TechnologyIndonesia.id – Peneliti Pusat Riset Teknologi Hidrodinamika Badan Riset dan Inovasi Nasional (BRIN) Dian Purnamasari mengembangkan desain rangka tangki 40 feet ISO LNG. Kapal mini LNG ini merupakan pendekatan alternatif untuk menyalurkan gas alam cair (LNG) ke wilayah kepulauan dengan biaya operasional rendah.
Desain khusus ini mengikuti beberapa peraturan yang terkait, meliputi fasilitas transportasi, area operasional, dan spesifikasi produsen.
Karena adanya beberapa ketentuan tersebut, Dian dan tim melaksanakan riset untuk mengembangkan kontainer ISO LNG untuk kapal pengangkut LNG mini untuk mendukung persediaan energi di wilayah timur Indonesia.
Pengembangan desain kontainer LNG ISO di dalam negeri menggunakan standar dan spesifikasi ASME, dan pengujian berdasarkan ISO 1496, untuk menjamin keamanan penggunaan kontainer tersebut. Dengan menggunakan finite element analysis (FEA) untuk mengevaluasi keamanan struktural dan menganalisa tingkat keamanan dari berbagai desain rangka.
Prosedur ISO
Pembuatan desain kontainer LNG ISO 40 feet mengikuti persyaratan berdasarkan ASME Bagian II dan VIII, dan menghitung parameter pemuatan (loading parameter) kontainer ISO LNG berdasarkan standar ISO 1496. Sedangkan beberapa uji yang diperlukan seperti stacking loading test untuk menilai kapasitas berat dari kontainer berukuran 40 kaki.
Tes ini dirancang untuk menentukan apakah kontainer yang terisi penuh dapat menahan seluruh berat yang ditumpuk di atasnya. Lifting test dilakukan untuk menunjukkan kemampuan kontainer dalam menahan pengangkatan secara vertikal dari empat sudut.
Tes ini juga dimaksudkan untuk menentukan apakah dasar kontainer cukup kuat untuk menahan gaya akselerasi yang dialami kontainer saat diangkat oleh crane.
Selain itu, racking test dilakukan untuk memverifikasi integritas struktural kontainer yang berkaitan dengan beban rak selama pengangkutan menggunakan berbagai moda seperti kapal dan kereta api. Prosedur ISO menguraikan dua jenis beban rak, yaitu melintang dan memanjang.
“Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis desain kontainer LNG ISO dengan menggunakan tiga analisis desain,” kata Dian dilansir dari laman brin.go.id.
Adapun analisis tersebut antara lain dengan meningkatkan ketebalan rangka (frame), menggabungkan support plate, dan memperkenalkan saddle support. Varian desain awal melibatkan peningkatan secara bertahap pada ketebalan frame, ketebalan check plate, dan ketebalan saddle support, mulai dari 6 hingga 14 milimeter.
Berbagai variasi model dipertimbangkan ketika menyelidiki pengaruh support plates pada kontainer ISO. Pada penelitian ini, akan menilai pengaruh penambahan support plates dengan jumlah plates mulai dari 8 hingga 32 pada kinerja struktural.
Penggunaan sistem saddle support ini dirancang untuk menopang dan menstabilkan kontainer, terutama selama pengangkutan atau penyimpanan. Saddle support merupakan komponen penting frame.
Hasil penelitian menunjukkan hubungan yang menarik antara ketebalan frame dan tingkat tegangan (stress level). Nilai tegangan berkurang secara dramatis seiring dengan bertambahnya ketebalan frame, khususnya pada rangka struktural.
Dalam penelitian ini juga mengindikasikan bahwa frame yang lebih kuat meningkatkan integritas struktural dan kapasitas penahan beban. Penurunan tegangan disebabkan oleh semakin besarnya kekakuan dan stabilitas frame yang secara efektif mendistribusikan beban secara lebih merata pada struktur tangki.
Hasil simulasi skenario pembebanan, ditemukan bahwa uji stacking dan uji longitudinal racking merupakan skenario beban kritis. Beban penumpukan untuk tangki ISO LNG tampak terlihat berlebihan. Hal ini sebagian besar disebabkan oleh fakta bahwa di bawah kondisi operasional, tangki ISO dianggap berbeda dari kontainer barang padat biasa yang hanya ditumpuk maksimal dua tingkat.
Selain itu, penurunan tegangan terbesar pada struktur frame akibat longitudinal racking test pada rentang 13,9 hingga 54,3 persen dibandingkan dengan semua simulasi pembebanan yang diuji. Hasil longitudinal racking test menunjukkan bahwa sudut ISO memiliki penurunan tegangan terbesar yaitu 9,9 persen.
Sebaliknya, bejana tekan umumnya mengalami peningkatan tegangan karena penumpukan, pengangkatan, dan beban rak. Peningkatan tegangan, mulai dari 9,7 hingga 65,4 persen, mengikuti tren terbesar karena beban longitudinal racking.
Dalam penelitian ini juga menunjukkan bahwa peningkatan ketebalan rangka menyebabkan pengurangan perpindahan (displacement) yang signifikan, khususnya pada rangka struktural dan pengecoran sudut. Pengurangan perpindahan tertinggi pada rangka struktural pada longitudinal racking test dalam kisaran 23,3 hingga 76,6 persen.
Pengurangan perpindahan tertinggi pada pengecoran sudut dengan kisaran 23,9 hingga 77,7 persen. Temuan ini menunjukkan bahwa struktur tangki ISO sangat rentan terhadap gaya longitudinal, yang menekankan perlunya langkah-langkah penguatan yang kuat untuk mengatasi gaya longitudinal secara efektif. Sebaliknya, kekuatan angkat menunjukkan respons perpindahan terendah.
Penyempurnaan Desain
Dian dan tim menekankan bahwa diperlukan penyempurnaan desain untuk meningkatkan tingkat keamanan. Ketebalan rangka yang lebih tinggi dapat meningkatkan kinerja struktural rangka dan pengecoran sudut. Sebaliknya, bejana tekan biasanya mengalami peningkatan tegangan.
Model tangki ISO dengan bingkai ketebalan berkisar antara 6 hingga 9 milimeter menunjukkan faktor keamanan di atas 1, menunjukkan ketebalan rangka yang direkomendasikan adalah di atas 9 milimeter.
Integritas struktural tangki LNG ISO tidak terpengaruh secara signifikan dengan penambahan support plate. Terdapat sedikit penurunan tegangan ketika rangka struktur dikenai beban operasional.
Support plate yang ditambahkan di bawah longitudinal racking dapat mengurangi tegangan pada rangka struktural dan bejana tekan hingga 20,4 dan 19,7 persen. Namun dapat meningkatkan tegangan pada pengecoran sudut hingga 23,2 persen.
Support plate memberikan tekanan yang lebih besar pada bejana tekan dan pengecoran sudut ISO, terutama saat uji kekuatan angkat dan susun. Pengecoran sudut dan perpindahan bejana tekan juga dikurangi secara konsisten pada semua beban yang diselidiki.
Penambahan saddle support secara signifikan mengurangi tegangan dan perpindahan pada bejana tekan, khususnya dalam racking longitudinal test. Bejana tekan mengalami pengurangan tegangan dan perpindahan tertinggi masing-masing sebesar 13,9 hingga 31,8 dan 53 hingga 71 persen.
Sebagai informasi, publikasi ilmiah lengkap hasil penelitian berjudul “Structural assessment of 40 ft mini LNG ISO tank: Effect of structural frame design on the strength performance” ini dapat diakses pada https://doi.org/10.1515/cls-2022-0219. (Sumber brin.go.id)
Peneliti BRIN Kembangkan Desain Kontainer 40 Kaki untuk Kapal Mini LNG
