• Tidak ada hasil yang ditemukan

BAB 3 METODELOGI PENELITIAN

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Membagikan "BAB 3 METODELOGI PENELITIAN"

Copied!
16
0
0

Teks penuh

(1)

33

BAB 3

METODELOGI PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat 3.1.1 Tempat

Penelitian ini merupakan studi kasus di industry kelapa sawit, yaitu analisa kegagalan pada pipa header air umpan boiler di PKS Swasta.

Tahapan dan kegiatan penelitian ini dilakukan di dua tempat, seperti ditunjukkan pada tabel 3.1.1

Tabel 3.1.1 Tempat dan Aktifitas Penelitian

No Kegiatan Tempat Keterangan

1 Pengambilan data Salah satu PKS Swasta

Industry hulu kelapa sawit 2 Menggambar teknik boiler

dan pipa header air umpan boiler

Kampus STIP-AP Medan

Software autocad 2007

3. Simulasi numerik Kampus ITM Software

Ansys Workbench

14.5 4 Analisa akhir dan

pembuatan laporan akhir

Kampus STIP-AP Medan

Software MS.

Office

3.1.2 Waktu

Waktu penelitian dilakukan selama lebih kurang 9 bulan terhitung mulai bulan Januari 2016 sampai dengan September 2016.

(2)

34 3.2 Rancangan Penelitian

Penelitian ini dilakukan dengan metode Fenite Element Method (FEM).

Variabel dalam penelitian ini adalah data dimensi pipa, data operasional boiler, dan data material pipa.. Data yang diperoleh dianalisis dengan menggunakan Software Ansys Workbench 14.5, untuk mendapatkan distribution temperature, total heat flux, dan thermal stress.

3.3 Alat dan bahan 3.3.1 Alat

Alat-alat yang digunakan dalam proses penelitian ini antara lain adalah:

1. Boiler PT Swasta

Boiler yang digunakan ialah boiler yang berada di Pabrik Kelapa Sawit PT Swasta, boiler ini dilakukan pengukuran untuk variable yang digunakan pada simulasi, spesifikasi boiler PT Swasta seperti ditunjukkan pada table:

a. Spesifikasi boiler PT. Swasta

1. Merk : ATMINDO SFPO

2. Kapasitas : 26 Ton/jam 3. Tekanan Kerja : 30 Bar

4. Tahun : 1991

Gambar 3.3.1 Boiler Atmindo

(3)

35 3.3.2 Laptop

Laptop digunakan untuk merancang desain dan simulasi menggunakan software enginering Ansys workbench yang sudah diinstal di dalam komputer. Untuk software tersebut dibutuhkan laptop dengan spesifikasi berikut:

1. Processor : Intel® Core™ i5-5200U CPU @ 2,20GHz 2,19 GHZ 2. Installed memory (RAM) : 4,00 GB

3. System Type : 64-bit 4. NVDIA : Geforce 930M

Gambar 3.2.2. Laptop

3.3.3 Bahan

Bahan dalam penelitian tersebut adalah pipa header air umpan boiler DIN 17175

3.4 Tahapan Penelitian

Kajian ini menggunakan metode simulasi (software enginering komputer) dengan menggambar model pipa header air umpan boiler. Kajian ini dilakukan dengan beberapa tahapan diantaranya adalah pengukuran lapangan, pembuatan model dan simulasi model.

3.4.1 Pengukuran lapangan

Sebelum melakukan simulasi terlebih dahulu melakukan pengukuran untuk data yang akan di input kedalam simulasi.data-data yang sudah di dapatkan berdasarkan pengamatan seperti ditunjukkan pada table 3.5.1 dibawah ini

(4)

36

Tabel 3.4.1 Tabel Pengukuran Lapangan

Parameter Nilai Satuan

Temperature air pada pipa header air umpan Boiler

95 ºC

Temperature lingkungan 25 ºC

Tekanan aliran air 30 Bar

Gambar 3.4.1 Sket boiler Atmindo SFPO

3.4.2 Modeling pipa header air umpan

Desain model dikerjakan dengan menggunakan software AutoCad 2007. Model yang dibuat sesuai dengan keadaan boiler, pipa header air umpan boiler dengan diameter 101.6 inchi dan ketebalan 15 mm.

Langkah-langkah dalam menggambar meliputi:

a. Klik program AutoCad pada desktop

(5)

37

Gambar 3.4.2.1 Dekstop Autocad 2007

b. Menggambar pola sesuai dengan ukuran pada Software AutoCad 2007

Gambar 3.4.2.2 Pola pipa header air umpan boiler c. Untuk proses simulasi digunakan pipa seperti pada gambar 11

Gambar 3.4.2.3 Pipa yang disimulasikan

(6)

38

d. Membelah gambar pipa sampel sehingga pada saat proses simulasi hanya setengah bagian pipa dengan tujuan mempermudah proses simulasi

Gambar 3.4.2.4 Tampilan Setengah Sampel Pipa 3.4.3. Simulasi Ansys Workbench 14.5

Analisa yang dilakukan adalah simulasi thermal stress. Thermal stress, yaitu analisa dengan menggabungkan temperatur dan tekanan. Untuk melihat pengaruh strain hardening pada daerah plastis, dipilih model isotropik. Tube header air umpan yang dikaji terhadap pembebanan mekanis akibat tekanan

Tube bertekanan 30 bar dan temperatur bervariasi pada dinding (95,5°C s/d. 110°C pada bagian dalam) dan drop (34°C s/d. 25°C pada bagian luar), mendekati dengan kondisi operasional. Langkah-langkah simulasi thermal stress memiliki urutan yaitu; (1) memilih software ansys workbench 14.5 pada desktop, (2) memilih sistem pada toolbox (Custom System), (3) klik ganda thermal stress, (4) klik kanan pada Steady State > Replace With > Transient Thermal, (5) menyelasaikan simulasi termal sesuai dengan urutan program seperti tampak pada gambar 3.4.3

(7)

39

Gambar 3.4.3 Langkah-langkah Simulasi Thermal Stress

3.4.4 Data Material (Engineering Data)

Cara memasukkan data material adalah dengan klik ganda engineering data dan pilih add new material. Data material DIN 17175 (Tabel 3.11) untuk simulasi thermal stress adalah temperature-dependent material properties. Sifat material diperoleh dari literatur meliputi berat jenis, modulus, kekuatan, koefisien ekspansi termal, konduktivitas termal, dan panas spesifik. Setelah data dimasukkan,klik tanda centang pada kolom(parameterized)

(8)

40

Tabel 3.4.4 Data Material DIN 17175

Model material elastis-plastis dipilih multilinier isotropic hardening.

Pada temperatur 100°C, DIN 17175 memiliki sifat kekuatan seperti gambar 3.25

Gambar 3.4.4 Kekuatan DIN 17175 pada temperatur tinggi Baja yang ulet (ductile) akan mulai mencapai batas elastis jika pemuluran (yield) melewati 0,005 mm. Besarnya tegangan mulur (σy) DIN 17175 pada temperatur 100°C adalah 180.000.000 Pa. Nilai regangan ini diperhitungkan sebagai regangan plastis inisial untuk model pada simulasi ini. Kemudian tegangan dinaikkan sehingga tampak seperti tabel 3.4.4 berikut:

(9)

41

Tabel 3.4.4.2 Sifat Multilinear Isotropic Hardening

3.4.5 Geometri dan Mesh

Pipa header air umpan boiler yang telah digambar di software autocad 2007 di pindahkan ke software ansys workbench 14.5 untuk disimulasikan dengan langkah:

(10)

42

1. Klik File pada menu autocad 2007 pilih export.

2. Pilih lokasi penyimpanan, beri nama file gambar dan merubah format penyimpanan menjadi ACIS.sat pada setiap sampel.

3. Kembali ke software ansys workbench 14.5,geometri klik kanan pilih file kemudian klik Import External Geometry file kemudian pilih generate

4. Pilih > Model Mesh >Generate

Gambar 3.4.5 Geometri dan Mesh 5. Parameter mesh dapat di lihat pada gambar 3.4.5.2

Gambar 3.4.5.2 Parameter Mesh

(11)

43 3.4.6 Kondisi Batas dan Beban (Thermal)

Terdapat dua kondisi batas dan beban untuk jenis simulasi ini, yaitu termal dan struktur. Untuk kondisi batas dan beban struktur diberikan setelah didapatkan hasil simulasi termal.

Kondisi batas dan beban termal diselesaikan dengan langkah berikut:

1. Klik pada Initial Temperatur, isikan 100°C .

2. Klik pada Analysis Setting, masukkan time stpes seperti pada gambar 3.28. Akhir simulasi hingga 30 detik.

3. Klik kanan Transient Thermal (A5) > Insert > Temperature

>Tabular, isikan data temperatur pada kulit luar dan kulit dalam seperti pada gambar

Gambar 3.4.6 Analysis Setting

(12)

44 Temperature pada kulit luar Tabel 3.4.6.1

Transient Thermal>Temperatur

Temperature Kulit Dalam Tabel 3.4.6.2

Transient Thermal>Temperatur

Gambar 3.4.6.2 Kondisi Batas Termal 3.4.7 Solusi (Thermal)

Untuk menentukan output temperatur dibuat dengan cara-cara berikut:

1. Klik kanan pilih Insert > Temperature.

2. Klik kanan pilih Insert > Thermal > Total Heat Flux 3.4.8 Kondisi Batas dan Beban (Struktur)

Untuk kondisi batas dan beban struktur dilakukan sebagai berikut:

(13)

45

1. Pada Static Structural, klik kanan Imported Load (Set Up 2)>

Imported Body Temperatur

2. Klik pada Analysis Setting, masukkan Time Steps seperti tampak pada gambar 3.28. Akhir simulasi hingga 5 detik

3. Klik kanan Static Structural (B5) > Insert > Frictionless Support, pilih empat sisi, lalu Apply, seperti tampak pada gambar 3.30.

4. Klik kanan Static Structural (B5) > Insert > Pressure, pilih bagian dalam silinder, pada Magnitude, isikan 3.e + 006 Pa

Gambar 3.4.8. Kondisi Batas Struktur

(14)

46 3.4.9. Solusi (Solution)

Untuk menentukan output temperatur dibuat dengan cara-cara berikut:

1. Klik kanan Solution pilih Insert > Stress>Equivalent (von Mises) 2. Klik kanan Solution pilih Insert > Strain >Equivalen (von Mises) 3. Klik kanan Solution pilih Insert > Strain >Thermal

4. Klik kanan Solution pilih Insert > Strain > Equivalen Plastic 5. Klik kanan Solution pilih Insert > Deformation > Total 3.4.10 Hasil (Result)

Untuk melihat hasil simulasi, klik kanan Results > Solve.

(15)

47 3.5 Diagram alur penelitian

Gambar 3.5.1 Alur penelitian Mulai

Simulasi

Pengamatan Lapangan

Pengumpulan Data Studi Pustaka

Pembuatan Model di Auto CAD 2007

Penulisan Hasil dan Pembahasan

Kesimpulan dan saran

Selesai

Ansys Workbench 14,5 Trancient Thermal

(16)

48 3.6 Jadwal Penelitian

No Jenis Kegiatan Bulan

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1 Pemilihan lokasi penelitian 2 Pengukuran lapangan

3 Modeling

4 Simulasi

5 Analisa data

6 Penyusunanlaporan penelitian

7 Seminar

Gambar

Tabel 3.1.1 Tempat dan Aktifitas Penelitian
Gambar 3.3.1 Boiler Atmindo
Gambar 3.4.1 Sket boiler Atmindo SFPO
Gambar 3.4.2.1 Dekstop Autocad 2007
+7

Referensi

Dokumen terkait

6 Pada tahap persiapan, pertemuan pertama, dilakukan pemberitahuan kepada mitra kerjasama tentang akan dilaksanakannya kegiatan PKM-M ini, dan diskusi mengenai hal-hal yang

Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan mengenai budidaya tanaman terong ungu (Solanum melongena L.) menggunakan pupuk ampas tahu dan air kelapa memberikan hasil

Rail Document System disingkat dengan RDS adalah sistem dokumen elektronik dengan menggunakan teknologi informasi dan komunikasi, yang terdiri dari: surat dinas

Tanggapan mengenai fasilitas yang diberikan Fasilitas yang diberikan berupa potongan harga Fasilitas penunjang adalah pengambilan ukuran langsung di rumah calon konsumen

Nama Perusahaan Bidang Usaha Alamat Kantor Pusat

Jaringan yang digunakan untuk preservasi ini adalah insang dan pleopoda (kaki renang) udang vannamei yang terinfeksi IMNV masing-masing diawetkan dalam tiga jenis larutan

Selain adanya penambahan ekuitas dari Surplus pada Laporan Operasional Pemerintah Daerah tahun 2020, terdapat penambahan dan pengurangan ekuitas yang berasal dari

APG juga tidak beracun atau berbahaya bagi manusia, memiliki sifat iritasi yang rendah pada kulit jika dibandingkan dengan surfaktan lainnya (Mehling et al. Kebutuhan