All about Mechanical-Energy Conversion : Tugas Besar CFD : Simulasi Engine Room Kapal untuk mendapatkan Sistem Ventilasi Udara dan Pengeluaran Panas yang Optimal

Introduction :

UMUM

v Perlengkapan sistim ventilasi udara merupakan perlengkapan dikapal yang sangat penting, instalasi dan konstruksi serta mekanismenya harus mengikuti dan diatur oleh peraturan Klasifikasi dan International Load Line Convention 1966

v Perlengkapan ini berfungsi untuk mensirkulasikan kebutuhan udara kedalam ruang tertentu didalam kapal sesuai kebutuhan, antara lain untuk kebutuhan sirkulasi udara diruang muat, ruang mesin atau tanki-tanki

v Ventilasi udara secara konstruksi dipasang diatas geladak utama yang memiliki ketinggian minimum 1000 mm (sesuai peraturan International Load Line)

v Ventilasi udara dapat berupa sistim sirkul asi yang bekerja secara natural dan jenis tertentu bekerja secara mekanikal.

v Selain berupa sistim ventilasi terdapat pula sistim penyejuk udara dikapal.

JENIS SISTIM VENTILASI UDARA

SISTIM VENTILASI UDARA NATURAL (Natural ventilation system)

Pipa udara tanki,

v Jenis pipa udara ini terbuat dari pipa yang dipasang dari tanki dan dikonstruksikan hingga menembus geladak. Pipa udara jenis ini harus dilengkapi dengan sistim penutup atau memiliki bentuk yang berfungsi untuk menghindari air masuk kedalam tanki.

v Pipa udara yang digunakan adalah jenis pipa yang terbuat dari baja atau baja galvanis. Pipa mempunyai ukuran diameter sesuai dengan kebutuhan dan ketinggian sesuai dengan peraturan International Load line convention 1966. Untuk menjaga kekuatan penempatan dan pengelasan pipa udara harus sesuai dengan standar marine practice. Ukuran diameter pipa udara memiliki diameter harus lebih besar dari diameter pipa isi (filling pipe)

v Pipa udara tanki pada umumnya dipasang pada posisi pinggir dekat dengan kulit kapal, serta pada bagian tertentu (ruang muat) ditambah pelindung supaya terhindar dari benturan muatan.

v Pipa udara khusus dari tanki bahan bakar harus keluar ditempat udara terbuka dan terhindar dari tempat berbahaya. Pipa udara ini mempunyai tutup untuk pengaman termasuk dilengkapi dengan kisi-kisi supaya terhindar dari masuknya kotoran atau benda yang berbahaya.

v Bagian pipa udara yang terdapat diatas geladak umumnya diberi warna sesuai dengan fungsi tanki (merah untuk FOT, biru untuk FWT dsb). Selain dengan warna pipa udara dapat juga diberi label sebagai identitasnya.

SISTIM VENTILASI UDARA MEKANIKAL (Mechanical ventilation system)

Ventilasi udara ruang muat ,

v Jenis sistim ventilasi udara mekanikal untuk ruang muat berbentuk ducting/saluran yang menghubungkan udara luar kedalam ruang muat, diantara/dibagian saluran tersebut dipasang kipas mekanikal yang digerakkan dengan motor disebut dengan mechanical fan. Motor yang menggerakkan fan dapat diatur putarannya searah atau berlawanan dengan jarum jam, sehingga udara yang disirkulasikan dapat ditekan masuk ruang muat atau dihisap keluar ruang muat.

v Konstruksi saluran udara ini terbuat dari baja yang dikonstruksikan menembus dari ruang muat/palkah kegeladak. Perbedaannya dengan sistim natural, pada posisi penempatam motor fan dikonstruksikan lebih kuat dan berlokasi supaya mudah untuk pemeliharaannya. Ukuran fan udara disesuaikan supaya mencukupi kebutuhan sirkulasi udara sesuai kebutuhan. Bagian luar saluran udara ini diberi kisi2 dan dilengkapi penutup yang kedap air.

v Jumlah saluran udara mekanikal (fan) untuk ruang muat pada umumnya lebih dari satu yang dilokasikan di PS dan SB bagian depan atau belakang dari ruang muat tersebut, bukaan mengarah ke PS dan SB yang dilengkapi dengan tutup kedap air, posisi bukaan digeladak harus ditempatkan sesuai peraturan yang pada umumnya dirancang melebihi tinggi manusia supaya hembusanya tidak mengganggu saat orang lewat.

v Bentuk lain ventilasi udara mekanikal untuk ruang muat dapat juga berupa pipa besar yang dibagian luar diatas geladak diameter pipa melebar dan bukaan mengarah kedepan yang dapat diputar kearah belakang. Bentuk ini dinamakan juga leher angsa (goose neck) karena menyerupai bentuk leher angsa, pada bagian leher bawah dipasang motor fan yang dapat berputar dua arah, goose neck ini juga dilengkapi dengan flap yang dapat dibuaka dan ditutup dari luar.

Ventilasi udara ruang akomodasi

v Jenis sistim ventilasi udara mekanikal juga banyak terdapat pada ruang akomodasi, dengan menggunakan fan udara dialirkan melalui saluran berbentuk ducting/saluran yang menghubungkan udara luar kedalam ruang akomodasi.

v Sistim mekanikalnya merupakan pemasangan fan yang cukup besar yang dipasang pada pipa diameter sesuai diameter fan dan diletakkan diatas geladak buritan atau poop deck. Bagian luar ventilasi ini berbentuk seperti jamur sehingga diberi nama mushroom type.

v Konstruksi dibagian dalam, saluran udara ini terbuat dari baja yang dikonstruksikan menembus dari ruang akomodasi kegeladak. Perbedaannya dengan saluran udara ruang muat adalah mempunyai ukuran lebih kecil dan saluran dikonstruksikan melalui bagian plafon dan pada bukaan diruang diberi kisi2 pengarah dengan ukuran sesuai kebutuhan. Bagian luar saluran udara ini yang berupa mush room diberi kisi2 pada mushroom nya yang menghadap kebawah untuk menghidarkan masuknya serangga dan tikus, bagian ini dilengkapi penutup yang kedap air yang dioperasikan secara mekanis.

v Jumlah saluran udara untuk ruang akomodasi sesuai dengan jumlah ruangan. Pada umumnya bukaan dibagian luar dilokasikan di atas geladak buritan. Pada daerah ruang akomodasi yang perlu mendapatkan sirkulasi udara adalah ruang tidur, ruang kantor, ruang makan, kamar mandi.

v Bentuk ventilasi udara mekanikal untuk ruang akomodasi ini sangat bermanfaat apabila sistim penyejuk udara tidak dapat dioperasikan karena rusak.

Ventilasi udara ruang mesin

v Jenis sistim ventilasi udara mekanikal untuk ruang mesin atau yang dikenal dengan nama Engine room blower/exhaust fan, adalah merupakan sistim sirkulasi udara ruang mesin yang konstruksi dan instalasinya diatur khusus dari peraturan badan klasifikasi. Kemampuan dan kapasitas fan juga harus mampu bekerja sehingga pertukatan udara di kamar mesin dapat bertukar 40x tiap jam.

v Pada ruang mesin sirkulasi udara diatur melalui saluran udara terbuat dari pelat baja yang memiliki lobang2 pengarah sesuai dengan kebutuhan.

v Saluran udara untuk kamar mesin selalu bekerja bersamaan saat udara dari luar masuk dan udara panas dari dalam kamar mesin dihisap keluar atau pada kondisi tertentu udara keluar mengalir secara natural melalui lobang ventilasi yang ada.

v Fan kamar mesin yang bekerja dengan menggunakan motor harus dilengkapi tombol pemutus arus yang terdapat diluar kamar mesin dan dari ajungan, sebagai antisipasi kalau terjadi kebakaran didalam kamar mesin.

Studi Literatur :

Sistem Engine Room Ventilasi yang kita gunakan pada kapal adalah forced ventilation.
Forced ventilation dibangkitkan melalui kipas yang digerakkan oleh motor listrik (biasanya tiga fase). Tujuan penggunaan kipas tiga fase ini karena dapat diputar searah jarum jam atau berlawanan dengan mengubah dua fase (biasanya dengan kontaktor magnet, kombinasi relay dan timer).

Panas yang dihasilkan oleh berbagai mesin seperti mesin utama, auxiliary generator, boiler, pompa, motor, lampu pijar, lampu neon, dan peralatan mesin lainnya menghasilkan efek pemanasan secara keseluruhan dan meningkatkan suhu di dalam ruang mesin. Dengan menggantikan udara dingin dari luar dengan udara panas dari ruang mesin akan dapat mempertahankan keseimbangan panas dalam ruang mesin.

Selama pelayaran maupun ketika berada di pelabuhan sangat penting untuk menjaga temperatur dan aliran udara di ruang mesin, karena hal ini sangat berhubungan dengan efisiensi performa engine. Semakin tinggi temperatur suatu mesin maka efisiensi kerja mesin akan berkurang, karena mesin akan menerima beban kalor yang lebih besar untuk diberikan pada lingkungan. Forced ventilation membantu kita untuk menurunkan suhu Ambient (suhu lingkungan) dari ruang mesin.

Tujuan lain dari sistem ventilasi paksa adalah untuk menyediakan udara dalam keadaan kegagalan turbo blower dan turbocharger dalam penyaluran alami main engine dan dalam hal total flooding di Engine Room (E/R) ventilasi yang digunakan secara terbalik untuk menghilangkan karbon dioksida dari ruang mesin.

Pembahasan :

Untuk dapat mengetahui bagaimana mendapatkan sistem ventilasi yang baik dalam kamar mesin kapal sehingga udara panas efek dari kerja mesin dan juga peralatan-peralatan lainnya didalam kamar mesin dapat disirkulasikan keluar kamar mesin sehingga supply udara luar dapat masuk kamar mesin dengan optimal dengan tujuan untuk menurunkan temperatur kamar mesin dan juga berhubungan dengan optimasi kinerja mesin kapal kita akan melakukan analisis simulasi aliran udara dalam kamar mesin menggunakan CFDSOF.

Dalam simulasi ini kita akan membuat suatu sistem ventilasi udara mekanikal dalam kamar mesin kapal. Dimana terdapat blower/exhaust fan, saluran udara dari plat baja yang dilengkapi fan dan blower yang digerakkan dengan motor listrik dan memiliki arah putaran yang dapat diatur arahnya searah atau berlawanan jarum jam, sehingga dapat menghisap udara keluar maupun menekan udara dari luar untuk masuk kamar mesin. Sistem aliran yang terjadi adalah bersamaan saat udara dari luar ditekan masuk dan udara dari kamar mesin dihisap keluar.

Saluran udara akan ditempatkan pada mesin utama, generator dan mesin-mesin lain yang mengeluarkan panas berlebihan.

Dalam simulasi menggunakan CFDSOF ini kita juga akan mengatur temperatur tiap komponen dan bagian mesin dalam kamar mesin yang memiliki beban panas, sehingga kita akan mengatur parameter temperatur dan kecepatan fan/blower yang digunakan untuk megalirkan udara.

Dengan melakukan simulasi dan analisis menggunakan CFDSOF ini diharapkan dapat diketahui parameter distribusi temperatur ruangan dan juga aliran udara yang terjadi, sehingga kita dapat menentukan kecepatan fan/blower yang paling optimal digunakan dalam sistem ventilasi udara mekanikal yang dipilih.