RISK ASSESSMENT JALUR PIPA GAS OFFSHORE LABUHAN MARINGGAI – MUARA BEKASI : STUDI KASUS RISIKO AKIBAT DROPPED ANCHOR, DRAGGED ANCHOR, DAN SINKING VESSELS Gde Wahyu Utama1, Lahar Baliwangi, ST, M.Eng, D.Eng2, Prof. Dr. Ketut Buda Artana, ST, M.Sc3 1)
Mahasiswa Jurusan Teknik Sistem Perkapalan FTK ITS 2,3) Dosen Jurusan Teknik Sistem Perkapalan FTK ITS 1)
[email protected], 2)
[email protected], 3)
[email protected]
manusia dan lingkungan di sekitar saluran pipa jika terjadi kebocoran atau bahkan ledakan. Kegagalan tersebut dapat disebabkan oleh kerusakan pada lapisan saluran pipa, saluran pipa penyok (denting), terjadi kebocoran (leaking), saluran pipa pecah/putus (rupture), dan lainnya. Penyebab kerusakan pada saluran pipa tersebut dapat diakibatkan oleh penurunan jangkar (dropped anchor), penarikan jangkar (dragged anchor), kapal tenggelam (ship sinking), terkena jaring/pukat (trawl), kejadian alam (tsunami, letusan vulkanik, dll), dan juga faktor lainnya termasuk deformasi pipa yang diakibatkan oleh gerakan tanah dan vibrasi. Untuk menjaga keamanan, keselamatan, dan keandalan jaringan pipa dan lingkungannya, serta melindungi kepentingan publik dan keselamatan lalu lintas kapal di jalur pipa, khususnya pipa offshore maka perlu dilakukan penilaian risiko terhadap jalur pipa gas offshore Labuhan Maringgai – Muara Bekasi.
ABSTRAK Pulau Sumatera merupakan salah satu penghasil gas alam terbesar di Indonesia, dimana gas merupakan salah satu sumber energy alternative yang layak diperhitungkan. Salah satu cara yang digunakan untuk mendistribusikan gas alam dari pulau Sumatera menuju pulau Jawa yaitu dengan menggunakan pipa gas bawah laut. Karena pipa berada dibawah jalur lalu lintas kapal maka hal ini dapat menimbulkan risiko. Pada penelitian ini akan dilakukan risk assessment terhadap jalur pipa gas offshore Labuhan Maringgai-Muara Bekasi akibat dropped anchor, dragged anchor, dan sinking vessels yang selanjutnya dilakukan evaluasi terhadap risiko tersebut. Risk Assessment adalah proses penilaian yang digunakan untuk mengidentifikasi risiko atau bahaya yang mungkin terjadi pada suatu objek. Dua parameter utama dalam risk assessment adalah frekuensi dan konsekuensi, dengan penentuan rangking parameter mengacu pada standar DNV RP-F107. Penilaian risiko pipa akibat kejatuhan kapal tenggelam akan dilakukan simulasi dengan menggunakan software ANSYS 12.0. Untuk risiko yang tidak bisa diterima harus dilakukan proses mitigasi. Mitigasi dilakukan dengan membuat box cuvert sebagai pelindung pipa.
METODOLOGI
Kata Kunci: Pipa gas offshore, Risk Assessment, DNV RPF107, ANSYS 12.0, Dropped Anchor, Dragged Anchor, Sinking Vessels
PENDAHULUAN Gas merupakan salah satu sumber energi alternatif yang layak diperhitungkan. Di Indonesia, penggunaan sumber energi alternatif ini meningkat sejalan dengan perkembangan industri yang terjadi di berbagai daerah. Peningkatan ini didukung oleh beberapa fakta, diantaranya gas lebih bersih daripada sumber energi yang lain, gas relatif lebih murah terutama jika dibandingkan dengan minyak atau batu bara, dan yang utama karena Indonesia mempunyai cadangan gas yang melimpah. Jalur pipa gas offshore Labuhan Maringgai – Muara Bekasi merupakan proyek SSWJ (South Sumatera West Java) tahap II milik PT. Perusahaan Gas Negara (Persero) Tbk (PGN) dalam mengatasi kekurangan pasokan gas bumi dalam negeri yaitu dengan mengangkut gas dari pusat cadangan gas yang tersebar di luar pulau Jawa ke pusat pengguna gas di sektor pembangkit listrik, industri, rumah tangga, dan transportasi. Saat ini PGN sedang menyelesaikan proyek jaringan pipa transmisi SSWJ dimana jaringan pipa SSWJ dibangun untuk memenuhi permintaan gas di Jawa bagian Barat yang terus meningkat. PGN telah memiliki kontrak komitmen pasokan gas dari Sumatra Selatan, yaitu dari lapangan produksi Pertamina di Pagardewa sebesar 250 MMSCFD dan dari lapangan produksi Conoco Phillips di Grissik sebesar 400 MMSCFD
Gambar 1. Flowchart pengerjaan tugas akhir Langkah-langkah pada penelitian ini adalah 1. Melakukan system description, dimana perincian dari sistem yang digunakan dalam penilaian risiko, termasuk menjelaskan struktur dan operasi dari sistem, serta kemampuan sistem dalam mentolelir kegagalan. 2. Melihat kriteria penerimaan (acceptance criteria) dalam mengevaluasi suatu risiko. Operator harus menetapkan kriteria penerimaan sebelum analisa risiko yang dapat diterima untuk risiko terhadap manusia, lingkungan, dan ekonomi.. Ketika mempertimbangkan beberapa pipa, kriteria penerimaan harus mencerminkan tingkat total risiko untuk semua jaringan pipa. 3. Melakukan identifikasi mengenai kejadian yang memungkinkan terjadi pada pipa gas offshore, untuk
Jalur pipa offshore Labuhan Maringgai – Muara Bekasi berlokasi di jalur pelayaran kapal sehingga perlu dilakukan kajian-kajian untuk memastikan tidak terganggunya kontinuitas pelaksanaan kegiatan operasional penyaluran gas bumi tersebut. Kegagalan pada sistem transportasi saluran pipa gas bawah laut dapat mengakibatkan beberapa risiko yang dapat membahayakan bagi 1
mengetahui konsekuensi yang akan dimasukan dalam risk assessment. Potensi bahaya hazard yang akan dianalisa adalah dropped anchor, dragged anchor dan sinking vessels akibat aktivitas lalu lintas kapal di perairan diatas jalur pipa offshore. 4. Melakukan analisa frekuensi (frequency assessment) dengan melakukan perhitungan berdasarkan skenario, dengan asumsi yang logis sehingga kemungkinan terjadinya suatu kejadian risiko dapat diterima dan nilai frekuensi yang diperoleh juga digunakan untuk pengambilan keputusan akhir. 5. Melakukan perhitungan perkiraan konsekuensi (consequence assessment) mengacu pada DNV-RP-F107 untuk menentukan batasan energi yang dapat diterima oleh pipa. Untuk kejadian sinking vessels akan dilakukan simulasi dengan menggunakan software ANSYS 12.0 untuk mengetahui nilai deformasi yang dialami pipa apakah akan mengakibatkan pipa rupture atau tidak. 6. Membuat plot risk matrix berdasarkan hasil perkiraan frekuensi dan perkiraan konsekuensi yang diperoleh, dan akan ditentukan apakah risiko tersebut dapat diterima atau tidak. 7. Melakukan proses mitigasi, yaitu proses untuk mengurangi risiko (risk reducing measure) dari daerah yang tidak dapat diterima menjadi masuk dalam daerah yang bisa diterima atau setidaknya daerah ALARP. 8. Melakukan pemeriksaan ulang (verifikasi) apakah setelah dilakukan Risk Reducing Measure, rangking risiko akibat kecelakaan berkurang atau tetap. Apabila akibat yang ditimbulkan tetap maka dilakukan kembali Risk Reducing Measure hingga akibat yang ditimbulkan berkurang dan berada pada rangking yang dapat diterima. 9. Membuat kesimpulan dari keseluruhan proses serta memberikan jawaban atas permasalahan yang ada. Selanjutnya, memberikan saran berdasarkan hasil dari analisa untuk dijadikan dasar pada penelitian selanjutnya. Secara umum, langkah-langkah penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 1.
pelayaran kapal yaitu pada zona 17 dari KP 147 – 151. Dan pipa gas offshore ini tidaklah terbenam (unburied).
Penilaian Frekuensi Pada perhitungan perkiraan frekuensi ini, kecepatan kapal, peluang kapal menyimpang dari jalur pelayaran dan peluang kapal menjatuhkan jangkar atau peluang kapal tenggelam diasumsikan. Kemudian perkiraan frekuensi dari masing-masing kelompok kapal tersebut dirangking menurut rangking frekuensi dari DNV RP F 107. Dalam penelitian ini hanya beberapa potensi bahaya yang akan dianalisis, antara lain: jatuhnya jangkar (dropped anchor), terseret jangkar (dragged anchor), dan kapal tenggelam (sinking vessel). Penilaian Frekuensi Akibat Dropped anchor Frekuensi pada kelompok ini memperlihatkan kapal yang melempar jangkar pada zona labuh yang telah di desain, tapi karena sebuah error, keteledoran atau kondisi darurat, penjatuhan jangkar terkontrol namun dilakukan di tempat yang salah. Kapal-kapal besar harus melempar jangkar di zona labuh yang ditentukan oleh otoritas pelabuhan, tidak diijinkan untuk menjatuhkan jangkar di luar anchor drop zone. Asumsi utama untuk mendapatkan frekuensi bagi jangkar yang dijatuhkan yaitu 1. Kecepatan kapal di Muara Bekasi = 2 knot, 4 knot, 6 knot, 8 knot. 2. Peluang kapal menyimpang dari alur pelayaran 5% 3. Peluang kapal mejatuhkan kapal pertahun sebesar 5% 4. Kapal menggunakan standar jangkar stockless. 5. Critical Anchor Damage Zone (CADZ) = 2 x lebar jangkar terbesar + diameter pipa + ketebalan lapisan beton. Hasil dari penilaian frekuensi akibat aktivitas dropped anchor untuk kecepatan kapal 2 knot dapat dilihat pada Tabel 2. Tabel 2. Penilaian frekuensi akibat dropped anchor Kecepatan Kapal 2 Knot Kelompok Kapal Jumlah Kapal per Tahun
ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN Data yang digunakan dalam pengerjaan skripsi ini adalah data material pipa bawah laut jalur pipa gas offshore Labuhan Maringgai – Muara Bekasi yang merupakan proyek SSWJ (South Sumatera West Java) tahap II milik PT. Perusahaan Gas Negara (Persero) Tbk (PGN) pada zona 17 dari KP 147 – 151, data kapal dan data jumlah kapal yang keluar masuk Pelabuhan Tanjung Priok serta data jangkar yang digunakan pada masing-masing kapal. Data dari material pipa yang digunakan ditunjukan pada Tabel 1 seperti dibawah ini. Tabel 1. Data Material Pipa (sumber:PT. PGN, 2010) Parameter Pipelie Length (km) Pipeline OD(mm) Material Specification Designation/Material Grade Corrosion Allowance (mm) Service Internal Coating (µm) External Coating(mm) SMYS (N/m2) SMTS (N/m2) Density (Kg/m3) Thickness(mm)
Total Waktu Kapal Melewati Saluran Pipa Lebar CADZ Total Waktu Kapal di CADZ Pertahun
Main Offshore 142.737 812.8 Carbon Steel SAWL 450 II-F-D & SAWL 485 II FUD 1.5 Dry Gas 80 (min) 2.5 4.85 x 108 5.65 x 108 7850 15.875
Peluang Kapal di CADZ Tiap Tahun Peluang Kapal di CADZ dan Lego Jangkar Rangking Frekuensi
A 278 12 229 784 2.1 5 3.5 128 269 062 .00 0.0 085 085 9 0.0 004 254 29 2
B
C
D
E
F
G
730
109 5
547 5
109 5
474 5
730
674 08. 63 4.1 128 396 0.5 5 0.0 001 252 4 6.2 622 5E06
745 04. 28 4.1 128 437 7.4 5 0.0 001 384 3 6.9 214 3E06
878 086 .12 4.8 128 281 73. 69 0.0 008 909 4 4.4 547 E05
180 938 .96 5.2 128 538 9.7 1 0.0 001 704 4 8.5 219 8E06
807 129 .67 5.6 128 258 87. 19 0.0 008 186 3 4.0 931 7E05
149 008 .55 7.0 128 464 4.3 0 0.0 001 468 7 7.3 43 E06
1
1
1
1
1
1
Penilaian Frekuensi Akibat Sinking Vessels Kemungkinan dari sebuah kapal tenggelam di atas jalur pipa gas telah dikalkulasi sebagaimana kombinasi berikut: kemungkinan bahwa kapal berada di dalam critical sinking damage zone (CSDZ) dan kemungkinan bahwa kapal tenggelam. CSDZ untuk lokasi melintang diasumsikan dua kali panjang kapal. Ketika kapal yang tenggelam akhirnya menyentuh dasar laut maka harus berada di antara satu bagian panjang kapal sebelum jalur pipa dan satu bagian panjang kapal setelah jalur pipa. Kemungkinan kapal tenggelam di dalam CSDZ ditentukan
Kemudian, pipa gas offshore milik PT. Perusahaan Gas Negara yang akan dianalisis terbuat dari material carbon steel SAWL 450 II-F-D & SAWL 485 II FUD dengan diameter pipa 32” dan ketebalan pipa 15,875 mm. Penilaian risiko ini dilakukan pada jalur pipa gas offshore yang menyalurkan Dry Gas dari Labuhan Maringgai ke Muara Bekasi yang dilalui oleh jalur 2
dengan memperhatikan waktu yang dihabiskan kapal tersebut di suatu daerah dimana tenggelam membuatnya terbawa ke dalam CSDZ. Ini dihitung dari sebuah kapal cepat bias dekat dengan daerah CSDZ. Asumsi untuk mendapatkan frekuensi bagi kapal yang tenggelam yaitu 1. Kecepatan kapal di Muara Bekasi = 2 knot, 4 knot, 6 knot dan 8 knot. 2. Peluang kapal menyimpang dari alur pelayaran sebesar 5%. 3. Peluang kapal akan tenggelam pertahun di Indonesia sebesar 0.5%. 4. CSDZ adalah sepanjang kapal terbesar. Peluang kapal-kapal berada di dalam daerah CSDZ = CSDZ/lebar alur. Hasil dari penilaian frekuensi akibat sinking vessels untuk kecepatan kapal dari 2 knot dapat dilihat pada Tabel 3 dibawah ini. Tabel 3. Penilaian frekuensi akibat sinking vessels
Tabel 4. Penilaian frekuensi akibat dragged anchor Kecepatan Kapal 2 Knot Kelompok Kapal Jumlah Kapal per Tahun Total Waktu Kapal Melewati Saluran Pipa Lebar CADZ
Peluang Kapal di CADZ Tiap Tahun
Jumlah Kapal per Tahun
Total Waktu Kapal Melewati Saluran Pipa Lebar CSDZ Total Waktu Kapal di CSDZ Pertahun
Peluang Kapal di CSDZ Tiap Tahun Peluang Kapal di CSDZ dan Lego Jangkar Rangking Frekuensi
A 27 81 2 22 97 84 2.1 5 17 0 27 90 2.3 7 0.0 00 88 23 6 4.4 11 8E -06 1
B
C
D
E
F
G
730
109 5
547 5
109 5
474 5
730
674 08. 63
558 78. 21
878 086 .12
180 938 .96
808 660 .58
149 008 .55
190
210
330
340
350
420
914 .83
838 .17
206 97. 74
439 4.2 3
202 16. 51
447 0.2 6
0.0 000 289 3 1.4 464 9E07
0.0 000 265 1 1.3 252 8E07
0.0 006 545 3 3.2 726 4E06
0.0 001 389 6 6.9 479 7E07
0.0 006 393 1 3.1 965 5E06
0.0 001 413 6 7.0 681 8E07
1
1
1
1
1
1
Peluang Kapal di CADZ dan Lego Jangkar Rangking Frekuensi
B
0.00 850 859 0.00 034 034 4
730 674 08. 63 4.1 128 396 0.5 5 0.0 001 252 4 5.0 098 E06
2
1
269 062
Total Waktu Kapal di CADZ Pertahun
Kecepatan Kapal 2 Knot Kelompok Kapal
A 278 12 229 784 2.15 3.51 28
C 109 5 745 04.2 8 4.11 28 437 7.45
D 547 5 878 086 .12 4.8 128 281 73. 7 0.0 008 909 4
E 109 5 180 938. 96 5.21 28
F 474 5 807 129. 67 5.61 28
730 149 008. 55 7.01 28
538 9.71
258 87.2
464 4.30
0.00 081 863 3.27 454 E05
0.00 014 687 5.87 469 E06
1
1
0.00 013 843 5.53 715 E06
3.5 64E -05
0.00 017 044 6.81 758 E06
1
1
1
G
Penilaian Konsekuensi Pada tahap ini dilakukan analisis terhadap bahaya yang dapat terjadi untuk menentukan dampak bahaya terhadap jalur pipa, yaitu dampak akibat kejatuhan jangkar (dropped anchor), terseret jangkar (dragged anchor) dan kapal tenggelam (sinking vessels). Setelah data-data yang dibuthkan didapat kemudian dihitung dengan mengacu pada standard DNV RP F107 dan DNV RP F111. Selanjutnya, setelah seluruh perhitungan konsekuensi selesai didapatkan, kemudian dirngking berdasarkan kategori konsekuensi yang ada di dalam standard DNV RP F107. ANALISA PERHITUNGAN BESARNYA ENERGI YANG MAMPU DITAHAN OLEH PIPA Untuk perhitungan besarnya energi yang dapat ditahan oleh saluran pipa dapat dihitung berdasarkan rumus dalam standard DNV RP F107 seperti pada persamaan (1). 2𝜋𝜋 1/2
𝐷𝐷 1/2
𝛿𝛿 3/2
𝐸𝐸 = 16 × � � × 𝑚𝑚𝑝𝑝 × � � × 𝐷𝐷 × � � (1) 9 𝑡𝑡 𝐷𝐷 yang selanjutnya dibuat skenario energy yang mengenai pipa tiap dent/diameter (%) sebagai berikut : Pada dent/diameter 5% :
Penilaian Frekuensi Akibat Dragged anchor Bahaya akibat terseretnya pipa akibat tarikan jangkar kapal dalam kondisi darurat. Kemungkinan terputusnya pipa akibat penjatuhan jangkar dalam kondisi darurat merupakan gabungan dari beberapa hal berikut: kemungkinan penjatuhan jangkar pada daerah CADZ, kemungkinan daripada jangkar dijatuhkan kemudian diseret dan kemungkinan jangkar tersangkut pada pipa yang tidak terlindungi. Asumsi utama untuk mendapatkan frekuensi akibat terseret jangkar dapat dituliskan seperti dibawah ini. 1. Kecepatan kapal di Muara Bekasi = 2 knot, 4 knot, 6 knot dan 8 knot. 2. Peluang kapal menyimpang dari alur pelayaran sebesar 5%. 3. Peluang kapal untuk menjatuhkan jangkar dan menyeretnya sebesar 4% 4. Jangkar yang digunakan adalah stockless. 5. Critical Anchor Damage Zone (CADZ) = 2 x lebar jangkar terbesar + diameter pipa + ketebalan lapisan beton. Hasil dari penilaian frekuensi akibat dragged anchor untuk kecepatan kapal dari 2 knot dapat dilihat pada Tabel 4.
1
1
3
2 × 3.14 2 0.913 2 0.0456 2 E = 16 × � � × 30556.9 × � � × 0.91 × � � 9 0.0158 0.812
= 31.68 KJ Untuk skenario yang lain ditampilkan pada Tabel 5. Tabel 5. Energi Tumbukan tiap dent/diameter No Dent/Diameter (%) Energi (Joule) Energi (KJ) 5 31679.453 31.68 1 10 89720.949 89.72 2 15 164611.27 164.61 3 20 253435.62 253.44 4
3
Selanjutnya untuk menghitung besarnya energi maksimum yang mampu ditahan oleh saluran pipa akibat tertimpa dan terseret jangkar setelah dilapisi dengan concrete, dapat dihitung dengan persamaan (2). 𝐸𝐸𝐸𝐸 = 𝑌𝑌 × 𝑏𝑏 × ℎ × 𝑋𝑋𝑜𝑜 (2) Maka besarnya energy yang dapat diserap lapisan concrete untuk menahan energi tumbukan jangkar sebesar : Ek = 126 x 0.2 x0.2 x 0.1 = 504 KJ Sedangkan untuk besarnya energi maksimum yang mampu ditahan pipa akibat kapal tenggelam setelah dilapisi dengan concrete dapat dihitung dengan persamaan (3). (3) 𝐸𝐸𝐸𝐸 = 𝑌𝑌 × 𝑏𝑏 × ℎ × 𝑋𝑋𝑜𝑜
Dimana : ET m g V ρwater CD A VT
Maka besarnya energy yang dapat diserap lapisan concrete untuk menahan energi tumbukan jangkar berdasarkan persamaan (3) adalah Ek = 756 KJ Tabel 6 adalah tabel tentang besarnya energi yang dapat diserap oleh saluran pipa akibat tertimpa dan terseret jangkar setelah ditambahkan lapisan concrete dengan beberapa skenario. Tabel 6. Energi yang dapat diserap lapisan pipa akibat tertimpa dan terseret jangkar Energi (kJ) Rangkin Dent/diamete g r (%) No Coating Coating 1 <5 < 31.68 < 535.02 535.02 – 2 5 - 10 31.68 – 89.72 593.72 593.72 – 3 10 - 15 89.72 – 164.61 668.61 164.61 – 668.61 – 4 15 - 20 253.44 757.44 5 > 20 > 253.44 > 757.44
Terminal Velocity 1 𝐸𝐸𝑇𝑇 = 𝑚𝑚 × 𝑉𝑉𝑇𝑇 2 2 Dimana : ET = Energi Kinetik Terminal (Joule) m = Berat Jangkar (Kg) VT = Kecepatan Jatuhnya Jangkar (m/s) 𝑉𝑉𝑇𝑇 = �((2 × 𝐸𝐸𝑇𝑇 )/𝑚𝑚) Added Mass 𝑚𝑚𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 ℎ𝑜𝑜𝑜𝑜 = 𝑉𝑉𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 ℎ𝑜𝑜𝑜𝑜 × 𝜌𝜌𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙 Dimana : V = Volume Jangkar (m3) ρwater = Berat Jenis Air Laut (1025 kg/m3) = 0.1643 x 1025 m anchor = 168.44 Kg
Tabel 7. Energi yang dapat diserap lapisan pipa akibat tertimpa kapal tenggelam Energi (kJ) Dent/diameter Rangking (%) No Coating Coating <5 5 - 10 10 - 15 15 - 20 > 20
< 31.68 31.68 - 89.72 89.72 - 164.61 164.61 - 253.44 > 253.44
Impact Energy
< 787.7 787.7 - 845.6 845.6 - 920.6 920.6 - 1009.4 > 1009.4
2
𝑚𝑚
𝜌𝜌 𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤
= 29873.54 Joule
− 𝑉𝑉�
(7)
1 𝐸𝐸𝐸𝐸 = (1290 + 168.44) × 6.812 2
33.77 KJ
Setelah dilakukan perhitungan seperti diatas maka didapatkan jumlah energi yang dihasilkan oleh jangkar dan yang diterima oleh pipa. Untuk jangkar dengan berat 1290 Kg menghasilkan energi untuk pipa sebesar 33.77 Joule. Untuk hasil perhitungan berat jangkar lainnya dapat dilihat pada Tabel 9.
No 1 2 3 4 5 6 7
Tabel 8. Data Jangkar dengan Berat 1290 KG Input Data Unit 1290 KG Parameter Anchor Density kg/m3 7850 Anchor Mass kg 1290 Anchor Volume m3 0.1643 Anchor Breadth m 1.250 Anchor Width m 0.54 Projected Area of Object m2 0.675 Density of sea water kg/m3 1025 Gravity m/s2 10 Drag Coefficient 0.7 Pipeline OD m 0.8128 Wall Thickness m 0.015875 SMYS N/m2 4.85E+08 Added Mass (ma) kg 168.44
𝐶𝐶𝑑𝑑 ×𝐴𝐴
𝐸𝐸𝐸𝐸 = 𝐸𝐸𝑇𝑇 + 𝐸𝐸𝐴𝐴 1 = (𝑚𝑚 + 𝑚𝑚𝑎𝑎 ) × 𝑉𝑉𝑇𝑇 2
(6)
Dimana : m = Berat Jangkar (Kg) ma = Berat Tambahan Jangkar (Kg) VT = Kecepatan Jatuhnya Jangkar (m/s)
Penilaian Konsekuensi Akibat Kejatuhan Jangkar Analisis konsekuensi akibat pipa kejatuhan jangkar dilakukan dengan menggunakan data jangkar yang diambil dari buku panduan Yantai Zhong Cheng Metals & Machinery dan BKI Volume 2 Section 18. Semua jangkar yang digunakan diasumsikan bertipe stockless. Untuk perhitungan konsekuensi akibat kejatuhan jangkar diambil contoh berat jangkar 1290 KG. Untuk data dari berat jangkar 1290 KG seperti pada Tabel 8.
Terminal Energy 𝑚𝑚 ×𝑔𝑔 𝐸𝐸𝑇𝑇 = � �×�
(5)
𝑉𝑉𝑇𝑇 = �((2 × 29873.54)/1290) = 6.81 𝑚𝑚/𝑠𝑠
Sedangkan tabel 7 adalah tabel tentang besarnya energi yang dapat diserap oleh saluran pipa akibat tertimpa kapal tenggelam ditambahkan lapisan concrete dengan beberapa scenario.
1 2 3 4 5
= Energi Kinetik Terminal (Joule) = Berat Jangkar (Kg) = Kecepatan Gravitasi (10 m/s2) = Volume Jangkar (m3) = Berat Jenis Air Laut (1025 kg/m3) = Koefisien Drag Jangkar = Proyeksi Luasan Jangkar (m2) = Kecepatan Jatuhnya Jangkar (m/s)
Tabel 9. Hasil Perhitungan Impact Energy Berat Jangkar (KG) Impact Energy (KJ) 1290 33.77 2460 79.83 3540 130.80 4320 170.90 6000 182.31 7800 258.72 16900 766.24
Penilaian Konsekuensi Akibat Kapal Tenggelam Dalam penilaian resiko terhadap kapal yang tenggelam dilakukan perhitungan untuk point load dan line load. Dalam melakukan perhitungan diambil contoh perhitungan kapal dengan DWT 2000 TON. Untuk data yang digunakan dalam perhitungan ini dapat dilihat pada Tabel 10.
(4)
4
Tabel 10. Data Untuk Perhitungan Sinking Vessels Input Data Unit Value Parameter Pipeline OD m 0.8128 Pipeline Radius m 0.4064 SMYS N/m2 4.85E+08 Wall Thickness m 0.015875 Dynamic Amplification Factor (DAF) 1.2 Density (Vessels) kg/m3 7850 Density (Sea Water) kg/m3 1025 Gravity m/s2 10 Plastic Moment Capacity N 30556.89 Displacement TON 2000 Moulded Breadth m 10 Vessels Length m 80 Submerged Mass (𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀 = 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 × 𝐷𝐷𝐷𝐷 ×
Analisa Perhitungan Besarnya Energi yang Bekerja Pada Jangkar. Pipeline dimensions and material Outer Diameter Wall Thickness, tnom Corrosion Allowance SMYS SMTS Thickness coating Water depth Steel Mass, mt Velocity
Length, Lw Impact Load Hydrodynamic Mass ma = 2.14 x mt Bending Stiffeness, kb Impact Velocity Coefficient, ch
−𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤 )
𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠
= 2086.6 TON Submerged Weight 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 𝑊𝑊𝑊𝑊𝑊𝑊𝑊𝑊ℎ𝑡𝑡 = 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀 × 𝑔𝑔 = 2086 x 10 = 20866.24 KN
ini akan diambil contoh kapal dengan DWT 2000 Ton dengan kecepatan 2 knot.
(8)
= 0.8128 m = 0.015875 m = 0.0015 m = 4.85E+08 N/m2 = 5.65E+08 N/m2 = 0.1 m = 15 m = 1290 Kg = 2 Knot = 1.03 m/s = 3.70 Km/Hour = 45 m
= 2760.6 Kg = 10 MN/m = 0.85
(9) Energy Reduction Factor Steel Mass Associated,Rfs = 0.75 Added Mass Associated,Rfa = 0.6 Pipe Wall Thickness,t = 0.0144 m Absorbed Impact Energy (ES) 1 𝐸𝐸𝐸𝐸 = 𝑅𝑅𝑓𝑓𝑓𝑓 × × 𝑚𝑚𝑡𝑡 × (𝐶𝐶ℎ × 𝑉𝑉)2 2 = 10261.4 Joule
Perhitungan energi yang diterima pipa akibat beban terpusat dapat dilihat pada persamaan dibawah ini. (10) 𝐸𝐸 = 𝐸𝐸𝐸𝐸 − (𝑤𝑤 × 𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡) Dimana : 𝐸𝐸𝐸𝐸 = 1043.3121 KJ dm = 2.938 x 10-5 m sehingga berdasarkan persamaan (10), diperoleh E = 1042.7106 KJ Untuk perhitungan yang digunakan untuk mengetahui energi yang mengenai pipa pada saat beban merata dapat dilihat pada persamaan dibawah ini. 𝐸𝐸 = 𝐸𝐸𝐸𝐸 − (𝑤𝑤 × 𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚) (11) Dimana : Ek = 1043.3121 KJ dm = 0.0006901 m sehingga berdasarkan persamaan (11), diperoleh E = 1029.1868 KJ
(12)
Gambar 2. Reduction factor for concrete and base steel pipe
Setelah dilakukan perhitungan seperti diatas maka didapatkan hasil untuk energi pada point load sebesar 1042.7106 KJ dan line load sebesar 1029.1868 KJ pada kapal dengan DWT 2000 Ton. Untuk hasil perhitungan kapal kelompok lain dapat dilihat pada Tabel 11.
Untuk gaya impact yang disebabkan oleh hydrodynamic mass (Fb) dihitung dengan persamaan dibawah ini. 𝐹𝐹𝑏𝑏 = 𝐶𝐶ℎ × 𝑉𝑉 × �𝑚𝑚𝑎𝑎 × 𝑘𝑘𝑏𝑏 (13) = 523.104 KN Dimana absorbed energy of hydrodynamic mass dibatasi oleh energi maksimum yang ada. Untuk perhitungannya dapat dilihat pada persamaan dibawah ini. 1 1 𝑚𝑚𝑎𝑎 × (𝐶𝐶ℎ × 𝑣𝑣)2 (14) 𝐸𝐸𝑎𝑎 = 𝑅𝑅𝑓𝑓𝑓𝑓 × 2 3 ≤
Tabel 11. Hasil Perhitungan Sinking Vessels Point Line Displaceme Load Load Vessels Type nt (TON) (KJ) (KJ) FVL (Fishing Vessel Large) 2000 1042.71 1029.19 PFM (Passenger Ferry Medium) 6000 3124.52 3002.81 TVM (Oil Tanker Vessel Medium) 10000 5201.52 4863.43 NVM (Navy Vessel Medium) 20000 10379.97 9020.59 TVL (Oil Tanker Vessel Large) 30000 15514.35 12471.48 CTX (Container Extra Large) 70000 35779.10 19212.38
75×𝑓𝑓𝑦𝑦 ×𝑡𝑡
2
3277.76 Joule ≤ 13681.88 Joule Maka nilai dari absorbed energy of hydrodynamic mass diambil yang maksimum dari Es dan Ea yaitu 13681.88 Joule. Pull-Over Load Water Depth = 15 m Height = 1.1 m Drag Coefficient =2 Added Mass Coefficient =2 Axial Friction Coefficient = 0.4 Lateral Friction Coefficient = 0.6 Load Effect Factor = 1.1 Condition Load Effective Factor = 1.07 Untuk Dimensionless Height dapat dihitung dengan persamaan (15).
Penilaian Konsekuensi Akibat Terseret Jangkar Dalam penilaian resiko akibat terseret jangkar akan dihitung energi yang dihasilkan oleh jangkar yang terdiri dari impact load, pull over load dan hooking load. Kemudian dihitung energi yang dihasilkan oleh mesin kapal dan rantai jangkar. Pada perhitungan 5
�= 𝐻𝐻
𝑂𝑂𝑂𝑂 +0.2 2
𝐻𝐻𝑠𝑠𝑠𝑠 +
= 2275 HP = 2275 HP = BHP mcr x 0.85 = 1934 HP SHP = BHP scr x 0.98 = 1895.32 HP DHP = SHP x .98 = 1857.42 HP EHP = DHP x PC = 1241.33 HP = 1663.98 KW Tahanan = EHP/Vs = 269.57 KN T = R/ (1-t) = 343.40 KN Maka besarnya energi thrust yang bekerja dapat dihitung dengan persamaan (25). E=Txs (25) = 154.91 KJ
(15)
𝐵𝐵
BHP mcr BHP scr
= 1.28 Untuk empirical force coefficient dihitung dengan persamaan (16). (16) 𝐶𝐶𝐶𝐶 = 8.0(−𝑒𝑒 −0.8𝐻𝐻� ) = 5.13 Untuk warp line stiffeness dihitng dengan persamaan (17).
𝑘𝑘𝑘𝑘 =
3.5×10 7
(17)
𝐿𝐿𝑤𝑤
= 777.78 KN Untuk maximum pull-over force dihitung dengan persamaan (18).
1
𝐹𝐹𝑝𝑝 = 𝐶𝐶𝑓𝑓 × 𝑉𝑉 × (𝑚𝑚𝑡𝑡 × 𝑘𝑘𝑤𝑤 ) �2 (18) = 601.50 KN Untuk corresponding maximum downward acting force dapat dihitung dengan persamaan (19). (19) 𝐹𝐹𝑍𝑍 = 𝐹𝐹𝑝𝑝 (0.2 + 0.8 × 𝑒𝑒 −2.5𝐻𝐻� ) = 139.74 KN
Perhitungan Energi Dari Windlass Jangkar = 2 Buah Masa = 1290 Kg Panjang Rantai = 385 m Diameter = 36 mm 𝑤𝑤 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 = 2𝑓𝑓ℎ × �𝐺𝐺𝐺𝐺 + (𝑀𝑀𝐿𝐿 × 𝐿𝐿𝑎𝑎 )� × (1 − �𝜌𝜌 × × 𝑎𝑎�) (26)
Untuk Pull-over load duration dapat dihitung dengan persamaan (20). 𝑚𝑚
𝑇𝑇𝑝𝑝 = 𝐶𝐶𝑇𝑇 × 𝐶𝐶𝐹𝐹 ( 𝑡𝑡 ) 𝑘𝑘 𝑤𝑤
1� 2
+
𝛿𝛿 𝑝𝑝 𝑣𝑣
(20)
= 0.43846 s Maka besarnya energi yang bekerja pada saat pull-over dapat dihitung dengan persamaan (21). E = Fz x S (21) = 63.04 KJ Hooking Untuk maximum lifting height dapat dihitung dengan persamaan (22). (22) Hl = 0.7B – 0.3OD = 0.0814 m Maka besarnya energi yang bekerja pada saat hooking dapat dihitung dengan persamaan (23). E = Ep + Ek (23) = (𝑚𝑚𝑎𝑎 × 𝑔𝑔 × 𝐻𝐻𝑡𝑡 ) + (0.5𝑚𝑚𝑎𝑎 × 𝑣𝑣 2 ) = 3.71 KJ Karena energi yang bekerja pada jangkar terhadap pipa merupakan gabungan antara impact, pull-over, dan hooking maka total energinya merupakan penjumlahan dari ketiganya dapat dilihat pada persamaan (24). E total = E impact + E pull-over + E hooking (24) = 80.43 KJ
𝜌𝜌
= 6109 Kg
𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀 =
(𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 ×𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 ) 2×𝜂𝜂𝜂𝜂𝜂𝜂
(27)
= 1643.48 Nm
𝑀𝑀𝑀𝑀 =
𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀 (𝑖𝑖𝑖𝑖 ×𝜂𝜂𝜂𝜂 )
(28)
= 1001.31 Nm
𝑁𝑁𝑁𝑁 =
(𝑀𝑀𝑀𝑀 ×𝑁𝑁𝑁𝑁 )
(29) 746 = 26.84 HP = 20.03 KW Maka energi yang dihasilkan oleh windlass sebesar 8.78
KJ.
Analisa Perhitungan Besarnya Energi yang Bekerja Pada Rantai Jangkar. Berat Jangkar Panjang rantai jangkar Diameter rantai jangkar Masa rantai jangkar
Analisa Perhitungan Besarnya Energi Tarikan Kapal. Perhitungan Energi Dari Engine Kapal Analisa besarnya thrust kapal yang bekerja pada pipa. Data untuk kapal yang ada: LPP = 80 m LWL = 83.2 m B = 10 m T = 4.5 m H =6m Vs = 12 Knot Cp = 0.67 Cb = 0.62 V drag = 1.02888 m/s t = 0.5Cp – 0.12 = 0.215 w = 0.5 Cb – 0.05 = 0.26 ηH = (1-t)/(1-w) = 1.06 ηrr = 1.05 ηP = 0.6 PC = ηH x ηrr x ηP = 0.67
Berat rantai jangkar Sin 45o
T=
Tv sin θ
= 1290 Kg = 50 m = 36 mm = 0.023 x (dc)2 = 29.81 Kg/m = 1490.4 Kg = 14904 N = 0.85 (30)
= 17534.12 N Maka besarnya energi yang bekerja pada rantai jangkar dapat dihitung dengan persamaan (31). E=Txs (31) = 7.91 KJ Jadi total energi yang bekerja terhadap pipa dapat dihitung dengan persamaan (32). T total = T trawl + T thrust kapal + T rantai (32) = 243.25 KJ Setelah dilakukan perhitungan seperti diatas maka didapatkan energi yang bekerja sebesar 243.25 KJ pada kapal dengan DWT 2000 Ton dan kecepatan 2 knot dengan menggunakan engine kapal. Untuk hasil perhitungan kapal kelompok lain pada dapat dilihat pada Tabel 12. Pada tabel tersebut akan ditampilkan energi pada saat kecepatan kapal mengakibatkan rupture pada pipa.
Berikut ini adalah tahapan-tahapan untuk menghitung besarnya Thrust kapal dengan cara seperti di bawah ini. Engine Power = 3050 KW 6
*Kecepatan kapal 2 knot Tabel 12. Tabel Hasil Perhitungan Dragged Anchor dengan Engine Kapal
Energy
Unit
2000 6Kn ot
b.Pull-over Load c.Hooking Load Total Impact Energy
KJ
7000 0 2Kn ot 179.2 4 825.8 5
15.4
15.43
10.18
17.25
48.58
705.8 8
600.6 4 530.8 0 48.66 1180. 1
220.7 1 642.8 5 36.40 899.9 6
374.0 8 1480. 5 92.47 1947. 1
1053. 7 4006. 8 431.1 5491. 6
Thrust Energy
464.7
Chain Energy Total Energy On Pipeline
23.7 1194. 6
Pada risk matrix diatas, jangkar dengan kategori A,B,C,D,E,dan F berada pada zona hijau (acceptable), sedangkan untuk jangkar dengan kategori G berada pada zona kuning (ALARP) sehingga resiko masih dapat diterima. Risk Matrix akibat Sinking Vessels Point Load 1
26.1
13.2
63.64
63
120.2
173
293.2 0
3.71
7.07
10.18
17.25
48.58
80.43
153.3 7
220.7 1
374.0 8
Thrust Energy
8.78
23.26
40.17
88.51
Chain Energy
7.91
21.07
36.40
80.08
1053. 7 415.3 6 373.3 4
97.12
197.7 1
297.2 8
542.6 8
Unit
a.Impact Load b.Pull-over Load c.Hooking Load Total Impact Energy
KJ
Total Energy On Pipeline
2000
Keterangan : Group
1
4
B C D E F
1
1842
Energi (KJ) 33.77 (1) 79.83 (1) 130.80 (1) 170.90 (1) 182.31 (1) 258.72 (1) 766.24 (5)
2000
1042.71 (5)
4.412E-06 (1)
6000
3124.52 (5)
1.446E-07 (1)
10000
5201.52 (5)
2.651E-07 (1)
20000
10372.97 (5)
3.273E-06 (1)
30000
15514.35 (5)
6.948E-07 (1)
70000
35779.10 (5)
7.068E-07 (1)
2
Risk Matrix 3 4
5
A,B,C,D,E,F Konsekuensi
Keterangan : Group A B C
D
E F
Keterangan : Berat Jangkar (KG) 1290 2460 3540 4320 6000 7800 16900
Frekuensi
5 4 3 2 1
Konsekuensi Group A B C D E F G
Energi (KJ)
Pada risk matrix diatas, kapal pada kategori A,B,C,D,E, dan F berada pada zona kuning (ALARP) sehingga resiko masih dapat diterima. Line Load
5
G
DWT (TON)
*Kecepatan kapal 2 knot
Frekuensi
A B,C,D,E,F
Vessel Type PFS (Passanger Ferry Small) PFM (Passenger Ferry Medium) TVM (Oil Tanker Vessel Medium) NVM (Navy Vessel Medium) TVL (Oil Tanker Vessel Large) CTX (Container Extra Large)
A
Berdasarkan hasil perkiraan frekuensi dan perkiraan konsekuensi yang sudah didapatkan, maka selanjutnya dibuat matrik resiko yang mengacu pada DNV RP F107. Jika ternyata resiko berada pada zona yang tidak dapat diterima, maka harus dilakukan analisa resiko kembali sampai resiko yang didapatkan dapat diterima. Cara yang dilakukan untuk mengurangi resiko adalah dengan mengurangi frekuensi kejadian atau mengurangi konsekuensi kejadian dan mungkin mengurangi keduanya. Berikut ini adalah risk matrixnya untuk resiko akibat kejatuhan jangkar, terseret jangkar, dan kapal tenggelam. Risk Matrix akibat dropped anchor 5 4 3 2 1
A,B,C,D,E,F Konsekuensi
Risk Matrix
Risk Matrix 2 3
5
Frekuensi
4.8
7000 0 179.2 4 825.8 5
Energy
Risk Matrix 3 4
5 4 3 2 1
Sedangkan untuk hasil perhitungan dengan menggunakan daya windlass dapat dilihat pada Tabel 13. Tabel 13. Tabel Hasil Perhitungan Dragged Anchor dengan Windlass Ship DWT 1000 3000 6000 0 0
2
Frekuensi
123.1 4 567.3 4
a.Impact Load
Ship DWT 1000 3000 6000 0 0 4Kn 2Kn 2Kn ot ot ot 104.3 37.55 63.64 6 480.8 172.9 293.2 5 9 0
Vessel Type PFS (Passanger Ferry Small) PFM (Passenger Ferry Medium) TVM (Oil Tanker Vessel Medium) NVM (Navy Vessel Medium) TVL (Oil Tanker Vessel Large) CTX (Container Extra Large)
DWT (TON)
Energi (KJ)
Frekuensi
2000
1029.19 (5)
4.412E-06 (1)
6000
3002.81 (5)
1.446E-07 (1)
10000
4863.43 (5)
2.651E-07 (1)
20000
9020.59 (5)
3.273E-06 (1)
30000
12471.48 (5)
6.948E-07 (1)
70000
19212.38 (5)
7.068E-07 (1)
*Kecepatan kapal 2 knot
Frekuensi 0.000425429 (2) 6.2622E-06 (1) 6.9214E-06 (1) 4.2541E-05 (1) 8.5219E-06 (1) 4.0931E-05 (1) 7.3433E-06 (1)
Pada risk matrix diatas, kapal dengan kategori A,B,C,D,E,F, dan G berada pada zona kuning (ALARP) sehingga resiko masih dapat diterima. Risk Matrix akibat Dragged anchor Risk Matrix Akibat Dragged Anchor Dengan Menggunakan Engine Kapal 7
1
Risk Matrix 3
4
A B
dari kapal dengan DWT 70.000 Ton. Untuk beban terpusat diberikan sebesar 429865.5 KN dan beban merata sebesar 3582.2 KN. Kemudian model di running untuk mendapatkan hasil setelah diberi beban. Hasil setelah dilakukan running akan didapatkan berapa besar deformasi yang terjadi terhadap pipa akibat dari pembebanan. Hasil dari running untuk beban terpusat dalam bentuk energi didapatkan hasil 37500 KJ dapat dilihat pada Gambar 3.
5
C,D,E
Frekuensi
5 4 3 2 1
2
Konsekuensi
Keterangan : Group A B C D E
DWT (TON) 2000 6000 10000 30000 70000
Energi (KJ) 243.25 (1) 443.10 (1) 899.96 (5) 1947.1 (5) 5491.6 (5)
Frekuensi 0.0003403 (2) 5.0098E-06 (1) 5.5371E-06 (1) 6.8175E-06 (1) 5.8746E-06 (1)
*Kecepatan kapal 2 Knot Pada risk matrix diatas, kapal dengan kategori A dan B berada pada zona hijau (acceptable), sedangkan untuk kapal katergori dengan C,D,dan E berada pada zona kuning (ALARP) sehingga resiko masih dapat diterima. Gambar 3. Hasil running untuk beban terpusat dalam bentuk energi Selain itu didaptkan juga nilai deformasi dari pipa akibat beban terpusat sebesar 6.114 meter, dapat dilihat pada Gambar 4.
Risk Matrix Akibat Dragged Anchor Dengan Menggunakan Windlass 2
A B,C
D
Risk Matrix 3
4
5
E
Frekuensi
5 4 3 2 1
1
Konsekuensi
Keterangan : Group A B C D E
DWT (TON) 2000 6000 10000 30000 70000
Energi (KJ) 97.12 (1) 197.71 (1) 297.28 (1) 542.68 (1) 1842.37 (5)
Frekuensi 0.0003403 (2) 5.0098E-06 (1) 5.5371E-06 (1) 6.8175E-06 (1) 5.8746E-06 (1)
*Kecepatan kapal 2 Knot
Gambar 4. Hasil running dalam bentuk deformasi beban terpusat
Pada risk matrix diatas, kapal dengan kategori A, B, C, dan D berada pada zona hijau (acceptable), sedangkan untuk kapal katergori dengan E berada pada zona kuning (ALARP) sehingga resiko masih dapat diterima.
Untuk hasil running beban merata didapatkan hasil dalam bentuk energi sebesar 18710 KJ dapat dilihat pada Gambar 5 dan hasil running dalam bentuk deformasi didapatkan nilai 3.102 meter dapat dilihat pada Gambar 6.
Simulasi Menggunakan ANSYS 12.0 Setelah dilakukan perhitungan secara manual untuk menganalisis risiko yang terjadi terhadap pipa akibat kapal tenggelam selanjutnya dilakukan simulasi dengan menggunakan software ANSYS 12.0. Tujuan utama finite element analysis adalah untuk mengekspresikan perilaku nyata sebuah sistem rekayasa secara matematis. Oleh karena itu untuk membuat model 3-dimensi kasus sinking vessels adalah memodelkan struktur pipa secara 3dimensi dalam ANSYS. Untuk pemodelan ini digunakan elemen solid 186. Dalam pembuatan model geometri dimasukan beberapa input yaitu density pipa 7850 kg/m3, density beton 3043 kg/m3, elastisitas pipa 207000 x 106 N/m2, poisson ratio pipa 0.3, elastisitas beton 300 x 106N/m2, dan poisson ratio beton 0.2. Kemudian dilakukan meshing yang dimulai dengan meshing pada garis dan menentukan jumlah pembagian elemen dalam satu garis, sehingga kita dapat menghitung panjang satu elemen. Dalam pemeshingan model dibagi menjadi 1000 untuk panjang pipa dan 40 lebar pipa. Meshing secara menyeluruh dapat dilakukan. Setelah model telah selesai di meshing kemudian model diberi beban dimana beban yang diberikan adalah beban dari kapal. Pada proses pembebanan ini diambil beban yang terbesar
Gambar 5. Hasil running untuk beban merata dalam bentuk energi
8
Perencanaan Penulangan Susut Untuk pelat yang menggunakan batang tulangan ulir mutu 400 MPa, tulangan susut harus dihitung dengan rasio tulangan minimum 0,0018 (SNI-03-2847-2002 ps 9.12.2.1). Maka tulangan susut yang dibutuhkan sebesar (pakai D16 As = 201,06 mm2) Asperlu = 0,0018 x 1000 x 444 = 799,2 mm2 Jarak tulangan yang dibutuhkan 1000 ⋅ As tulangann 1000 ⋅ 201,06 = = 251,579mm s= 799,2 As tulangan Maka dipasang tulangan susut D16-250 (Aspakai = 497,5 mm2).
Gambar 6. Hasil running dalam bentuk deformasi beban merata
Desain Box Culvert Setelah mendapatkan ukuran dari tulangan utama dan tulangan susut kemudian dibuat desain dari box culvert. Untuk panjang efektif dari box culvert didapatkan yaitu 1.2 meter, yang ditunjukkan dengan Gambar 7.
Dari gambar diatas dapat diketahui hasilnya dimana besar deformasi yang terjadi pada pipa akibat beban merata kapal 70000 DWT sebesar 0.008358 meter.
Mitigasi Risiko Setelah dilakukan penilaian risiko terhadap jalur pipa offshore milik Perusahaan Gas Negara di Muara Bekasi, ada beberapa segmen yang berada di daerah ALARP. Untuk lebih menjamin keamanan dari operasi jalur pipa ini maka perlu dilakukan upaya untuk mengurangi kemungkinan risiko yang muncul sehingga dapat masuk ke daerah yang dapat diterima. Dalam mitigasi risiko ini akan digunakan box culvert untuk melindungi pipa karena box culvert diproduksi masal oleh produsen lokal dan mudah untuk dipasang. Untuk mengetahui struktur dari pelindung pipa digunakan bantuan program SAP 2000 v.14.2.2 untuk mendapatkan gaya dalam yang bekerja pada struktur. Pembebanan pada pelindung pipa ini diambil dari akibat beban kapal yang tenggelam. Kemudian dilakukan perhitungan penulangan. Perhitungan Penulangan Utama Untuk melakukan perhitungan terhadap tulangan utama akan dilakukan seperti dibawah ini. Momen Positif (Mu) = 1130,83kNm Di rencanakan tebal box 500 mm Mutu beton fc 50 MPa Clear cover 45 mm Dengan tulangan 32 (fy = 400 MPa) Tinggi efektif d = 500 – 45 – 32/2 = 444 mm 0,85 ⋅ β 1 ⋅ fc 600 = 0,04144 ⋅ ρb = fy 600 + fy ρmax = 0,75 x ρb = 0,75 x 0,0325 = 0,0244 ρ min = Mn = Rn =
Gambar 7. Desain Box Culvert Estimasi Biaya Pembuatan Box Culvert Untuk proteksi pipa sepanjang ±5 km maka jumlah box culvert yang dibuthkan sebanyak 4167 buah. Untuk biaya pembuatan satu segmen box culvert dapat dilihat pada tabel dibawah ini. Tabel 14. Biaya pembuatan 1 segmen box culvert Komponen Besi Beton
1,4 1,4 = = 0,0035 fy 400
Mu
φ
=
1000 ⋅ d 2
ρperlu =
=
1431,25 ⋅ 10 6 1000 ⋅ 444 2
/kg /m3
Jumlah 2188 4.5 Total
Total Rp 25,118,240.00 Rp 5,247,000.00 Rp 30,365,240.00
Sehingga untuk pembuatan box culvert sebanyak 4167 buah dibutuhkan biaya sebesar 4167 x Rp 30,365,240 = Rp. 126,531,955,080.00
1145 = 1431,25 kNm 0,8
Mn
Harga Rp 11,480.00 Rp 1,166,000.00
Rekomendasi Untuk Mitigasi Risiko Lainnya 1. Segera setelah modifikasi pada perlindungan jalur pipa dilakukan, maka perusahaan harus memastikan bahwa peta alur pelayaran dapat diperbaharui dimana perlindungan pada pipa ditandai dengan jelas pada peta tersebut. 2. Walaupun peta laur pelayaran telah diperbaharui, itu bukan berarti semua kapal laut akan menggunakan peta tersebut atau menggunakan peta versi terbaru. PGN harus dapat meningkatkan kesadaran akan keberadaan perlindungan pada pipa melalui pengadaan hubungan yang lebih baik dengan otorita pelabuhan di area tersebut. 3. Penanda jalur pipa mungkin juga digunakan dan memberikan referensi visual yang jelas untuk kapal laut yang melakukan perjalanan di daerah-daerah tersebut dimana terdapat bahaya dasar laut. Hal ini dapat meningkatkan kesadaran pengguna alur karena tanda-tanda tersebut dipasang secara permanen dan terlihat dengan jelas.
= 7,26 MPa
0,85 ⋅ fc 2 ⋅ Rn ⋅ 1− 1− = 0,02004 fy 0,85 ⋅ fc
Maka dipakai rasio tulangan ρ perlu = 0,02004 Asperlu = ρperlu x 1000 x d = 8898 mm2 menggunakan Tulangan D32 (As = 804 mm2) Jarak tulangan yang dibutuhkan 1000 ⋅ Astulangan 1000 ⋅ 804 s= = = 90,39 mm As perlu 8898 Maka dipasang tulangan utama D32-75 9
4. Patroli maritim regular juga diperlukan. Patroli ini mempunyai dua tujuan yaitu memungkinkan inspeksi visual regular dari jalur pipa, serta patrol dapat digunakan untuk mengidentifikasi potensi keanehan. 5. Selama masa operasional dari jalur pipa, inspeksi periodik disarankan untuk mendeteksi kebocoran, menilai jalur pipa untuk setiap kerusakan yang akan mengurangi keutuhan struktural jalur pipa.
Sedangkan untuk risiko akibat pipa terseret jangkar yang menggunakan windlass menunjukan bahwa kapal kelompok A, B, C dan D berada pada daerah yang dapat diterima. Kondisi ini berlaku untuk semua variasi kecepatan kapal yaitu, 2 knot, 4 knot, 6 knot, dan 8 knot. Sedangkan untuk kelompok kapal E berada pada daerah ALARP. Windlass Group A B C D E
KESIMPULAN Berdasarkan risk assessment yang telah dilakukan pada pipa gas offshore Labuhan Maringgai – Muara Bekasi, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : 1. Dari penilaian risiko yang telah dilakukan terhadap pipa gas offshore Labuhan Maringgai – Muara Bekasi didapatkan matrik risiko. Dari analaisis matrik risiko diperoleh: a. Risiko akibat pipa kejatuhan jangkar menunjukan bahwa jangkar dengan berat 1290 KG – 7800 KG berada pada daerah yang dapat diterima. Kondisi ini berlaku pada empat variasi kecepatan kapal yaitu 2 knot, 4 knot, 6 knot, dan 8 knot. Untuk kapal dengan berat jangkar 16900 KG akan berada pada daerah ALARP. Walaupun konsekuensinya berada pada level 5 namun frekuensinya sangat kecil sehingga masih bisa diterima. Group A B C D E F G
Berat Jangkar (KG) 1290 2460 3540 4320 6000 7800 16900
Konsekuensi 1 1 1 1 1 1 5
Konsekuensi 5 5 5 5 5 5
Frekuensi 1 1 1 1 1 1
[1] Det Norske Veritas, Marine Risk Assesment – Risk Assesment of Pipeline Protection (DNV-RP-F107) 2001. [2] Det Norske Veritas, Marine Risk Assesment – Interference Between Trawl Gear and Pipelines (DNV-RP-F111) 2001. [3] Puji A , Ika. 2008. Analisa Pipeline Risk Assesment : Kasus Pada Gas Pipeline.Tugas Akhir, ITS. [4] Artana, KB. 2010. Pekerjaan Risk Assesment dan Desain Sistem Proteksi Jalur Pipa Offshore. Surabaya. [5] Liu , Henry. 2003. Pipeline Engineering . Lewis Publisher [6] Putri , Rosyida H. 2011. Penilaian Risiko Pada Gas 8’’ Akibat Adanya Perubahan Tekanan Dengan Metode Societal Risk Assesment. Tugas Akhir, ITS. [7] Pipa Bawah Laut ,( http://putukebarongan.blogspot.com dikutip pada 12 Februari 2011 pukul 02.00 WIB ) [8] Kent, MW.2004. Pipeline Risk Management Manual, Third Edition, Ideas, Techniques, and Resources. Elsevier Inc. [9] Pratama, Raditya H. 2010. Risk Assessment Tanker LNG Dalam Studi Kasus Suplai LNG Dari Ladang Tangguh Ke Teluk Benoa Bali. Tugas Akhir, ITS. [10] www.id.wikipedia.org/wiki/Gas_alam [11] Artana, KB. 2009. Penilaian Risiko Pipa Gas Bawah Laut Ujung Pangkah-Gresik dengan Standard DNV RP F-107. ITS [12]http://berita.liputan6.com/read/123535/BP.ONWJ.Bentuk.Ti m.Penyelidik.Kebocoran.Pipa [13] http://aryapersada.com/search/sni-box-culvert
DWT (TON) 2000 6000 10000 20000 30000 70000
Konsekuensi 5 5 5 5 5 5
Frekuensi 1 1 1 1 1 1
Beban Merata Group A B C D E F
c. Risiko akibat pipa terseret jangkar yang menggunakan engine kapal menunjukan bahwa kapal kelompok A dan B berada pada daerah yang dapat diterima. Kondisi ini berlaku untuk semua variasi kecepatan kapal yaitu, 2 knot, 4 knot, 6 knot, dan 8 knot. Sedangkan untuk kelompok kapal C,D, dan E berada pada daerah ALARP. Engine Kapal Group A B C D E
DWT (TON) 2000 6000 10000 30000 70000
Konsekuensi 1 1 5 5 5
Frekuensi 2 1 1 1 1
DAFTAR PUSTAKA
Frekuensi 2 1 1 1 1 1 1
DWT (TON) 2000 6000 10000 20000 30000 70000
Konsekuensi 1 1 1 1 5
2. Dari simulasi yang telah dilakukan dengan menggunakan software ansys didapatkan nilai deformasi dari beban kapal 70000 DWT untuk beban terpusat sebesar 0.088759 meter dan untuk beban merata sebesar 0.008358 meter. 3. Sistem proteksi pipa yang dipilih sebagai langkah mitigasi dari hasil penilaian risiko terhadap jalur pipa gas Perusahaan Gas Negara adalah dengan menggunakan box culvert.
b. Risiko akibat tenggelamnya kapal berada pada daerah ALARP. Kondisi ini diperoleh untuk seluruh ukuran kapal pada variasi kecepatan kapal yaitu, 2 knot, 4 knot, 6 knot, dan 8 knot. Walaupun konsekuensi yang dihasilkan akibat kejadian ini akan mengakibatkan pipa rupture baik itu akibat beban terpusat ataupun beban merata, namun kondisi ALARP diperoleh karena frekuensi tenggelamnya kapal sangat kecil. Beban Terpusat Group A B C D E F
DWT (TON) 2000 6000 10000 30000 70000
Frekuensi 2 1 1 1 1
10
