1. Judul Field Project : Analisa Kapasitas Diesel Engine-

Marine Gen Set Berdasarkan Variasi

Beban Generator Pada Kapal SPAB

2. Bidang Field Project : Bidang Analisa

3. Bidang Keahlian : Teknik Permesinan Kapal

4. Pengusul

a. Nama Lengkap : Nurazah Imaniar

b. NRP : 6309030026

c. Program Studi : Teknik Permesinan Kapal

d. Jurusan : Teknik Permesinan Kapal

e. Politeknik : Perkapalan Negeri Surabaya

f. Alamat Rumah dan No. Telepon/HP : Ds. Badal Pandean, RT/RW:03/02,

Ngadiluwih ,Kediri

085235425600

g. Alamat Email : aza_25@ymail.com

5. Usulan Dosen Pembimbing

a. Nama Lengkap dan Gelar : Ir. Ratna Budiawati, MA.

b. NIP : 196104031989102001

c. Alamat Rumah dan No. Telepon/HP : Tenggilis Lama 4C/2, 0811209660

d. Jangka Waktu Pelaksanaan : 3 Bulan

Surabaya, 31 Maret 2012

Menyetujui,

Pengusul

(Nurazah Imaniar)

NRP. 6309030026

Dosen Pembimbing

(Ir. Ratna Budiawati, MA.)

NIP. 196104031989102001

Koordinator Field Project

(Ir. Emie Santoso, MT . )

NIP. 196611101994032003

Ketua Jurusan

(Subagio So’im, ST., MT.)

NIP. 96002271988031001

A. JUDUL

Analisa Kapasitas Diesel Engine-Marine Gen Set Berdasarkan Variasi Beban

Generator Pada Kapal SPAB

B. ABSTRAK

Kapal SPAB merupakan kapal yang dirancang dan dibangun khusus

untuk keperluan tempat tinggal bagi pekerja di pertambangan lepas pantai

(offshore). Kapal akomodasi ini memfasilitasi kebutuhan air tawar, bahan

makanan dan sumber listrik. Kapal ini memiliki tiga buah generator set

untuk memenuhi kebutuhan daya listrik sektor penerangan, HVAC, dan

penggerak. Project work ini bertujuan untuk mengidentifikasi kesesuain

kapasitas diesel marine-generator set terhadap konsumsi bahan bakar sesuai

variasi beban kontinyu dan intermitten. Dengan optimalisasi konsumsi bahan

bakar diesel marine-generator set akan diketahui biaya operasional yang

dikeluarkan untuk produk energi generator tersebut baik saat kondisi kapal

beroperasi, berlayar, maupun bersandar. Genset operasional pada kapal

SPAB terdiri dari 2 unit diesel engine-marine genset berkapasitas 2 x

92.5kW dan menghasilkan output daya elektrik sebesar 2 x 83.5kWe.

C. LATAR BELAKANG MASALAH

Kapal (UU RI No 21 th 1992) adalah kendaraan air dengan bentuk dan

jenis apapun, yang digerakkan dengan tenaga mekanik, tenaga angin atau

ditunda, termasuk kendaraan yang berdaya dukung dinamis, kendaraan dibawah

permukaan air, serta alat apung dan bangunan terapung yang tidak berpindah-

pindah. Kapal SPAB (Sel Propelled Accomodation Barge) atau yang biasa

disebut kapal akomodasi merupakan bangunan apung yang dimanfaatkan sebagai

tempat tinggal pekerja laut khususnya bidang offshore. Kapal SPAB yang

dibangun di galangan milik PT. Bossegoro (PT. Dewaruci Agung) ini harus

mampu memfasilitasi kebutuhan sehari – hari penghuninya seperti keperluan

memasak, mandi dan cuci, serta repair.

Kapal SPAB ini dilengkapi dengan utilitas listrik yang bersumber dari

genset. Kapal SPAB ini memiliki tiga unit genset, dua unit genset operasional

dan satu genset standby sebagai emergency generator set. Genset ini memenuhi

kebutuhan listrik dari sektor penerangan,, HVAC (heating, ventilation, air

conditioning), dan penggerak. Genset pada kapal ini menggunanakan prime

mover berupa diesel engine–marine genset 4 tak yang dilengkapi dengan

governor untuk mengatur putaran diesel. Putaran yang dihasilkan oleh diesel

kemudian ditransmisikan ke generator menggunakan sistem transmisi coupling.

Sesuai perhitungan load balance, genset operasional pada kapal SPAB

terdiri dari 2 unit diesel engine-marine genset berkapasitas 2 x 92.5kW dan

menghasilkan output daya elektrik sebesar 2 x 83.5kWe. Genset ini mampu

mengatasi variasi beban kontinyu dan intermiten yang ditimbulkan oleh

peralatan-peralatan penerangan, HVAC, dan penggerak. Operasional diesel

engine-marine genset pada kondisi variasi beban tersebut mempengaruhi

konsumsi bahan bakar dan biaya produk yang dikeluarkan untuk memenuhi

kebutuhan listrik kapal SPAB ini.

D. RUMUSAN MASALAH

Masalah yang akan dibahas dalam penelitian ini adalah:

1. Kesesuain kapasitas diesel engine–marine genset berdasarkan operasional

generator untuk beberapa variasi beban;

2. Operasional diesel engine-marine genset yang optimal berdasarkan konsumsi

bahan bakar pada kondisi beban generator kontinyu dan intermitten;

3. Biaya bahan bakar untuk menghasikan energi listrik sesuai operasional beban

pada variasi tersebut (rupiah/kWh).

E. TUJUAN PENELITIAN

1. Mengidentifikasi dan menganalisa kapasitas diesel engine–marine genset

berdasarkan operasional generator untuk beberapa variasi beban;

2. Mengidentifikasi dan menganalisa operasional diesel engine-marine genset

yang optimal berdasarkan konsumsi bahan bakar pada kondisi beban generator

kontinyu dan intermitten;

3. Menghitung dan menganalisa biaya bahan bakar untuk menghasikan energi

listrik sesuai operasional beban pada variasi tersebut (rupiah/kWh).

F. MANFAAT PENELITIAN

Penelitiaan ini bermanfaat untuk:

1. PT. Bossegoro mendapatkan umpan balik berkaitan dengan kesesuain

kapasitas genset terhadap kebutuhan (demand) serta biaya energi yang

diekeluarkan;

2. PPNS sebagai almamater memperoleh bahan rujukan dalam pengembangan

materi ajar, masukan untuk program riset dosen dan mahasiswa, serta

referensi di perpustakaan;

3. Mahasiswa (pelaksana riset) sebagai simpul promosi kompetensi teknologi

genset yang dapat diterapkan di dunia kerja.

G. TINJAUAN PUSTAKA

1. Kapal Akomodasi

Kapal akomodasi merupakan kapal yang dirancang khusus untuk

keperluan tempat tinggal para pekerja laut (offshore). Kapal SPAB ini mampu

menyediakan fasilitas – fasilitas layaknya kapal yang diaplikasikan untuk

berlayar, yaitu memenuhi kebutuhan air tawar; memasak, mencuci, dan

sanitary serta pemenuhan kebutuhan bahan makanan untuk para pekerja.

Kapal ini juga memenuhi kebutuhan repair dengan menyediakan peralatan

bengkel seperti mesin bubut dan mesin drilling. Kapal SPAB ini dilengkapi

dengan utilitas listrik yang bersumber dari genset, sehingga mampu

mensuplai kebutuhan daya listrik untuk penerangan, HVAC, dan penggerak.

Gambar 1. Kapal Akomodasi

2. Generator Set

Generator set (genset) merupakan suatu sistem yang berfungsi

mensuplai kebutuhan daya yang tidak disuplai oleh mesin induk (main

engine). Genset pada kapal disebut mesin bantu (auxiliary engine) yang

berfungsi menyuplai kebutuhan listrik di kapal. Genset terdiri dari prime

mover (penggerak) yang menghasilkan daya mekanik berupa putaran

dan generator yang menghasilkan output elektrik.

2.1. Prime Mover

Prime mover atau penggerak mula pada sistem generator set

yang ada di kapal SPAB ini merupakan diesel engine–marine genset 4

tak yang memiliki 6 buah silinder tipe vertical-in line. Diesel engine

adalah jenis mesin pembakaran dalam (internal combustion engine),

yaitu energi kimia hasil pembakaran dilepaskan di dalam silinder mesin.

Karakteristik dari mesin diesel yaitu memiliki efisiensi panas yang lebih

tinggi dari pada mesin bensin.

Langkah kerja mesin diesel 4 tak sebagai berikut:

1. Langkah Hisap (Admision)

Piston bergerak dari titik mati atas (TMA) ke titik mati bawah

(TMB), kemudian katup hisap terbuka dan katup buang tertutup.

Udara murni terhisap masuk ke dalam selinder diakibatkan

kevakuman ruang selinder akibat semakin memperbesar volume

karena gerakan torak dari TMA ke TMB.

2. Langkah Kompresi (Compression)

Piston bergerak dari TMB ke TMA dengan keadaan katup

hisap dan buang tertutup. Udara murni yang terhisap ke dalam

selinder saat langkah hisap, dikompresi hingga tekanan dan

suhunya naik mencapai 35 atm dengan temperatur 500 – 800 0C.

3. Langkah Usaha (Expantion)

Pada akhir langkah kompresi (beberapa derajat sebelum piston

mencapai TMA), injector (penyemprot bahan bakar)

menginjeksikan bahan bakar ke ruang bakar dengan tekanan tinggi

(150 - 300 atm). Bahan bakar akan membentuk partikel-partikel

kecil (kabut) yang akan menguap dan terbakar dengan cepat karena

temperatur ruang bakar yang tinggi (500 - 8000C). Proses

pembakaran ini akan menghasilkan tekanan balik kepada piston

sehingga akan terodorong ke TMB beberapa saat setelah mencapai

TMA. Gaya akibat tekanan pembakaran yang mendorong piston ke

bawah diteruskan oleh batang piston (conecting rod) untuk

memutar poros engkol (crank shaft).

4. Langkah Pembuangan (Exhaust)

Piston bergerak dari TMB ke TMA dengan keadaan katup

hisap masuk tertutup dan katup buang terbuka. Gas sisa

pembakaran terdorong keluar oleh gerakan piston tersebut. Setelah

langkah ini berakhir, langkah kerja motor diesel 4 langkah (4 tak)

akan kembali lagi ke langkah hisap. Proses yang berulang-ulang

tersebut disebut dengan siklus motor diesel.

2.2. Generator

Generator yang dipasang di kapal SPAB ini merupakan

generator sinkron (alternator) yang berfungsi mengkonversi energi

mekanik ke energi listrik. Generator ini menghasilkan tegangan bolak-

balik dengan cara mengubah energi mekanis yang diperoleh dari

putaran rotor yang digerakkan oleh penggerak mula (prime mover)

menjadi energi listrik yang diperoleh dari proses induksi

elektromagnetik yang terjadi pada kumparan stator dan rotornya.

Generator dapat membangkitkan listrik karena:

- Adanya medan magnet: induksi magnetic di sekitar penghantar;

- Adanya penghantar (konduktor): media induksi untuk menjadi beda

potensial;

- Relative motion: putaran yang terus – menerus yang menyebabkan

penghantar memotong fluks – fluks magnetik.

2.2.1. Komponen Dasar Generator

1. Armature atau Main Stator

Armature adalah bagian dari generator yang selalu

diam (tidak bergerak) sebagai tempat untuk menerima

induksi magnet. Arus AC yang menuju ke beban disalurkan

melalui armature, komponen ini berbentuk sebuah rangka

silinder dengan lilitan kawat konduktor yang sangat banyak.

Komponen utama stator adalah:

a. Rangka Stator

Rangka stator merupakan rumah (kerangka) yang

menyangga inti jangkar generator.

b. Inti Stator

Inti stator terbuat dari laminasi-laminasi baja campuran

atau besi magnetik khusus yang terpasang ke rangka stator

c. Alur (slot) dan Gigi

Alur dan gigi merupakan tempat meletakkan kumparan

stator.

d. Kumparan Stator (Kumparan Jangkar)

Kumparan jangkar biasanya terbuat dari tembaga.

Kumparan ini merupakan tempat timbulnya ggl

induksinya.

2. Magnetic Field atau Rotor

Magnetic field berfungsi untuk menginduksikan

tegangan ke dalam stator, maka medan magnet harus

berputar terhadap main stator. Magnetic field ini terdiri dari

sebuah inti besi yang dililit kawat yang sangat banyak. Ketika

arus dialirkan ke field winding, maka akan membentuk kutub

magnet pada field core yang disebut eksitasi.

Komponen utama rotor adalah:

a. Slip Ring

Slip ring merupakan cincin logam yang melingkari poros

rotor tetapi dipisahkan oleh isolasi tertentu. Terminal

kumparan rotor dipasangkan ke slip ring ini kemudian

dihubungkan ke sumber arus searah melalui sikat (brush)

yang letaknya menempel pada slip ring.

b. Kumparan Rotor (Kumparan Medan)

Kumparan medan merupakan unsur yang memegang

peranan utama dalam menghasilkan medan magnet.

Kumparan ini mendapat arus searah dari sumber eksitasi

tertentu.

c. Poros Rotor

Poros rotor merupakan tempat meletakkan kumparan

medan, dimana pada poros rotor tersebut telah terbentuk

slot-slot secara paralel terhadap poros rotor.

Gambar 2. Generator Set Kapal SPAB

3. Sistem Transmisi Mekanik

Sistem transmisi mekanik merupakan teknologi penghantar

energi mekanik (putaran) dari penggerak mula ke poros generator.

Sistem transmisi mekanik pada generator set kapal SPAB ini

menggunakan sistem transmisi langsung; daya poros mesin diesel

langsung dihubungkan dengan poros generator dengan bantuan rigid

coupling. Dengan memanfaatkan rigid coupling, maka putaran poros

generator akan sama dengan kecepatan putar poros mesin disel,

keuntungan lain dari sistem transmisi ini adalah mudah dirawat dan

efisiensinya lebih tinggi.

4. Beban Generator

Secara umum beban yang dilayani oleh sistem distribusi elektrik

dibagi dalam beberapa sektor yaitu sektor perumahan, sektor industri, sektor

komersial, sektor usaha dan sektor perkapalan. Masing-masing sektor beban

tersebut mempunyai karakteristik-karakteristik yang berbeda, sebab hal ini

berkaitan dengan pola konsumsi energi pada masing-masing konsumen di

sektor tersebut. Pada sektor perkapalan terutama untuk kapal SPAB ini,

karakteristirk beban identik dengan karakteristik beban sektor perumahan,

karena kapal SPAB merupakan kapal khusus untuk tempat tinggal para

pekerja offshore; karaktiristik beban menunjukkan adanya fluktuasi konsumsi

energi ekektrik yang cukup besar karena konsumsi energi elektrik dominan

pada malam hari.

4.1. Karakteristik Beban Listrik

Karakteristik beban diperlukan agar sistem tegangan dan

pengaruh thermis dari pembebanan dapat dianalisis dengan baik.

Analisis tersebut termasuk dalam menentukan keadaan awal yang

akan di proyeksikan dalam perencanaan selanjutnya. Karakteristik

beban listrik sangat dipengaruhi oleh beberapa faktor di antaranya:

a. Faktor Beban (Load Factor)

Faktor beban adalah perbandingan antara beban rata –

rata terhadap beban puncak yang diukur dalam suatu periode

tertentu. Beban rata –rata dan beban puncak dapat dinyatakan

dalam kilowatt, kilovolt – amper, amper dan sebagainya, tetapi

satuan dari keduanya harus sama. Faktor beban dapat dihitung

untuk periode tertentu biasanya dipakai harian, bulanan atau

tahunan. Beban puncak yang dimaksud disini adalah beban

puncak sesaat atau beban puncak rata-rata dalam interval

tertentu (demand maksimum), pada umumnya dipakai demand

maksimum 15 menit atau 30 menit.

Definisi dari faktor beban ini dapat dituliskan dalam

persamaan berikut ini:

Faktor Beban (Fb) = Beban rata-rata dalam Periode TertentuBeban Puncak dalam Periode Tertentu

b. Faktor Kesamarataan (Diversity Factor)

Peralatan listrik di atas kapal memiliki karakter pembebanan

yang spesifik dimana peralatan bekerja tisak pada waktu pemakaian

yang teratur dan secara bersamaan. Adapun jenis pembebanan dalam

operasional peralatan listrik di atas kapal dibagi menjadi 2, yaitu:

1. Beban Kontinyu (Continous Load)

Beban kontinyu mencakup peralatan yang dalam

operasionalnya bekerja secara terus-menerus pada kondisi

operasional kapal, berlayar dan bersandar.

2. Beban Terputus-putus (Intermitten Load)

Beban intermitten mencakup peralatan yang dalam

operasionalnya tidak bekerja secara kontinyu pada kondisi

operasional kapal, berlayar dan bersandar.

5. Biaya Energi

Biaya energi didefinisikan sebagai biaya yang harus dikeluarkan untuk

operasional genset selama kapal berlayar ataupun bersandar. Biaya energi

berdasarkan operasional genset mengacu pada konsumsi bahan bakar diesel

sebagai penggerak mula generator yang menyuplai kebutuhan listrik di kapal.

Harga bahan bakar diesel (solar) non subsidi yaitu Rp.10.000,00/liter.

H. METODOLOGI PENELITIAN

1. Bentuk Penelitian

Gambar 3. Flowchart Penelitian

Start

Studi LiteraturPelaksanaan OJT

Observasi

Pengambilan Data

Pengamatan

Kapasitas Generator Sesuai

Beban Rencana Terpasang

Kondisi Beban Rencana

Terpasang

Analisa Data/Pembahasan

Kesimpulan dan Saran

Pembuatan Laporan

Selesai

2. Waktu Penelitian

Penelitian ini dilakukan selama pelaksanaan on the job training mulai dari

tanggal 8 Maret 2012 – 8 Juni 2012.

3. Tempat Penelitian

Tempat penelitian untuk mengambil data adalah kapal SPAB milik PT.

Bossegoro di galangan PT. Dewaruci Agung.

4. Tahap Penelitian

Tahap - tahap penelitian adalah sebagai berikut

1. Studi Literatur

Penulisan project work ini dibuat berdasarkan literatur terhadap

topik pembahasan yang diangkat sebagai objek, topik dan fokus, baik itu

bersumber dari buku teks, jurnal dan lainnya. Hal ini dilakukan untuk

memperoleh data yang mendukung dalam mengetahui kapasitas generator

berdasarkan variasi beban kontinyu dan intermiten yang ada di kapal

SPAB sekaligus perhitungan konsumsi bahan bakar dan biaya yang

dikeluarkan untuk pemenuhan kebutuhan listrik kapal SPAB.

2. Observasi

Tahap observasi bertujuan untuk mengetahui semua data

spesifikasi teknis kapal SPAB seperti principal dimension, generator set

dan peralatan – peralatan yang ada di hull part, machinery part dan

electrical part. Observasi dilakukan dengan mencermati objek dan

wawancara di lapangan.

3. Pengambilan Data

Pengambilan data dilakukan dengan meminta data kapal dan

perlengkapannya yang sudah di approve oleh kelas RINA. Data-data

tersebut kemudian dikompilasi sesuai keperluan pengerjaan project work

meliputi kapasitas generator, efisiensi diesel, konsumsi bahan bakar dan

biaya energi untuk memenuhi kebutuhan listrik kapal SPA.

4. Analisa Permasalahan

Hasil dari pengambilan data dianalisa untuk mengetahui

parameter sebagai hubungan sebab dan akibat.

5. Kesimpulan

Tahap kesimpulan menjelaskan tentang hasil dari analisa

permasalahan. Selain itu juga menjelaskan analisa yang dapat

dilakukan untuk penelitian selanjutnya.

I. JADWAL KEGIATAN

Tabel 1. Jadwal Kegiatan Penelitian

No.

KegiatanBulan

Maret April Mei Juni1 Pengajuan Proposal PW        2 Studi Literatur        3 Observasi        4 Pendataan          5 Analisa Permasalahan            6 Penyusunan Laporan        

J. DAFTAR PUSTAKA

1. Edi HS, 2011. Kapasitas Generator (PDF), diambil dari

http://eprints.undip.ac.id, Semarang. Diakses tanggal 30 Maret 2012

2. Joessianto Eko P, 2009. Modul Praktikum Mesin Listrik 1, Surabaya. PPNS

3. Kuwana Sunaryo, 2011. Motor Diesel 1, diambil dari

www.google.com/motordiesel.pdf . diakses tanggal 26 Oktober 2011