Abstrak— KMP.  Tanjung  Sole  merupakan  salahsatu  kapal (sister ships) yang dibangun untuk melayani rute pelayaran di wilayah  Timur  Indonesia.  Tidak  seperti  sister  ship-nya,  pada saat  KMP.  Tanjung  Sole  beroperasi  terjadi  kenaikan temperatur  udara  kamar  mesin  yang  melebihi  ambang  batas persyaratan yaitu di atas 45 0 C. Perbedaan KMP. Tanjung Sole dengan sister ship-nya hanyalah pada tata letak permesinan di dalam  kamar  mesin  dan  desain  ducting  dari  sistem  ventilasi kamar  mesin.  Untuk  mencari  solusi  permasalahan  dari  KMP. Tanjung  Sole  tersebut  maka  dilakukan  evaluasi  dan  simulasi beberapa  alternatif  desain  serta  tata  letak  ducting  sistem ventilasi  kamar  mesin  kapal  tersebut.  Simulasi  dilakukan dengan pendekatan CFD (Computational Fluid Dynamic) guna menganalisa sebaran temperatur  dan aliran udara ventilasi di dalam kamar mesin, baik sebelum dilakukan perubahan desain ventilasi maupun sesudahnya. Ada tiga alternatif desain sistem ventilasi yang ditawarkan dan dikaji. Dari hasil simulasi yang dilakukan  untuk  sistem  ventilasi  terpasang  di  KMP.  Tanjung Sole  diperoleh  data  distribusi  temperatur  rata-rata  udara  di dalam kamar mesin adalah sebesar 54,3 °C – mendekati kondisi riil di kapal. Setelah dilakukan perbaikan desain ducting sistem ventilasi  maka  dengan  menggunakan  desain  alternatif  atau variasi 1 temperatur udara di kamar mesin turun menjadi 47,6 °C.  Adapun  pada  variasi  2  dan  variasi  3  temperatur  udara kamar mesin KMP. Tanjung Sole turun menjadi  43,5 °C yang mana ini berarti sudah memenuhi persyaratan. Perbedaan dari variasi  3  dengan  variasi  2  hanya  pada  adanya  ducting penghubung  dan  damper  antara  sistem  ventilasi  sisi  kanan dengan  sisi  kiri  kamar  mesin  yang  mana  masing-masing disuplai  oleh  satu  fan.  Hasil  kajian  menunjukkan  alternatif sistem  ventilasi  yang  paling  baik  digunakan  untuk  mengatasi permasalahan temperatur udara kamar mesin  KMP. Tanjung Sole adalah model variasi ke-3.
Kata Kunci—CFD, Kapal Feri, Kamar Mesin, Sistem Ventilasi, Ducting

## I. PENDAHULUAN
ISTEM  udara  ventilasi    di  kamar  mesin  kapal  berperan penting  dalam  memenuhi  standar  kesehatan  orang bekerja,  ketersediaan  udara  pembakaran,  kecukupan  udara untuk menetralisir panas permesinan serta memenuhi standar peraturan  badan  klasifikasi  kapal.  Pengaturan  atau  desain dalam  sistem  ventilasi  serta ducting meliputi  penentuan jumlah fan/blower dan  juga  kapasitas fan/blower tersebut. Udara dari fan/blower ini kemudian didistribusikan ke dalam kamar mesin melalui sistem ducting . Ujung-ujung luaran dari ducting harus  diatur  penempatannya  sedemikian  rupa sehingga udara ventilasi yang dihisap dari luar oleh fan dapat mencapai  semua  bagian  kamar  mesin  sehingga  tidak  ada bagian  udara  di  dalam  kamar  mesin  yang  tidak  bersikulasi. Berdasarkan ISO 8861:1998 tentang “ Shipbuilding, Engine- Room  Ventilation  In  Diesel,  Engined  Ships,  Design Requirements  And  Basis  Of  Calculations ”  untuk  kondisi
desain sistem ventilasi udara kamar mesin, suhu lingkungan udara luar adalah  +35 °C dengan RH 70 % dan tekanan 101,3 kPa  [1].  Kenaikan  suhu  dari  udara  suplai  yang  masuk  ke dalam  kamar  mesin  sampai  dengan  kemudian  akan dikeluarkan melalui selubung atau funnel keluar kapal adalah sekitar  +12,5  K.  Dengan  kata  lain  menurut  standar  ISO besarnya  temperatur  udara  di  dalam  kamar  mesin  kapal adalah  47,5 0 C.  Sedangkan  menurut  Biro  Klasifikasi Indonesia [2] kondisi yang dipersyaratkan pada kamar mesin yang berisi mesin, peralatan dan alat-alat bantu lainnya dan dioperasikan pada kondisi kerja di daerah tropis maka  suhu udara di dalam kamar mesin sebaiknya dijaga tidak lebih dari 45 °C.
Pada  kenyataannya  saat  KMP  Tanjung  Sole  beroperasi ternyata  temperatur  udara  di  dalam  kamar  mesin  jauh melebihi  45 °C dan hal ini sangat dikeluhkan oleh para ABK yang bekerja di dalam kamar mesin. Sehubungan dengan hal itu  maka  beberapa  desain  alternatif  ducting  untuk  sistem ventilasi  udara  kamar    mesin  di  KMP.  Tanjung  Sole  dikaji serta disimulasikan dengan menggunakan pendekatan CFD. Ada tiga variasi desain ducting yang coba ditawarkan.

## II. DATA KAPAL DAN PERMESINAN

## Data Utama Kapal
Panjang kapal  : 45,5 meter Lebar        : 12 meter
Tinggi
: 3,2 meter Tinggi garis air : 2,15 meter Mesin utama   : 2 x 829 HP Kecepatan      : 12 Knots Awak kapal    : 20 orang Penumpang    : 184 orang Kendaraan : 12 truk, 8 sedan Kelas        : BKI

## Data Mesin Utama dan Mesin Bantu
Mesin Utama [3] dan Mesin Bantu [4] yang paling besar menghasilkan panas di kamar mesin adalah  :
1. Mesin Utama
Tipe : Yanmar 6AYM-WET
Jumlah silinder : 6 silinder Daya : 610 KW = 818,023 HP Putaran : 1900 RPM 2. Mesin Bantu Tipe : Perkins 1000- 6TG2AM Jumlah silinder : 6 silinder Daya : 110 KW = 147 HP Putaran : 1500 RPM

## Modifikasi Desain Sistem Ventilasi Kamar Mesin KMP. Tanjung Sole
Hario Pramudito, Alam Baheramsyah, Ede Mehta Wardhana Departemen Teknik Sistem Perkapalan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
e-mail : alam@its.ac.id
S

## Spesifikasi Fan/Blower
Sistem  ventilasi  udara  kamar  mesin  KMP.  Tanjung  Sole menggunakan 2 (dua) buah blower [5] yang masing-masing menyuplai aliran udara untuk ducting bagian/sisi kanan dan bagian kiri dalam kamar mesin . Adapun spesifikasi nya yaitu: Tipe : Hartzell  44VM_606DA_STAIU4 Daya : 44,19 kW Kapasitas  : 87179 CFM = 41,1439 m3/s Tekanan : 1 inch SP 248,6 Pa HP : 60 HP RPM : 1175 RPM

## Rute Pelayaran
KMP Tanjung Sole melayani rute perintis di Maluku untuk lintas Namlea – Manipa – Waisala dan lintas Saumlaki – Adaut – Letwurung.

## III. HASIL DAN ANALISA

## Perhitungan Komponen Penghasil Panas
1. Perhitungan Beban Panas Yang Dihasilkan Mesin
Di dalam kamar mesin terdapat mesin utama dan juga mesin bantu  yang  menghasilkan  panas  paling  besar  dikarenakan merupakan  komponen  utama  dari  penggerak  kapal. Perhitungan  dilakukan  berdasarkan  pada  saat  kapal menggunakan  balingan  penuh.  Adapun  perhitungan  beban panas  yang  dihasilkan  oleh  mesin  utama  dan  mesin  bantu adalah :
a) Panas yang dibebaskan oleh mesin utama, yaitu: Q = 0,02 Ne x gc x Qf Q    =  0,02  x  818,023  x  0,152  x  10100    =  20655,08 kkal/jam => 1522,006 watt/m 2
b) Panas yang dibebaskan oleh mesin bantu, yaitu: Q  = 0,02 Ne x gc x Qf Q    =  0,02  x  112  x  0,157  x  10100  = 3551,968 kkal/jam =>  316,423 watt/m 2
2. Perhitungan Beban Panas Komponen Lainnya
Selain  mesin  utama  dan  mesin  bantu,  terdapat  beberapa komponen  yang  berada  di  dalam  kamar  mesin  yang  juga menghasilkan panas, dengan menggunakan rumus Q = 864 x N x [(1-η)/η] maka berikut hasil perhitunga beban panas dari komponen-komponen tersebut :

## Pembuatan Model Simulasi
Untuk keperluan melakukan analisa sistem ventilasi yang paling  optimal  di  kamar  mesin  KMP.  Tanjung  Sole,  maka dilaukan pembuatan model 3D dari desain ventilasi udara dan juga  desain  model  kamar  mesin  baik  sebelum  di  lakukan variasi,  maupun  sesudah  dilakukan  variasi.  Permodelan dilakukan  menggunakan  bantuan solidworks dan ansys modeller .  Kajian  atau  analisa  dilakukan  untuk  beberapa kondisi sebagai berikut.
1. Pembuatan desain ventilasi udara sebelum divariasi
2. Variasi  1:  Merubah  aliran output atau  luaran udara ventilasi  menjadi di samping mesin atau komponen dari sebelumnya yang langsung diatas mesin atau komponen.
3. Variasi 2 : Sama dengan variasi pertama namun  ditambah dengan  merubah  ukuran  percabangan  kedua  menjadi 250x250  hingga  percabangan output udara  dari sebelumnya  terdapat  3  varian  350x200,  250x150  dan 150x150,  penyeragaman  tersebut  harus  dilakukan  agar udara tersebar secara maksimal.
4. Sama  dengan  variasi  1  dan  2  ,  kemudian  ditambah  dengan menggabungkan  aliran  kedua blower menjadi  satu  aliran dengan  ventilasi  udara  yang  saling  terhubung,  hal  ini dilakukan  untuk  memaksimalkan  aliran  udara  dan  juga menjawab kekhawatiran jika salah satu fan blower mati maka
Tabel 2.
Data hasil perhitungan panas yang dibebaskan oleh peralatan
Komponen Daya η Panas Yang Dihaslikan KW HP Kkal/jam Kal/detk watt Pompa Pemadam Kebakaran 75 100.5 0.9 9454.23 2626.18 10985.50 Kompresor 15 20.1 0.9 1890.83 525.23 2197.09 Pompa Air Laut 37 49.61 0.9 4664.07 1295.57 5419.49 Pompa Air Tawar 7.5 10.05 0.9 945.42 262.61 1098.55 Pompa Sanitari 4 5.36 0.9 504.22 140.06 585.89 Pompa Tinja 2.2 2.95 0.9 277.32 77.03 322.24 Hydrophore 11 14.75 0.9 1386.61 385.17 1611.19 Gambar. 1.  KMP Tanjung Sole Tabel 1. Peralatan di kamar mesin No. Part name total 1 Mesin Utama 2 2 Mesin Bantu 2 3 Pompa Air Laut 2
4 Pompa Pemadam Kebakaran 1 5 Pompa Sanitari 1 6 Pompa Air Tawar 1 7 Pompa Tinja 1 8 Kompresor 1 9 Pompa Hydrophore
1
ventilasi  udara  bisa  dialiri  oleh  satu blower ke  semua rangkaian.

## Simulasi Sistem Ventilasi Udara Kamar Mesin
Setelah didapatkan hasil simulasi dari sistem ventilasi awal yaitu berupa kecepatan aliran udara di tiap-tiap ujung saluran udara atau outlet. Maka tahap selanjutnya adalah memasukan nilai-nilai tersebut kedalam simulasi kamar di dalam kamar mesin  tersebut.  Input  simulasi  tahap  kedua  ini  berupa  nilai panas  yang  dihasilkan  dari  tiap  mesin  dan  peralatan  yang telah  dihitung  sebelumnya,  bentuk  geometri  kamar  mesin, bentuk geometri saluran udara dan nilai output dari simulasi model  awal  sebelum  dilakukan  variasi.  Variabel  yang  akan diambil pada hasil keluaran ( visualisation ) dari simulasi ini adalah  distribusi  suhu,  distribusi  tekanan,  dan  kecepatan aliran udara.
1. Pre-processor dalam setiap sub-bagiannya untuk model kamar mesin, dalam simulasi model kamar mesin kondisi yang  diberikan  dalam  keadaan steady  state dengan metode yang di gunakan SST. Adapun tahapannya antara lain :
a) Meshing
Model grid yang digunakan adalah tetrahedral. Dari ukuran yang  telah  diberikan  diperoleh  jumlah  node  sebanyak 175622, jumlah elemen dengan bentuk tetrahedral sebanyak 928060.  Berikut  adalah  hasil meshing dari  model  kamar mesin:
b) Fluid Domains Fluid  Domains digunakan  untuk  menentukan  jenis  fluida yang digunakan dalam simulasi, menentukan kondisi masing- masing  partisi  geometri,  menginisialisasi  kondisi  geometri juga menentukan sub-domain fluida.
c) Boundary condition Boundary  condition yang  digunakan  pada  kamar  mesin sebagai inputan untuk inlet adalah kecepatan aliran udara dari masing-masing outlet  ducting kanan  dan  kiri  yang  telah disimulasikan pada tahap pertama, model heat transfer untuk inlet ini  menggunakan static  temperature 30°C  karena temperatur  udara  pada  saat  kapal  berjalan  dipermukaan  air laut  berdasarkan  standar  BKI,  IACS  dan  ISO  adalah maksimum  sekitar  32°C,  pada  mesin  dan  peralatan  diberi batasan wall dengan type no slip karena permukaan mesin dan peralatan  diasumsikan  kasar  dan  mempunyai nilai heat  flux berdasarkan  nilai  panas  persatuan  luas  yang  telah  dihitung sebelumnya,  untuk  seluruh  bagian  atas,  bawah,tengah  dan wadah  kamar  mesin  diberi wall dengan  tipe free  slip dan dengan tekanan konstan tidak ada heat flux sedangkan untuk
Gambar 5. Posisi Outlet Ducting Variasi-2
Gambar 6. Posisi Outlet Ducting Variasi-3
Gambar 7. Hasil Mesh Kamar Mesin
Gambar 2. Model 3D Geometri Kamar Mesin Beserta Peralatannya
Gambar 3. Posisi Outlet Ducting Sebelum Di Modifikasi
Gambar 4. Posisi Outlet Ducting Variasi-1
outlet pada  kamar  mesin  ini  berupa  saluran exhaust  funnel yang dibiarkan terbuka dengan boundary conditions berupa pressure outlet dengan nilai tekanan awal bernilai 0 Pa karena udara  yang  disirkulasikan  ke  kamar  mesin  melalui  ujung- ujung outlet saluran  udara  berasal  dari  udara  kondisi lingkungan dengan tekanan atmosfer.
2. Solver dalam  setiap  sub-bagiannya  untuk  model  kamar mesin, yaitu :
a. Solver Control
Pada    tahap solver    control ini    dapat    menentukan banyaknya step iterasi. Penentuan step ini akan mempengaruhi  lama  dari solver dalam  melakukan perhitungan.  Pada  simulasi  model  kamar  mesin  banyaknya maximum step  iterasi  yang  digunakan  sebesar  2000  dengan timescale control yaitu auto timescale , convergence criteria yang digunakan RMS dengan residual target sebesar 1.e-4 . Menurut AEA technology tahap verifikasi dalam menentukan berhasil  atau  tidaknya  simulasi  selama  proses  perhitungan dengan  pendekatan  CFD  dilakukan  dengan  tahapan  yaitu konvergen.
b. Definition File Definition file berisi semua informasi yang diperlukan oleh solver  untuk  mendefinisikan  simulasi  CFD.  Tahap  ini  juga mendeteksi  kesalahan  input  yang  terdapat  pada  model sebelum  dimasukkan  ke  solver.  Gambar  di  bawah  ini merupakan contoh hasil solver untuk ventilasi awal sebelum variasi.
3. Tahap  terakhir  yaitu post-processor yang  merupakan result  file hasil  dari  simulasi  yang  telah  dilakukan, berupa gambar  ( visual )  atau  berupa  data-data  numerik (angka).

## Hasil Simulasi Suhu
1. Sebelum Divariasi
Dari gambar di atas yang merupakan hasil simulasi dapat diketahui bahwa kondisi suhu rata-rata di kamar mesin adalah  sebesar 54,3 °C  pada ketinggian 0,5 meter, sebesar 54,58 °C pada ketinggian 1 meter, sebesar 54,21 °C pada ketinggian 1,5 meter, dan sebesar 54,2 °C pada ketinggian 2 meter.

## 2. Variasi 1
Dari gambar hasil simulasi untuk variasi 1 di atas dapat diketahui bahwa kondisi suhu pada kamar mesin sebesar 47,5 °C pada ketinggian 0,5 meter, sebesar 47,8 °C pada ketinggian 1 meter, sebesar 47,65 °C
Gambar 8. Kondisi suhu kamar mesin sebelum variasi (0,5 meter)
Gambar 9. Kondisi Suhu Kamar Mesin Sebelum Variasi (1 Meter)
Gambar 10. Kondisi Suhu Kamar Mesin Sebelum Variasi  (1,5 Meter)
Gambar 11. Kondisi suhu kamar mesin sebelum variasi  (2 meter)
Gambar 12. Kondisi Suhu Kamar Mesin  Variasi 1  (0,5 Meter)
Gambar 13. Kondisi suhu kamar mesin  variasi 1  (1 meter)
pada ketinggian 1,5 meter, dan sebesar 47,45 °C pada ketinggian 2 meter.

## 2. Variasi 2
Hasil  simulasi  untuk  variasi  2  pada  gambar  di  atas menunjukkkan bahwa suhu rata-rata di kamar mesin variasi 2 yaitu  sebesar  43,36  °C  pada  ketinggian  0,5  meter,  sebesar 43,6  °C  pada  ketinggian  1  meter,  sebesar  43,55  °C  pada ketinggian 1,5 meter, dan sebesar 43,3°C pada ketinggian 2 meter.
3. Variasi 3
Hasil  simulasi  variasi  3  sama  dengan  variasi  2  oleh karena tidak ada perbedaan yang signifikan dalam tata letak outlet  ducting  maupun  besaran  debit  aliran  udara ventilasinya.

## Hasil Simulasi Kecepatan Aliran Udara
1. Hasil simulasi kecepatan aliran udara sebelum divariasi Gambar 20 adalah kondisi streamline dari aliran udara yang terjadi di kamar mesin sebelum dilakukan variasi, adapun rata-rata kecepatan aliran udara nya yaitu sekitar 9,96 m/s, aliran udara dari inlet ujung-ujung saluran udara mengarah ke exhaust funnel untuk di buang.
2. Hasil simulasi kecepatan aliran udara Variasi 1 Gambar 21 adalah kondisi streamline dari aliran udara yang terjadi di kamar mesin variasi 1, adapun rata-rata kecepatan aliran udara nya yaitu sekitar 12,48 m/s.
3. Hasil simulasi kecepatan aliran udara Variasi 2 Gambar  22  adalah  kondisi streamline dari  aliran  udara yang  terjadi  di  kamar  mesin  variasi  2,  adapun  rata-rata kecepatan aliran udara nya yaitu sebesar 15,2 m/s.

## IV. KESIMPULAN
Dari  hasil  perubahan  desain  ducting  atau  saluran  udara didapatkan  perubahan  suhu  rata-rata  dari  kondisi  awal sebesar 54,3 °C menjadi 47,65 °C pada variasi 1, dan sebesar 43,55 °C pada variasi 2 serta variasi 3.
Nilai kecepatan aliran udara streamline rata-rata mengalami kenaikan,  berbanding  terbalik  dengan  penurunan  suhu ruangan.
Desain  ducting  Variasi  3  adalah  desain  yang  paling  baik karena  dapat  menjaga  temperatur  udara  di  dalam  kamar mesin KMP Tanjung Sole berada di bawah batas maksimum temperatur  yang  direkomendasikan  oleh  badan  klasifikasi kapal.
Gambar 17. Kondisi suhu kamar mesin  variasi 2 (1 meter)
Gambar 18. Kondisi suhu kamar mesin  variasi 2 (1,5 meter)
Gambar 19. Kondisi suhu kamar mesin  variasi 2 (2 meter)
Gambar 14. Kondisi suhu kamar mesin  variasi 1  (1,5 meter)
Gambar 15. Kondisi suhu kamar mesin  variasi 1  (2 meter)
Gambar 16. Kondisi suhu kamar mesin  variasi 2 (0,5 meter)

## DAFTAR PUSTAKA
[1] ISO, ISO 8861:1998, Shipbuilding — Engine-room ventilation in diesel-engined ships — Design requirements and basis of calculations . ISO. [2] B. Indonesia, I. V.-V. I. R. F. H. Edition, and  undefined 2009, “Rules for the classification and construction of seagoing steel ships.”
[3]
Yanmar, Spesifikasi Mesin Yanmar 6AYM-WET . 2000.
[4] Perkins, “Perkins Marine Power,” 2015. [Online]. Available: https://www.perkins.com/en_GB/products/sectors/marine.html.
[5] China Classification Society, “Rules for the classification and construction of seagoing steel ships,” CSS , 2016. .
Gambar 21. Kondisi kecepatan aliran udara kamar mesin variasi 1
Gambar 20. Kondisi kecepatan aliran udara kamar mesin sebelum divariasi
Gambar 22. Kondisi kecepatan aliran udara kamar mesin variasi 2