Aplikasi Simulasi Pindah Panas dan Massa Fluida Untuk Pertanian


Simulasi pindah panas dan pindah massa fluida atau sering disebut Computational Fluid Dynamics (CFD) adalah suatu teknologi yang memungkinkan para perancang alat dan mesin untuk mengetahui aliran pindah massa dan fluida yang terjadi dalam suatu sistem. Awalnya teknologi CFD digunakan oleh para ilmuwan NASP (National Aerospace Plane) untuk menguji sebuah desain pesawat. Tetapi saat ini sudah berkembang pesat dalam banyak bidang industri seperti otomotif, rekayasa mesin, ergonomika mobil, dan bidang kajian lingkungan. Sebenarnya CFD adalah ilmu tentang bagaimana memprediksikan fluida, perpindahan panas, reaksi kimia, dan fenomena lainnya dengan menyelesaikan persamaan matematikanya. Beberapa tempat kajian CFD di Indonesia diantaranya LIPI (Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia), CCIT-UI (Center for Computing and Information Technology Universitas Indonesia), dan IPB (Institut Pertanian Bogor). Lembaga tersebut mengembangkan CFD di berbagai bidang ilmu dan rekayasa yang didalaminya baik bidang industry, lingkungan, bahkan pertanian. Kekuatan CFD adalah kemampuan metode ini untuk mendapatkan gambaran perilaku fluida dan interaksinya pada suatu sistem atau proses sehingga sangat membantu dalam bidang desain dan rekayasa.

Aplikasi di Dunia Pertanian

Banyak aspek dalam ilmu pertanian secara luas yang dapat dikembangkan dengan menggunakan CFD karena tentunya dalam pertanian selalu terdapat interaksi dengan fluida baik itu air atau udara. CFD dapat membantu banyak hal dalam dunia pertanian seperti simulasi efektifitas air irigrasi yang mengalir di dalam sistem hydroponik, simulasi dalam laju aliran udara alat pengering hasil pertanian (dryer), simulasi untuk mengetahui kefektifan laju penyebaran zat unsur hara dalam sistem hidroponik, simulasi pindah panas dan pindah massa pada desain juice heater untuk industry gula, simulasi aliran udara dan pindah panas dalam desain greenhouse, simulasi aliran amonia pada kandang ayam skala industry, dan simulasi aliran udara pada heat exchanger.

Studi Kasus I : CFD dalam desain kandang ayam pedaging closed house

Kandang ayam Closed house didesain dengan prinsip perlindungan ayam secara maksimal dari lingkungan luar kandang untuk menghindari masuknya air hujan, debu, bakteri dan virus penyebab penyakit, serta intensitas cahaya yang berlebihan. Sirkulasi udara untuk kandang ayam closed house mengandalkan sirkulasi bertekanan yang digerakkan oleh exhaust fan. Debit udara exhaust fan, pemilihan bahan insulansi, konstruksi dan dimensi kandang sangat krusial dalam desain kandang. Simulasi menggunakan CFD dapat membantu untuk memberikan gambaran mengenai pola dan laju aliran udara dan proses pindah panas untuk membatu penetuan setting exhaust fan, pemilihan bahan insulansi, dan dimensi kandang sehingga perhitungan desain lebih tepat dan efisien.

Kandang ayam dan pergerakan udara

Gambar 1. Contoh simulasi aliran udara pada kandang closed house (Sumber : Publikasi Penelitian Mahasiswa Teknik Pertanian IPB 2009)

Studi Kasus II : CFD dalam desain greenhouse

Titik krusial dalam desain greenhouse adalah keberhasilan greenhouse dalam mengendalikan iklim mikro yang dibutuhkan oleh tanaman. Iklim mikro sangat dipengaruhi oleh iklim di luar sistem greenhouse. Tren perubahan iklim di Indonesia merupakan tantangan tersendiri dalam mendesain greenhouse. Suhu di wilayah tropis seperti Indonesia dapat naik 1o atau lebih dari suhu normal. Kenaikan suhu udara di luar sistem greenhouse dapat menaikkan suhu di dalam greenhouse hingga mencapai  dua kali lipat apalagi jika relative humidity (RH) dalam greenhouse tinggi. Dengan CFD dapat dilakukan simulasi untuk mendesain sistem sirkulasi udara yang optimal di dalam greenhouse. CFD sangat membantu dalam penentuan besar dan posisi ventilasi yang diperlukan, pemilihan material jenis dinding dan polyethylene (PE), kebutuhan fan, atau kebutuhan instrumen lain yang dibutuhkan untuk mengendalikan suhu di dalam greenhouse.

greenhouse CFDAplikasi CFD dalam teknologi pertanian Indonesia merupakan suatu hal yang perlu dimanfaatkan secara luas untuk menghasilkan suatu desain teknologi yang lebih tepat guna, berdaya saing dan efisien. Diharapkan denga teknologi pertanian yang makin presisi dan efisien dapat menyokong cita-cita bangsa menuju ketahanan pangan nasional untuk kesejahteraan seluruh bangsa Indonesia. Majulah pertanian nasional.

Kunjungi Juga : sebuah-opini-pengantar-mempelajari-cfd-computational-fluid-dynamic dan sebuah-opini-review-tentang-software-cfd

3 thoughts on “Aplikasi Simulasi Pindah Panas dan Massa Fluida Untuk Pertanian

  1. Good..sangat inspiratif…perkaya lagi doonk tulisannya tentang aplikasi suatu technology untuk bidang pertanian…!!

    ditungguuu tulisan berikutnya yaa..!

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s