cooling-system-in-general-chargo-ship-iso-7547

DESIGN SISTEM

PENDINGIN KAPAL &

DUCTING ‘ Nga-Ci-Se 050’ ISO 7547

NAMA : M. WAHID ANDRIANTO

NRP : 4205 100 050

2008

DEPARTEMEN OF MARINE ENGINEERING

FACULTY OF MARINE TECHNOLOGY

6/9/2008

June 9, 2008 [DESIGN SISTEM PENDINGIN KAPAL & DUCTING ‘ NGA-CI-SE 050’ ]

M. WAHID ANDRIANTO Page 2

Section I PERENCANAAN SISTEM PENDINGIN PADA KAPAL

“NGA-CI-SE 050”

BAB I PENDAHULUAN

Di dalam perancanaan suatu kapal harus di desain sesuai dengan aturan-aturan

yang berlaku misalnya saja perencanaan system pendingin pada kapal. Dalam Kapal

merupakan kumpulan berbagai sistem yang sangat komplek. Berbagai sistem

dirancang dengan pertimbangan yang sangat rumit. Kondisi lingkungan yang selalu

dinamis, korosif, luasan yang terbatas dalam kapal menjadi suatu hal yang sangat

diperhitungkan pada waktu design sistem. Selain berorientasi pada pertimbangan

teknis. Perancangan suatu sistem dikapal juga harus mempertimbangkan asesibilitas

operator dalam menjalankan dan mengawasi kerja sistem tersebut. Hal ini sangat

penting dalam kaitannya menciptakan sistem kerja yang kondusif megingat operator

selalu berhubungan dengan noise, getaran dan bekerja dalam lingkungan yang

sempit.kondisi seperti ini jelas sangat mempengaruhi mental operator berbagai

permesianan dan perlengkapan dikapal.

Perpaduan antara pertimbangan teknik dan pertimbangan manusia dalam

perancangan suatu sistem dikapal akan menghasilkan suatu desain yang optimum yang

sesuai dengan aturan - aturan yang ada dan juga tanpa meninggalakan segi artnya,

demikian pula diperoleh hasil yang optimal tentang hubungan antara mesin dengan

mesin yang lainnya, mesin dengan menusia dan manusia dengan manusia yang lain.

Sehingga dalam desainnya layak untuk dihuni oleh manusia.

Dalam perencanaan sebuah sistem pendingin, hal terpenting yang harus

diketahui terlebih dahulu adalah besarnya beban pendinginan. Untuk mendapatkan

besarnya beban pendinginan ruangan yang lebih tepat, harus memperhitungkan

seluruh sumber kalor yang terdapat pada ruangan tersebut dan pengaruh suhu dari luar

ruangan yang akan kita disain.



BAB II

DISKRIPSI PERENCANAAN SITEM PENDINGIN

I. Diskripsi

Pada perencanaan sistem pendingin ada kapal harus mengikuti aturan-aturan

yang berlaku misalnya dalam perncanaannya harus mengikuti aturan dari ISO salah

saatunya. Pada perencanaan kali ini mengikuti atruan ISO 7547 menegenai ” SHIPS

AND MARINE TECHNOLOGY- AIR CONDITIONING AND VENTILATION OF

ACCOMODATION SPACES-DESIGN CONDITIONONG AND BASIS OF

CALCULATION”. Sistem pendingin merupakan salah satu sistem yang bekerja

dikapal. Sistem ini dirancang untuk kenyamanan dan kesehatan operator kapal dan

juga untuk supply kebutuhan udara dikamar mesin. Sistem ini dibuat dengan berbagai

pertimbangan antara lain: Jumlah manusia yang ada di kapal, panas yang dikeluarkan

oleh berbagai sistem permesinan yang lainnya, Bagian kapal yang terkena secara

langsung sinar matahari, asesibilitas untuk keperluan maintenant dan repairment.

Pemilihan AC Central yang digunakan sebagai mesin pendingin harus mampu

memenuhi kebutuhan dalam kondisi apapun. Karena kerusakan suatu sistem dikapal

akan mempengaruhi kerja sistem yang lainnya. Selain pertimbangan kebutuhan hal

yang penting lainnya yang perlu dipertimbangkan adalah jenis refrigerant yang

digunakan mengingat saat ini isu lingkungan merupakan isu yang sangat penting untuk

dipertimbangkan. Pembatasan penggunaan freon sebagai salah satu refrigrant karena

menyebabkan kerusakan ozon akan membatasi kebebasan designer untuk memilih

jenis refrigerant yang ada.

Ducting sebagai saluran yang menghubungkan antara AC central dengan

berbagai ruangan yang ada dikapal juga harus diperhatikan assesibilitas dan juga

rancangan menjamin bahwa aliran fluida refrigerant lancar sampai pada ruangan -

ruangan.

Udara yang sejuk

dan nyaman bagi manusia :

Suhu Kering : 250C.

Suhu Basah : 18,30C.

Relatif Humidity : 50% – 60%.

Aliran Udara : 15 – 20 ft/min.



II. Faktor Desain Sistem Pendingin

1. Performace

2. Safety

3. Enveromental acceptablelity

4. Low cost

Dalam desain engineer harus mengerti beberapa regulasi yang berlaku baik

dikeluarkan oleh pemerintah atau badan yang yang mengurusi regulasi. mengingat

kapal melayani rute internasional.

Dua kriteria utama dalam unjuk kerja sistem pendingin adalah capsitas dan

efisiensi.

Syarat desain sistem pendingin :

1. Sempit dan terbatasnya ruang permesinan sistem pendingin yang tersedia.

2. Karena kapal selalu bergerak ke berbagai arah maka seluruh ruangan yang berada

di atas garis air akan selalu terpengaruh oleh pemanasan dari sinar matahari.

Berbeda dengan banguna darat yang tidak mberubah-ubah terhadap pemanasan

sinar matahari.

3. Instalasi sistem AC harus tahan korosi karena berada di lautan, sehingga pemilihan

material harus sesuai untuk kapal agar tidak mudah korosi.

4. Peralatan harus selalu siap digunakan dengan kondisi kapal yang selalu bergerak

dan tidak setenang bila dibanding dengan didarat.

5. Sistem AC yang dipakai di kapal harus mempunyai kehandalan yang tinggi karena

di kapal dipakai secara terus menerus dan selama berlayar peralatan perbaikan dan

suku cadang terbatas.

6. Kebisingan harus dipertimbangkan karena ruangan di kapal sempit dan terbuat dari

baja.

7. Desain sistem harus dapat mencegah air laut masuk kapal terutama pada cuaca

buruk.

8. Karena ruangan kapal yang unik maka maka lubang masuk dan keluar udara harus

dipertimbangkan dengan baik.



III. DESAIN KONDISI

Persyaratan HVAC pada kapal tergantung dari data spesifik yang harus

dikumpulkan sebelum perhitungan dilakukan. Adapaun data-data menurut ISO 7547

adalah sebagai berikut :

a. Summer Temperatur

1. Outdoor Air 350C dan 70% Humadity

2. Indor Air 270C dan 50% Humadity

b. Winter Temperatur

1. OutDoor air -200C

2. Indoor 220C

Ruangan-ruangan yang ber-AC

Pada umunya semua stateroom, lounge, recreation room, mess room, dining

room, office, slop chest, ruang radio dan radar, chart room, hospital, dan wheelhouses

harus diberi pendingin dan penghangat ruangan.

1. Desain Temperatur AC

outsude air dry bulb 95

Outside air wet bulb 82

Inside air dry bulb 78

Inside air wet bulb 65 (50% R.H.)

Sea water 85

Semua temperatur dalam satuan derajat Fahrenheit

2. Desin Temperatur Pemanas

Outside air dry bulb 0

Inside air dry bulb 70

Medical spaces dry bulb 75

Sea water 28

Semua temperatur dalam satuan derajat Fahrenheit

3. Standar Udara dan Uap

Dry air specifik heat 0.24 Btu per lb. per ◦F

Dry air specifik volume 13.34 Ft3 per lb

Water vapour specifik heat 0.45 Btu per lb. per ◦F



Heat of vaporization 1055 Btu per lb.

IV. Komponen Beban Ruangan

a. Transmision Load

b. Lighting Load

c. Solar Load

d. Personal Load

e. Equoment Load

Ini adalah tahapan awal dalam mendesain HVAC sistem yang digunakan untuk

menentukan persyaratan beban cooling, heating, dan ventilasi di tiap-tiap ruangan.

Nilai tersebut tertera dalam table.

Component Section Cooling

calculations

Heating

calculations

Ventilation

calculations

Transmission 3.1 √ √ √

Solar 3.2 √ √

Lights 3.3 √ √

Equipment 3.4 √ √

Personal 3.5 √

Infiltration 3.6 √

Ventilation 3.7 √

1. Transmision Load

Beban transmisi adalah aliran kalor sensibel yang melalui ruangan yang

tergantung temperatur diferensial yang melewati permukaan-permukaan ruangan

Rugi Kalor Transmisi

Dihitung dengan rumus :

Q = U x A x ∆T

Dimana Q = aliran kalor yang melewati ruangan (Btuh)

U = koefisien heat transfer (Btuh per sq ft per ◦C)



A = luasan ruangan (sq ft)

∆T = perbedaan temperatur yang melewati sekat ruangan (◦C)

Nilai U diperoleh dari Technical and Research Bulletin no. 4-7

Contoh :

Ruangan yang bersebelahan dengan boatswain room:

a. Atas – 2rd engineer

b. Bawah – Boys

c. Depan – Electrician

d. Belakang – gangway

e. Kanan – Opendeck

f. Kiri – Gangway

- Beban Panas Melalui Dinding Ruang

Contoh :

Ruang yang ditinjau :

Ukuran Seaman room (P x L x T)= 4,2 m x 3,2 m x 2,5 m

35 0 k

Q

Corridor



Konstruksi Dinding adalah sebagai berikut :

Nilai dari U adalah (overall Heat Transfer ) rumus sebagai berikut :

Dimana ;

K = konduktivitas thermal dari materiall (W/moK)

X = tebal material (m)

fo = koefesien konveksi sisi luar (W/m2K)

f1 = koefesien konveksi sisi dalam (W/m2K)

Nilai dari ∆T = ( T1-T2 )

Missal T1 = 350

T2 = 350

∆T = 35-35

= 00

Nilai U dapat dipengaruhi oleh Bahan yang digunakan untuk sekat

steel rockwool fiber glass steel rockwool fiber glass

room-room bulkhead A-0 0.03 0.01 0.01 55 0.027 0.04 1.61052

A-15 0.04 0.05 0.01 55 0.024 0.04 0.42844

A-30 0.01 0.05 0.01 55 0.024 0.04 0.42854

A-60 0.01 0.075 0.01 55 0.027 0.04 0.33026

B-0 0.01 0.06 0.01 55 0.033 0.04 0.48347

B-15 0.01 0.03 0.01 55 0.0135 0.04 0.40446

C 0.01 0.05 0.01 55 0.033 0.04 0.56647

construction class

material/thickness (m) thermal conductivity coefficient k(w/m K)space U





2. Solar Load

Ini adalah aliran kalor sensible yang melewati batas ruangan yang terbuka

langsung terkena sinar matahari. Beban ini ditambahkan pada beban transmisi, tapi

dihitung dengan satu langkah.

Rugi Kalor Transmisi dan Solar

Rugi ini dihitung dengan menggunakan variasi dari rumus

ø = Σ Av K ∆Tr + Σ Ag Gs

Dimana :

Ø = Power ( watts)

Av = Luasan yang terkena radiasi cahaya



K = Total Heat Coefisien

∆Tr = ∆Tr : 120K jika posisi sinar matahari vertical terhadap area

∆Tr : 290K for vertical dark surface

∆Tr : 160K for horizontal light Surface

∆Tr : 320K for horizontal dark surface

Ag = Glass surface

Gs = 350 W/m2 for clear glass surface

240 W/m2 for glass surface with interior shading

3. Lighting Load

Beban pencahayaan adalah kalor sensible yang ditimbulkan oleh pencahayaan

di dalam ruangan.

Rugi Kalor Pencahayaan

Ketika instalasi sistem pencahayaan diketahui, rugi kalor haruslah dihitung

sesuai dengan aturan pencahayaan ruangan normal yang diterapkan untuk seluruh

pencahayaan “overhead” dan “cornice” yang dikontrol dengan switch pada tembok

dan ruangan kontrol. Sebagai contoh lampu meja di kantor. Rumus untuk menghitung

rugi ini adalah:

Jika desain desain instalasi lampu diketahui maka beban yang digunakan adalah

sebagai berikut :

H = IW + FW x BF x 3.41



Dimana

H = beban pencahayaan (Btuh)

IW = daya bola lampu pijar

FW = daya bola lampu neon

BF = factor ballast 1.25

3.14 = factor konversi (Btuh per watt)

Referensi : Diktat Pengaturan Udara dan Sistem pendingin ( Alam B. &Made Ariana)

hal. VI.4

Ketika instalasi pencahayaan tidak diketahui, beban pencahayaan dihitung

menggunakan rumus:

H = A x LC

Dimana A = luasan deck (sq ft)

LC = beban konstan (Btuh/sq ft)

Referensi : Diktat Pengaturan Udara dan Sistem pendingin ( Alam B. &Made Ariana)

hal. VI.4

Untuk harga L atau Load Constant sebagai berikut :

RUANGAN BEBAN KONSTAN

Passenger staterooms 7

Captain & chief engineer staterooms 7

Officer staterooms 4

Crew staterooms 4

Mess rooms, lounges & public spaces 9

Offices 7

Other spaces 7



Dalam ISO 7547 : 2000

Heat Gain From General Lighting

Space Heat Gain From General Lighting

(W/m2)

Incandesent Flourescent

Cabin ect.

Mess or dining rooms

Gymnasium ect.

10

20

40

8

10

20

Dalam ruangan tanpa lampu harian, beban panas dari lampu dikalkulasikan sebagai

rata-rata lampu.

4. Equipment Load

Beban peralatan adalah kalor sensible dan laten yang ditimbulkan oleh

peralatan yang terdapat di dalam ruangan.

Ruangan yang dikenakan beban ruangan antara lain galley, pantry, laundry,

radio room, wheelhouse, resistor house, deck machinery compartment, dan ruangan-

ruangan khusus seperti computer room atau engine control room.

- Rugi Kalor Peralatan

Rugi kalor peralatan harus berdasarkan data tentang kerugian (loses) yang

actual. Antara lain yang teredapat pada “ASHRAE Handbook of Fundamental”. Tabel

3.4 menyajikan data kerugian untuk tipe “marine equipment”.

EQUIPMENT MAXIMUM qsd MAXIMUM q ld

Clothes dryer, electric

(vented to atmosphere)

4400

Clothes washer 1300

Coffee maker 6500 2000

Coffee warmer 230 70



Combination steam

cooker/kettle, electric

33500 17500

Dishwasher 1120 580

Fry kettle electric 13500

Garbage disposer 1120

Griddle, electric 13500 6900

Ice cuber 1300

Iron, electric 3400

Meat slicer, electric 3400

Mixer, electric 1120 580

Oven, electric 13500 6900

Range, electric 24700 12700

Refrigerator (up to 20 cu ft) 1300

Toaster 2230 1970

Semua rugi peralatan yang diasumsikan harus dihitung ulang saat data rugi kalor yang

actual diketahui. Yaitu dengan menggunakan rumus:

qs = qsd x UF x HF dan

ql = qld X UF

dimana :

qs = beban kalor sensible peralatan (Btuh)

ql = beban kalor laten peralatan (Btuh)

qsd = rugi kalor sensible dari perealatan (Btuh)

qld = rugi kalor laten dari peralatan (Btuh)

UP = “use” faktor (lihat table 3.5)

HF = “hood” factor (gunakan nilai 0.5 untuk beban kalor sensible dimana

sebuah “exhaust hood” ditempatkan di atasperalatan. Untuk beban

kalor laten bernilai nol (0). Untuk “exhaust hood” pada beban kalor

laten yang tidak diletakkan di atas peralatan bernilai 1.0)



SPACE USE FACTOR

Cargo gear equipment room 0.5

Computer room 1.0

Engine control room 1.0

Fan rooms 1.0

Galley 0.5

Gyro equipment room 0.5

Pantry 0.5

Radar equipment room 0.5

Radio room 0.3

All other spaces 0.3

5. Beban Personel

Beban personil adalah kalor sensible dan laten yang ditimbulkan oleh

penghuni ruangan.

Rugi Kalor Personil

Bisa dihitung dengan rumus:

qs = HDs x P da

ql = HDl x P

Dimana :

qs = rugi kalor sensible (Btuh)

ql = rugi kalor laten (Btuh)

HDs = factor rugi kalor sensible (Btuh-lihat table 3.5)

HDl = factor rugi kalor laten (Btuh-lihat table 3.5)

P = jumlah penghuni ruangan



Room D.B of

Mess Attendants&Working

Spaces All Others

Sensible Laten Sensible Laten

75 360 440 300 300

76 345 455 290 310

77 330 470 275 325

78 315 485 265 335

79 300 500 250 350

80 285 515 240 360

81 270 530 230 370

82 255 545 215 385

83 240 560 205 355

84 225 575 190 410

85 210 590 180 420

Note :

Data beserta Spesifikasi Terlampir



Spesifikasi AC.



Section II PERENCANAAN SISTEM DUCTING

“NGA-CI-SE 050”

BAB I

PERHITUNGAN

Setelah perencanaan system pendingin selesai yang didapatkan nilai seberapa

besar beban pendingin yang di butuhkan maka langkah selanjutnya adalah

perencanaan system ducting, dimana ducting digunakan untuk menyalurkan udara

yang sudah di dinginkan oleh mesin pendingin ke ruangan yang telah direncanakan

sebelumnya, dalam penggunaan ducting dapat digunakan ducting yang berbentuk

lingkaran ataupun dalam bentuk kotak. Dalam perencanaan kali ini dugunakan system

ducting berbentuk kotak, karena dalam penempatan ruanganlebih mudah dan mudah

di dpatkan dalam pasaran.

a. Perhitungan penurunan tekanan udara yang mengalir melalui saluran-saluran

dan sambungan-sambungan (fitting)

b. Perhitungan penurunan tekanan untuk merancang sistem saluran udara.

c. Perancangan distribusi udara pada ruangan yang akan dikondisikan.

Untuk kapasitas udara yang keluar dari mesin AC adalah 67 m3/menit. Dengan

kecepatan udara 7.5 m/s maka besarnya saluran utama dari ducting adalah 1500 cm2.

Dengan ukuran dari ducting adalah (50x30) cm.

Perhitungan losses pada ducting

Losses ducting ( Pt ) merupakan penjumlahan antara tekanan statik dengan tekanan

dinamis.

Perhitungan ini dapat dirumuskan sebagai berikut:

Pt = ∆Pf + ∆Pd + ∆Pv

Dimana:

∆Pf : kerugian tekanan karena adanya tahanan gesek.

∆Pd : kerugian tekanan karena adanya tahanan aliran lokal.

∆Pv : kerugian tekanan karena adanya perubahan kecepatan aliran.



1. Kerugian tekanan karena adanya tahanan gesek.

Kerugian ini diakibatkan karena adanya gesekan antara fluida (udara) dengan dinding-

dinding ducting. Nilai dari kerugian gesek dari pipa lurus dapat dirumuskan sebagai

berikut:

Dimana:

λ = koefisien gesek dari pipa ( asumsi menggunakan bahan besi tempa

dengan kekasaran absolut ε = 0.25)maka kekasaran relatifnya adalah

ε/d = 0.25/350

=0.0007

Re = v

Vd

= 61015

5.06−×

×

= 333333.33

++=

3

16

Re

102000010055.0

d

ελ

λ = 0.03

l = panjang pipa ( m )

untuk saluran yang dihitung adalah panjang saluran udara yang utama (ducting

utama) yaitu = 20.5 m ( saluran pipa utama terpanjang)

D e = diameter ekuivalen pipa ( m )

perimeter

angluaspenampDe

×= 4

Untuk penampang persegi maka

)(2

4

ba

abDe

+×=

2

2V

gDe

lPf ×××=∆ γλ



Dimana a dan b adalah sisi-sisi dari ducting tersebut

De = 4 x (35x35)/(2(35+35)

= 35

V = kecepatan aliran dalam pipa ( m/s ) direncanakan 7.5 m/s

γ = berat jenis udara ( kg/m3 ) 1,2 kg/m3

g = percepatan gravitasi ( m/s2 ) 9,8 m/s2

Sehingga:

∆Pf = 0.03 x (20.5/35)x(1,2/19,6)x62

= 0.038 kg/m2

2. Kerugian tekanan karena adanya tahanan aliran lokal.

Besar kerugian tekanan karena tahanan aliran lokal dapat dinyatakan sebagai

berikut:

Untuk sambungan T,sambungan silang,penurunan aliran,pembesaran aliran

g

VPd

2

2

×=∆ ξ

Dimana ξ = koefisien tahanan lokal pipa.

Untuk sambungan T nilainya adalah 1.8

8.92

68.1

2

xPd ×=∆

=3.4 kg/m2

Pada saluran terdapat 5 belokan siku segi empat.



2

2V

gPd ××=∆ γξ

268.92

2.12.1 ××=∆

xPd

= 2.8 kg/m2

3. Kerugian tekanan karena adanya perubahan kecepatan aliran .

Untuk penurunan saluran udara pada saluran 1500 cm2 menjadi 900 cm2

Philang =

Nilai dari V2 adalah 1500/900 V1 maka nilai dari P hilang adalah

P = 1.9 kg/m2

Untuk penurunan saluran udara pada saluran 900 cm2 menjadi 500 cm2

P = 2.29 kg/m2

9.80665

Untuk nilai penurunan tekanan total yaitu:

Philang = 0.035 + 3.4 + 2.8 + 1.9 + 2.29

= 10.4 kg/m2

= 101.9892 Pa

Dari spec AC yang dipilih yang tekanan maka statisnya adalah 196 Pa maka AC ini

masih memenuhi.

g

vv

2

21

22 −

g

vvP

2

9/15 21

21 −

=

8.9*2

5.7*9/6 2

=P

g

vvP

2

5/9 21

21 −

=

8.9*2

5.7*5/4 2

=P



GAMBAR SISTEM DUCTING

Note :

GAMBAR RU TERLAPIR.



Documents

cooling-system-in-general-chargo-ship-iso-7547