## RANCANG BANGUN SIMULATOR SISTEM TREATMENT BAHAN BAKAR BIODISEL B20 PADA TANKI INDUK BAHAN BAKAR KRI YOS SUDARSO
Hadi Prasutiyon 1 , Arif Winarno 1 , Edlyn Criptosan 1
1 Teknik Sistem Perkapalan, Teknik dan Ilmu Kelautan, Universitas Hang Tuah Surabaya Jalan Arif Rahman Hakim 150, Keputih, Sukolilo, 60111, Kota Surabaya
Email: prasutiyon@hangtuah.ac.id

## ABSTRACT
Biodiesel  B20  is  a  mixture  of  80%  fossil  diesel  fuel  and  20%  biofuel.  When  using  B20,  the  fuel  has problems in the form of jelly or mud deposition, so it needs to be overcome by treatment. The treatment that  is  used  today  uses  a  circulation  pump  but  has  shortcomings  and  is  not  efficient  so  it  needs  to  be modified  using  a  stirrer.  In  this  research,  an  analysis  of  the  stirrer  treatment  using  ANSYS  software simulation  method  was  carried  out  to  determine  the  change  of  sediment  before and  after  stirring,  with stirring speed 150 rpm. The use of a stirrer simulation is to make 2 simulation models in the main tank as the  largest  volume  and  the  daily  tank  as  the  smallest  volume  aims  to  determine  the  differences  in  the results  of  stirring  in  the  largest  and  smallest  tank..  At  the  time  of  stirring,  the  result  is  a  decrease  in sediment from 0 minutes to 4 minutes, then 4 minutes to 8 minutes, then 8 minutes to 12 minutes, then 12 minutes to 16 minutes, then 16 minutes to 20 minutes the fuel has decreased very much and the sediment is almost gone. When stirring is carried out for 20 minutes, the sediment in the fuel tank has not reached 0% so it needs to be stirred continuously until the deposit is 0%. After the fuel has not settled, the fuel is transferred to the main engine using a transfer pump.
Keywords: Biodiesel B20, Sedimentation of fuel, Treatment, CFD

## PENDAHULUAN
Biodisel  merupakan  bahan  bakar  minyak  yang dibuat  dari  bahan  nabati  berupa  lemak  atau  minyak untuk  digunakan  pada  mesin  genset  diesel,  mobil  atau otomotif lainnya, yang bersifat ramah lingkungan, dapat terurai, mampu mengeliminasi efek gas rumah kaca,dan kontnuitas  bahan  bakunya  terjamin  [1].  Biodiesel  B20 adalah campuran dari 80% bahan bakar diesel fosil dan 20%  bahan  bakar  biodiesel  [2][3].  Penerapan  standar biodiesel ditunjukkan dengan adanya label SNI, dimana bahan  bakar  nabati  ini  mudah  terjadi  oksidasi,  dalam penelitian  lain  telah  mencoba  meningkatkan  kestabilan oksidasi B20 melalui penggunaan antioksidan monophenolic yang  hasilnya  tidak  hanya  menunjukkan peningkatan stabilitas oksidasi, namun juga peningkatan viskositas kinematik , massa jenis dan titik nyala, namun sisi lain terjadi penurunan nilai kalori [4][5][6].
Penetapan  standar  SNI  Biodiesel  B20  mendorong pelaku  usaha  untuk  meningkatkan  daya  saing  dan menaikkan  kualitas  bahan  bakar  yang  diproduksi. Berdasarkan  ketetapan  tersebut,  maka  perlu  untuk mengetahui persyaratan mutu utama biodiesel B20 agar didapatkan  kepastian  mutu  sesuai  spesifikasi  yang ditetapkan  pemerintah  yang  dapat  mewakili  dan menyesuaikan  kondisi  dan  iklim  di  Indonesia  [4][5]. Sehingga konsumen, produsen dan distributor mendapatkan kepastian mutu biodiesel yang diproduksi dan  dipasarkan  dalam  rangka  menciptakan  iklim  usaha yang  sehat  [2][5].  Sebagai  salah  satu  pengguna  bahan bakar  ini  yaitu  kapal,  sebelum  menggunakan  bahan
bakar  Biodiesel  B20,  kapal  menggunakan  bahan bakar High  Speed  Diesel murni  [7][8].  Pada  saat menggunakan  bahan  bakar  biodiesel  B20,  kapal perlu  melakukan  penyesuaian  bahan  bakar  tersebut, namun  setelah  menggunakan  bahan  bakar  biodiesel B20  terjadi  pengendapan,  yang  berasal  dari kandungan biodiesel B20 yang banyak mengandung minyak  nabati.  Pengendapan  itu  berbentuk  seperti jelly atau  lumpur  sehingga  dapat  menyebabkan kerusakan  pada  sistem  bahan  bakar  sebelum  masuk ke mesin induk [9][10]. Seperti terlihat dari Tabel 1.
Penggunaan  bahan  bakar  yang  mengalami  kendala seperti  ini,  perlu  adanya  langkah-langkah  antisipasi agar  hal  tersebut  tidak  terjadi.  Sebelum  digunakan sebagai  biodiesel,  minyak  yang  akan  digunakan sebagai  bahan  baku  pada  bahan  bakar  perlu diesterifikasi terlebih  dahulu  untuk  menurunkan viskositas dan flash  point nya  [2][11].  Tanpa dilakukan  proses esterifikasi dapat  dikatakan biodiesel  tidak  cocok  digunakan  sebagai  bahan bakar,  karena  bila viskositas terlalu  kental  dan cenderung  cepat  membeku  akan  menggumpal berubah  menjadi jelly atau  lumpur  di crankcase maupun  di  tanki  bahan  bakar.  Hal  ini  akan berpengaruh pada proses pembakaran yang cenderung kurang sempurna sehingga menyebabkan timbulnya  deposit  pada  silinder  mesin  dan  injektor pada  nozzle  [6][9][12].  Hal  inilah  yang  mendorong untuk segera membuat analisa dan simulasi software mengenai  kondisi  bahan  bakar  didalam  tanki  bahan
bakar dan sirkulasi pada sistem bahan bakar di mesin .
Tabel  1.  Data  Kondisi  Pada Tanki  Setelah  Penggunaan B20 di KRI Yos Sudarso
Sumber : Fasharkan TNI AL
Kelebihan  bahan  bakar  biodiesel  B20  yaitu  ramah lingkungan,  dapat  diperbarui,  memiliki  kandungan emisi  yang  rendah, cetane  number tinggi, lubrisitas lebih  baik  dan  rendah  sulfur.  Hal  ini  sangat  cocok dimanfaatkan  dikapal  sebagai  bahan  bakar  alternatif yang  dapat  mengurangi  pencemaran  udara  [5][6][10]. Namun  selain  beberapa  kelebihan  dan  kekurangan diatas,  bahan  bakar  ini  juga  mengakibatkan  kinerja turbocharger berat, filter bahan  bakar  sering  ganti selama  24  jam,  mengalami  pembersihan  separator selama  48  jam  dan  kandungan  lebih  banyak  air  selama 90  hari.  Oleh  karenanya  menentukan  sistem  dan type pengadukan  yang  disesuaikan  dengan  bentuk  tanki bahan  bakar  sangat  perlu  dilakukan  agar  dapat  dicapai kondisi  dan  distribusi  bahan  bakar  sesuai  dengan karateristik mesin yang dipakai[6][12].

## METODOLOGI PENELITIAN
Metode  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  yaitu dengan  menggunakan  metode  simulasi software, dan perancangan. Simulasi untuk mengetahui hasil pengukuran aliran dan panas, transfer massa, perubahan fasa  seperti  pada proses melting ,  dan  gerakan  mekanis. CFD  digunakan  untuk  merubah  persamaan  atur dinamika  fluida  dalam  bentuk integral dan  turunan menjadi bentuk aljabar yang terdiskritisasi , yang mana dapat diselesaikan dengan komputer untuk memperoleh nilai-nilai dari medan aliran pada titik atau waktu diskrit tertentu  [13].  Adapun  persamaan  kontinuitas  bentuk integral yang dipakai antara lain:
Pada  penelitian  ini  pengaduk  yang  digunakan adalah pengaduk type gerbang, karena dipakai pada tanki  dangkal  luas,  kondisi vacum dengan  media yang  mempunyai viscositas tinggi.  Alat  pengaduk ini  menggunakan  3  sudut  utama  dan  2  sudut berengsel pencakar dengan motor kecepatan rendah 150  rpm  sebagai  daya  penggerak.  Pengaduk  ini menghasilkan  pergerakan batch yang  sempurna dengan  sebuah  permukaan  fluida  yang  datar  agar temperaturnya  terjaga,  juga  untuk  mencampur larutan dengan viskositas dan gravitasi spesifik yang sama,  juga  dimaksudkan  agar  putaran  yang dihasilkan  lebih  maksimal  dan  aliran  nya  lebih menyatu satu sama lain serta dapat menghasilkan putaran yang stabil [9],[13].
Gambar 1. Diagram alir simulasi
Tanki  bahan  bakar  yang  terdapat  di  KRI  Yos Soedarso  memiliki  14  tanki  dengan  ukuran  yang
berbeda-beda. Pada penelitian ini tanki yang digunakan sebagai  model  hanya  dua  tanki  yaitu  tanki  yang berukuran  19.200L  itu  sebagai  yang  terkecil  dan 63.700L  itu  sebagai  yang  terbesar.  Pengambilan  data dari  dua  tanki  dimaksudkan  agar  saat  simulasi  lebih mudah mengetahui hasil pengadukan dengan menggunakan  tanki  yang  terkecil  dan  terbesar.  Tanki- tanki  lainya  dapat  mengikuti  dan  hasil  pengadukannya bisa  mendekati  data  tanki  yang  disimulasikan.  Secara ringkas bisa kita lihat seperti diagram alir pada Gambar 1.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Mensimulasi software  Ansys untuk  mengetahui aliran  fluida,  perubahan  endapan  sebelum  dan  sesudah pengadukan,  dan  simulasi  alat  pengaduk.  Sebelum melakukan  simulasi  alat  pengaduk,  langkah  pertama dalam  pengerjaan  adalah  permodelan  dengan software AutoCAD dan inventor ,setelah  permodelan  selesai dilakukan  simulasi  dengan software  Ansys .  Desain  dan pemodelan  alat  pengaduk  seperti  terlihat  pada  Gambar 2.

## Gambar 2. Desain alat pengaduk
Sedangkan  simulasi  model,  dimana  bagian  dari  model yang  akan  dilakukan  simulasi  dan  pengambilan  data untuk bagian dimensi alat pengaduk yang tercelup dasar tanki sampai batas bahan bakar [9][13].

## Hasil simulasi tanki 19.200 L
t = 0 menit
Gambar 3. Kondisi awal tanki 19.200 liter sebelum diaduk
Pada  tahap  ini  model  3D  dari  pengaduk  yang  telah dibuat  dengan  menggunakan software pemodelan Autodesk  AutoCAD ,  dan Autodesk  Inventor dirubah type  filenya dengan  cara  meng export kedalam iges/igs agar  sesuai  dengan type  file pada  program ansys  fluent selanjutnya file yang  sudah  dirubah tersebut  di import ke  program ansys  fluent sehingga dapat dilakukan analisa.
Sebelum  melakukan  simulasi  dan  belum diaduk,  endapan  berwarna  merah  yang  terdapat divolume fraction dengan  kondisi  awal  100% mengendap  Dimana  endapan  hanya  terjadi  didasar tanki . Endapannya seperti jelly atau lumpur
t = 4 menit
Gambar 4. Kondisi tanki setelah diputar 4 menit
Pada  waktu  4  menit  diaduk  dengan  putaran 150  rpm  terjadi  perubahan  dan  penurunan  endapan sekitar  36%  dari  kondisi  awal  100%  endapan  dan berubah menjadi warna menjadi kuning ,orange dan hijau  yang  terdapat  divolume fraction. Dimana endapannya  mulai  sedikit  turun  dari  waktu  0  menit ke 0,5 menit dengan putaran konstan 150 rpm.
t = 8 menit
Gambar 5. Kondisi tanki setelah diputar 8 menit
Pada  waktu  8  menit  diaduk  dengan  putaran  150 rpm  terjadi  perubahan  dan  penurunan  endapan  sekitar 36%  dan  turun  lagi  24%  dari  kondisi  awal  100% endapan  dan  berubah  menjadi  warna  menjadi kuning,hijau  dan  biru  muda  yang  terdapat  divolume fraction .  Dimana  endapannya  dapat  terlihat  reaksi perubahan alirannya dari waktu 0 menit ke 4 menit dan turun  lagi  pada  waktu  ke  8  menit  dengan  putaran konstan 150 rpm.
t = 12 menit
Gambar 6. Kondisi tanki setelah diputar 12 menit
Pada  waktu  12  menit  diaduk  dengan  putaran  150 rpm  terjadi  perubahan  dan  penurunan  endapan  sekitar 36%,turun  24%  dan  turun  lagi  20%  dari  kondisi  awal 100%  endapan  dan  berubah  menjadi  warna  menjadi hijau  dan  biru  muda  yang  terdapat  divolume fraction . Dimana endapannya mulai sedikit normal dari waktu 0 menit ke 4 menit dan turun lagi pada waktu ke 8 menit dan  mengalami  penurunan  kembali  pada  waktu  12 menit dengan putaran konstan 150 rpm.
t = 16 menit
Gambar 7. Kondisi tanki setelah diputar 16 menit
Pada  waktu  16  menit  diaduk  dengan  putaran 150  rpm  terjadi  perubahan  dan  penurunan  endapan sekitar 36%,turun 24% dan turun lagi 20% dan turun lagi  14%  dari  kondisi  awal  100%  endapan  dan berubah menjadi warna menjadi biru muda dan biru tua  yang  terdapat  pada  volume fraction .  Dimana endapannya  hampir  keadaan  normal    dari  waktu  0 menit  ke  4  menit  dan  turun  lagi  pada  waktu  ke  8 menit  dan  mengalami  penurunan  kembali  pada waktu 12 menit dan turun lagi pada waktu 16 menit dengan putaran konstan 150 rpm.
t = 20 menit
Gambar 8. Kondisi tanki setelah diputar 20 menit
Pada  waktu  20  menit  diaduk  dengan  putaran 150  rpm  terjadi  perubahan  dan  penurunan  endapan sekitar  36%,  turun  24%  dan  turun  lagi  20%  dan turun  lagi  14%  dan  kondisi  stabil  14%  dari  kondisi awal  100%  endapan  dan  berubah  menjadi  warna menjadi  biru  tua  yang  terdapat  pada  volume fraction . Dimana viskositasnya menjadi normal dan daapat  digunakan  kembali  pada  waktu  20  menit dengan putaran konstan 150 rpm.
Tahapan simulasi di atas bila kita tabelkan maka akan terlihat seperti Tabel 2.
Tabel 2. Data simulasi bahan bakar B20 dalam tanki 19.200 L No Putaran (rpm) Waktu (menit) Volume Fraction Sebelum Sesudah 1 150 0 100% 100% 2 150 4 100% 71% 3 150 8 71% 50% 4 150 12 50% 37% 5 150 16 37% 26% 6 150 20 26% 25%

## Hasil simulasi tanki 63.700 L
Dengan cara yang sama seperti halnya perlakukan pada tanki 19.200 L, maka pada tanki 63.700 L diperoleh data-data seperti terlihat pada Tabel 3.
Tabel 3. Data simulasi bahan bakar B20 dalam tanki 63.700 L No Putaran (rpm) Waktu (menit) Volume Fraction Sebelum Sesudah 1 150 0 100% 100% 2 150 4 100% 71% 3 150 8 71% 50% 4 150 12 50% 37% 5 150 16 37% 26% 6 150 20 26% 25%
Untuk  menganalisis  waktu  pengadukan  secara  lebih baik,  maka  digunakan  plot  antara  konsentrasi  endapan terhadap waktu kemudian dibuat interpolasi eksponensial pada  masing-masing  kondisi  tanki  bahan bakar  yang  disimulasikan  yakni  tanki  19.200  L  dan tangki  63.700  L  (Tabel  2  dan  Tabel  3)  seperti  terlihat pada Gambar 9.
Gambar 9. Grafik data simulasi perubahan endapan
Dengan  y  =  konsentrasi  endapan  (%)  dan,  x  =  waktu (menit).  Untuk  menganalisa  waktu  pengadukan  yang dibutuhkan,  digunakan  acuan  konsentrasi  endapan sebesar 5% sebagai indikator pengadukan sudah cukup. Oleh karena itu, menggunakan hasil interpolasi di atas, dapat  dihitung  untuk  masing  masing  tanki  sebagai berikut:
Untuk tangki 63700 L
y = 0,869.e-0,073x
masukkan  y  =  0,05  (5%),  maka  diperoleh  x  =  39,1139 menit.
Untuk tangki 19200 L y = 0,588.e-0,087x masukkan  y  =  0,05  (5%),  maka  diperoleh  x  =  28,34 menit.
Maka  waktu  minimal  yang  diperlukan  untuk mengaduk  tangki  63700L  adalah  39,1139  menit, sedangkan  untuk  tangki  19200  L  adalah  28,34  menit. Perhitungan torsi dan daya. Berdasarkan hasil simulasi, diperoleh torsi pada masing-masing tangki sebesar:
Tanki 19200 L, T = 15,850 N.m Tanki 63700 L, T = 4.900 N.m
Sehingga dapat dihitung dayanya dengan menggunakan persamaan dibawah ini[13]: P = T.n Keterangan : P = Daya (Watt) T = Torsi (N.m)
n = Kecepatan rotasi = 150 rpm   = 15,708 rad/s Tanki 19200 L, P = 248,9 W, atau sekitar 0,3318 HP Tanki 63700 L, P = 76.969 W, atau sekitar 102 HP Alat  pengaduk  ini  digunakan  di  kapal  saat bahan bakar biodiesel B20 mengalami pengendapan, jika  bahan  bakar  sudah  tidak  mengendap  maka  alat pengaduk ini dapat dihentikan pengadukannya. Alat pengaduk  ini  dapat  diterapkan  di  kapal  dengan lancar dan maksimal karena sudah diuji coba dengan simulasi  menggunakan  simulasi software  ansys . Pengaplikasian  alat  pengaduk  di  kapal  dengan  cara permanen tanpa membuka manhole dan harus dalam keadaan  rapat  dan  kedap  udara  atau  dipasang  tetap di  dalam  tanki  harian[10],[14].  Setelah  melakukan pengadukan  menggunakan  alat  pengaduk,  bahan bakar dapat digunakan kembali menjadi bahan bakar seperti semula[14].

## KESIMPULAN
Pengadukan  terjadi  lebih  lama  pada  tanki  yang volumenya lebih besar, karena dengan kosentrasi endapan dan  gerakan  pengaduk  yang  sama,  tanki  yang  besar memiliki  total  massa  endapan  yang  lebih  besar,  sebagai akibatnya pengaruh gaya gravitasi pengendapannya terjadi lebih  cepat  pada  tanki  yang  besar.  Hal  ini  memberikan jaminan  akan  kelancaran  distribusi  bahan  bakar  yang sesuai dengan karakteristiknya ke dalam mesin induk .

## SARAN
Untuk  hasil  yang  lebih  sesuai  dengan  kondisi  yang ada di lapangan harus dilakukan eksperimen sendiri dengan  lebih  teliti  baik  mengenai  propertis  bahan bakar  maupun  mesin  yang  digunakan,  termasuk daya mesin, bentuk lambung, dan tonase yang harus menjadi perhatian

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Fadilah,  N.,  Subaer,  Muris.  2019.  Analisis Penggunaan  Bahan  Bakar  High  Speed  Diesel (HSD)  dan  Marine  Fuel  Oil  (Mfo)  Terhadap Parameter  Titik  Utama  Siklus  Kerja  dan Performa  Mesin  Diesel  Mitsubishi  Man  Type 18v52/55a .  Jurnal  Sains  dan  Pendidian Fisika. Vol. 15 (1) 8-15.
[2] Prasutiyon, H., & Aguk, Z.M. Fathallah. 2020.
Biodiesel Waste Cooking Oil Is Environmentally  Friendly  Alternative  Fuels And Morefeasible Than Fossil Fuels . International  Journal  of  Marine  Engineering Innovation and Research . Vol 5. 142-150.
[3] Prasutiyon H., & Aguk, Z.M. Fathallah. 2016. Analysis  the  Effect  of  Iodine  Score  Against Performance Diesel Engine with Fuel
Biodiesel B20 and B30 of the Waste Cooking Oil. International Seminar on Marine
Technology  Innovation “Marine  Technology  for
Fulfilling Global Maritime Axis” 15–16 December 2016, Surabaya , Indonesia.
[4] Badan  Standardisasi  Nasional.  2016.  Program strategis  EBTKE  dan  ketenagalistrikan. Jurnal energi .  Media  Komunikasi  Kementrian  ESDM. Edisi 2 tahun 2016, hal. 16.
[5] Yanni, K., & Anwar, C. 2009. Bahan bakar nabati “biodiesel”  dan  jaminan  mutu. Lembaran Publikasi LEMIGAS. Vol.43 (3)  247-255.
[6] Fazal  M.  A,  Haseeb,  H.H.  Masjuki.  2013. Investigation of friction and wear characteristic of palm  biodiesel .  Journal  of  Energy  Conversion and Management . Vol.67. 251-256.
[7] Buchari,  Ali.  &  Prasetyo,  A.N.  2018. Analisis Pemakaian Bahan Bakar High Speed Diesel Dan Biodiesel(B30)  Terhadap  Kosumsi  Bahan  Bakar Dan  Emisi  Gas  Buang  Mesin  Diesel  PLTD  1,4 Mv. Institut Sains Dan Teknologi.
[8] Mulyanto,  P.  2010. Kajian  Teknis  Sistem Penggerak  Kapal  Dengan  Menggunakan  Bahan Bakar  Biodiesel  Pada  Kapal  KM  Labour . Universitas Diponegoro Semarang.
[9] Hardiman  N  S.M.  2017. Rancang  Bangun  Alat Pengaduk  Campuran  Untuk  Bahan  Baku  Solar Dan Etanol, Politeknik Negeri Balikpapan, hal 6- 14.
[10] Cahyo, S. Wibowo., Riesta, A., Nanang., H, Lies, A. 2016. Pengaruh Kondisi  Penyimpanan Terhadap  Stabilitas  Oksidasi  Bahan  Bakar  Jenis, BIODIESEL  (B  -  100),  Biosolar    (B-20)  dan
minyak solar murni (B-0). Lembaran publikasi Minyak  dan  Gas  Bumi,  Pusat  Penelitian  dan Pengembangan  Teknologi  Minyak  dan  Gas bumi LEMIGAS. Vol 50 (3).
[11] Haryono  E.,  Witjaonarko  R.  D.  E.  2017 Analisa Unjuk Kerja Mesin Diesel Kapal Dua Langkah  (Two  Stroke  Marine  Diesel  Engine) Berbahan  Bakar  Campuran  Minyak  Solar (HSD)  Dan  Biodiesel  Minyak  Jelantah  Pada Beban  Simulator  Full  Load, Jurnal  Inovtek Polbeng , Vol 7 (2) 179-187.
[12] Pasutiyon,  H.,  &  Toto,  Suharmono.  2019. Analisa  Penambahan  Spring  Pressure  Plate Sebagai Usaha Untuk Memperpendek Ignition
Delay  Time  Terhadap  Performance  Diesel Engine , Prosiding Seminar Nasional
Kelautan ,  Universitas  Hang  Tuah  11  Juli 2019. Dengan Nomor ISBN 978-602-71063-5- 2.
[13] Winarno,  A.  2018. Penambahan  Propeler Bebas Putar Menggunakan Metode Computed Fluid Dynamic (Cfd). 46-49.
[14] Prasutiyon, H., & Arrisal, M. 2019.
Penghematan  Bahan  Bakar  Kapal  Penangkap Ikan  Untuk  Meningkatkan  Kesejahteraan Nelayan. Prosiding Seminar Nasional Kelautan Universitas Hang Tuah 11 Juli 2019 Dengan Nomor ISBN 978-602-71063-5-2