Top Banner
18 Body force : 0,5 Momentum : 0,4 Modified turbulent viscosity : 0,3 Turbulent viscosity : 0,3 Turbulent dissipation rate : 0,3 CO : 0,5 Energi : 0,5 Jam ke-4 Pressure velocity coupling : SIMPLE Under Relactation Factor Pressure : 0,2 Density : 0,2 Body force : 0,2 Momentum : 0,1 Modified turbulent viscosity : 0,09 Turbulent viscosity : 0,09 Turbulent dissipation rate : 0,09 CO : 0,3 Energi : 0,5 Diskretisasi pada jam ke-1 dan jam ke-4 Pressure :second order upwind Momentum :second order upwind Modified turbulent viscosity :second order upwind CO :second order upwind Energi : first order upwind 5. Inisialisasi medan aliran Inisialisasi adalah hipotesa awal pada kondisi batas saat memulai perhitungan. Sebelum memulai perhitungan atau menjalankan program, hal yang harus dilakukan terlebih dahulu adalah dengan melakukan inisialisasi. Pada penelitian ini, kondisi batas yang diinisialisasi adalah jendela Inlet. 6. Melakukan iterasi Pada proses perhitungan harus ditentukan terlebih dahulu kriteria konvergensi kasus yang akan dihitung. Kriteria konvergensi adalah kesalahan atau perbedaan antara dugaan awal dan hasil akhir dari iterasi yang dilakukan berdasarkan persamaan yang digunakan. 7. Hasil tampilan simulasi Hasil akhir yang dapat ditampilkan dapat berupa kontur, vektor, pathline serta plot XY. Pada penelitian ini visualisasi output akan ditampilkan dalam bentuk kontur 3D. Diagram alir penelitian pada Langkah GAMBIT dan Fluent dapat terlihat pada Lampiran 15. 3.7 Asumsi yang digunakan pada Model Penelitian ini memiliki berbagai keterbatasan sehingga perlu digunakan beberapa asumsi diantaranya ; Simulasi dilakukan pada kondisi steady state, Data kosentrasi polutan yang teukur pada Geometri B diasumsikan sama dengan Geometri A. IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Kondisi Kepadatan Lalu Lintas Gerbang Tol Gerbang tol Bogor merupakan salah satu bagian gerbang tol Jagorawi yang dikelola oleh PT. Jasa Marga. Gerbang tol Bogor memiliki sembilan gardu tol yang terdiri dari empat gar-du sebagai loket tiket (Entrance) dan empat gardu sebagai loket pembayaran (Exit) serta satu gardu cadangan yang dapat berfungsi sebagai loket tiket maupun loket pembayaran (Entrance/ Exit). Berdasarkan data rekapan lalu lintas PT. Jasa Marga, total volume lalu lintas yang memasuki kota Bogor setiap tahunnya mencapai 9 hingga 11 juta unit dari gerbang tol Bogor (data dapat terlihat pada Lampiran 11). Sementara rata- rata jumlah kendaraan yang melewati satu gardu tol per satu jam adalah sebanyak 270 unit. Pada Gambar 7 dapat terlihat bahwa terjadi fluktuasi jumlah kendaraan bermotor yang memasuki kota Bogor dari tahun 2005 hingga 2010. Pada tahun 2006 hingga 2009, trend jumlah kendaraan yang masuk ke kota Bogor melalui gerbang tol Bogor terus mengalami peningkatan, tetapi mengalami penurunan kembali pada tahun 2010. Pembukaan tol dalam kota untuk wilayah Sentul Barat merupakan salah satu penyebab jumlah kendaraan menurun pada gerbang tol Bogor tahun 2010. Hal ini dikarenakan gerbang tol tersebut digunakan sebagai jalan tol alternatif menuju kota Bogor. Gambar 7 Jumlah kendaraan bermotor/tahun pada gerbang tol Bogor (2005-2010).
15

Simulasi dispersi gas karbon monoksida (CO) dalam gardu ... · Momentum Gerbang tol Bogor merupakan salah satu : ... Hal ini terkait dengan perpindahan panas yang menyebabkan suhu

Mar 19, 2019

Download

Documents

lytu
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: Simulasi dispersi gas karbon monoksida (CO) dalam gardu ... · Momentum Gerbang tol Bogor merupakan salah satu : ... Hal ini terkait dengan perpindahan panas yang menyebabkan suhu

18

Body force : 0,5

Momentum : 0,4

Modified turbulent viscosity : 0,3

Turbulent viscosity : 0,3

Turbulent dissipation rate : 0,3

CO : 0,5

Energi : 0,5 Jam ke-4

Pressure velocity coupling : SIMPLE

Under Relactation Factor

Pressure : 0,2

Density : 0,2

Body force : 0,2

Momentum : 0,1

Modified turbulent viscosity : 0,09

Turbulent viscosity : 0,09

Turbulent dissipation rate : 0,09

CO : 0,3

Energi : 0,5 Diskretisasi pada jam ke-1 dan jam ke-4

Pressure :second order upwind

Momentum :second order upwind

Modified

turbulent

viscosity :second order upwind

CO :second order upwind

Energi : first order upwind

5. Inisialisasi medan aliran

Inisialisasi adalah hipotesa awal pada

kondisi batas saat memulai perhitungan.

Sebelum memulai perhitungan atau

menjalankan program, hal yang harus

dilakukan terlebih dahulu adalah dengan

melakukan inisialisasi. Pada penelitian ini,

kondisi batas yang diinisialisasi adalah

jendela Inlet.

6. Melakukan iterasi

Pada proses perhitungan harus ditentukan

terlebih dahulu kriteria konvergensi kasus

yang akan dihitung. Kriteria konvergensi

adalah kesalahan atau perbedaan antara

dugaan awal dan hasil akhir dari iterasi yang

dilakukan berdasarkan persamaan yang

digunakan.

7. Hasil tampilan simulasi

Hasil akhir yang dapat ditampilkan dapat

berupa kontur, vektor, pathline serta plot

XY. Pada penelitian ini visualisasi output

akan ditampilkan dalam bentuk kontur 3D.

Diagram alir penelitian pada Langkah

GAMBIT dan Fluent dapat terlihat pada

Lampiran 15.

3.7 Asumsi yang digunakan pada Model

Penelitian ini memiliki berbagai

keterbatasan sehingga perlu digunakan

beberapa asumsi diantaranya ;

Simulasi dilakukan pada kondisi steady

state,

Data kosentrasi polutan yang teukur pada

Geometri B diasumsikan sama dengan

Geometri A.

IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Kondisi Kepadatan Lalu Lintas

Gerbang Tol

Gerbang tol Bogor merupakan salah satu

bagian gerbang tol Jagorawi yang dikelola

oleh PT. Jasa Marga. Gerbang tol Bogor

memiliki sembilan gardu tol yang terdiri dari

empat gar-du sebagai loket tiket (Entrance)

dan empat gardu sebagai loket pembayaran

(Exit) serta satu gardu cadangan yang dapat

berfungsi sebagai loket tiket maupun loket

pembayaran (Entrance/ Exit). Berdasarkan

data rekapan lalu lintas PT. Jasa Marga, total

volume lalu lintas yang memasuki kota

Bogor setiap tahunnya mencapai 9 hingga 11

juta unit dari gerbang tol Bogor (data dapat

terlihat pada Lampiran 11). Sementara rata-

rata jumlah kendaraan yang melewati satu

gardu tol per satu jam adalah sebanyak 270

unit.

Pada Gambar 7 dapat terlihat bahwa

terjadi fluktuasi jumlah kendaraan bermotor

yang memasuki kota Bogor dari tahun 2005

hingga 2010. Pada tahun 2006 hingga 2009,

trend jumlah kendaraan yang masuk ke kota

Bogor melalui gerbang tol Bogor terus

mengalami peningkatan, tetapi mengalami

penurunan kembali pada tahun 2010.

Pembukaan tol dalam kota untuk wilayah

Sentul Barat merupakan salah satu penyebab

jumlah kendaraan menurun pada gerbang tol

Bogor tahun 2010. Hal ini dikarenakan

gerbang tol tersebut digunakan sebagai jalan

tol alternatif menuju kota Bogor.

Gambar 7 Jumlah kendaraan bermotor/tahun

pada gerbang tol Bogor (2005-2010).

Page 2: Simulasi dispersi gas karbon monoksida (CO) dalam gardu ... · Momentum Gerbang tol Bogor merupakan salah satu : ... Hal ini terkait dengan perpindahan panas yang menyebabkan suhu

19

(a) (b)

(c) (d) Gambar 8 Jumlah kendaraan bermotor per Minggu (2011): (a) Januari; (b) Februari; (c) Maret; (d) April

(Wi = minggu ke-i).

Selanjutnya pada Gambar 8, dapat

terlihat bahwa jumlah kendaraan yang

melewati gerbang tol (Bogor) pada hari kerja

lebih sedikit bila dibandingkan dengan hari

libur. Puncak kepadatan jumlah

kendaraaanyang memasuki kota Bogor

melalui kedua gerbang tol tersebut relatif

terjadi pada akhir pekan yakni hari Sabtu

serta pada hari-hari libur nasional. Hal ini

dapat ditunjukkan pada Gambar 8 (a), (b),

(c) dan (d), yang mana trend kenaikan

jumlah kendaraan pada bulan Januari,

Februari, Maret, April pada tahun 2011

memiliki pola yang sama. Secara konsisten

dapat terlihat pada grafik bahwa jumlah

kendaraan cenderung stabil pada saat hari

kerja dan meningkat pada akhir pekan yakni

Jumat dan Sabtu, dan kemudian mengalami

penurunan kembali pada saat hari Minggu.

Sementara itu, kepadatan antrian di gerbang

tol ini juga dapat terjadi jika terdapat hari

libur nasional.

Pada akhir pekan, total rata-rata

kendaraan yang tercatat melewati gardu tol

Exit pada gerbang tol Bogor dapat mencapai

25.000 hingga 30.000 unit. Sementara pada

hari kerja total rata-rata kendaraan hanya

mencapai sekitar 20.000 hingga 25.000 unit.

Pada umumnya, kepadatan lalu lintas yang

terjadi pada hari libur disebabkan oleh

aktivitas wisata keluarga dengan daerah

tujuan utama kota Bogor. Berbeda halnya

dengan hari kerja dimana jumlah kendaraan

relatif konstan karena hanya didominasi oleh

aktivitas perkantoran yang melalui lintas

antarkota yakni Jakarta-Bogor.

Puncak kepadatan antrian pada gardu

Exit selama hari kerja pada umumnya terjadi

pada saat sore hari sekitar pukul 17.00-

19.00. Kondisi kepadatan antrian pada jam

jam tersebut biasanya dipengaruhi oleh

waktu keluar perkantoran. Sementara untuk

hari libur pada umunya terjadi sekitar pukul

11.00-13.00. Di sisi lain, jenis kendaraan

yang paling dominan melalui gardu tol

adalah kendaraan pribadi. Setelah itu diikuti

oleh truk kecil, bus kecil, bus besar dan truk

besar.

Pada penelitian ini jumlah unit kendaraan

yang tercatat selama satu jam adalah

sebanyak 285 unit. Hal ini menunjukkan

bahwa pada saat penelitian dilakukan,

jumlah kendaraan berada dalam kondisi

padat karena tercatat melebihi rata-rata/jam

pada setiap gardu tol. Padatnya volume

kendaraan yang terjadi di sekitar gardu tol

sangat berpengaruh terhadap jumlah emisi

gas buang yang dihasilkan dari suatu

kendaraan bermotor.

Page 3: Simulasi dispersi gas karbon monoksida (CO) dalam gardu ... · Momentum Gerbang tol Bogor merupakan salah satu : ... Hal ini terkait dengan perpindahan panas yang menyebabkan suhu

20

4.2 Simulasi Dispersi Gas CO

menggunakan Computational Fluid

Dynamics (CFD)

Kepadatan antrian kendaraan bermotor

merupakan sumber utama dalam

permasalahan pencemaran udara di sekitar

gardu tol. Hal ini dikarenakan penggunaan

bahan bakar untuk kendaraan bermotor dapat

mengemisikan zat-zat pencemar ke udara,

seperti CO, NOx, SOx, HC, TSP serta Pb.

Sehingga potensi udara yang tercemar oleh

polutan baik yang berada di sekitar gardu

maupun di dalam gardu cukup besar dan

dapat menyebabkan gangguan kesehatan

baik dalam jangka pendek maupun jangka

panjang.

Proses pencemaran tersebut juga tidak

terlepas dari beberapa faktor seperti, faktor

meteorologi, jumlah kendaraan bermotor dan

desain bangunan gardu. Sementara zat

pencemar yang menjadi fokus objek

penelitian ini adalah karbon monoksida atau

CO. Pada peneilitian ini, penggunaan CFD

dapat dilakukan untuk melihat sebaran

polutan CO di dalam gardu tol yang

dipengaruhi oleh berbagai faktor di atas serta

untuk mengetahui potensi keterpaparan

reseptor terhadap polutan CO tersebut.

4.3 Pengaruh Kecepatan Angin terhadap

Dispersi Polutan CO

Kecepatan dan arah angin (aliran) sangat

berperan dalam persebaran polutan di udara

terutama udara di dalam gardu tol. Besarnya

nilai kecepatan angin akan berpengaruh

terhadap besarnya turbulensi. Menurut Oke

(1987), semakin kuat pergerakan turbulensi

yang terjadi di dalam gardu tol maka

semakin besar kemungkinan polutan dapat

bercampur dengan udara di sekelilingnya

sehingga konsentrasi zat pencemar di dalam

gardu tersebut akan berkurang. Begitu pula

sebaliknya, pengenceran akan lebih sulit

terjadi dan membuat konsentrasi zat

pencemar tetap tinggi apabila kecepatan

angin atau pergerakan turbulensinya sangat

kecil.

Pada penelitian ini, parameter input yang

disimulasikan pada Fluent hanya parameter

input yang terukur pada jam ke-1 dan jam

ke-4 (yaitu pada pukul 11.00-12.00 dan

14.50-15.50), seperti parameter angin yang

terukur pada jam ke-1 sebesar 0,7 m/s dan

0.5 m/s pada jam ke-4. Selanjutnya,

pengaruh angin pada kedua geometri cukup

berbeda, hal ini dikarenakan adanya

perbedaan letak Outflow dan besarnya

volume geometri. Seperti yang telah

dijelaskan sebelumnya pada metodologi

bahwa volume Geometri A lebih kecil

daripada volume Geometri B. Sementara

Velocity Inlet adalah kondisi batas dalam

Fluent yang dipilih sebagai daerah input

untuk data profil angin, suhu dan konsentrasi

polutan. Sedangkan Outflow adalah kondisi

batas dalam Fluent yang dipilih sebagai

aliran keluar. Pada penelitian ini hanya

terdapat satu Outflow yaitu HV-AC.

Pada dasarnya pemilihan HV-AC sebagai

Outflow adalah karena prinsip kerja HV-AC

yakni menghisap udara yang berada di dalam

ruangan melalui kipas sentrifugal yang

terdapat pada mesin HV-AC. Sehingga suhu

udara dalam ruang menjadi lebih dingin

dibandingkan suhu udara di luar ruangan.

Hal ini terkait dengan perpindahan panas

yang menyebabkan suhu udara dalam

ruangan relatif dingin dari daripada di luar

ruangan. Selain itu besarnya angin dan

masuknya udara kering yang dihasilkan atau

dikeluarkan oleh HV-AC melalui kisi-kisi

relatif konstan atau seragam sehingga tidak

diperhitungkan dalam kasus ini.

Pada penelitian ini akan dibandingkan

pengaruh faktor angin terhadap dua geometri

yang berbeda dengan masing-masing nilai

kecepatan yang berbeda pula. Analisis lebih

lanjut mengenai distribusi angin yang terjadi

pada kedua Geometri akan diuraikan pada

sub bab selanjutnya.

4.3.1 Distribusi Angin pada Geometri A

Pada simulasi Fluent, visualisasi output

profil kecepatan angin difokuskan pada satu

titik yaitu pada keberadaan reseptor atau

petugas tol ketika sedang bekerja. Sehingga,

pada penelitian ini dibuat beberapa plane,

masing-masing pada bidang x (tampak atas),

y (tampak samping) z (tampak depan) dan

xyz (tampak isometrik/3D) yang dapat

mewakili profil kecepatan angin di sekitar

petugas tol serta agar distribusi angin di

sekitar area tersebut dapat terlihat jelas.

Masing-masing plane tersebut dapat

diinterpretasikan sesuai dengan gradasi

warna dan skala kecepatan angin. Selain itu,

nilai kecepatan kontur dari hasil simulasi

Fluent ditunjukkan pada bagian kontur

sebelah kiri yang dapat dibedakan melalui

gradasi warna. Pada gambar terlihat bahwa

semakin merah warna kontur maka semakin

besar nilai kecepatan anginnya dan semakin

biru warna kontur maka semakin kecil nilai

kecepatan angin.

Page 4: Simulasi dispersi gas karbon monoksida (CO) dalam gardu ... · Momentum Gerbang tol Bogor merupakan salah satu : ... Hal ini terkait dengan perpindahan panas yang menyebabkan suhu

21

Distribusi Angin pada Geometri A pada

jam ke-1

Hasil simulasi Fluent untuk profil

kecepatan angin yang terjadi di dalam gardu

tol (Geometri A) pada jam ke-1tersaji pada

Gambar 9. Nilai kecepatan angin yang

terukur pada jam ke-1 adalah 0,7 m/s.

Sementara skala distribusi kecepatan angin

dalam geometri ini berkisar antara 0,01

hingga 1 m/s.

Pada Gambar 9 (a), dapat terlihat bahwa

pergerakan angin yang masuk melalui Inlet

cukup terdistribusi secara merata ke seluruh

bagian ruangan. Namun pada Gambar 9 (b);

(c); dan (d), dapat terlihat bahwa pada saat

angin masuk ke dalam gardu melalui inlet

tidak langsung terjadi proses turbulensi, hal

ini ditunjukkan oleh gradasi warna hijau dan

kuning (disekitar area Inlet). Sementara

bagian lain di dalam gardu cukup didominasi

oleh gradasi biru, yang berarti bahwa setelah

angin terdistribusi ke seluruh ruangan maka

terjadi proses turbulensi, yang kemudian

akan berpengaruh terhadap proses

pendispersian polutan.

Distribusi angin di dalam gardu ini

sangat dipengaruhi oleh kecepatan angin dan

banyaknya properti di dalam ruangan.

Semakin banyak properti yang berada di

dalam ruangan maka akan semakin besar

gesekan yang terjadi sehingga aliran yang

terjadi semakin turbulen atau acak. Besarnya

luasan Inlet dan Outflow pada gardu tol juga

turut mempengaruhi seberapa besar udara

yang masuk dan keluar dari ruangan.

Secara teknis, terjadi beberapa proses

ketika angin masuk ke dalam ruangan

melalui Inlet, diantaranya distribusi angin

akan menyebar mengikuti arah dan

kecepatan angin, kemudian akan mengalami

gesekan dengan properti (yang telah

didefinisikan sebagai Wall) yang berada di

dalam ruangan sehingga menyebabkan

terjadinya proses turbulensi. Hal inilah yang

menyebabkan sebagian angin tidak langsung

membawa baik udara maupun polutan untuk

segera keluar melalui Outflow. Di sisi lain

besarnya volume gardu juga turut

mempengaruhi seberapa lama udara kotor

berada dalam ruangan.

Gambar 9 Profil kecepatan angin untuk Geometri A pada jam ke-1: (a) tampak isometrik/3D; (b) tampak

depan; (c) tampak atas; (d) tampak samping.

Page 5: Simulasi dispersi gas karbon monoksida (CO) dalam gardu ... · Momentum Gerbang tol Bogor merupakan salah satu : ... Hal ini terkait dengan perpindahan panas yang menyebabkan suhu

22

Gambar 10 Profil kecepatan angin untuk Geometri A pada jam ke-4: (a) tampak isometrik/3D; (b) tampak

depan; (c) tampak atas; (d) tampak samping.

Distribusi Angin pada Geometri A pada

jam ke-4 Pada Geometri A, hasil simulasi Fluent

untuk profil kecepatan angin pada jam ke-4

tersaji pada Gambar 10. Seperti pada jam ke-

1, skala distribusi angin pada jam ke-4 juga

berkisar antara 0,01 hingga 1 m/s. Namun,

nilai kecepatan angin yang terukur pada jam

ke-4 adalah 0,5 m/s, lebih kecil daripada

kecepatan angin pada jam ke-1. Besar

kecilnya nilai kecepatan angin yang masuk

ke dalam gardu akan berpengaruh terhadap

seberapa cepat angin akan terdistribusi ke

seluruh bagian ruangan.

Pada Gambar 10 dapat terlihat bahwa

ketika angin masuk ke dalam ruangan, maka

banyak aliran turbulen yang terbentuk.

Namun pada beberapa bagian tepi Wall dari

hasil simulasi terlihat gradasi warna merah,

hal ini menunjukkan adanya residu yang

dihasilkan dari proses perhitungan dan tidak

terlalu berpengaruh sehingga dapat

diabaikan. Bila dibandingkan dengan

Gambar 9, aliran turbulen yang terlihat pada

Gambar 10 sedikit lebih banyak dan lebih

acak, padahal perbedaan nilai kecepatan

angin antara jam ke-1 dan ke-4 hanya 0,2

m/s. Penentuan kriteria solusi kontrol yang

digunakan dalam simulasi Fluent pada jam

jam ke-4 memang jauh lebih kecil dan

membutuhkan waktu komputasi yang lebih

lama.

4.3.2 Distribusi Angin pada Geometri B

Pada Geometri B visualisasi output profil

kecepatan angin juga difokuskan pada satu

titik yaitu pada keberadaan reseptor atau

petugas tol ketika sedang bekerja. Sehingga,

pada simulasi ini juga dibuat beberapa plane,

masing-masing pada bidang x, y, z dan xyz

(3D). Selanjutnya, nilai kecepatan kontur

dari hasil simulasi Fluent ditunjukkan pada

bagian kontur sebelah kiri yang dapat

dibedakan melalui gradasi warna. Pada

gambar terlihat bahwa semakin merah warna

kontur maka semakin besar nilai kecepatan

anginnya dan semakin biru warna kontur

maka semakin kecil nilai kecepatan

anginnya.

Distribusi Angin pada Geometri B pada

jam ke-1

Profil kecepatan angin yang terjadi di

dalam gardu tol (Geometri B) pada jam ke-1

tersaji pada Gambar 11. Nilai kecepatan

angin yang terukur pada jam ke-1 untuk

Geometri ini adalah 0,7 m/s, seperti yang

telah dijelaskan pada asumsi sebelumnya

bahwa parameter input yang digunakan

untuk kedua Geometri Adalah sama .

Sementara skala distribusi angin dalam

geometri ini juga sama yaitu skala 0,01

hingga 1 m/s Pada prinsipnya, faktor-faktor

yang mempengaruhi distribusi angin pada

gardu ini (Geometri B) sama dengan faktor-

faktor yang mempengaruhi distribusi angin

pada Geometri A. Hanya saja terdapat

Page 6: Simulasi dispersi gas karbon monoksida (CO) dalam gardu ... · Momentum Gerbang tol Bogor merupakan salah satu : ... Hal ini terkait dengan perpindahan panas yang menyebabkan suhu

23

Gambar 11 Profil kecepatan angin untuk Geometri B pada jam ke-1: (a) tampak isometrik/3D; (b) tampak

depan; (c) tampak atas; (d) tampak samping.

perbedaan pada letak Outflow dan volume

geometri. Pada gardu ini, letak Outflow

berada agak jauh dengan Inlet dan volume

pada Geometri B lebih besar daripada

volume Geometri A.

Pada Gambar 11 (a) dapat terlihat bahwa

pengaruh jarak antara Outflow dan Inlet serta

volume yang lebih besar menunjukkan

distribusi angin pada masing-masing plane

masih cukup tinggi. Hal ini berarti bahwa

semakin kecil dan sedikit proses turbulensi

yang terjadi. Selanjutnya pada Gambar 11

(b) (c), (d), juga dapat terlihat bahwa

turbulensi di sekitar area reseptor atau

petugas di dalam gardu ini (Geometri B)

cukup kecil bila dibandingkan turbulensi

yang terjadi pada Geometri A untuk jam ke-

1. Sehingga dengan proses turbulensi yang

kecil akibat letak Outflow yang cukup jauh

dari Inlet serta volume gardu yang lebih

besar makabaik udara maupun polutan akan

cenderung dapat bertahan lebih lama di

dalam ruangan.

Distribusi Angin pada Geometri B pada

jam ke-4 Profil kecepatan angin yang terjadi di

dalam gardu tol (Geometri B) berdasarkan

hasil simulasi Fluent pada jam ke-4 tersaji

pada Gambar 12. Seperti jam ke-1, skala

distribusi angin pada jam ke-4 juga berkisar

antara 0,01 hingga 0,5 m/s. Namun, nilai

kecepatan angin yang terukur pada jam ke-4

adalah 0,5 m/s, lebih kecil daripada

kecepatan angin pada jam ke-1. Besar

kecilnya nilai kecepatan angin yang masuk

ke dalam gardu akan berpengaruh terhadap

seberapa cepat angin akan terdistribusi ke

seluruh bagian ruangan.

Pada Gambar 12 (a), dapat terlihat bahwa

pergerakan angin yang masuk melalui Inlet

cukup terdistribusi secara merata ke seluruh

bagian ruangan, kecuali pada bagian dekat

inlet. Di sisi lain pada Gambar 12 (b), (c),

dan (d); dapat terlihat bahwa pada saat angin

masuk ke dalam gardu melalui inlet tidak

langsung terjadi proses turbulensi, hal ini

ditunjukkan oleh gradasi warna hijau dan

kuning (di sekitar area Inlet). Sementara

bagian lain di dalam gardu cukup didominasi

oleh gradasi biru, yang berarti bahwa setelah

angin terdistribusi ke seluruh ruangan maka

terjadi proses turbulensi, yang kemudian

akan berpengaruh terhadap proses

pendispersian polutan.

Pola aliran turbulen yang terjadi dalam

Geometri B pada jam ke-4 ini ternyata tidak

jauh berbeda dengan pola aliran yang terjadi

dalam Geometri A pada jam ke-1. Padahal

kedua geometri memiliki besar volume

gardu dan letak Outflow yang berbeda, serta

nilai kecepatan angin yang terukur juga

bukan pada jam yang sama. Selisih antara

nilai kecepatan angin pada jam ke-1 dan jam

ke-4 adalah sebesar 0.2 m/s. Hal ini berarti

bahwa distribusi angin dengan pola aliran

turbulen yang hampir sama dapat terjadi

pada geometri yang berbeda.

Page 7: Simulasi dispersi gas karbon monoksida (CO) dalam gardu ... · Momentum Gerbang tol Bogor merupakan salah satu : ... Hal ini terkait dengan perpindahan panas yang menyebabkan suhu

24

Gambar 12 Profil kecepatan angin untuk Geometri B pada jam ke-4: (a) tampak isometrik/3D; (b) tampak

depan; (c) tampak atas; (d) tampak samping.

4.4 Konsentrasi Karbon Monoksida (CO)

Sumber polutan CO dalam penelitian ini

didominasi oleh kendaraan bermotor jenis

mobil pribadi. Hal ini disebabkan

pengukuran dilakukan bukan pada gardu tol

khusus kendaraan dengan muatan besar (truk

atau bus) sehingga kendaraan yang melewati

gardu tol tersebut didominasi oleh jenis

kendaraan biasa dan diasumsikan sebagai

mobil pribadi yang sebagian besar

mengkonsumsi bahan bakar bensin seperti

premium atau pertamax.

Hasil pengukuran yang terdapat pada

Lampiran 7 dan 8 menunjukkan bahwa

konsentrasi karbon monoksida (CO) yang

terukur pada tanggal 15 Mei 2011 pukul

11.00-15.50 selama empat kali pengukuran

cukup bervariasi. Pada jam ke-1 hingga jam

ke-3 nilai konsentrasi CO yang terukur

berada pada kisaran 1 hingga 7 ppm,

sedangkan pada jam ke-4 hasil konsentrasi

CO yang diperoleh mencapai hingga 68

ppm. Berdasarkan Baku Mutu Udara

Ambien (BMUA), nilai konsentrasi karbon

monoksida (dalam waktu satu jam) yang

terukur pada jam ke-4 berada jauh di atas

ambang batas yang telah ditetapkan,

sedangkan hasil konsentrasi CO yang terukur

selama tiga jam pertama masih berada di

bawah ambang batas yang telah ditetapkan

menurut KLH (2002) yakni sebesar 10 ppm.

Sementara berdasarkan Standar Nasional

Indonesia Nilai Ambang Batas (SNI NAB)

untuk zat CO adalah sebesar 25 ppm.

Beberapa faktor yang berpengaruh

terhadap tingkat keberadaan polutan di udara

dalam gardu tol adalah bentuk gardu dan

faktor meteorologi seperti, arah dan

kecepatan angin yang turut berperan dalam

pengurangan konsentrasi di dekat daerah

sumber atau inlet. Sementara tingkat

konsentrasi polutan dari kendaraan bermotor

dipengaruhi oleh jumlah kendaraan yang

melewati gardu tol per satuan waktu

termasuk bahan bakar yang digunakan, usia

kendaraan, dan tipe kendaraan.

Berdasarkan faktor meteorologi,

kecepatan angin rata-rata tertinggi terukur

pada jam ke-1 dan jumlah kendaraan

terbanyak terjadi pada jam ke-4. Selisih nilai

kecepatan angin antara jam ke-1 dan jam ke-

4 adalah 0,4 m/s, sementara selisih jumlah

kendaraan pada kedua jam tersebut adalah

19 unit. Namun perbedaan nilai konsentrasi

CO yang terukur pada jam ke-4 jauh lebih

besar hingga sembilan kali lipat dari jam ke-

1. Selain karena jumlah kendaraan jam ke-4

(304 unit) lebih padat dari jam ke-1 (285

unit), tingginya konsentrasi CO bisa terjadi

akibat bahan bakar yang digunakan, usia

kendaraan, dan tipe kendaraan yang

melewati gardu tol pada masing-masing jam

pengukuran.

Sesuai dengan pengaruh faktor angin

yang telah dibahas selanjutnya, pada

penelitian ini akan dibandingkan simulasi

dispersi gas CO pada setiap model yaitu

untuk Geometri A dan B dengan masing-

masing nilai konsentrasi CO yang berbeda

pula. Analisis lebih lanjut mengenai dispersi

gas CO yang terjadi pada kedua Geometri

akan diuraikan pada sub bab selanjutnya.

Page 8: Simulasi dispersi gas karbon monoksida (CO) dalam gardu ... · Momentum Gerbang tol Bogor merupakan salah satu : ... Hal ini terkait dengan perpindahan panas yang menyebabkan suhu

25

4.5 Simulasi Dispersi Gas CO pada Setiap

Model (Geometri A dan B)

Hasil simulasi dispersi konsentrasi

karbon monoksida (CO) pada Fluent untuk

kedua geometri gardu tol cukup berbeda.

Meskipun input data yang digunakan pada

kedua Geometri adalah sama. Hal ini telah

didasarkan pada asumsi yang telah dibuat

sebelumnya yaitu kedua geometri hanya

memiliki perbedaan pada volume gardu,

yang mana Geometri B memiliki volume

lebih besar daripada Geometri A. Sementara

semua properti yang berada di dalam gardu

serta tata letaknya tidak memiliki perbedaan

kecuali pada letak AC atau Outflow.

Pada penelitian ini akan dibandingkan

pola pendispersian gas CO terhadap dua

geometri yang berbeda dengan masing-

masing nilai konsentrasi yang berbeda pula.

Analisis lebih lanjut mengenai dispersi gas

CO yang terjadi pada kedua Geometri Akan

diuraikan pada sub bab selanjutnya.

4.5.1 Simulasi Dispersi Gas CO pada

Geometri A

Pada penelitian ini, visualisasi output

simulasi dispersi Gas CO difokuskan pada

satu titik yaitu pada keberadaan petugas tol

ketika sedang bekerja sama halnya profil

kecepatan angin. Sehingga, pada penelitian

ini dibuat beberapa plane, masing-masing

pada bidang x (tampak atas), y (tampak

samping) z (tampak depan) dan xyz (tampak

isometrik/3D) yang dapat mewakili profil

kecepatan angin di sekitar petugas tol serta

agar distribusi angin di sekitar area tersebut

dapat terlihat jelas. Masing-masing plane

tersebut dapat diinterpretasikan sesuai

dengan gradasi warna dan skala konsentrasi

CO. Selanjutnya nilai konsentrasi CO juga

dapat terlihat pada plot di sepanjang garis

(line) pada masing-masing sumbu x, y dan z

dengan titik pusat reseptor (1,5, 1,2, 0,3m).

Selain itu, nilai konsentrasi CO dari hasil

simulasi Fluent ditunjukkan pada bagian

kontur sebelah kiri yang dapat dibedakan

melalui gradasi warna. Pada gambar akan

terlihat bahwa semakin merah warna kontur

maka semakin besar nilai konsentrasi CO

dan semakin biru warna kontur maka

semakin kecil nilai konsentrasi CO.

Simulasi Dispersi Gas CO pada Geometri

A pada jam ke-1 Simulasi dispersi gas CO berdasarkan

hasil Fluent untuk Geometri A pada jam ke-1

tersaji pada Gambar 13. Skala dispersi

konsentrasi polutan dalam geometri ini

berada pada kisaran 2 hingga 7,5 ppm. Pada

kasus ini, polutan atau zat pencemar yang

diemisikan dari setiap kendaraan bermotor

(sumber bergerak) pasti akan tersebar di

dalam gardu melalui suatu proses dispersi,

difusi, transformasi, dan transport. Di sisi

lain, akibat adanya pergerakan dan dinamika

atmosfer itu sendiri, polutan yang masuk ke

dalam atmosfer dan telah mengalami proses-

proses tadi akan dapat berpindah dari sumber

menuju ke arah lain. Sehingga dalam

permasalahan ini, daerah sumber yang

dimaksud adalah daerah luar di sekitar gardu

tol, sedangkan daerah yang menerima

pancaran setelah polutan yang diemisikan

dari sumbernya adalah ruangan di dalam

gardu.

Pada gambar 13 (a), terlihat bahwa dalam

gardu ini konsentrasi dapat terdispersi

hingga 2 ppm dari hasil konsentrasi CO yang

terukur sebesar 7,5 ppm. Pada kasus ini,

peran turbulensi cukup besar dalam

mengurangi konsentrasi pencemar di dalam

ruangan. Gradasi warna merah di sekitar

bagian inlet menunjukkan bahwa konsentrasi

CO masih cukup tinggi sesuai dengan hasil

pengukuran CO yang terukur. Namun, secara

keseluruhan, konsentrasi CO di dalam gardu

tersebar merata yang ditunjukkan oleh

gradasi warna merah dan oranye, terutama

tampak dengan cukup jelas pada Gambar 13

(d). Kemudian pada Gambar 13 (b) dan (c),

terlihat bahwa konsentrasi terendah terdapat

pada area di sekitar Outflow yang

ditunjukkan oleh gradasi warna biru, hijau

dan kuning.

Selanjutnya, ketika polutan masuk ke

dalam ruangan, faktor angin sangat berperan

terutama dalam proses transport atau

pengangkutan zat pencemar ke udara secara

horizontal sesuai arah angin, dalam hal ini

nilai kecepatan angin yang dimasukkan

hanya pada sumbu x dan z (sumbu y

merupakan arah vertikal sehingga proses

yang terjadi adalah konveksi). Simulasi

dispersi gas CO pada gardu tol ini juga dapat

disesuaikan dengan Gambar 9. Pada kedua

gambar (Gambar 9 dan 13) terdapat korelasi

yang menunjukkan bahwa faktor kecepatan

angin akan berpengaruh terhadap besar

kecilnya turbulensi, dan proses turbulensi

akan berperan dalam mengurangi

keberadaan zat pencemar di udara.

Selama proses dispersi, atmosfer

berperan dalam menentukan arah transport,

jarak jangkau, bentuk persebaran dan

Page 9: Simulasi dispersi gas karbon monoksida (CO) dalam gardu ... · Momentum Gerbang tol Bogor merupakan salah satu : ... Hal ini terkait dengan perpindahan panas yang menyebabkan suhu

26

Gambar 13 Output visual dispersi gas CO untuk Geometri A pada jam ke-1: (a) tampak isometrik/3D; (b)

tampak depan; (c) tampak atas; (d) tampak samping.

kecepatan difusi setelah zat pencemar

diemisikan ke dalam udara. Seluruh proses

tersebut tidak terlepas dari kondisi fisis dan

dinamis atmosfer yang ditunjukkan oleh nilai

input (karakteristik udara dan CO) yang

digunakan pada Fluent. Di samping itu,

polutan yang berada di udara juga akan

mengalami transformasi kimia yang

dipengaruhi oleh banyaknya uap air, dan

proses difusi baik secara molekuler maupun

turbulensi. Pada kasus ini, karbon monoksida

akan teroksidasi menjadi CO2, proses

transformasi tersebut dapat berlangsung

secara cepat ataupun lambat.

Sementara itu plot untuk melihat nilai

konsentrasi di sepanjang garis (line) pada

masing-masing sumbu x, y dan z, dapat

ditunjukkan pada Gambar 14. Pada Gambar

14 (a) dapat terlihat bahwa terjadi fluktuasi

nilai konsentrasi CO terhadap sumbu y dan z

atau dengan kata lain line pada sumbu x.

Gambar atau plot tersebut menunjukkan

bahwa nilai konsentrasi CO terus berkurang

hingga posisi sekitar 1 hingga 1,25 m

kemudian mengalami peningkatan kembali

hingga pada akhirnya konstan pada posisi

sekitar 1,6m dengan nilai sebesar 7,5 ppm.

Sedangkan konsentrasi terendah sepanjang

garis pada line x tersebut adalah sebesar 7

ppm

Selanjutnya Gambar 14 (b) menunjukkan

bahwa nilai konsentrasi CO terus meningkat

sampai pada ketinggian sekitar 1.5m dengan

nilai konsentrasi sebesar 7,45 ppm kemudian

berkurang hingga konsentrasi terendah

sebesar 6,8 ppm pada ketinggian sekitar 2m

dan cenderung mengalami peningkatan

kembali. Sementara itu pada Gambar 14 (c)

dapat terlihat bahwa nilai konsentrasi CO

terus seiring dengan garis yang semakin

jauh dari inlet. Konsentrasi CO di dekat

sumber (inlet) pada line z ini mencapai 7,5

ppm dan berkurang hingga 5 ppm.

Pada kondisi tersebut, maka nilai

konsentrasi CO yang berada pada titik pusat

reseptor yang ditunjukkan oleh ketiga plot

line sama dengan hasil konsentrasi CO yang

terukur. Hal ini dikarenakan titik pusat

reseptor berada dekat dengan inlet, sehingga

secara tidak langsung reseptor cenderung

akan menerima udara yang lebih kotor

dibandingkan dengan bagian ruangan

lainnya.

Page 10: Simulasi dispersi gas karbon monoksida (CO) dalam gardu ... · Momentum Gerbang tol Bogor merupakan salah satu : ... Hal ini terkait dengan perpindahan panas yang menyebabkan suhu

27

(a) (b)

(c)

Gambar 14 Plot nilai konsentrasi CO untuk Geometri A pada jam ke-1: (a) line x; (b) line y; (c) line z.

Simulasi Dispersi Gas CO pada Geometri

A pada jam ke-4 Hasil simulasi dispersi gas CO pada

Fluent untuk Geometri A pada jam ke-4

tersaji pada Gambar 15. Skala dispersi

konsentrasi polutan dalam geometri ini

berada pada kisaran 68 hingga 33 ppm.

Konsentrasi yang terukur jauh lebih besar

hingga sembilan kali lipat. Seperti yang telah

di jelaskan sebelumnya bahwa hasil

konsentrasi yang terukur pada jam ke-4,

selain karena jumlah kendaraan yang jauh

lebih padat, tingginya konsentrasi CO bisa

terjadi akibat bahan bakar yang digunakan,

usia kendaraan, dan tipe kendaraan yang

melewati gardu tol pada masing-masing jam

pengukuran.

Pada Gambar 15 terlihat bahwa di sekitar

area inlet, konsentrasi CO yang ditunjukkan

oleh warna merah masih lebih tinggi

Gambar 15 Output visual dispersi gas CO untuk Geometri A pada jam ke-4: (a) tampak isometrik/3D; (b)

tampak depan; (c) tampak atas; (d) tampak samping.

Page 11: Simulasi dispersi gas karbon monoksida (CO) dalam gardu ... · Momentum Gerbang tol Bogor merupakan salah satu : ... Hal ini terkait dengan perpindahan panas yang menyebabkan suhu

28

dibandingkan dengan area lain di dalam

gardu. Hal ini disebabkan, CO membutuhkan

suatu proses turbulensi agar udara dapat

bercampur dengan polutan (dalam hal ini

adalah CO) sehingga konsentrasi CO dapat

berkurang karena akan teroksidasi menjadi

CO2. Namun, ketika udara yang membawa

polutan masuk ke dalam gardu tol melalui

inlet, pengaruh faktor angin belum terlalu

besar dalam proses terjadinya turbulensi.

Tingkat konsentrasi yang tinggi di dalam

gardu dapat menyebabkan keterpaparan bagi

para reseptor, terlebih konsentrasi yang

terukur pada jam ke-4 jauh diambang batas

yang telah ditetapkan oleh KLH (2002). Hal

ini berbeda dengan hasil pengukuran

konsentrasi CO tiga jam sebelumnya, yang

masih berada di bawah ambang batas. Selain

itu, proses turbulensi yang terjadi dalam

gardu ini juga tidak menyebabkan

konsentrasi berkurang hingga mencapai nilai

ambang batas. Sehingga tingkat kualitas

udara dalam gardu tol pada jam ke-4 dapat

dikatakan berbahaya, dan dapat merugikan

kesehatan yang serius bagi para petugas

gerbang tol.

Selanjutnya plot untuk melihat nilai

konsentrasi di sepanjang garis (line) pada

masing-masing sumbu x, y dan z, juga dapat

ditunjukkan pada Gambar 16. Pada Gambar

16 (a) dan (b) dapat terlihat bahwa terjadi

fluktuasi nilai konsentrasi CO terhadap line

pada sumbu x dan y. Gambar atau plot pada

line x menunjukkan bahwa nilai konsentrasi

CO sedikit berkurang hingga posisi sekitar

1,25m kemudian meningkat hingga

mencapai konsentrasi CO tertinggi sebesar

68 ppm pada posisi sekitar 2,25m dan pada

akhirnya relatif turun sampai pada

konsentrasi CO terendah dengan nilai

sebesar 30 ppm.

Sementara line y menunjukkan bahwa

nilai konsentrasi CO menurun hingga

mencapai konsentrasi terendah pada

ketinggian sekitar 0,75m dengan nilai

konsentrasi sebesar 1,5 ppm kemudian

meningkat secara signifikan hingga

mencapai konsentrasi tertinggi sebesar 68

ppm pada ketinggian sekitar 1,25m dan

cenderung mengalami penurunan kembali.

Sementara itu pada Gambar 14 (c) dapat

terlihat bahwa nilai konsentrasi CO terus

mengalami penurunan seiring dengan posisi

yang semakin jauh dari inlet. Konsentrasi

CO di dekat sumber (inlet) pada line z ini

mencapai 68 ppm dan berkurang hingga 32,5

ppm.

(a) (b)

(c)

Gambar 16 Plot nilai konsentrasi CO untuk Geometri A pada jam ke-4: (a) line x; (b) line y; (c) line z.

Page 12: Simulasi dispersi gas karbon monoksida (CO) dalam gardu ... · Momentum Gerbang tol Bogor merupakan salah satu : ... Hal ini terkait dengan perpindahan panas yang menyebabkan suhu

29

4.5.2Simulasi Dispersi Gas CO pada

Geometri B

Seperti halnya simulasi Fluent pada

Geometri A, nilai konsentrasi CO dari hasil

simulasi Fluent ditunjukkan pada bagian

kontur sebelah kiri yang dapat dibedakan

melalui gradasi warna. Pada gambar terlihat

bahwa semakin merah warna kontur maka

semakin besar nilai kecepatan anginnya dan

semakin biru warna kontur maka semakin

kecil nilai kecepatan anginnya. Selain itu,

nilai konsentrasi CO juga dapat terlihat pada

plot di sepanjang garis (line) pada masing-

masing sumbu x, y dan z dengan titik pusat

reseptor (1,5, 1,2, 0,3m). Kemudian

parameter input yang digunakan untuk

simulasi Fluent pada Geometri B sama

dengan parameter input yang digunakan

untuk simulasi Fluent pada Geometri A,

sehingga pada simulasi ini akan dibahas

mengenai seberapa besar pengaruh

perbedaan volume geometri dan letak

Outflow pada kedua geometri ketika

memiliki parameter input yang sama.

Simulasi Dispersi Gas CO pada Geometri

B pada jam ke-1 Simulasi Fluent untuk profil sebaran

polutan yang terjadi di dalam gardu tol

(Geometri B) tersaji pada Gambar 17. Pada

gardu ini, konsentrasi CO hanya dapat

terdispersi hingga 6 ppm saja, (dari hasil

konsentrasi CO yang terukur sebesar 7,5

ppm). Seperti yang telah dijelaskan

sebelumnya, nilai konsentrasi dan

karakteristik yang digunakan untuk kedua

geometri pada jam ke-1 adalah sama.

Sehingga, pada gambar 15 (a) dapat terlihat

bahwa sebaran polutan di dalam gardu ini

hampir sama dengan gardu atau Geometri A,

yang mana konsentrasi CO di dalam gardu

cukup tersebar merata yang ditunjukkan oleh

gradasi warna merah, terutama tampak

dengan cukup jelas pada Gambar 17 (d).

Namun, pada Gambar 17 (b) dan (c), terlihat

bahwa konsentrasi terendah terdapat pada

area di sekitar Outflow yang ditunjukkan

oleh gradasi warna biru, hijau dan kuning.

Pada prinsipnya, konsep dari proses

sebaran CO di dalam gardu ini (Geometri B)

sama dengan konsep sebaran yang terjadi

pada Geometri A, yang mana polutan atauzat

pencemar yang diemisikan dari setiap

kendaraan bermotor pasti akan tersebar di

dalam gardu melalui suatu proses dispersi,

difusi, transformasi, dan transport. Hanya

saja jika dibandingkan dengan Geometri

A,pengaruh turbulensi pada Geometri B

tidak terlalu besar, karena konsentrasi

polutan tidak berkurang secara signifikan.

Meskipun konsentrasi yang terukur pada

gardu ini masih berada di bawah ambang

batas, namun potensi keberadaan udara kotor

pada gardu ini cenderung dapat bertahan

lebih lama dibandingkan dengan Geometri

A. Hal tersebut juga dipengaruhi oleh

beberapa faktor diantaranya adalah letak

Outflow yang agak jauh dari Inlet serta

volume gardu yang lebih besar.

Gambar 17 Output visual dispersi gas CO untuk Geometri B pada jam ke-1: (a) tampak isometrik/3D; (b)

tampak depan; (c) tampak atas; (d) tampak samping.

Page 13: Simulasi dispersi gas karbon monoksida (CO) dalam gardu ... · Momentum Gerbang tol Bogor merupakan salah satu : ... Hal ini terkait dengan perpindahan panas yang menyebabkan suhu

30

(a) (b)

(c)

Gambar 18 Plot nilai konsentrasi CO untuk Geometri B pada jam ke-1: (a) line x; (b) line y; (c) line z.

Seperti halnya Geometri A, pada

Geometri B plot untuk melihat nilai

konsentrasi di sepanjang garis (line) pada

masing-masing sumbu x, y dan z, dapat

ditunjukkan pada Gambar 18. Pada Gambar

18 (a) dapat terlihat bahwa terjadi fluktuasi

nilai konsentrasi CO line x. Gambar atau

plot tersebut menunjukkan bahwa nilai

konsentrasi CO relatif konstan dengan nilai

sebesar 7,5 ppm hingga posisi sekitar 1,75m

dan kemudian berkurang secara signifikan

hingga mencapai konsentrasi terendah

sebesar 5,7 ppm. Hal ini berkebalikan

dengan plot line x pada Geometri A jam ke-

1, nilai konsentrasi CO justru relatif konstan

setelah pada posisi sekitar 1,6m.

Sementara Gambar 18 (b) menunjukkan

bahwa nilai konsentrasi CO terus meningkat

sampai pada ketinggian sekitar 1,25m tepat

pada titik reseptor dengan nilai konsentrasi

sebesar 7,48 ppm kemudian berkurang

hingga konsentrasi terendah sebesar 7,3 ppm

pada ketinggian sekitar 2m. Kemudian pada

Gambar 18 (c) dapat terlihat bahwa nilai

konsentrasi CO terus berkurang dari inlet

menuju outflow. Konsentrasi CO di dekat

sumber (inlet) pada line z ini mencapai 7,5

ppm dan berkurang hingga 7,34 ppm.

Tidak jauh berbeda dengan Geometri A

jam ke-1, pada Geometri B jam ke-1 nilai

konsentrasi CO yang berada pada titik pusat

reseptor yang terlihat oleh ketiga plot line

juga hampir mendekati hasil konsentrasi CO

yang terukur. Akan tetapi, pada kasus ini

nilai konsentrasi CO tidak berkurang secara

signifikan, sehingga meskipun memiliki pola

fluktuasi yang sama tetapi nilai konsentrasi

CO terendah pada geometri ini relatif lebih

tinggi bila dibandingkan dengan Geometri B.

Simulasi Dispersi Gas CO pada Geometri

B pada jam ke-4 Hasil simulasi dispersi gas CO pada

Fluent untuk Geometri B pada jam ke-4

tersaji pada Gambar 19. Skala dispersi

konsentrasi polutan dalam Geometri B sama

dengan skala pada Geometri A yakni berada

pada kisaran 68 hingga 33 ppm. Sehingga

dengan skala yang sama, dapat dibandingkan

secara jelas bentuk pendispersian CO yang

terjadi di dalam kedua gardu.

Pada Gambar 19 terlihat bahwa di sekitar

area inlet, konsentrasi CO yang ditunjukkan

oleh warna merah masih lebih tinggi

dibandingkan dengan area lain di dalam

gardu. Namun berbeda dengan Geometri A,

sebaran CO pada gardu ini di dominasi oleh

gradasi warna oranye dan hijau. Hal ini

berarti bahwa pengaruh proses turbulensi

yang terjadi pada geometri ini tidak terlalu

besar seperti halnya pada Gometri A,

sehingga dapat dikatakan tingkat kualitas

udara dalam Geometri B pada jam ke-4 lebih

berbahaya dan dapat merugikan kesehatan

Page 14: Simulasi dispersi gas karbon monoksida (CO) dalam gardu ... · Momentum Gerbang tol Bogor merupakan salah satu : ... Hal ini terkait dengan perpindahan panas yang menyebabkan suhu

31

Gambar 19 Output visual dispersi gas CO untuk Geometri B pada jam ke -4: (a) tampak isometrik/3D; (b)

tampak depan; (c) tampak atas; (d) tampak samping.

bagi para reseptor (petugas gerbang tol)

karena potensi keberadaan udara kotor pada

gardu ini cenderung dapat bertahan lebih

lama dibandingkan dengan Geometri A.

Plot untuk melihat nilai konsentrasi di

sepanjang garis (line) pada masing-masing

sumbu x, y dan z, tersaji pada Gambar 20.

Pada seluruh gambar tersebut dapat terlihat

bahwa terjadi fluktuasi nilai konsentrasi CO

terhadap line x, y dan z. Gambar atau plot

pada line x yang tersaji pada Gambar 20 (a)

menunjukkan bahwa nilai konsentrasi CO

mengalami peningkatan hingga posisi sekitar

1,5m (titik reseptor) kemudian relatif

konstan dengan nilai konsentrasi sebesar 68

ppm dan berkurang setelah berada pada

posisi 2,5m.

(a) (b)

(c)

Gambar 20 Plot nilai konsentrasi CO untuk Geometri B pada jam ke-4: (a) line x; (b) line y; (c) line z.

Page 15: Simulasi dispersi gas karbon monoksida (CO) dalam gardu ... · Momentum Gerbang tol Bogor merupakan salah satu : ... Hal ini terkait dengan perpindahan panas yang menyebabkan suhu

32

Sementara plot line y yang tersaji pada

Gambar 20 (b) menunjukkan bahwa nilai

konsentrasi CO mengalami peningkatan dan

penurunan yang cukup signifikan sehingga

dapat dikatakan sangat berfluktuasi. Plot line

y untuk titik reseptor berada pada ketinggian

1,2m, dan pada titik tersebut nilai

konsentrasi CO adalah sebesar 66 ppm.

Sedangkan pada Gambar 20 (c) dapat terlihat

bahwa nilai konsentrasi CO terus mengalami

penurunan seiring dengan posisi yang

semakin jauh dari inlet, meskipun cenderung

mengalami peningkatan kembali.

Konsentrasi CO di dekat sumber (inlet) pada

line z ini mencapai 61 ppm dan berkurang

hingga 32,5 ppm.

Sedikit berbeda dengan kondisi pada jam

ke-1, nilai konsentrasi CO pada jam ke-4

secara keseluruhan lebih fluktuatif. Hal ini

dapat terlihat dari perbedaan pola nilai

konsentrasi yang terlihat oleh ketiga plot line

x, y dan z. Hal ini disebabkan pada tingginya

konsentrasi CO yang terukur pada Geometri

ini serta proses pendispersian berbeda karena

sangat dipengaruhi oleh besarnya volume

gardu dan letak outflow yang lebih jauh dari

inlet.

V SIMPULAN

Sebaran polutan CO yang terlihat dari

hasil simulasi menunjukkan bahwa terdapat

perbedaan distribusi angin dan dispersi

polutan pada jam ke-1 dan jam ke-4 baik

pada Geometri A maupun pada Geometri B.

Berdasarkan hasil pengukuran, nilai

kecepatan angin pada jam ke-1 lebih besar

daripada nilai kecepatan angin pada jam ke-

4. Sebaliknya, hasil konsentrasi CO yang

terukur pada jam ke-4 jauh lebih besar

hingga sembilan kali lipat daripada hasil

konsentrasi yang terukur pada jam ke-1.

Hasil simulasi Fluent pada jam ke-1

menunjukkan bahwa distribusi kecepatan

angin dan dispersi gas CO pada Geometri A

jauh lebih baik daripada Geometri B. Jika

dibandingkan dengan Geometri A, pengaruh

turbulensi pada Geometri B tidak terlalu

besar, karena konsentrasi polutan tidak

berkurang secara signifikan. Meskipun nilai

konsentrasi CO yang terukur pada jam ke-1

masih berada di bawah ambang batas, namun

potensi keberadaan udara kotor pada

Geometri B dapat bertahan lebih lama

dibandingkan dengan Geometri A.

Sementara hasil simulasi Fluent pada jam

ke-4, menunjukkan bahwa proses distribusi

angin dengan nilai kecepatan angin yang

lebih rendah dan proses dispersi gas CO

dengan tingkat konsentrasi CO yang jauh

lebih tinggi melebihi ambang batas baik

pada Geometri A maupun pada Geometri B

tidak jauh berbeda, yang mana pengaruh

turbulensi di dalam kedua gardu ini juga

tidak menyebabkan konsentrasi CO

berkurang hingga mencapai nilai ambang

batas. Selain itu, tingkat kualitas udara

dalam gardu tol pada jam ke-4 untuk kedua

Geometri cenderung lebih berbahaya, dan

dapat merugikan kesehatan yang serius bagi

para petugas gerbang tol terutama dalam

jangka panjang.

VI SARAN

Pada penelitian ini disarankan perlu

adanya sedikit upaya perbaikan atau

penambahan properti yang dapat dilakukan

agar dapat meminimalisir dampak yang

dapat ditimbulkan seperti penambahan

Exhaust fan atau kipas angin dan

penambahan ventilasi pada sisi atas gardu

tol. Upaya penambahan tersebut bertujuan

untuk mempercepat proses distribusi udara

beserta proses zat pencemar yang berada di

dalam ruangan, sehingga konsentrasi polutan

dapat segera terencerkan. Di sisi lain perlu

adanya penelitian lebih lanjut untuk

membuat modifikasi lokasi inlet dan outflow

agar udara yang membawa polutan dapat

terdispersi secara ideal di dalam gardu tol.

DAFTAR PUSTAKA

Arya S P. 1999. Air Pollution Meteorology

and Dispersion. New York: Oxford

University Press.

Benarie MM. 1980. The Simple Box Model

Simplified. [J. of Atm Pollution].

New-York: Elsevier Scientific

Publishing Company.

Budiraharjo E. 1991. Pencemaran Udara.

Widyapura No.5 Tahun VII Januari

1995.

Brimblecombe P. 1986. Air Compotition and

Chemistry. Geat Britain: Cambridge

University Press.

[BSN] Badan Standardisasi Nasional. 2005.

Nilai Ambang Batas (NAB) Zat

Kimia di Udara Tempat Kerja.

Standar Nasional Indonesia: SNI

19-0232-2005.