Avila dengan system reverse osmosis (RO) Mendesain system air tawar MT. Avila dengan penambahan sistem reverse osmosis, sehingga tampak perubahan-perubahan yang terjadi dari desain secara konvensional dengan desain yang menggunakan reverse osmosis. Analisa teknis dan ekonomis Menganalisa dari segi teknis dan ekonomis dari system kebutuhan air tawar yang telah didesain dengan sistem reverse osmosis (RO). Kajian teknis tentang perubahan yang dilakukan dalam sistemnya untuk perancangan system air tawar menggunakan sistem reverse osmosis.Dalam kajian ekonomis yang dibahas adalah perbandingan investasi dan biaya operasional yang dibutuhkan selama umur proyek kapal. Membandingkan dengan sistem konvensional Dari hasil analisa teknis dan ekonomis yang menggunakan sistem reverse osmosis kemudian dibandingkan dengan sistem yang konvensional. Di sini akan timbul perbedaan sehingga dapat dilakukan analisa pada tahap selanjutnya. Analisa dan pembahasan Jika hasil perbandingan sesuai maka selanjutnya dilakukan analisa dan pembahasan. Dari sini akan didapatkan hasil berupa kelebihan dan kekurangan antara sistem konvensional dengan sistem reverse osmosis. Kesimpulan dan saran Kesimpulan berdasarkan dari hasil analisa data dan pembahasan yang telah dilakukan. Selanjutnya adalah memberikan saran-saran yang diberikan 6
sebagai masukan dan bahan pertimbangan pihak yang berkaitan untuk melakukan analisa lebih lanjut. Dalam penyelesaian tugas akhir ini penulis mengikuti diagram alir seperti pada gambar berikut
assignment) : 8 x 1 = 8 men 6 x 2 = 12 men Total = 20 men Genset : AC 450 V / 3 φ / 60 Hz 320 KW 2 buah Main Engines : 2 x YANMAR 1471 x 750 rpm Cargo oil Tank : 7050 m3 F.W Tank : 120 m3 H.F.O Tank : 300 m3 M.D.O Tank : 60 m3 SLOP Tank : 250 m3 (Sumber : PT. DOK dan Perkapalan Surabaya (Persero) Complement
Perhitungan kebutuhan air bersih kapal MT.Avila Main engine yang digunakan pada kapal MT. Avila berjumlah 2 set dengan spesifikasi yang sama.Adapun spesifikasi mesinnya adalah sebagai berikut : Jenis Type Daya Max Jml.Sylinder Bore Stroke Rpm Cycle SFOC
: YANMAR : 6EY26 in-line : 1471 kW (1972,6 hp) :6 : 260 mm : 385 mm : 750 r/min : 4 strokes engine : 197 g/kWh (144,68 gr/BHP.h)
Dari data-data main engine di atas akan dihasilkan perhitungan jarak pelayaran kapal MT. Avila dengan perhitungan sebagai berikut :
WFO FO WFO 300 m³ = 0,991ton / m 3
ANALISA DAN PEMBAHASAN Data Kapal Adapun principle dimention kapal MT. Avila adalah sebagai berikut : Name of ship : MT.Avila Owner : Prestige Marine Service PTE LTD Type of ship : 6300 DWT Oil Tanker Shipyard : PT. DOK dan Perkapalan Surabaya Length O.A : 93.00 m Length B.P : 87.00 m Beam Mld : 17.50 m Depth Mld : 9.00 m Draft Designed : 6.70 m Vs : 12 knot Scantling Draft : 7.20 m (subject to freeboard
V FO
=
W FO
= 297,3 ton
W FO
= BHP x SFOC x
297,3
= 3945,2 x 289,36 x
S
= 2403,94 mil laut.
Waktu pelayaran: S=VxT
7
S 1,3 10 Vdinas S 1,3 10 12
6
6
T=
teknologi Reverse Osmosis (RO). Cara kerja sistem ini adalah memindahkan air melalui satu tahap ke tahap berikutnya yakni bagian yang lebih encer ke bagian yang lebih pekat. Sistem ini mampu menyaring 99% bakteri dan partikel dengan diameter 0.0001 µm,sehingga menghasilkan air tawar yang berkualitas. Untuk mendesain system RO diperlukan tiga tahapan antara lain: - Analisa kualitas air baku. - Pemilihan spesifikasi komponen yang digunakan. Pemilihan spesifikasi peralatan didasarkan pada kualitas air baku dan kapasitas yang dibutuhkan. - Desain dan rencana sistem Reverse Osmosis. Desain atau rancangan unit pengolahan air dituangkan kedalam gambar desain untuk memudahkan dalam pengerjaan. Analisa kualitas air baku Kandungan air laut : - TDS 35.000 ppm pada suhu 25 ºC TDS 42.000 ppm pada suhu 30 ºC - NaCl sebesar 20 gr/l - Densitas garam 1,5 gr/ml (Sumber : Laboratorium teknik penyehatan)
2403,94mil 12knot / mil
T = 200,33 jam = 8,34 hari532vb88888 Maka kapal MT.Avila tersebut beroperasi selama kurang lebih 8 hari. Diketahui kapasitas tangki fresh water dari data kapal MT.Avila adalah 120 m3 maka sebanding dengan 120.000 liter.Pengoperasian kapal MT.Avila kurang lebih 8 hari,maka dalam satu hari pengoperasian membutuhkan air tawar 15.000 liter perhari. Desain sistem air tawar pada kapal MT.Avila Pada umumnya persediaan air bersih tersebut dilakukan di pelabuhan yaitu dengan cara melakukan pengisian air bersih pada tangki air tawar.Dari tangki air tawar (FW tank) air bersih didistribusikan ke masing geladak dengan menggunakan tangki bertekanan (hydrophore) yang dilengkapi dengan pompa air tawar (FW pump).
Perhitungan tekanan osmosis : Volume NaCl =
20 gr 1,5 gr / ml
13,3ml
Volume pelarut = 1000 ml – 13,3 ml = 9986,67 ml= 0.9987 l Suhu (t) = 25 ºC Tekanan osmosis (π) = 1,12 (t + 273)Σmi = 1,12 (25+273){ 20 gr : [(Mr Na+Mr Cl)/Vol pearut]} = 1,12 x 298 K {20 gr :[(23+35,5)/0,9987]} = 113,95 Psi (7,97 bar) Perhitungan di atas memperlihatkan besarnya tekanan osmosis untuk air asin (air baku) yang mengandung 20 gr NaCl adalah sebesar 113,95 Psi,sehingga diperlukan tekanan yang lebih besar dari 113,95 Psi untuk dapat menyaring molekul garam oleh membrane.
Gambar 8. Sistem air tawar secar konvensional pada kapal MT.Avila Desain sistem air tawar dengan system Reverse Osmosis (RO). Sistem air tawar (fresh water system) dengan system Reverse Osmosis merupakan system air tawar yang sudah dilengkapi dengan system desalinasi untuk mengubah air laut menjadi air tawar.Pada kapal MT. Avila system desalinasi yang direncanakan adalah dengan menggunakan
Pemilihan spesifikasi komponen RO Komponen-komponen system Reverse Osmosis yang akan digunakan di kapal MT.Avila terdiri dari 3 macam komponen utama antara lain: 8
- Unit pengolahan tingkat awal - Unit Reverse Osmosis (RO) - Unit pembangkit listrik (sumber tenaga) Unit pengolahan awal Unit ini digunakan untuk mengolah air laut sebelum diproses di dalam unit RO.Air laut yang dekat dengan pantai masih mengandung partikel padatan tersuspensi, mineral, plankton dan lainnya,maka air baku tersebut perlu dilakukan pengolahan pendahuluan.Unit pengolahan pendahuluan yang akan digunakan pada system RO kapal MT.Avila terdiri dari beberapa peralatan utama antara lain:
digunakan untuk menaikkan pH kearah netral.Penggunaan kalium permanganate dimaksudkan untuk membunuh bakteri-bakteri pathogen,sehingga tidak menimbulkan masalah penyumbatan di system penyaringan berikutnya karena terjadinya proses biologi (terbentuknya lumut dll.). Spesifikasi tangki KMnO4:
Model : BT 5040 Volume : 50 liter Dimension : Ø 50 cm x 40 cm Material of Contraction : FRP (Fiberglass Reinforced Plastic) Number : 1 unit
1. Pompa clarifier Pompa clarifier digunakan untuk memompa air laut menuju tangki air baku.Pompa ini direncanakan menggunakan pompa air laut (sea water pump) yang sudah ada di kapal MT. Avila. Spesifikasi dari pompa clarifier tersebut adalah: Jenis pompa : Sentrifugal pump 2 set (sea water pump) Kapasitas : 1,0 m3/h Tekanan : 0,45 MPa
5. Tangki reaktor Berfungsi untuk mengakomodasikan terjadinya proses pencampuran antara air baku dan bahanbahan kimia tertentu.Biasanya dipakai Kalium permanganate atau klorin yang berfungsi sebagai zat oksidator untuk menurunkan kandungan bahan organic dan soda ash yang digunakan untuk menaikan pH kearah netral. Spesifikasi Tangki reaktor: Kapasitas : 0,5-1m3/jam Ukuran : 63 cm x 120 cm,dilengkapi dengan penyangga Material : Fiber Reinforced Plastic (FRP) Inlet/Outlet : 1” Tekanan Operasi : 4 bar Jumlah : 1 unit
2. Tangki air baku Tangki penampungan air baku berfungsi untuk menampung air laut yang akan diolah dengan system RO.Tangki yang akan digunakan adalah tangki air laut bertekanan (SW pressure tank/hydrophore) yang telah terpasang di kapal MT.Avila. Spesifikasi tangki air baku: Jenis : Sea water pressure tank Kapasitas : 0,5 m3 Tekanan : 0,4 MPa
6. Saringan pasir cepat (Pressure Sand Filter) Berfungsi menyaring partikel kasar yang berasal dari air baku dan hasil oksidasi kalium permanganate atau klorin,termasuk besi dan mangan.Unit filter berbentuk silinder dan terbuat dari bahan fiberglas. Spesifikasi saringan pasir cepat: Satu paket dengan unit Reverse Osmosis (RO)
3. Pompa dosing KMnO4 Berfungsi untuk menginjeksikan larutan Kalium Permanganat (KMnO 4) untuk mengoksidasi zat besi atau mangan yang ada di dalam air baku. Spesifikasi pompa dosing KMnO4: Type : Chemtech 100/030 Pressure : 7 Bar Capacity : 4.7 lt/hour Pump head : SAN Diaphragm : Hypalon Number : 1 unit
7. Filter mangan zeolit (Manganese Greensand Filter) Berfungsi untuk menyerap zat besi atau mangan di dalam air yang belum sempat teroksidasi di dalam tangki reactor dan saringan pasir cepat. Spesifikasi filter mangan zeolit : Satu paket dengan unit Reverse Osmosis (RO)
4. Tangki KMnO4 Berfungsi untuk menampung larutan kalium permanganate (KMnO4).Larutan ini berfungsi sebagai zat oksidator untuk menurunkan kandungan bahan organik dan soda ash yang
8. Filter karbon aktif (Activated Carbon Filter) 9
sangat kecil.Dari perhitungan analisa kualitas air baku didapatkan tekanan osmosis untuk air asin (air baku) yang mengandung 20 gr NaCl adalah sebesar 113,95 Psi (7,97 bar),sehingga diperlukan tekanan yang lebih besar dari 113,95 Psi(7,97 bar) untuk dapat menyaring molekul garam oleh membrane. Spesifikasi pompa air baku yang dipilih: Type : Satu paket dengan unit Reverse Osmosis (RO) Daya : 1,5 KW Tekanan : 200 Psi ( 13,98 bar )
Berfungsi untuk penghilang bau,warna, logam berat dan pengotor -pengotor organik lainnya. Ukuran dan bentuk unit ini sama dengan unit penyaring lainnya.Media penyaring yang digunakan adalah karbon aktif granular atau butiran dengan ukuran 1-2,5mm atau resin sintetis, Spesifikasi filter karbon aktif : Satu paket dengan unit Reverse Osmosis (RO) 9. Filter cartridge untuk RO Filter ini berfungsi sebagai penyaring untuk menjamin bahwa air yang akan masuk ke proses penyaringan osmosis balik benar-benar memenuhi syarat air baku bagi system osmosis balik (RO). Spesifikasi filter cartridge untuk RO: Kapasitas : 20 liter/menit Tekanan max : 125 Psi Inlet/Outlet : 3/4 “ Diameter pore : 0,5 mikron & 0,35 mikron Jumlah : 2 unit
Unit Reverse Osmosis (RO) 1. Reverse Osmosis (RO) Unit Unit Osmosis balik (RO) merupakan jantung dari system pengolahan air secara keseluruhan. Unit ini terdiri dari selaput membrane yang digulung secara spiral dengan pelindung kerangka luar (vessel) yang tahan terhadap tekanan tinggi. Spesifikasi unit Reverse Osmosis (RO): Merk : CHIWATEC Model number : Pengolahan air (S2T5000GPD Dengan pra-perawatan) Kapasitas : 800 liter/jam (19.200 liter/hari) Air baku (TDS) : 3000 ppm Fitur :
10. Dosing pump bahan kimia RO Dalam system pengolahan air laut dengan system reverse osmosis,sebelum masuk ke unit RO dibutuhkan 3 (tiga) buah pompa dosing,masingmasing untuk menginjeksikan larutan anti scalant,larutan anti fouling dan larutan control pH. Spesifikasi dosing pump untuk bahan kimia RO: Type : Chemtech 100/030 Pressure : 7 Bar Capacity : 4.7 lt/hour Pump head : SAN Diaphragm : Hypalon Number : 3 unit (weight @2,6 kg)
-
11. Tangki bahan kimia untuk RO Untuk menampung larutan anti scalant (anti kerak),larutan anti biofouling (penyumbatan oleh mikroba). Spesifikasi tangki bahan kimia RO:
-
Model : BT 5040 Volume : 50 liter Dimension : Ø 50 cm x 40 cm Material of Contraction : FRP (Fiberglass Reinforced Plastic) Number : 2 unit
TFCRO membran dengan rata-rata 99% Penolakan garam; Saringan pasir kuarsa (Quartz sand filter ) Karbon aktif filter (Activated carbon filter ) Pelunak ( Softener ) SS Pompa Sentrifugal FRP pressure Vessel 5 Micron Sediment filter
Data teknis : -
12. Pompa air baku Pompa ini berfungsi untuk memompa air baku dari tangki air baku menuju unit Reverse Osmosis (RO).Pompa ini merupakan pompa tekanan tinggi sehingga mampu mendorong air baku menembus membrane RO yang mempunyai porositas yang 10
Produksi: 800 LPH Jumlah Elemen: 2 pcs Dirancang recovery rate: 30% Power supply: 380V/220V, 50Hz/60Hz, 1 phase/tri-phase Driving motor: 1.5KW Tekanan operasi: 200 psi Demensions: 760mm*760mm*1700mm Berat: 100kg
Jenis pompa
: Sentrifugal pump 2 set (fresh water pump) Kapasitas : 1,0 m3/h Tekanan : 0,45 MPa III. Unit pembangkit listrik (sumber tenaga) Merupakan sumber tenaga yang dibutuhkan untuk menjalankan seluruh unit osmosis balik (RO).Tenaga yang dibutuhkan sangat bervariasi tergantung dari kapasitas alat yang diinginkan. Sumber tenaga desain Reverse Osmosis pada kapal MT.Avila direncanakan menggunakan generator utama yang sudah ada di kapal. Spesifikasi geneator utama kapal MT.Avila: Genset : Yanmar 6AYL-ST Output : 320 KW Voltage : AC 450 V Phase : 3 φ (tiga phase) Rpm : 180 rpm Frekuensi : 60 Hz Number : 2 unit
2. Tangki penampung air produk Untuk menampung air olahan sebelum didistribusikan melalui kran pengisian. Tangki produk yang akan digunakan adalah tangki air tawar yang terletak di sisi kanan (starboard) dan kiri (portside) main deck kapal. Kedua tangki ini merupakan tangki tawar pada system konvensional yang ukuranya sudah diperkecil.Untuk menjaga stabilitas kapal maka kedua tangki ini didesain dengan ukuran dan volume yang sama. Perhitungan ukuran tangki air produk: Dari perhitungan kebutuhan air tawar didapatkan data: - Kebutuhan air tawar selama berlayar = 120.000 liter - Waktu beroperasi kapal = 8 hari V(tangki air
produk) = Volume air yang dibutuhkan dalam satu hari pelayaran
Vair selama berlayar waktu operasi kapal 120 .000 liter = 8 hari =
Desain rencana system RO kapal MT.Avila
= 15.000 liter = 15 m3 Volume tangki air produk = 15 m3. Dimensi : Panjang = 2,3 m Lebar I = 2,569 m Lebar II = 1,83 m Tinggi = 3 m Volume = 15,27 m3
Gambar 9.Ukuran tangki air produk 3. Pompa produk Berfungsi untuk memompa air olahan untuk proses pengisian ke tempat-tempat yang membutuhkan. Pompa ini direncanakan menggunakan pompa air tawar (fresh water pump) yang sudah ada di kapal MT. Avila. Spesifikasi dari pompa produk tersebut adalah:
Gambar 10.Skema perencanaan system reverse osmosis (RO) pada kapal MT.Avila
11
pasir selanjutnya dialirkan ke filter Mangan Zeolit (manganese greensand filter)(F2).Dengan adanya filter Mangan Zeolit ini,zat besi atau mangan yang belum teroksidasi di dalam tangki reaktor dapat dihilangkan sampai konsentrasi < 0,1 mg/l. Zat Besi dan mangan ini harus dihilangkan terlebih dahulu karena zat-zat tersebut dapat menimbulkan kerak (scale) di dalam membrane RO. Dari filter Mangan Zeolit,air dialirkan ke filter karbon aktif (activated carbon filter)(F3) untuk menghilangkan bau atau warna serta polutan mikro.Filter ini mempunyai fungsi untuk menghilangkan senyawa warna dalam air baku yang dapat mempercepat penyumbatan membrane Osmosis Balik secara adsorbsi.Setelah melalui filter penghilang warna,air dialirkan ke filter cartridge (F4) yang dapat menyaring partikel kotoran sampai ukuran 0,5 mikron.Dari filter cartridge,selanjutnya air dialirkan ke unit membrane RO (R3) dengan menggunakan pompa tekanan tinggi sambil diinjeksi dengan zat anti kerak (anti skalant) (T4) dan zat anti biofouling (T5).Pada unit membrane RO ini terjadi proses penyaringan mikroorganisme,logam berat , bakteri, virus ,bahan anorganik dan bahan berbahaya lainnya yang terlarut dalam air.Dengan demikian hanya molekul air saja yang dapat menembus membrane sehingga dapat menghasilkan air yang sangat murni.Air yang keluar dari modul membrane Osmosis Balik yakni air tawar dan air buangan garam yang telah dipekatkan. Selanjutnya produk air tawar dialirkan ke tangki penampung air produk (Aft. Fresh water tank) yang terletak di sisi kanan (starboard) dan sisi kiri (portside) main deck kapal.Sedangkan air buangan atau reject brine dibuang mealui sistem bilga.Dari tangki penampung air produk air tawar dialirkan menuju FW pressure tank/hydrophore dengan menggunakan FW pump.Dari FW pressure tank air tawar kemudian didistribusikan ke masingmasing geladak untuk memenuhi semua kebutuhan air tawar pada kapal.
SIGNED :
SIGNED :
REV : DRAWING NO : 01 - 42 07 068 - RO SCALE : DATE :
Ir. Alam Baheramsyah M.Sc
DRAWING BY :
This drawing and the information contained herein are supplied on the undestanding that those are for educational purpose only and shall not be used for industrial purpose
MV. AVILA
6300 DWT 0IL TANKER
Suryadi REVERSE OSMOSIS SYSTEM 42 07 100 068 FOR DOMESTIC FRESH WATER SYSTEM APPROVE BY :
EVEN SEMESTER 2011/2012
FINAL PROJECT - ME09 1329
the DEPT of MARINE ENGINEERING-ITS
Desain system Reverse Osmosis (RO) pada kapal MT.Avila
Gambar 11. Sistem air tawar dengan sistem RO pada kapal MT.Avila (PID) Cara kerja system RO: Air baku yang berasal dari air laut dipompa dengan menggunakan pompa clarifier/sea water pump menuju tangki penampung air baku/S.W pressure tank (R2).Dari tangki penampung air baku,air baku dipompa ke tangki reaktor (T2) sambil diinjeksi dengan larutan kalium permanganat (KMn04) yang disediakan pada KMn04 tank (T1) dengan menggunakan pompa dosing,agar zat besi atau mangan yang larut dalam air baku dapat dioksidasi menjadi bentuk senyawa oksida Besi atau Mangan yang tak larut dalam air.Selain itu,pembubuhan Kalium permanganate bersifat oksidator yang juga dapat berfungsi untuk membunuh mikroorganisme yang dapat menyebabkan biofouling (penyumbatan oleh bakteri) di dalam membrane Osmosis Balik. Dari tangki reaktor,air yang telah teroksidasi dan juga padatan tersuspensi (SS) yang berupa partikel halus,plankton dan hasil oksidasi lainnya termasuk besi dan mangan disaring dengan saringan pasir (F1).Air yang keluar dari saringan
Analisa teknis system Reverse Osmosis (RO) kapal MT.Avila. 1. Sistem instalasi semakin kompleks Di dalam prakteknya,proses pengolahan air tawar dengan sistem reverse osmosis terdiri dari dua bagian yakni unit pengolahan pendahuluan dan unit RO.Untuk menunjang pengoperasiannya sistem ini juga memerlukan banyak komponenkomponen tambahan seperti tangki-tangki cairan bahan kimia,saringan-saringan (filter) sehingga sistem instalasi perpipaannya menjadi lebih 12
kompleks dan panjang.Unit pengolahan pendahuluan tersebut terdiri dari beberapa peralatan utama yakni pompa air baku,tangki reaktor,saringan pasir,filter mangan zeolit,dan filter penghilang warna (color removal),dan filter cartridge ukuran 0,5 µm,serta pompa dosing untuk anti scalant,dan anti biofouling.Sedangkan unit RO terdiri dari pompa tekanan tinggi dan membrane RO.
Ukuran dimensi masing-masing tangki adalah: Dimensi : Panjang = 2,3 m Lebar I = 2,569 m Lebar II = 1,83 m Tinggi = 3 m Volume = 15,27 m3
2. Memperkecil ukuran tangki air tawar Ukuran tangki air tawar system konvensional Dari data yang didapat volume tangki air tawar kapal MT.avila adalah 120 m³.Tangki ini dibagi menjadi dua bagian yang terletak di sisi kanan (starboard) dan sisi kiri (portside) main deck kapal yang masing-masing mempunyai volume 60 m³.Ukuran dimensi masing-masing tangki adalah: Panjang : 7,5 m Lebar I : 3,948 m Lebar II : 1,83 m Panjang sisi lengkung : 7,798 m Tinggi :3 m
FW tank (Starboard)
FW tank (Starboard)
FW tank (Portside)
Gambar 13. Ukuran FW tank system air tawar dengan system Reverse Osmosis Dari perhitungan di atas dapat dibandingkan bahwa ukuran tangki air tawar (FW tank) dari system dengan penambahan system Reverse Osmosis mempunyai ukuran tangki empat kali lebih kecil dari ukuran tangki sistem konvensional.Pada sistem air tawar dengan penambahan sistem RO volume total tangki air tawar (FW tank) adalah ± 30 m³.Sedangkan volume total tangki air tawar (FW tank) system air tawar secara konvensional adalah ± 120 m³. 3. Untuk pembangunan kapal baru mampu memperbesar payload Sebelum menghitung besarnya payload besarnya nilai DWT,LWT,dan Displacement harus diketahui.Hubungan antara DWT, LWT, dan Displacement adalah dapat dilihat pada perumusan seperti di bawah ini :
FW tank (Portside)
Gambar 12. Ukuran FW tank system air tawar secara konvensional Ukuran tangki air tawar dengan system Reverse Osmosis Dari perhitungan kebutuhan air tawar didapatkan data: - Kebutuhan air tawar selama berlayar = 120.000 liter - Waktu beroperasi kapal = 8 hari V (tangki air produk) = Volume air yang dibutuhkan dalam satu hari pelayaran
DWT = Δ – LWT atau Δ = DWT + LWT Dimana : DWT = Berat mati muatan kapal Δ = Displacement kapal LWT = Berat komponen kapal yang bersifat tetap Komponen LWT meliputi:
Vair selama berlayar waktu operasi kapal 120 .000 liter = 8 hari =
-
= 15.000 liter = 15 m3 13
Berat baja kapal (wst) Berat outfit dan akomodasi (woa) Berat Instalasi Permesinan (wm) Berat Cadangan (wres)
Payload Diketahui : V cargo tank ρ solar Payload
= Volume cargo oil tank × ρ solar
Perhitungan payload system air tawar dengan system RO: Misal : Displacement kapal pada system air tawar konvensional = ∆1 Displacement kapal pada system air tawar dengan RO = ∆2 ∆1 = ∆2
= 7050 m³ = 0,82-0,87 ton/m³ = 7050 m³ × 0,85 m³ = 5992,5 ton
Payload kapal jika pada sistem air tawar dengan sistem RO Diketahui : - Payload kapal jika sistem air tawar konvensional = 5992,5 ton - Berat air tawar pada system air tawar konvensional Wfw = Volume fw tank × ρ air tawar = 120 m³ × 1 = 120 ton - Berat air tawar pada system air tawar dengan system RO Wfw = Volume fw tank × ρ air tawar = 30 m³ × 1 = 30 ton Dari perhitungan di atas dapat dibandingkan bahwa berat air tawar pada system air tawar dengan penambahan system RO empat kali lebih ringan dari pada system air tawar konvensional. Berat komponen sistem Reverse Osmosis :
DWT1 + LWT1 = DWT2 + LWT2 (Payload1 + Wt1) + LWT1 = (Payload2 + Wt2) + LWT2 (5992,5 + Wt1) + LWT1 = (Payload2 + (Wt1-90)) + (LWT1+ 0,4652) 5992,5 + Wt1 + LWT1 = Payload2 + Wt1- 90 + LWT1+ 0,4652 Payload2 = 5992,5 + 90 – 0,4652 Payload2 = 6082 ton Dari perhitungan di atas dapat diketahui bahwa pada pembangunan kapal baru nilai payload dari kapal jika pada system air tawar diberi penambahan system RO lebih besar dibandingkan dengan nilai payload pada system air tawar konvensional.Selisih dari nilai payload tersebut adalah ± 89,5 ton. 4. Menghemat ruangan di kapal
s
Gambar 14. Main deck kapal MT.Avila pada system air tawar konvensional
Berat komponen-komponen RO di atas termasuk berat instalasi permesinan (Wm) sehingga merupakan berat komponen yang bersifat tetap (LWT). Dengan demikian berat LWT dari sistem air tawar dengan penambahan sistem RO bertambah ± 465,2 kg (0,4652 ton) dari sistem konvensional.
14
Gambar 15.Main deck kapal MT.Avila pada system air tawar dengan penambahan system RO
.Dari kedua gambar tersebut dapat dilihat bahwa penambahan system Reverse Osmosis (RO) pada system air tawar kapal MT.Avila mampu menghemat ruangan di main deck kapal kurang lebih setengah dari volume tangki air tawar pada system air tawar konvensional. 5. Konsumsi daya rendah Untuk mengetahui kebutuhan daya listrik untuk mengoperasikan system RO di kapal yaitu dengan cara menghitung semua kebutuhan daya maksimum dari tiap-tiap komponen RO.
Analisa ekonomis sistem air tawar (Fresh water domestic system) kapal MT.Avila. Perhitungan ekonomis dari system – system ini lebih banyak berdasarkan pada harga dari masing – masing komponen dan juga lamanya waktu beroperasi dari masing – masing komponen ( lifetime ). Untuk memudahkan analisis kelayakan ekonomi. Biaya – biaya tersebut nantinya akan dikelompokan menjadi beberapa komponen. Dimana semua biaya tersebut akan dikelompokan menjadi dua, yaitu biaya modal ( capital cost ) dan biaya jumlah lama operasi ( annual cost ). Analisa ekonomis sistem air tawar konvensional - Biaya modal • Umur proyek : 20 tahun • Biaya kemungkinan tak terduga : 10% • Biaya teknik : 8 % • Bunga : 10 % Biaya modal dari sistem air tawar konvensional di anggap nol karena pada sistem ini belum diberi penambahan komponen-komponen RO untuk proses desalinasi air laut menjadi air tawar. - Biaya operasional • Kebutuhan air tawar selama berlayar = 120.000 liter • Waktu pelayaran = 8 hari • 1 tahun = 365 hari Docking (annual survey) = interval 1 tahun Waktu rata-rata satu kali docking = 2 minggu (14 hari) (sumber : BKI:class survey) Diasumsikan kapal berhenti kerja (idle)= 3 bulan/tahun Waktu kapal beroperasi = 365 – waktu docking - idle = 365-14 – 90 = 261 hari Jadi jumlah pelayaran kapal (Trip) dalam setahun: = 261/8 = 32,6 kali • harga air tawar : Rp. 12.000 per meter kubik. (sumber : www.pdam.com) • Umur proyek : 20 tahun
P total = P kapal (Fw.system konv) + P sytem RO = 481,9 kW + 1,59 kW = 483,49 kW Dengan penambahan sistem RO pada sistem air tawar (FW system) kapal MT.Avila kebutuhan total daya listrik maksimum meningkat menjadi 483,49 kW.Peningkatan kebutuhan daya total dari kapal tidak terlalu besar yaitu ± 1,6 kW. Untuk memenuhi kebutuhan kapasitas tersebut masih bisa dicukupi dengan genset Yanmar 6AYL-ST dengan kapasitas 320 kW berjumlah 2 genset. Sehingga tidak berpengaruh terhadap kapasitas genset yang sudah tersedia di kapal. 6. Kualitas air olahan sangat baik dan laik minum Membran Reverse Osmosis mampu untuk menyaring keluar sampai 99% mineral anorganik yang masih terlarut dalam air yang sudah terlihat jernih. Meskipun membrane RO mempunyai kemampuan untuk menyaring zatzat organik yang terkandung dalam air baku tetapi tidak semua zat organik tersebut tersaring oleh membran dan kualitas dari air olahannya masih memenuhi standar air besih sehingga mempunyai kualitas yang sangat baik dan dapat langsung di minum tanpa di masak. Kualitas dari hasil olahan air asin/payau dengan menggunakan sistem RO akan ditunjukan pada table di bawah ini. 15
• Diasumsikan harga air tawar naik 5% setiap tahunnya Misal : Periode = n Biaya operasional = P Harga air tawar = Q Kebutuhan air tawar = x
Besarnya biaya total untuk mencukupi kebutuhan air tawar selama umur proyek (20 tahun) adalah sama dengan biaya operasional kapal karena pada sistem konvensional besarnya biaya modal adalah nol.Jadi,besarnya biaya total dari sistem air tawar konvensional selama umur proyek adalah Rp. 1.552.248.149.
Biaya operasional untuk sistem air tawar konvensional: = Kebutuhan air tawar selama berlayar × harga air tawar Pn = Qn.x
Analisa ekonomis sistem air tawar dengan penambahan sistem Reverse Osmosis
Dimana x = 120 m³ Untuk n = 1 → Q1= 12.000 n = 2→ Q2= 5%Q1 + Q1 n = 3→ Q3= 5%Q2 + Q2 ………………………… n = 20 → Q20= 5%Q19 + Q19 Berikut hasil perhitungan biaya operasional untuk sistem air tawar konvensional
- Biaya modal • Umur proyek : 20 tahun • Biaya kemungkinan tak terduga : 10% • Biaya teknik : 8 % • Bunga : 10 % Biaya modal = [A]+[B]+[C] Dimana : [A] = Biaya langsung = Rp. 64.125.000 [B] = Biaya tak terduga = 10% biaya langsung = Rp. 6.412.500
Biaya operasional untuk sistem air tawar konvensional selalu naik setiap tahunnya.Hal ini disebabkan karena harga air tawar juga naik.Kenaikan harga air tawar ini diasumsikan sebesar 5% per tahun.Dari data di atas dapat diketahui besarnya biaya operasional dari sistem air tawar konvensional selama 20 tahun adalah Rp. 1.552.248.149
[C] = biaya teknik = 8% biaya langsung = Rp. 5.130.000 Jadi besarnya biaya modal adalah sebesar : Biaya modal = 64.125.000 + 6.412.500 + 5.130.000 = Rp. 75.667.500
Biaya total kebutuhan air tawar selama 20 tahun : = Biaya modal + biaya operasional selama 20 tahun 16
- Biaya operasional • Pada sistem air tawar dengan penambahan sistem RO tidak perlu mengeluarkan biaya untuk membeli air tawar dari pelabuhan karena dengan penambahan sistem RO,sistem air tawar di kapal mampu untuk memproduksi air tawar sendiri dengan proses desalinasi.Sehingga biaya untuk kebutuhan air tawar dianggap nol.
………………………………… n = 20→Y20 = 5%Y19 + Y19 ; Z20 = 5%Z19 + Z19
• Biaya operasional dalam penggunaan sistem RO antara lain pergantian spare part yang meliputi filter cartridge,media filter dan juga pergantian element membrane osmosis pada unit RO.Untuk mengoperasikan unit ini juga memerlukan bahan bakar dan pelumas untuk generator serta penambahan bahan-bahan kimia RO (larutan KMnO4,anti scalant dan anti fouling). Selain itu daya yang dibutuhkan untuk mengoperasikan sistem RO ini sangat kecil yaitu ± 1,6 kW.Sehingga tidak berpengaruh terhadap konsumsi bahan bakar generator utama yang ada di kapal.Dengan demikian biaya operasional untuk mengoperasikan sistem RO di kapal MT.Avila hanya meliputi pergantian spare part dan penambahan bahan kimia RO.
Biaya operasional sistem air tawar dengan sistem RO selalu naik setiap tahunnya.Hal ini disebabkan karena harga spare part dan bahan kimia juga naik.Kenaikan harga tersebut diasumsikan sebesar 5% per tahun.Dari data di atas dapat diketahui besarnya biaya operasional dari sistem air tawar dengan sistem RO selama 20 tahun adalah Rp. 756.549.030. Biaya total kebutuhan air tawar selama 20 tahun : = Biaya modal + biaya operasional selama 20 tahun
(sumber: Teknologi Osmosis Balik kapaitas 20m³/hari: Suara Bahari No. 1 Tahun I - Mei 2000, Rubrik IPTEK)
• Umur proyek : 20 tahun • Diasumsikan biaya spare part dan bahan kimia naik 5% setiap tahunnya Misal : Periode = n Biaya operasional = P Biaya spare part/thn = Y Biaya bahan kimia/thn = Z Biaya operasional untuk mengoperasikan unit RO pertahun = biaya Spare part/thn × biaya bahan kimia /thn Pn = Yn + Zn Untuk n = 1 → Y1= 22.100.000 ; Z1= 780.000 n = 2→ Y2 = 5%Y1 + Y1 ; Z2 = 5%Z1 + Z1 n = 3→ Y3 = 5%Y2 + Y2 ; Z3 = 5%Z2 + Z2 17
Besarnya biaya total untuk mencukupi kebutuhan air tawar selama umur proyek (20 tahun) adalah biaya operasional selama umur proyek ditambah biaya modal yang dikeluarkan.Biaya modal pada sistem air tawar dengan RO adalah Rp. 75.667.500 dan biaya operasionalnya adalah Rp.756.549.030. Jadi,besarnya biaya total dari sistem air tawar dengan penambahan sistem RO selama umur proyek adalah Rp.832.216.530.
sistem air tawar yang diberi penambahan sistem RO.Besarnya nilai payload akan dihitung dalam satu kali pelayaran. Selanjutnya akan dicari selisih nilai payload dari kedua sistem tersebut. - Nilai payload yang dibawa kapal pada sistem air tawar secara konvensional. Dari data yang didapat volume dari ruang muat (Cargo oil tank )kapal MT.Avila adalah 7050 m3.Jenis muatan yang dibawa adalah minyak jenis CPP (Clean Petrolium Product) dan yang biasa di muat adalah solar. Payload = Volume cargo oil tank × ρ solar Diketahui : V cargo tank = 7050 m³ ρ solar = 0,82-0,87 ton/m³ Payload = 7050 m³ × 0,85 m³ = 5992,5 ton Harga solar = Rp.7.200 per liter (Ship to Ship)
Grafik perbandingan antara biaya total dari sistem air tawar konvensional dengan sistem air tawar RO.
(Sumber : Pertamina :Harga solar non subsidi per januari 2011)
Nilai muatan = Volume cargo oil tank × Harga solar = 7050 m³ × Rp.7.200 per liter = 7.050.000 liter × 7.200 = Rp. 50.760.000.000 - Nilai payload yang dibawa kapal pada sistem air tawar dengan penambahan sistem RO. Dari perhitungan payload kapal pada analisa teknis didapat besarnya payload kapal pada system air tawar dengan sistem RO yaitu 6082 ton.
Dari grafik di atas dapat diketahui bahwa pada periode ke-1 biaya total dari sistem air tawar dengan sistem RO lebih besar daripada sistem konvensional.Hal ini disebabkan karena pada sistem air tawar dengan sistem RO membutuhkan biaya modal yang relatif besar untuk pengadaan Unit RO dan komponen-komponen pendukungnya. Sedangkan pada sistem konvensional tidak mengeluarkan biaya modal karena persediaan air tawar dilakukan dengan cara mengisi tangki air tawar dari darat. Sehingga biaya yang dikeluarkan hanya biaya operasional saja.Tetapi selama periode ke-2 sampai periode ke-20 biaya total yang dikeluarkan pada sistem air tawar dengan RO jauh lebih kecil dari pada sistem air tawar konvensional.Selisih dari biaya tersebut lebih dari 100% per tahunnya.Hal ini disebabkan karena pada sistem air tawar dengan sistem RO tidak mengeluarkan biaya untuk membeli air tawar dari darat karena sistem ini mampu memproduksi air tawar sendiri.
Payload = Volume cargo oil tank × ρ solar Diketahui : Payload = 6082 ton ρ solar = 0,82-0,87 ton/m³ V cargo tank = Payload / ρ solar = 6082 / 0,85 = 7155,3 m³ Harga solar = Rp.7.200 per liter (Ship to Ship) (Sumber : Pertamina :Harga solar non subsidi per januari 2011)
Nilai muatan = Volume cargo oil tank × Harga solar = 7155,3 m³ × Rp.7.200 per liter = 7.155.300 liter × 7.200 = Rp. 51.518.160.000
Nilai muatan (Payload) yang dibawa kapal Pada perhitungan nilai muatan (payload) ini akan dibandingkan besarnya nilai payload kapal jika pada saat pembangunan kapal baru sistem air tawar menggunakan sistem konvensional dengan 18
KESIMPULAN Dari hasil analisa data dan pembahasan yang dilakukan diperoleh hasil sebagai berikut: 1. Dilihat dari segi teknis Kelebihan sistem air tawar dengan sistem RO tersebut antara lain : - Kapal Mampu memproduksi air tawar yang siap minum - Mampu memperkecil ukuran tangki air tawar - Untuk pembangunan kapal baru mampu memperbesar nilai muatan (payload) - Menghemat ruangan di kapal - Konsumsi daya sangat rendah. Kelemahan sistem air tawar dengan sistem RO yaitu Instalasi lebih komplek dan panjang karena air umpan harus diolah terlebih dahulu untuk menghilangkan partikulat- partikulat. Selain itu sistem ini juga membutuhkan perbaikan dan perawatan secara berkala.
DAFTAR PUSTAKA 1. Prastowo,Hari,Ir,Msc,2009.Hand Out Sistem Perpipaan Kapal,Jurusan Teknik Sistem Perkapalan FTK-ITS,Surabaya 2. Djaya,Indra Kusna,2008.Teknik Konstruksi Kapal Baja Jilid 2.Departemen Pendidikan Nasional,Jakarta 3. Tim Kurikulum SMK Perkapalan FTKITS,2003,Mengenal Jenis-jenis Kapal. Departemen Pendidikan Nasional,Jakarta 4. PT Indonesia Power UBP Perak ”System Reverse Osmosis” 5. Kurniawan,Ertanto.2008.“STUDY PERENCAN AAN REVERSE OSMOSIS PADA KAPALKAPAL PATROLI 38 METER“ Teknik Sistem Perkapalan- ITS,Surabaya 6. Said,Nusa Idaman.1999.”Pengolahan Payau Menjadi Air Minum Dengan Teknologi Reverse Osmosis”.Jakarta:Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi. 7. Sahuburua, Dominggus.2006.”DESAIN DESTILATOR UNTUK DESTILASI AIR LAUT PADA KAPAL PENANGKAP IKAN (SEBUAH STUD1 PADA KM.TOY0 21)”.TeknikMesin-Universitas Pattimura, Ambon 8. Abdullah, Nuruddin.2008. “Tarif Air akan Naik 10%”. Forum Kompas. Juni 2008. Jakarta 9. Danial/fadjar.P, Majalah Tren Konstruksi ,edisi Agustus 2010
2. Dilihat dari segi ekonomis - Biaya modal sistem air tawar dengan RO lebih mahal dari pada sistem konvensional. - Biaya operasi sistem air tawar dengan RO lebih murah dari pada sistem konvensional. - Biaya total selama umur proyek sistem air tawar dengan RO lebih murah dari pada sistem air tawar konvensional. Selisih biaya total : = Rp. 1.552.248.149 – Rp.832.216.530 = Rp. 720.031.619 Biaya total sistem air tawar dengan sistem RO lebih murah ± 33,2 persen dari biaya total sistem air tawar konvensional.
www.airminumisiulang.com www.pertamina.com./indexhargaminyak2011 www.chiwatec.com
- Nilai muatan (Payload)untuk pembangunan kapal baru. Selisih payload : = Rp. 51.518.160.000 – Rp. 50.760.000.000 = Rp. 758.160.000 Nilai payload yang dibawa kapal jika sistem air tawar diberi penambahan sistem RO lebih besar ± 1,5 persen dari nilai payload yang dibawa kapal pada sistem air tawar secara konvensional.
Ucapan Terima Kasih
Kepada Bapak Ir. Alam Baheramsyah, M.Sc sebagai dosen pembimbing yang telah banyak memberikan ilmu, masukan dan saran sehingga sekripsi ini dapat selesai tepat waktu. Kepada bapak Ir. Alam Baheramsyah, M.Sc sebagai Ketua Jurusan Teknik Sistem Perkapalan, yang telah banyak memberikan dorongan, motivasi dan arahan serta fasilitas terhadap penyelesaian skripsi ini. Kepada Dosen Jurusan Teknik Sistem Perkapalan yang telah membimbing dan memberi banyak ilmu pengetahuan pada penulis.
Dari analisa dan pembahasan secara teknis maupun ekonomis maka dapat diambil kesimpulan bahwa dengan banyaknya kelebihan yang dimiliki sistem Reverse Osmosis (RO) maka sistem RO sangat tepat apabila diterapkan pada kapal-kapal niaga dan kapal penumpang dengan tingkat kebutuhan air tawar yang tinggi dan juga rute pelayaran yang relatif jauh.
19
