ANALISA PENGARUH VARIASI LAJU ALIRAN FLUIDA PENDINGIN REFRIGERATED SEA WATER (RSW) KM. NAPOLEON TERHADAP BENTUK ALIRAN DALAM RUANG PALKA DENGAN MENGGUNAKAN METODE CFD *Mohammad Renaldo Ercho *Ir. Alam Baheramsyah, MSc *Mahasiswa Jurusan Teknik Sistem Perkapalan FTK-ITS *Dosen Jurusan Teknik Sistem Perkapalan FTK-ITS
Abstrak Kapal ikan KM. Napoleon adalah kapal survey dan kapal latih milik BBPPI Semarang yang menggunakan sistem Refrigerated Sea Water (RSW) dalam proses pengawetan ikan. Ukuran utama kapal adalah Loa = 13,3 m, Lwl = 9,91 m, B = 4,4 m, H = 1,31 m. Kapal tersebut beroperasi di sekitar perairan Korowelang dan Kaliwungu. Kapal yang digunakan untuk kebutuhan penelitian ini mengalami penurunan performance pada system RSWnya sejak tahun 2005. Ikan hasil pendinginan menjadi ikan segar asin dikarenakan aliran air laut tidak tersirkulasi secara sempurna sehingga hanya beberapa ikan yang berkondisi segar tapi tidak asin. Dengan adanya permasalahan tersebut dilakukan percobaan analisa terhadap aliran di dalam ruang palka dengan melakukan variasi laju aliran fluida pendingin yang akan digunakan pada ruang palka dengan menggunakan metode CFD. Dalam percobaan ini laju aliran fluida normal pada ruang palka telah diketahui yaitu 5,85 m/s. Pada analisa laju aliran ini dilakukan variasi laju aliran 2 m/s, 4 m/s, 5.85m/s, 8 m/s, 10 m/s, 12 m/s, 14 m/s, 16 m/s. Variasi ini digunakan untuk mengetahui temperatur dan kontur pembagian temperatur pada setiap bagian ruang palka. Dari hasil analisa variasi laju aliran didapatkan kontur temepratur paling sedikit adalah pada variasi 2 m/s dengan temperature rata rata -10C dimana temperature tersebut merupakan laju aliran dan temperature terbaik untuk menghindari konsentrasi garam berlebih dan mendapatkan perataan aliran terbaik pada ruang palka kapal. Kata Kunci : RSW, analisa variasi laju aliran, metode CFD
I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang KM. Napoleon merupakan jenis kapal ikan yang menggunakan system pendingin refrigerated sea water system dalam pendinginan ikan.. Kapal tersebut beroperasi diperairan Korowelang dan sekiat Kaliwungu. Ukuran utama kapal tersebut adalah Loa = 13,3 m, Lpp = 9,91 m, H = 1,31 m, Bmax = 4,4m. Kapal yang memiliki 3 buah palka ini digunakan untuk kebutuhan survey dan penelitian itu mengalami penurunan terhadap performance dari kapal tersebut. Ikan hasil pendinginan menjadi ikan segar asin dikarenakan aliran air laut tidak tersirkulasi secara sempurna sehingga hanya beberapa ikan yang berkondisi segar tapi tidak asin. Maka dari itu pengaplikasian system RSW pada kapal KM Napoleon tidak pernah dijalankan sejak tahun 2005.
Di dalam perikanan Indonesia maupun dunia, teknologi kapal penangkap ikan telah mengalami peningkatan yang cukup pesat. Khususnya metode cara penyimpanan ikan pada kapal ikan beserta total energy yang kapal konsumsi. Metode metode tersebut akan sangat mempengaruhi mutu dan kualitas dari ikan itu sendiri. Pada saat ini, konsumen lebih memilih ikan yang berqualitas dan berkondisi segar walaupun memiliki harga yang lebih mahal. Pada system RSW ini, untuk mengurangi kadar garam yang diserap oleh tubuh ikan maka perlu dilakukan suatu cara pengurangan kadar garam. Dengan melakukan percobaan perubahan laju aliran fluida terutama pada bagian pipa inlet dan outlet menuju kotak pendingin diharapkan kadar garam yang terserap oleh tubuh ikan dapat berkurang. Selain dengan perubahan laju aliran juga digunakan metode distilasi dengan memanfaatkan panas dari gas buang
Di harapkan Tugas Akhir ini akan memberikan Manfaat Sebagai berikut : 1. Memberikan informasi tentang laju aliran yang paling tepat agar aliran didalam palka merata sehingga ikan hasil tangkapan selain segar juga tidak asin dan dapat dikonsumsi oleh konsumen. 2. Pemanfaatan system Refrigerated Sea Water (RSW) pada kapal KM. Napoleon agar dapat digunakan secara optimal.
mesin induk kapal untuk mengurangin kadar garam air laut ikan memanfaatkan limbah panas yang sudah tidak digunakan. Diharapkan dengan analisa variasi laju aliran fluida pendingin didapatkan laju aliran yang diinginkan agar ikan hasil tangkapan selain segar juga tidak asin dan dapat dikonsumsi oleh konsumen serta system RSW dapat digunakan secara optimal. 1.2 Perumusan Masalah 1.
Perumusan Masalah II.
Permasalahan yang akan dibahas adalah hubungan antara laju aliran fluida pada RSW dengan perataan aliran di dalam ruang palka yang meliputi : 1. Perhitungan variasi laju aliran fluida pada RSW beserta desain bentuk dari perubahan laju aliran tersebut menggunakan metode cfd. 2. Bagaimana siklus fluida pendingin pada system RSW agar mendapatkan kualitas ikan segar dan tidak asin merata pada setiap bagian palka. 3. Ikan dimodelkan didalam kotak ikan 2.
METODOLOGI Metodologi yang dipakai untuk penyelesaian tugas akhir ini secara lengkap dapat dilihat pada gambar dibawah dengan tahapan-tahapan seperti berikut
Batasan Masalah Batasan masalah dalam Kegiatan ini untuk menjawab permasalahan diatas adalah sebagai berikut: 1.
Perencanaan ini hanya digunakan untuk system pendingin Refrigerated Sea Water (RSW) pada kapal KM.Napoleon. 2. System pendinginan yang akan dianalisa menggunakan komponen kompenen yang sudah ada. 3. Ikan dimodelkan hanya tempat penampungan saja. 4. Selain kecepatan aliran , bagian lain permodelan disesuaikan dengan data aslinya 3.
Tujuan Penulisan Di dalam Penulisan tugas akhir ini, penulis mempunyai tujuan untuk : 1. Mengetahui aliran fluida RSW yang paling tepat di kapal KM.Napoleon dan memastikan bentuk aliran RSW dapat menjangkau seluruh bagian palka di kapal KM.Napoleon. 2. Dengan perubahan laju aliran pendingin diharapkan dapat membuat kualitas ikan menjadi lebih baik.
4.
Manfaat Penulisan
2
III. ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN 4.1 Umum Dalam penelitian ini data yang dipakai adalah data-data dari palka KM. Napoleon. Adapun ukuran utama dari kapal tersebut adalah : Loa Lpp B Draugth Jumlah Palka
= 13,3 m = 9,91 m = 4,4 m = 1,31 m = 3 buah
4.2 Penggambaran Ruang Palka Menggunakan Software Ansyst CFD Untuk membuat domain pada model yang akan dianalisa sebagai batasan daerah yang dianalisa pada ICEM CFD, maka terlebih dahulu kita membuat gambar model pada software Ansyst, yang mana gambar tersebut merupakan gambar 3D (3 Dimensi).Terdapat 3 palka utama pada KM Napoleon. Palka 1 dan 2 adalah tempat penyimpanan ikan menggunakan system RSW Basah.Palka 3 adalah tempat penampungan sea water yang akan digunakan sebagai media pendingin ikan yang akan didinginkan hingga -10C sampai mendekati -1,80C sebelum digunakan atau disalurkan menuju palka 1 dan 2. Setiap 20 jam akan terjadi sirkulasi pengisian ulang untuk palka 1 dan 2. Berikut adalah cara pembuatan simulasi laju aliran menggunakan program Ansyst CFD. Penggambaran kooordinat model terlebih dahulu dilakukan untuk mempermudah penggambaran pada sofware yang akan dikerjakan. Kooordinat dari Kulit Luar Ruang palka 1, 2 dan 3 diperoleh dari data spesifikasi kapal yang dijadikan contoh kasus. Penggambaran dilakukan dengan bantuan program AutoCAD dan Ansys ICEM.
4.3
Simulasi 4.3.1 Preprocessing Preprocessing merupakan langkah untuk membuat sebuah model menjadi model yang dapat diterjemahkan oleh software simulasi cara ini dapat dilakukan dengan memberikan mesh pada model tersebut. Langkah Pre-Processor merupakan langkah awal dimana bahasa pemprograman design model akan diterjemahkan oleh Solver Manager. Model akan dibentuk sedemikian rupa sehingga terdapat beberapa bagian untuk memberikan batasan-batasan aliran fluida yang dijalankan dan membuat model menjadi suatu objek yang akan dialiri fluida. Dalam tahap ini obyek yang telah dibentuk kemudian diberikan kondisi batas dan kondisi dari fluida yang akan mengalir dalam kondisi batas tersebut untuk dapat dianalisa. Kondisi batas (boundary) ini berupa inlet (saluran fluida masuk), outlet (saluran keluar) dan wall (dinding pembatas). Sedangkan pada fluida (dalam progam CFD biasanya dikenal sebagai domain) adalah berupa air dengan beberapa parameter tertentu.
Gambar 4.2 Domain pada ruang palka 4.3.2 Solver Manager Solver Manager adalah langkah kedua bagian dari CFD Progam, dimana pada langkah ini berfungsi sebagai penerjemah file dalam format .def menjadi format .res yang selanjutnya dapat diterjemahkan oleh Post-Processor. Pada progam solver ini CFD menghitung kondisi-kondisi yang diterapkan pada saat preprocessing. Dalam progam solver semua parameter yang telah dimasukkan akan diolah pada progam ini. Proses perhitungan/iterasi harus menentukan kriteria konvergensi yang akan dihitung. Yang dimaksud dengan konvergensi adalah kesalahan/perbedaan antara tebakan awal dan hasil akhir dari iterasi yang dilakukan oleh solver manager.
Gambar 4.1 perancangan awal ruang palka system RSW
3
4.3.3 Post-Processor Langkah Post-Processor akan menampilkan hasil perhitungan yang telah dilakukan pada tahap Solver Manager, hasil perhitungan dapat dilihat berupa data numerik dan data visualisasi aliran fluida pada model. Data numerik yang diambil adalah data nilai temperature rata rata fluida, data fluida yang dapat di ambil adalah sebagai berikut:
Gambar 4.3 Gambar rancang ruang palka pada post processor Gambar 4.1 Tabel grafik palka 1 1 kotak ikan
Gambar 4.4 Gambar rancang simulasi aliran ruang palka pada post processor
4.4 Analisa Data Dari Proses Simulasi Pada tahap analisa ini, data yang diperoleh dari proses simulasi diambil untuk menentukan proses validasi dan variasi dari percobaan yang dilakukan.
4.4.1 Analisa Data Dari Proses Simulasi Dalam kasus ini dilakukan validasi kecepatan fluida terhadap temperature rata rata ruang palka pada saat proses simulasi berjalan dapat digambarkan dalam bentuk table dan grafik sebagai berikut :
Gambar 4.2 Tabel grafik palka 1 4 kotak ikan
4
Gambar 4.3 Tabel grafik palka 2 1 kotak ikan
Gambar 4.5 Tabel grafik palka 3
Gambar 4.4 Tabel grafik palka 2 4 kotak ikan
Dari kelima palka data di atas didapat hasil sebagai berikut : Kenaikan temperature pada palka 1 dengan 1 kotak ikan dan palka 2 1 kotak ikan adalah sama serta didapat hasil terbaik pada keceptan laju aliran 2 m/s dan 4 m/s dengan temperature terbaik yaitu -10C. Kenaikan temperature pada palka 1 dengan 4 kotak ikan, palka 2 4 kotak ikan adalah sama serta didapat hasil terbaik pada keceptan laju aliran 2 m/s, 4 m/s, dan 5.85 m/s dengan temperature terbaik yaitu -10C. Pada palka 3 terjadi kenaikan suhu yang lebih tinggi dibandingkan palka laiinya yaitu mencapai -0,960C pada 16 m/s. temperature -10C didapat pada kecepatan 2 m/s, 4 m/s, 5.85 m/s. Dari kelima tabel juga didapat bahwa semakin cepat laju aliran maka suhu pada ruang palka akan semakin meningkat. Dari gambar yang didapat diketahui bahwa pembagian atau perataan aliran lebih baik apabila hanya menggunakan 1 kotak ikan dikarenakan apabila menggunakan 4 kotak ikan bagian tengah kotak ikan akan memiliki suhu lebih tinggi dan kualitas ikan akan tidak merata.
5
IV. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Berdasarkan percobaan dan simulasi yang telah dilakukan maka dapat disimpulkan sebagai berikut : 1. Persiapan air laut yang digunakan sebagai media pendinginan pada ruang palka 3. 2. Pompa ruang muat 3 mensirkulasi air laut menuju ruang palka 1 dan 2 hingga temperatur memenuhi standar suhu pendinginan ikan. 3. Ikan dimasukkan masing masing pada palka 1 dan 2 4. Dari data-data yang telah didapat serta dari simulasi yang telah dilakukan dapat diketahui bahwa semakin lambat kecepatan laju aliran pada ruang palka maka perataan aliran dan bentuk aliran akan semakin baik. Hal ini dapat dilihat dari kontur kontur temperatur yang terdapat pada 40 gambar variasi laju aliran 5. Suhu terbaik untuk setiap palka adalah -10C dikarenakan kualitas ikan yang baik dan tidak asin. Suhu ini didapat pada kisaran 2 m/s sampai dengan 5, 85 m/s. 6. Kecepatan terbaik untuk pemerataan laju aliran adalah sebesar 2 m/s. 7. Dari gambar yang didapat diketahui bahwa pembagian atau perataan aliran lebih baik apabila hanya menggunakan 1 kotak ikan dikarenakan apabila menggunakan 4 kotak ikan bagian tengah kotak ikan akan memiliki suhu lebih tinggi dan kualitas ikan akan tidak merata.
DAFTAR PUSTAKA
1. Anggara Havid Saputra (2008), Optimalisasi Refrigerated Sea Water Untuk Sistem Pendingin Ikan, Tugas Akhir Jurusan Teknik Sistem Perkapalan FTK – ITS : Surabaya. 2. Meytika Ervinta (2008), Perencanaan Desain Alternatif Pengurangan Kadar Garam Pada Refrigerated Sea Water (RSW) KM. Napoleon, Tugas Akhir Jurusan Teknik Sistem Perkapalan FTK – ITS : Surabaya. 3. Alam Baheramsyah & Made Ariana, “Diktat Pengaturan Udara & Sistem Refrigerasi”. 4. Nanang Setyo Budi, Refrigerated Sea Water on KM Napoleon , BPPI Semarang Jawa Tengah.
5.2 Saran 1.
2.
3.
Penggunaan software terbaru dalam proses pengerjaan simulasi dengan spesifikasi komputer yang lebih tinggi lagi agar mendapatkan hasil analisa yang maksimal. Pemakaian ukuran meshing dan waktu iterasi yang lebih banyak agar hasil pembacaan simulasi menjadi lebih mendekati kenyataan. Memperbanyak jumlah variasi aliran yang akan dilakukan
6
