Jurnal Keteknikan Pertanian (JTEP) terakreditasi berdasarkan SK Dirjen Penguatan Riset dan Pengembangan Kementerian Ristek Dikti Nomor I/E/KPT/2015 tanggal 21 September 2015. Selain itu, JTEP juga telah terdaftar pada Crossref dan telah memiliki Digital Object Identifier (DOI) dan telah terindeks pada ISJD, IPI, Google Scholar dan DOAJ. Mulai edisi ini redaksi memandang perlu untuk meningkatkan nomor penerbitan dari dua menjadi tiga kali setahun yaitu bulan April, Agustus dan Desember berisi 12 naskah untuk setiap nomornya. Hal ini dimaksudkan untuk mengurangi masa tunggu dengan tidak menurunkan kualitas naskah yang dipublikasikan. Jurnal berkala ilmiah ini berkiprah dalam pengembangan ilmu keteknikan untuk pertanian tropika dan lingkungan hayati. Penulis makalah tidak dibatasi pada anggota PERTETA tetapi terbuka bagi masyarakat umum. Lingkup makalah, antara lain: teknik sumberdaya lahan dan air, alat dan mesin budidaya pertanian, lingkungan dan bangunan pertanian, energi alternatif dan elektrifikasi, ergonomika dan elektronika pertanian, teknik pengolahan pangan dan hasil pertanian, manajemen dan sistem informasi pertanian. Makalah dikelompokkan dalam invited paper yang menyajikan isu aktual nasional dan internasional, review perkembangan penelitian, atau penerapan ilmu dan teknologi, technical paper hasil penelitian, penerapan, atau diseminasi, serta research methodology berkaitan pengembangan modul, metode, prosedur, program aplikasi, dan lain sebagainya. Penulisan naskah harus mengikuti panduan penulisan seperti tercantum pada website dan naskah dikirim secara elektronik ( online submission ) melalui http://journal.ipb.ac.id/index.php/jtep.

## Penanggungjawab:
Ketua Perhimpunan Teknik Pertanian Indonesia Ketua Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Fakultas Teknologi Pertanian,IPB
Dewan Redaksi: Ketua : Wawan Hermawan (Scopus ID: 6602716827, Institut Pertanian Bogor) Anggota : Asep Sapei (Institut Pertanian Bogor) Kudang Boro Seminar (Scopus ID: 54897890200, Institut Pertanian Bogor) Daniel Saputra (Scopus ID: 6507392012, Universitas Sriwijaya - Palembang) Bambang Purwantana (Universitas Gadjah Mada - Yogyakarta) Yohanes Aris Purwanto (Scopus ID: 6506369700, Institut Pertanian Bogor)
Muhammad Faiz Syuaib (Scopus ID: 55368844900, Institut Pertanian Bogor) Salengke (Scopus ID: 6507093353, Universitas Hasanuddin - Makasar) I Made Anom Sutrisna Wijaya (Scopus ID: 56530783200, Universitas Udayana - Bali)
Redaksi Pelaksana: Ketua : Rokhani Hasbullah (Scopus ID: 55782905900, Institut Pertanian Bogor) Sekretaris   :  Lenny Saulia (Scopus ID: 16744818700, Institut Pertanian Bogor) Bendahara   :  Hanim Zuhrotul Amanah (Universitas Gadjah Mada - Yogyakarta) Anggota :  Dyah Wulandani (Scopus ID: 1883926600, Institut Pertanian Bogor) Usman Ahmad (Scopus ID: 55947981500, Institut Pertanian Bogor) Satyanto Krido Saptomo (Scopus ID: 6507219391, Institut Pertanian Bogor) Slamet Widodo (Scopus ID: 22636442900, Institut Pertanian Bogor)
Liyantono (Scopus ID: 54906200300, Institut Pertanian Bogor) Administrasi :  Diana Nursolehat (Institut Pertanian Bogor)
Penerbit: Perhimpunan Teknik Pertanian Indonesia (PERTETA) bekerjasama dengan Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Institut Pertanian Bogor.
Alamat: Jurnal Keteknikan Pertanian, Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Fakultas Teknologi Pertanian, Kampus Institut Pertanian Bogor, Bogor 16680. Telp. 0251-8624 503, Fax 0251-8623 026, E-mail: jtep@ipb.ac.id atau jurnaltep@yahoo.com Website: web.ipb.ac.id/~jtep  atau http://journal.ipb.ac.id/index.php/jtep
Rekening: BRI, KCP-IPB, No.0595-01-003461-50-9 a/n: Jurnal Keteknikan Pertanian
Percetakan: PT. Binakerta Makmur Saputra, Jakarta
P-ISSN 2407-0475  E-ISSN 2338-8439 Vol. 5, No. 2, Agustus 2017

## Ucapan Terima Kasih
Redaksi Jurnal Keteknikan Pertanian mengucapkan terima kasih kepada para Mitra Bebestari yang telah menelaah (me-review) Naskah pada penerbitan Vol. 5 No. 2 Agustus 2017. Ucapan terima kasih disampaikan kepada: Prof.Dr.Ir. Sutrisno, M.Agr (Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Institut Pertanian Bogor), Prof. Dr. Ir. Kamaruddin Abdullah, IPU. (Fakultas Teknologi Kelautan, Universitas Darma Persada), Dr. Yudi Chadirin, STP.,M.Agr (Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut Pertanian Bogor), Dr.Ir. Edward Saleh, MS (Faklutas Pertanian, Universitas Sriwijaya), Dr. Ir. Yandra Arkeman, M.Eng (Departemen Teknologi Industri Pertanian, Institut Pertanian Bogor), Dr. Ir. Agus Buono, MSi, MKom (Departemen Ilmu Komputer, Institut Pertanian Bogor), Dr. Ery Suhartanto, ST.,MT (Jurusan Teknik Pengairan, Fakultas Teknik, Universitas Brawijaya), Prof.Dr.Ir.Hj. Nurpilihan Bafdal, MSc (Fakultas Teknologi Industri Pertanian, Universitas Padjadjaran), Dr.Ir. Satyanto Krido Saptomo, STP.,M. Si (Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut Pertanian Bogor), Dr.Ir. Yohanes Aris Purwanto, M.Sc (Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Institut Pertanian Bogor), Dr.Ir. Lilik Pujantoro Eko Nugroho, M.Agr (Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Institut Pertanian Bogor), Prof.Dr.Ir. Thamrin Latief, M.Si (Fakultas Pertanian, Universitas Sriwijaya), Asri Widyasanti, STP.,M.Eng (Fakultas Teknologi Industri Pertanian, Universitas Padjadjaran), Prof.Dr.Ir. Daniel Saputra, MS (Faklutas Pertanian, Universitas Sriwijaya), Dr.Ir. I Dewa Made Subrata, M.Agr (Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Institut Pertanian Bogor), Prof.Dr.Ir. I Made Anom Sutrisna Wijaya, M.App., Sc., Ph.D. (Jurusan Teknik Pertanian, Universitas Udayana), Dr.Ir. I Wayan Budiastra, M.Agr (Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Institut Pertanian Bogor), Dr. Kurniawan Yuniarto, STP.,MP (Fakultas Teknologi Pangan dan Agroindustri Universitas Mataram), Dr.Ir. Sugiarto, MSi (Departemen Teknologi Industri Pertanian, Institut Pertanian Bogor), Dr.Ir. Dyah Wulandani, M.Si Agr (Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Institut Pertanian Bogor), Dr.Ir. Leopold Oscar Nelwan, MSi (Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Institut Pertanian Bogor).

## Technical Paper
Analisis Sistem Aerasi pada Penyimpanan Gabah dalam Silo Menggunakan Computational Fluid Dynamics (CFD)

## Analysis of Aeration System on Paddy Storage in Silos Using Computaional Fluid Dynamics (CFD)
Reniana, Jurusan Teknologi Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Papua. Email: ana_iner@yahoo.com
Nursigit Bintoro, Jurusan Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Gadjah Mada. Email:nursigitb@yahoo.com
Joko Nugroho,  Jurusan Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Gadjah Mada. Email: jkn@ugm.ac.id

## Abstract
Grains cooling by aeration system usually reduces the rate of insects and fungi population growth and preserves grain quality. An aeration system may perform inefficently if the grain moisture or temperatures exeeds the safe thresholds. Good design of aeration systems is essential for efficient cooling. In this study, Computational  Fluid  Dynamics  (CFD)  approach  was  used  to  describe  the  performance  of  the  aeration system on paddy storage in the silos. CFD is a computer software program to predict and quantitatively analyze fluid flow, heat transfer, transport phenomena, and chemical reactions in a system with one or more boundary condition. CFD analysis result can be used to represent the aeration system on paddy storage in the silos with a fairly high-level validation. The average value of error during four hours aeration is ranges from 3.6% - 5:47%. The statistically result showed that tend to be not significantly different between the measurement results and CFD analysis.

## Keywords: CFD, aeration, cooling, silos, paddy

## Abstrak
Pendinginan biji-bijian dengan aerasi digunakan untuk mengurangi laju pertumbuhan populasi serangga dan jamur serta mempertahankan kualitas bijian. Sebuah sistem aerasi dapat tidak efisien jika kelembaban bijian atau suhu melebihi batas aman. Desain yang baik pada sistem aerasi merupakan hal yang sangat dasar untuk efisiensi pendinginan. Pada penelitian ini, dilakukan pendekatan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk menggambarkan performansi sistem aerasi pada penyimpanan gabah didalam silo. CFD merupakan program perangkat lunak komputer untuk memprediksi dan menganalisis secara kuantitatif aliran fluida, perpindahan panas, transpor penomena dan reaksi kimia pada suatu sistem dengan satu atau lebih kondisi batas. Hasil penelitian menunjukkan analisis CFD dapat mereprensentasikan sistem aerasi pada penyimpanan gabah dalam silo dengan tingkat validasi yang cukup tinggi. Rata-rata nilai error selama empat jam aerasi berkisar 3.6 % - 5.47 %. Secara statistik menunjukkan hasil yang cenderung tidak berbeda nyata antara hasil pengukuran dengan analisis CFD.
Kata kunci: CFD, aerasi, pendinginan, silo, gabah
Diterima: 26 Agustus 2016; Disetujui: 15 Agustus 2017
Vol. 5 No. 2, p 187-194
P-ISSN 2407-0475 E-ISSN 2338-8439

## Pendahuluan
Salah satu teknik penyimpanan curah modern yang sudah diterapkan di negara-negara maju di dunia adalah penyimpanan gabah di dalam silo. Menurut Hung, et  al,. (2009), untuk menjaga kualitas biji-bijian selama penyimpanan jangka panjang, populasi serangga dan jamur harus
dikontrol. Pendinginan biji-bijian dengan aerasi digunakan untuk mengurangi laju pertumbuhan populasi serangga dan jamur dan mempertahankan kualitas bijian. Aerasi, adalah gerakan paksa udara lingkungan melalui biji-bijian curah, dilakukan untuk memelihara atau meningkatkan kondisi-kondisi fisik  dari  produk  (Lopes, et  al., 2008). Di negara- negara tropis khususnya di negara-negara Asia
Reniana, et al.
seperti Thailand, Vietnam, Indonesia dan Malaysia, tingginya suhu lingkungan dan kelembaban mengurangi kinerja sistem aerasi dan memperburuk biji-bijian karena respirasi dan pertumbuhan jamur (Hung, et  al,. 2009). Menurut Lopes, et  al,. (2008),  sebuah  sistem  aerasi  dapat  tidak  efisien jika kelembaban bijian atau suhu melebihi batas aman. Lebih lanjut ditegaskan bahwa, kombinasi sesuai parameter kontrol tergantung pada desain sistem aerasi dan pada kondisi cuaca daerah di mana itu digunakan. Menurut Bintoro, (2008), suatu alat pendingin bijian perlu digunakan apabila suhu lingkungan rata-rata berada diatas 24 – 37 o C. Dari uraian diatas akan besar manfaatnya apabila diterapkan sistem aerasi untuk penyimpanan curah biji-bijian. Driscoll dan Srzednicki (1998) dalam Bintoro (2008), menegaskan bahwa salah satu kondisi yang paling esensial untuk penerapan aerasi adalah penggunaan cara penanganan biji-bijian secara curah ( bulk  handling ). Namun kenyataannya perancangan dalam penyimpanan dengan menerapkan sistem aerasi masih menemui banyak kendala. Menurut Khatchatourian dan Savicki (2004), hambatan terbesar untuk aliran udara dalam sistem aerasi disebabkan oleh massa butiran, resistensi ini tergantung pada parameter aliran udara, karakteristik permukaan produk (berkerut), pada bentuk dan ukuran dari setiap kotoran asing dalam massa, pada konfigurasi, dan pada ukuran ruang intersisi di massa, pada ukuran dan jumlah butir patah dan pada kedalaman produk lapisan. Proctor, (1994) menambahkan bahwa desain yang baik pada sistem aerasi merupakan hal yang sangat dasar untuk efisiensi pendinginan, dimana penempatan saluran dan ukuran harus memadai agar penyebaran aliran udara dingin mengenai seluruh bijian. Dari hal tersebut maka diperlukan suatu tools atau metode yang dapat membuat virtual/menggambarkan prototype dari sebuah sistem atau alat yang ingin dianalisis dengan menerapkan kondisi dilapangan. Pada penelitian ini, analisis Computational  Fluid  Dynamics (CFD) digunakan untuk menggambarkan sistem aerasi pada penyimpanan gabah didalam silo. CFD dapat memprediksi aliran berdasarkan model matematika melalui persamaan diferensial parsial dan metode numerik yang diselesaikan dengan program perangkat lunak komputer. CFD adalah alat untuk memprediksi apa yang akan terjadi pada alat atau sistem dengan satu atau lebih kondisi batas (Tuakia, 2008). Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menganalisis distribusi suhu udara aerasi pada sistem aerasi penyimpanan gabah dalam silo menggunakan CFD, serta melakukan validasi antara hasil pengukuran dengan hasil analisis CFD.

## Bahan dan Metode
Bahan Bahan yang digunakan dalam penelitian ini
adalah 700 kg gabah kering varietas IR-64 dengan kadar air 12.7 % yang diperoleh dari petani di wilayah kecamatan Depok Sleman Yogyakarta.
Alat Peralatan yang digunakan meliputi satu unit silo dengan kapasitas 300 kg gabah yang terbuat dari plat besi 1 mm dengan diameter 0.75 meter dan tinggi 3 meter, satu unit kotak udara dingin dengan ukuran panjang 1.80 meter, lebar 1.80 meter dan tinggi 2.40 meter dilengkapi pendingin ruangan Air Conditioner Panasonic model CU- PC5GKJ 220V ½ PK, thermometer digital 4 channel merk Lutron dengan sensor termokopel digunakan untuk mengukur suhu, hot wire anemometer digital AM 4204 merk Lutron digunakan untuk mengukur kecepatan aliran udara, blower 2 inch 150 watt digunakan untuk menghembuskan udara aerasi ke dalam silo, seperangkat laptop dengan perangkat lunak gambit  2.3.16 dan Ansys  Fluent  12.0 digunakan untuk analisis CFD.
Diskripsi Bangunan Silo Gabah merupakan komoditas bijian curah ( bulk grain ) yang mempunyai sifat akan kembali menyerap atau mengeluarkan uap air karena pengaruh udara di sekitarnya. Dalam penyimpanan, kadar air akhir gabah tergantung pada suhu dan kelembaban relatif dari udara di sekitar. Gabah akan terus menyerap ataupun mengeluarkan uap air hingga mencapai keseimbangan dengan lingkungannya. Kadar air akhir ini dalam penyimpanan disebut “kadar air setimbang” atau EMC ( Equilibrium Moisture  Content ). Menurut Hung, et al, (2008) perbedaan suhu antara massa biji-bijian dan udara sekitar menyebabkan perpindahan kelembaban biji-bijian dari suhu tinggi ke zona suhu rendah oleh konveksi alami. Sawant, et al., (2012) melaporkan pada penyimpanan gandum dalam silo dengan perbedaan kelembaban udara lebih rendah 16.1 % dari udara sekitar, kadar air meningkat dari 11.2 % menjadi 17.19 % setelah 8 bulan penyimpanan. Kondisi tersebut menurunkan daya kecambah dari 86.7 % menjadi 78.6 %. Sedangkan Jian, et  al,. (2009) , mengemukakan  ada  fluktuasi  temperatur yang lebih besar dalam headspace /ruang dalam silo diatas permukaan bijian daripada di dalam massa butiran dan ada perpindahan kelembaban di dalam silo. Di mana kelembaban dalam massa butiran berubah kurang daripada permukaan massa butiran. Dari penjelasan tersebut maka sangat besar manfaatnya untuk dilakukan aerasi pada penyimpanan gabah dalam silo dengan udara dingin dan analisis sistem pada proses aerasi terutama untuk melihat keseragamn suhu udara didalam silo.
Skema peralatan penyimpanan gabah dalam silo dengan aerasi udara dingin seperti pada Gambar 1. Kotak udara dingin dilapisi steorofoam sebagai peredam udara dingin dan dipasang seperangkat
Gambar 1. Bagan skematik peralatan penelitian silo dengan aerasi udara dingin 1. Struktur silo, 2. Aerator (saluran distribusi udara), 3. Tempat pengukuran dan pengambilan sampel, 4. Pipa penyaur udara, 5. Blower, 6. Kotak evaporator (kotak udara dingin), 7. Unit pendingin ( Air Conditioner ).
unit pendingin ruangan (AC) sebagai sumber udara dingin aerasi. Untuk menghisap udara dari kotak udara dingin, dipasang blower yang dihubungkan dengan pipa peralon 4 inch sebagai penyalur udara aerasi ke dalam aerator (silo). Aerator dibuat dari kawat ram berdiameter lubang 1 mm untuk mencegah gabah masuk ke dalam aerator. Aerator dipasang pada bagian tengah silo dengan tujuan hembusan udara aerasi dimulai dari bagian tengah silo dan menyebar ke bagian sisi atau pinggir silo. Aerator dibuat empat cabang pada bagian tengah diatas saluran udara masuk. Tujuan dibuat percabangan adalah untuk memaksimalkan penyebaran udara aerasi dari bagian tengah ke bagian pinggir silo.
Prinsip kerja sistem aerasi dengan udara dingin yaitu udara dingin di dalam kotak evaporator yang berasal dari sumber pendingin (AC) dihisap oleh blower dan disalurkan ke dalam aerator melalui pipa penyalur udara. Dari aerator, udara dingin menyebar di antara massa gabah menuju bagian pinggir silo dan mengalir kebagian atas menuju saluran keluaran, udara dingin yang melewati massa gabah diharapkan dapat mendinginkan gabah secara konveksi oleh suhu udara aerasi. Sedangkan udara panas dari gabah akan terbawa oleh udara aerasi mengalir menuju saluran keluaran menuju kotak evaporator melalui pipa penyalur udara yang kemudian akan didinginkan kembali oleh unit pendingin. Proses ini akan berlangsung terus selama aerasi dilakukan.

## Analisis CFD
Analisis CFD dilakukan untuk mengetahui distribusi suhu pada sistem aerasi penyimpanan gabah dalam silo. CFD merupakan program perangkat lunak komputer untuk memprediksi dan  menganalisis  secara  kuantitatif  aliran  fluida, perpindahan panas, transpor penomena dan reaksi  kimia.  Analisis  aliran  fluida  dalam  suatu sistem dengan CFD merupakan analisis numerik dengan kontrol volume sebagai elemen dari integrasi persamaan-persamaan, yang terdiri dari persamaan kesetimbangan massa, momentum dan energi (Versteeg and Malalasekera, 1995).
Pada prinsipnya ada tiga langkah dalam analisis CFD yaitu p reprocessor,  processor,  dan postprocessor. Prepocessor adalah tahap yang diawali dengan proses pembuatan geometri, proses meshing atau grid dan pemberian kondisi batas. Proses meshing terbagi menjadi tiga tahap yaitu meshing garis, permukaan dan terakhir meshing volume. Meshing garis menggunakan kondisi default , untuk meshing permukaan menggunakan element Tri dengan tipe pave, sedangkan pada meshing volume menggunakan element Tet/Hybrid dengan tipe Tgrid. Semua meshing dilakukan dengan menggunakan nilai internal  size 2. Total volume yang diperoleh adalah 0.834927 m 3 , yang terbagi menjadi 197768 nodes , 1451629 faces dan 717761 cell . Proses perhitungan dalam simulasi  CFD  yaitu  dengan  mendefiniskan solver, material dan kondisi batas. Pengaturan solver tipe
Reniana, et al.
pressure-based, velocity formula absolute, dan time steady. Model yang dipilih yaitu model k-epsilon. Material fluida adalah udara dengan sifat material menggunakan data base Fluent 12.0. Penambahan sifat material solid dari gabah dan besi berupa konduktivitas panas ( k ), massa jenis ( ρ ) dan panas spesifik ( Cp ). Kondisi batas yang digunakan meliputi velocity inlet , pressure outlet, porous jump, porous zone , dan wall. Velocity inlet adalah kondisi batas untuk  mendefinisikan  kecepatan  aliran  udara  dan suhu udara aerasi. Pressure outlet digunakan untuk mendefinisikan  output  atau  keluaran  dari  fluida yang keluar dari proses. Porous  jump digunakan untuk  mendefinsikan  aerator  berlubang. Porous zone adalah  kondisi  batas  untuk  mendefiniskan
gabah sebagai volume media berpori yang dapat dilalui udara. Sedangkan wall merupakan kondisi batas untuk mendefisinikan dinding silo.
Pada tahap processor , dilakukan proses penghitungan data-data input dengan persamaan yang terlibat secara iteratif . Penghitungan dilakukan hingga hasil menuju error terkecil atau hingga mencapai nilai yang konvergen. Penghitungan dilakukan secara menyeluruh terhadap volume kontrol dengan proses integrasi persamaan diskrit. Kriteria konvergensi menggunakan nilai 0.001 untuk semua persamaan residual dan 10 -6 pada persamaan energi. Tahapan selanjutnya adalah postprocessor di mana hasil perhitungan diinterpretasikan ke dalam gambar, grafik, bahkan

## Tabel 1. Penambahan material dalam analisis CFD
Nama material Tipe Parameter Nilai Gabah solid Bulk density (kg/m3) 571 Panas jenis (J/kg.K) 1269 Konduktivitas panas (W/m.K) 0.113 Diameter rata-rata (mm) 3.4 Porositas (%) 48 Besi solid Massa jenis (kg/m3) 7870 Panas jenis (J/kg.K) 477 Konduktivitas panas (W/m.K) 80.2 Tabel 2. Kondisi batas ( boundary condition ) yang digunakan dalam analisis CFD. Zona Tipe Parameter Nilai Inlet Fluid Suhu ( o C) Simulasi 1 19.1 Simulasi 2 18.6 Simulasi 3 18.4 Simulasi 4 18.4 Laju udara (m/s) 2.2 Intensitas turbulensi (%) 4.81 Diameter Hidrolik (m) 0.1016 Pressure outlet  Fluid Intensitas turbulensi (%) 4.47 Diameter Hidrolik (m) 0.0508 Aerator Porous jump Face permeability (m 2 ) 4.86 x 10-7 Pressure-jump coefficient (1/m) 480.1097394 Zona gabah Fluid; porous zone Viscous resistance oefficients (1/m 2 ) 31726078.91 Inertial resistance coefficients (1/m)  4840.260757 Porositas  (%) 48 Zona udara Fluid default - Dinding Wall Suhu ( o C) Simulasi 1 27.1 Simulasi 2 25.6 Simulasi 3 24.3 Simulasi 4 23.7

## Tabel 3. Posisi titik pengukuran suhu.
Titik   Koordinat   Titik Koordinat Pengukuran x y x Pengukuran x y x 1 55 45 0 12 0 92.5 -8.5 2 0 42.5  -19.5  13 0 142.5  -17.5 3 0  42.5 -32.5  14  0  142.5 -8.5 4 0 42.5  -8.5 15 0 142.5  -32.5 5 0 42.5  29.5 16 0 117.5  29.5 6 0 92.5  -19.5  17 0 142.5  17.5 7 0 92.5  -32.5  18 0 142.5  3.5 8 0 92.5 -2 19 0 142.5  -24.5 9 0 92.5  24.5 20 0 117.5  -19.5 10  0  92.5 29.5 21  29 190.5 0 11 0 92.5 17.5
animasi dengan pola-pola warna tertentu. Dari tahap ini, data kuantitatif suhu diambil pada posisi koordinat yang sesuai dengan pengukuran di lapangan. Simulasi CFD dilakukan empat kali yaitu simulasi 1, 2, 3, dan 4 yang mewakili masing-masing jam aerasi. Kondisi ini digunakan karena suhu udara masuk kedalam silo selama proses aerasi tidak stabil sehingga kondisi setiap jam aerasi digunakan untuk simulasi CFD, dengan harapan masing-masing simulasi dapat mewakili setiap jam ekperimen dilapangan.
Validasi Sebanyak 21 data suhu hasil pengukuran dibandingkan dengan hasil analisis CFD. Posisi titik pengukuran diletakkan dengan koordinat x, y, dan z didalam silo. Pusat koordinat (0,0,0) berada pada posisi bagian tengah diameter dan bagian terendah dinding silo (pengeluaran bahan). Data suhu yang divalidasi adalah suhu setiap jam selama empat jam pemberian aerasi yang dibandingkan dengan suhu hasil simulasi CFD 1, 2, 3, dan 4. Besarnya penyimpangan atau nilai error dicari dengan persamaan :
(1)
Absolute (ABS) merupakan nilai mutlak dari bilangan atau angka tanpa memperhitungkan tanda negatif (-). Selanjutnya untuk melihat kesamaan data hasil pengukuran dengan analisis CFD dilakukan uji statistik dengan metode paired sample t-test pada tingkat kepercayaan 95%.

## Hasil dan Pembahasan
Distribusi Suhu Udara dalam Silo Aerasi dilakukan selama empat jam menggunakan kecepatan aliran udara yang masuk ke dalam silo 2.2 m/s dengan suhu udara aerasi 18.4
o C – 19.1 o C pada koordinat (55,45,0). Berdasarkan hasil pengukuran, diperoleh rata-rata suhu udara didalam silo selama pemberian aerasi 1, 2, 3, dan 4 jam berturut-turut yaitu 22.01 o C berkisar 20.2 – 24.5 o C , 20.84 berkisar 19.3 – 23.7 o C, 20.67 o C berkisar 19.3 – 23.1 o C, dan 20.14 o C berkisar 18.9 – 22.4 o C. Hasil uji statistik, menunjukkan distribusi suhu udara didalam silo tidak terdapat perbedaan yang signifikan dari posisi pengukuran bagian bawah, tengah dan atas silo dengan rata- rata standart deviasi 1.57 o C. Hasil tersebut dapat disimpulkan bahwa dengan memberikan empat jam aerasi, distribusi atau penyebaran suhu udara didalam silo merata dari bagian bawah, tengah dan atas silo. Menurut Khatchatourian dan Savicki (2004), hambatan terbesar untuk aliran udara dalam sistem aerasi disebabkan oleh massa butiran, dimana resistensi ini tergantung pada parameter aliran udara, karakteristik permukaan produk (berkerut), bentuk dan ukuran dari setiap kotoran  asing  dalam  massa,  konfigurasi,  dan ukuran ruang intersisi dalam massa, ukuran dan jumlah butir patah serta kedalaman produk lapisan. Untuk tujuan penyimpanan gabah jangka panjang, kondisi tersebut dapat aplikasikan khususnya di Indonesia mengingat suhu lingkungan yang cukup tinggi. Selain itu, pengaplikasian suhu aerasi udara dingin pada penyimpanan biji-bijian atau gabah akan memberikan pengaruh terhadap bahan yang disimpan karena suhu merupakan salah satu faktor yang sangat berperan dalam penyimpanan. Hasil penelitian Lazzari, et  al., (2006) dengan memberikan aerasi udara dingin pada gabah yang di simpan dalam silo sampai suhu rata-rata gabah 15 o C dapat mengurangi serangga sebesar 76.8 % dan perlakuan ini juga dapat mempertahankan daya perkecambahannya. Chidanand dan Shanmugasundaram, (2016) melaporkan dengan menyimpan gabah dalam silo tanpa aerasi selama 6 bulan, suhu udara didalam silo turun dari 36.41 o C menjadi 28.23 o C karena pengaruh suhu
lingkungan dan daya kecambahnya turun dari 77% menjadi 72%. Namun kondisi tersebut cenderung mempertahankan persentase beras kepala dan menurunkan persentase beras pecah. Bhardwaj dan Sharma, (2015) juga melaporkan dengan menyimpan gabah dalam silo tanpa pemberian aerasi selama 10 bulan, terjadi penurunan daya kecambah biji dari 70.6% menjadi 52.3% dan meningkatkan persentase serangan serangga dari 4.7 menjadi 18.8%.
Hasil Analisis CFD Berdasarkan hasil simulasi 1, 2, 3, dan 4 diperoleh rata-rata dan rentang suhu di dalam silo berturut-turut yaitu 21.10 o C berkisar 19.49 – 22.31 o C, 20.49 o C berkisar 18.91 – 21.65 o C, 20.07 o C berkisar 18.69 – 21.07 o C dan 19.97 o C berkisar 18.67 – 20.92 o C. Al kindi, et al., (2015) melaporkan hasil analisis CFD pada alat pengering tipe rak, dengan penggunaan kecepatan aliran udara pengering 6 dan 4.8 m/s pada suhu 230.67 dan 206.92 o C diperoleh rata-rata suhu udara pada rak sebesar 79.78 o C yang berkisar 75.62 – 85.9 o C dan 83.98 o C yang berkisar 78.8 – 89.72 o C. Gambar 2. dan 3. menunjukkan kontur suhu dan vektor kecepatan udara hasil analisis CFD. Dari gambar tersebut terlihat bahwa proses aerasi dimulai dari bagian tengah silo ke bagian pinggir dan menuju ke saluran keluaran bagian atas. Proses ini menyebabkan turunnya suhu udara didalam silo karena suhu udara aerasi yang digunakan lebih rendah dari suhu awal didalam silo. Untuk tujuan pendinginan, kondisi inilah yang diharapkan karena dapat mendinginkan bahan yang ada didalam silo. Pergerakan aliran udara yang tampak pada Gambar  3.  menunjukkan  pendefinisian  gabah sebagai media berpori ( porous  zone ) dan porous jump dari aerator dimana aliran udara dapat melewatinya dan menyebar keseluruh bagian dalam silo. Sama halnya pada kondisi pengukuran, udara aerasi menembus kawat ram dari aerator menyebar keseluruh bagian silo melalui ruang kosong (porositas) antar bijian gabah. Dari gambar kontur suhu terlihat distribusi suhu udara belum sepenuhnya optimal diseluruh bagian silo. Tampak dalam skala warna suhu udara dibagian pinggir lebih tinggi bila dibandingkan dengan bagian tengah. Kondisi serupa juga terjadi pada hasil pengukuran dilapangan. Untuk meningkatkan performansi dari sistem aerasi guna menyeragamkan suhu udara didalam silo dapat dilakukan simulasi analisis CFD dengan membuat model aerator lain sehingga diharapkan keseragaman suhu udara didalam silo optimal. Menurut Proctor, (1994) desain yang baik pada sistem aerasi merupakan hal yang sangat  dasar  untuk  efisiensi  pendinginan,  dimana penempatan saluran dan ukuran harus memadai agar penyebaran aliran udara dingin mengenai seluruh bijian.
Gambar 2. Kontur suhu hasil analisis CFD.
Gambar 3. Vektor kecepatan aliran udara hasil
analisis CFD.
Simulasi 1 Simulasi 2
Simulasi 3
Simulasi 4
Gambar 4. Validasi suhu udara hasil pengukuran dengan analisis CFD.
Validasi Validasi dilakukan terhadap data suhu hasil pengukuran setiap jam selama empat jam pemberian aerasi yang dibandingkan dengan data simulasi 1, 2, 3, dan 4 hasil analisis CFD. Karena suhu udara yang masuk selama proses aerasi tidak stabil maka kondisi setiap jam aerasi digunakan untuk simulasi CFD sehingga masing-masing simulasi dapat mewakili setiap jam eksperimen dilapangan. Gambar 4. menunjukkan rata-rata nilai error hasil validasi antara suhu hasil pengukuran dengan analisis CFD. Hasil validasi diperoleh nilai error rata-rata 3.6 % - 5.47 %, sedangkan hasil uji statistik paired sample t-test antara suhu pengukuran dengan hasil analisis CFD diperoleh hasil yang tidak beda nyata pada simulasi 2 dan 4. Hasil ini berarti bahwa suhu udara hasil pengukuran dan analisis CFD adalah sama pada kondisi tersebut. Walaupun tidak semua tidak berbeda nyata, namun dapat
disimpulkan bahwa analisis CFD yang dilakukan dapat digunakan untuk merepresentasikan sistem aerasi pada penyimpanan gabah dalam silo.
Dari gambar 4. terlihat bahwa besarnya rata- rata nilai error pada simulasi 1 dan 3 lebih besar daripada simulasi lainnya. Selain itu, pada simulasi tersebut berdasarkan uji statistik menunjukkan adanya perbedaan yang nyata antara suhu hasil pengukuran dengan analisis CFD. Besarnya nilai error dan hasil berbeda nyata tersebut disebabkan karena  pada  analisis  CFD,  gabah  didefinisikan sebagai volume media berpori yang dapat dilalui udara dan tidak dikondisikan sebagai material yang mempunyai suhu awal. Sedangkan kondisi dilapangan, gabah mempunyai suhu awal sehingga panas yang keluar dari massa gabah selama proses aerasi mempengaruhi suhu udara didalam silo. Selain itu, faktor lain yang berpengaruh adalah tidak stabilnya suhu udara aerasi selama proses. Walaupun demikian, besarnya rata-rata nilai error menunjukkan hasil yang cukup baik yaitu berada dibawah 6%. Hasil penelitian Fanzuri, (2013)
Reniana, et al.
dengan pendekatan CFD pada alat pengering gabah tipe bak, mendapat hasil nilai error rata-rata untuk kecepatan aliran udara pengering sebesar 14.9 %. Sedangkan Nurba (2008), melaporkan hasil validasi antara pengukuran dengan analisis CFD pada alat pengering jagung memberikan korelasi sebesar 0.66 dan 0.73 terhadap sebaran suhu dan kecepatan aliran udara. Al Kindi, et  al,. (2015), dengan beberapa perlakuan kecepatan aliran udara yang masuk pada alat pengering tipe rak, hasil validasi suhu antara hasil pengukuran dengan analisis CFD diperoleh nilai determian koefisien (R 2 ) lebih dari 0.8.

## Simpulan
Berdasarkan hasil penelitian setelah empat jam aerasi diperoleh rata-rata suhu udara didalam silo 20.14 o C berkisar 18.9 – 22.4 o C, sedangkan hasil analisis CFD diperoleh rata-rata suhu 19.9 o C yang berkisar 18.6 – 20.9 o C. Hasil analisis CFD dapat digunakan untuk mereprensentasikan sistem aerasi pada penyimpanan gabah dalam silo dengan tingkat validasi yang cukup tinggi, diperoleh rata-rata nilai error suhu udara hasil pengukuran dengan analisis CFD berkisar 3.6 % - 5.47 %.

## Daftar Pustaka
Al Kindi, H., Y. A. Purwanto., dan D. Wulandani. 2015. Analisis CFD Aliran Udara Panas pada Pengering Tipe Rak dengan Sumber Energi Gas Buang. JTEP Jurnal Keteknikan PertanianVol. 3, No.1, April 2015.
Bintoro, N. 2008. Rekayasa Metode Aerasi Pada Penyimpanan Jagung Secara Curah Dalam Silo. Prosiding Seminar Nasianal Teknik Pertanian 2008 – Yogyakarta, 18-19 November 2008. Bhardwaj, S., dan R. Sharma. 2015. Review  : Recent  Advances  in  on-farm  Paddy  Storage. International Journal of Farm Science 5(2):265- 272, 2015.
Chidanand, D.V., dan Shanmugasundaram S. 2016. A Study on Storage Temperature of Paddy in Metal Silos . International Jurnal of Agricultural Science and Research (IJASR) Vol.6, Issue 2, April 2016, 73-78.
Fansuri A. 2013. Pendekatan CFD untuk Optimasi Keseragaman Aliran Udara pada Pengering Gabah Tipe Bak. (Skripsi). Departemen Teknik Mesin dan Biosistem Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor. Bogor Hung B.N, A. Nuntaphan, dan T. Kiatsiriroat,. 2009.
Integration  of  Desiccant  Tray  Unit  with  Internal Cooling  for  Aeration  of  Paddy  Silo  in  Humid Tropical Climate . Research Paper: Postharvest Technology. Biosystems Engineering 102 (2009) 75–82.
Hung, B. N., A. Nuntaphan, and T. Kiatsiriroat. 2008. Aeration simulation of stored paddy by integrating desiccant tray unit into grain ventilation system. Mj. Int. J. Sci. Tech. 2008, 1(Special Issue), 7-16. ISSN 19057873.
Incopera, P. Frank, Dewitt dan P. David. 1990. Fundamental  of  Heat  and  Mass Tranfe r . Third Edition. New York : John Wiley and Sons. Jian F., Jayas D. S., dan White N. D.G,. 2009. Temperature Fluctuations and Moisture Migration in Wheat Stored for 15 Months in a Metal Silo in Canada . Journal of Stored Products Research 45 (2009) 82–90. Khatchatourian O.A. dan D.L. Savicki,. 2004.
Mathematical Modelling of Airflow in an Aerated Soya Bean Store Under Non-uniform Conditions . Biosystems Engineering (2004) 88(2), 201–211. Lazzari, F.A, S.M.N. Lazzari,., dan F.N. Lazzari, . 2006. Artificial Cooling to Control Coleopterans in  Paddy  Rice  Stored  in  Metallic  Silo. 9th International Working Conference on Stored Product Protection . Alternative Methods to Chemical Control. PS7-32 – 6292. Lee, C.H, dan D.S. Cung. 1995. Grain Physical and  Thermal  Properties  Related  to  Drying  and Aeration, Grain Drying in Asia. Proceeding of an International Confrence Helt at the FAO Regional Office  for  Asia  and  the  Pasific.  Bangkok. Thailand, 17-20 Oktober 1995. ACIAR . Lopes D. de. C., J.H. Martins., A. F. L. Filho., E. de. C. Melo, P. M. de. B. Monteiro, dan D. M. de. Queiroz,. 2008. Aeration Strategy for Controlling Grain Storage Based on Simulation and on Real Data Acquisition . Computers and Electronics in Agriculture 63 (2008) 140–146. Nurba, D. 2008. Analisis Distribusi Suhu, Aliran Udara, RH dan Kadar Air dalam In-Store Dryer (ISD) untuk Biji Jagung. (Tesis). Sekolah Pasca Sarjana. Intitut Pertanian Bogor.
Proctor, D. L. 1994. Grain  storage  techniques: Evolution  and  Trends  in  Developing  Countries . Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO) Roma. ISBN 92-5-1 03456-7. Sawant, A. A., S. C. Patil, S. Kalse, dan B. N. J. Thakor 2012. Effect  of  Temperature,  Relative Humidity and Moisture Content on Germination Percentage of Wheat Stored in Different Storage Structures. Agric Eng Int: CIGR Journal. Vol. 14, No. 2.
Tuakia, F. 2008. Dasar-Dasar CFD Menggunakan Fluent. Informatika. Bandung.
Varnamkhasti M.G., H. Mobli, A. Jafari, S. Rafiee, M. Heidarysoltanabadi, and K. Kheiralipour. 2007. Some  Engineering  Properties  of  Paddy  (var. Sazandegi). International Journal of Agriculture & Biology 1560–8530/2007/09–5–763–766. Versteeg, H.K. dan W. Malalasekera. 1995.
An  Introduction  to  Computational  Fluid Dynamics: The Finite Volume Method . Longman Scientific and Technical:New York.