abstak ac kereta

7/25/2019 Abstak AC Kereta

1/5

Abstrak Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV)

Banjarmasin, 78 Oktober 2015

Analisis CFD Penempatan Air Condi t ioning Unit

pada KRD Ekonomi Bandung Raya

Wira Nugroho1, adan Nathanael P. Tandian1, b *

1Fakultas Teknik Mesin dan Dirgantara ITB, Jl. Ganesa 10, Bandung-40132, INDONESIAa [email protected], [email protected]

*Penulis penanggung jawab

AbstrakDalam usaha peningkatan layanannya, PT Kereta Api Indonesia - Daerah Operasi 2 (PT KAI Daop

2) antara lain memasang AC split pada unit kereta ekonomi Kereta Rel Diesel (KRD) Bandung

Raya. Jenis AC split yang digunakan adalah AC split statik yang biasa digunakan untuk ruang

bangunan. Penempatan unit AC split ini sangat penting karena menentukan kualitas pendinginan.

Dalam makalah ini dilakukan analisis CFD yang membandingkan empat opsi penempatan unit ACsplit di dalam ruang kereta KRD Bandung Raya. Keempat konfigurasi unit AC yang disimulasikan

adalah: konfigurasi-1 dengan susunan 3 pasang unit AC bertolak belakang yang dipasang melintang

di sepanjang lorong kereta, konfigurasi-2 dengan susunan 3 unit AC berjajar pada masing-masing

dinding kiri dan kanan kereta, konfigurasi-3 dengan jajaran 6 unit AC yang dipasang melintang di

sepanjang lorong kereta, dan konfigurasi-4 yang mirip dengan konfigurasi-1. Perbedaan antara

konfigurasi-1 dan 4 adalah pada jarak antar-pasangan unit AC, yaitu 4,5 m pada konfigurasi-1 dan 5

m pada konfigurasi-4. Dari perhitungan terdahulu, beban pendinginan maksimum tiap unit kereta

17,2 kW sehingga setiap unit kereta dapat dilayani oleh 6 AC split 1 TR (3,52 kW). Hasil simulasi

CFD menunjukkan konfigurasi-4 memberikan hasil terbaik dengan temperatur ruang yang merata

dan tidak memiliki daerah bertemperatur ekstrim.

Kata kunci: Penempatan AC, kereta api, CFD, simulasi CFD, refrigerasi

Pendahuluan

Saat ini, bidang transportasi sudah tidak

bisa dilepaskan dari kebutuhan hidup manusia

sehari-hari. Pentingnya transportasi secara

tidak langsung berpengaruh pada

pembangunan nasional karena fungsinya

sebagai katalisator pertumbuhan ekonomi,pengembangan wilayah dan pemersatu

bangsa.[1] Kereta api merupakan salah satu

moda transportasi alternatif transportasi darat

yang penting dalam mendukung aliran

perpindahan manusia, barang dan jasa. Selain

kapasitas angkut yang besar dalam

mengurangi beban pengguna jalan, kereta api

juga memiliki tingkat konsumsi bahan bakar

paling efisien.[2]

Dalam usaha peningkatan layanannya,

pada tahun 2012 PT KAI bekerja samadengan PT INKA memodifikasi ruang kereta

penumpang kelas bisnis dan ekonomi dengan

menambahkan AC Split statik supaya dapat

memenuhi kenyamanan termal penumpang.

Hal ini sejalan dengan penelitian yang

menyatakan bahwa faktor kenyamanan lah

yang berperan penting dalam menjaga dan

menarik konsumen pengguna jasa kereta

api.[3]

Dari hasil observasi, penempatan unit AC

split pada kereta penumpang tidak memiliki

standar khusus. Sementara itu hasil studi

menyatakan bahwa penempatan posisi unit

AC split berpengaruh pada kualitas

pendinginan[4]. Oleh karenanya, optimisasi

penempatan unit AC Split pada kereta

penumpang diperlukan supaya dapat

diketahui penempatan yang paling optimal.

Pada kasus ini, model kereta penumpang yang

dipilih adalah kereta komuter Bandung, yaitu

Kereta Api Lokal Ekonomi Bandung Raya /KRD Bandung Raya relasi Padalarang

Cicalengka. Pada penelitian ini empat

konfigurasi yang berbeda disimulasikan


2/5



menggunakan metode Computational Fluid

Dynamic (CFD) dengan bantuan perangkat

FLUENT 14.0. Hasil simulasi akan

menunjukkan sebaran temperatur pada

ruangan kereta sehingga dapat diketahui

konfigurasi yang paling optimal.

Metodologi Penelitian

Model geometri kereta penumpang yang

digunakan pada simulasi dapat dilihat pada

Gambar 1. Model ini dibuat menggunakan

perangkat Autodesk Inventor 2014.

Gambar 1 Model geometri kereta

Model geometri selanjutnya melalui proses

diskritisasi, sehingga terbagi menjadi banyak

elemen-elemen kecil menggunakan batasan

parameter skewness di bawah 0,9. Proses

diskritisasi dilakukan dengan bantuan

perangkat ANSYS 14.0 Hasil dari proses

diskritisasi dapat dilihat pada Gambar 2.

Gambar 2 Model hasil diskritisasi

Parameter Kenyamanan Termal.Parameter

kenyamanan termal pada penelitian ini

meliputi 2 variabel, yaitu temperatur ruangan

dan kecepatan udara. Standar temperatur

ruangan menurut Lembaga Penyelidikan

Masalah Bangunan (LPMB-PU) dapat dilihat

pada Tabel 1.

Tabel 1 Standar temperatur ruangan[5]

Dari Tabel 1 dapat diketahui rentang

kenyamanan optimal temperatur sampai padaambang batasnya berkisar dari 22,80C 280C.

Sementara untuk kecepatan udara, Lippsmeier

mengklasifikasikan bahwa batas kecepatan

udara untuk kenayamanan yang dirasakan

manusia adalah dibawah 1 m/s.[6]

Kondisi Operasi. Kondisi operasi yang

digunakan dalam simulasi ini meliputi,

kondisi wilayah berada di Kota Bandung

dengan asumsi berada pada 100 Lintang

Selatan. Kondisi temperatur udara luar berada

saat maksimal, yaitu bulan Oktober pukul

15.00. Kondisi eksposur matahari, dimana

dinding kanan dan kiri kereta api diasumsikan

menghadap ke arah utara dan selatan secara

tegak lurus. Dan kondisi kereta tidak berjalan

atau diam terpapar penuh matahari dengan

kondisi kecepatan angin dianggap 0 m/s

supaya diperoleh kondisi beban pendinginan

maksimal. Dari hasil perhitungan, beban

pendinginan maksimum tiap unit keretasebesar 17,2 kW sehingga setiap unit kereta

dapat dilayani oleh 6 AC split 1 TR (3,52

kW).

Kondisi Batas Simulasi. Kondisi batas

simulasi diperoleh dari perhitungan beban

pendingin yang telah dilakukan sebelumnya.

Kondisi batas ini terbagi menjadi dua, yaitu

kondisi batas untuk Wall / Dinding dan

Kondisi batas Heat Flux untuk model panas

yang dihasilkan manusia melalui kursi. Nilaidari kondisi batas tersebut dapat dilihat pada

Tabel 2 dan Tabel 3. Sementara untuk kondisi

batas dari AC Split yang digunakan dari hasil


3/5



penelitian diperoleh bahwa kecepatan supply

air yang digunakan adalah 2,75 m/s dengan

temperatur sebesar 285K.

Tabel 2 Kondisi Batas Wall/ Dinding

ElemenBeban Pendinginan

Total [W]

Koefisien Konveksi /

U [W/oC.m2]

A

[m2]

Free Stream

Temperature [K]

Atap 1272,47 0.741 53,6 329,04

Dinding Utara 328,77 0.7532 24,31 314,95

Dinding Selatan 295,31 0.7532 24,31 313,13

Kaca Utara 446,42 2.5035 7,37 321,19

Kaca Selatan 460,64 2.5035 7,37 321,97

Lantai 1443,66 2,4446 47,86 309,34

Partisi Pintu 164,21 2.4109 5,59 309,19

Pintu 55,63 2.5457 2,92 304,48

Partisi Toilet 221,57 2,4109 7,62 309,06

Partisi Dinding 139,34 2,4109 4,7 309,29

Tabel 3 Kondisi BatasHeat FluxUntuk Model Manusia

ElemenBeban Pendinginan

Total [W]

A

[m2]

Heat Flux

[W/m2]

Kursi Dua 6095,96 54,41 112,04

Kursi Tiga 6330,42 48,15 131,47

Pemilihan Parameter Viskos. Pemilihan

rameter viskos ini cukup penting karena

menentukan bagaimana aliran yang terjadi

pada simulasi. Penentuan aliran dilakukan

dengan menghitung besarnya nilai Bilangan

Reynolds dengan menggunakan Pers. 1. =

. ....(1)

Bilangan Reynold aliran adalah 20599,92

yang menandakan aliran turbulen oleh karena

itu dipilih model K-Epsilon sebagai parameterviskos.

Konfigurasi Model. Pada penelitian ini ada 4

konfigurasi berbeda yang disimulasikan untuk

mengetahui penempatan unit AC split yang

paling optimal. Pada konfigurasi 1 Unit AC

dipasang dengan susunan 3 pasang unit

bertolak belakang yang dipasang melintang di

sepanjang lorong kereta seperti terlihat pada

Gambar 3.

Untuk konfigurasi-2 penempatan AC yangdimodelkan dengan susunan 3 unit AC

berjajar pada masing-masing dinding kiri dan

kanan kereta,

Untuk konfigurasi-3 penempatan AC dengan

susunan jajaran 6 unit AC yang dipasang

melintang di sepanjang lorong kereta, dan

untuk konfigurasi-4 penempatan AC mirip

dengan konfigurasi-1 hanya saja perbedaan

antara konfigurasi-1 dan 4 adalah pada jarak

antar-pasangan unit AC, yaitu 4,5 m pada

konfigurasi-1 sedangkan 5 m pada

konfigurasi-4.

Hasil Penelitian dan Pembahasan. Keempat

model yang telah dibuat lalu disimulasikan

menggunakan perangkat FLUENT 14.0

dengan metode CFD. Hasilnya, untuk variabel

kecepatan udara keempat konfigurasi yang

digunakan menghasilkan sebaran kecepatan

udara yang relatif memenuhi batas

kenyamanan kecepatan udara seperti terlihat

pada Gambar 5. Sedangkan untuk variabel

temperatur hasilnya cukup berbeda tiap

konfigurasinya. Berdasarkan hasil simulasipada Gambar 6 dapat terlihat bahwa

konfigurasi 3 dan 4 memberikan hasil yang

cukup baik bila dibandingkan dengan


4/5



Gambar 3 Model Konfigurasi 1

konfigurasi lainnya karena temperatur ruang

yang dihasilkan lebih merata dan tidak

memiliki daerah bertemperatur ekstrim.

Konfigurasi 3 dengan penempatan susunan 6

unit AC berjajar melintang seperti Gambar 4

kurang dipilih karena pemasangan yang lebih

sulit dan tidak ergonomis karena

membutuhkan 6 penahan unit AC di setiap

unitnya, sedangkan pada konfigurasi 4

penahan bisa dibuat 3 buah saja untuk

menahan 2 unit AC tiap penahannya sehingga

konfigurasi 4 lah yang dipilih sebagaipenempatan unit AC paling optimal.

Kesimpulan Dari hasil penelitian yang

dilakukan model konfigurasi 4 merupakan

konfigurasi yang terbaik untuk diaplikasikan

pada tiap-tiap kereta penumpang kelas

ekonomi yang ada di Indonesia.

Referensi

[1] Kementerian Negara Riset dan TeknologiRepublik Indonesia, Buku Putih Penelitian,

Pengembangan, dan Penerapan Iptek dan

Manajemen Transportasi, Kementerian

Negara Riset dan Teknologi, Jakarta, 2006.

Gambar 4 Model Konfigurasi 3

[2] Direktorat Jenderal Perkeretaapian,

Rencana Induk Perkeretaapian Nasional,

Ditjen Perkeretaapian, Kementrian

Perhubungan, Jakarta, 2011.

[3] Ambar Isti Fatma, dan Saino, Analisis

Faktor yang Mempengaruhi Keputusan

Konsumen untuk Menggunakan Jasa Kereta

Api Komuter Tujuan Lamongan-Surabaya,

Jurnal Online Universitas Negeri Surabaya.

(http://ejournal.unesa.ac.id/article/9621/54/art

icle.pdf, diakses 22 Januari 2015).

[4] Ardian Yudo Dewanto, The Selecting and

Placement of an Air Conditioning Unit for aSpecified Room by Considering its Furniture

Arragement, Tugas Sarjana, Teknik Mesin

FTMD ITB, Bandung, 2012.

[5] Basalaria Talarosha, Menciptakan

Kenyamanan Termal dalam Bangunan, Jurnal

Sistem Teknik Industri, 3(6):148-158, 2005.

[6] Tyas Fee Nabil, Catatan kuliah

kenyamanan termal,

(http://tyasfeenabil.blogspot.com/2012/02/ken

yamanan-thermal.html, diakses pada 28

Januari 2015).


5/5



Gambar 5 Perbandingan hasil simulasi kecepatan udara, konfigurasi 1-4 dari kiri ke kanan

Gambar 6 Perbandingan hasil simulasi temperatur ruangan, konfigurasi 1-4 dari kiri ke kanan

RentangKenyamanan

Rentang

Kenyamanan

abstak ac kereta

Documents