BAB III PERANCANGAN PROGRAM

(1)

BAB III

PERANCANGAN PROGRAM

3.1 Proses Perhitungan Pressure drop

Untuk memulai perhitungan pressure drop beberapa data mutlak diperlukan, dimana data tersebut berada dalam beberapa sumber. File yang harus ada dan disiapkan antara lain :

 General Arrangement Drawing(GA)

 Kalkulasi Elektrik

 Data for Cooling Calculation

 Data spesifikasi Oil cooler

 Kalkulasi Oil Chamber Hole Diameter.

[image:1.595.126.497.317.700.2]

Contoh file-file diatas dapat dilihat di Lampiran 3.1. Pada gambar 3.1 menjelaskan diagram alir perhitungan total pressure drop dalam sebuah sistem.

(2)

Dilihat dari diagaram alir diatas, proses perhitungan total pressure drop dilakukan dengan menghitung tiap bagian penyebab turunnya tekanan. Terdapat sepuluh sub-proses yang ada, dimana tiap sub-proses akan dijabarkan lebih detail mengenai diagran alir sub-proses tersebut.

Untuk masukan data oil debit dapat dilihat dalam 'Data for Cooling Calculation' seperti yang ada di Lampiran 3.1. Sedangkan jumlah lubang dan diameter lubang pada oil chamber dapat dilihat dalam kalkulasi 'Oil chamber hole diameter'.

Perhitungan pertama yang dilakukan adalah menentukan oil density atau berat jenis oli yang mengalir dalam sistem pendinginan. Kemudian dilanjutkan dengan perhitungan pressure drop pada oil chamber dan pressblock, hingga perhitungan pressure drop pada pipa lurus. Setelah tiap bagian penyebab pressure drop dihitung, maka total pressure drop yang terjadi dalam trafo tersebut sudah dapat dihitung. Nilai total pressure drop tersebut adalah penjumlahan dari semua pressure drop yang terjadi dalam setiap sub-proses diagram diatas.

Program perhitungan pressure drop ini menggunakan program aplikasi Access dengan pertimbangan kemudahan dalam pembuatan, pengoperasian, dan penyimpanan data perhitungan. Selain itu adanya permintaan data perhitungan pressure drop dari konsumen dapat dipenuhi dengan fasilitas report pada aplikasi Access. Data hasil perhitungan dapat dilihat pada Lampiran 2.4.

3.1.1 Perhitungan Oil Density

[image:2.595.210.409.495.718.2]

Dalam sebuah sistem pendinginan, nilai berat jenis dari fluida yang digunakan sangat penting untuk perhitungan sub-proses selanjutnya. Fluida yang digunakan untuk mendinginkan trafo adalah oli khusus seperti yang terdapat pada Lampiran 2.1. Gambar 3.2 merupakan diagram alir proses perhitungan oil density.

(3)

Tipe oli dipilih oleh designer berdasarkan data spesifikasi trafo yang biasanya tercantum dalam gambar General Arrangement . Dalam program ini, cara pemasukan data tipe oli digunakan tools combo box. Dimana data dalam tools tersebut bersumber dari tabel data spesifikasi oli yang beredar dipasaran. Contoh oli yang digunakan dapat dilihat dalam Lampiran 2.1.

Top oil temperature adalah suhu tertinggi oli yang berada dalam trafo. Oli ini berada dalam Tangki bagian atas. Data top oil temperature dapat dilihat dalam 'Kalkulasi Elektrik' atau 'Data for Cooling Calculation'. Setelah data sudah dimasukan, program akan mengkalkulasi nilai densitas oli yang mengalir dalam sistem dengan menerapkan persamaan (2.8). Nilai densitas oli tersebut kemudian disimpan dalam variabel �1.

3.1.2 Perhitungan Pressure Drop di Oil Chamber

[image:3.595.165.490.301.728.2]

Setelah nilai densitas oli diketahui proses perhitungan pressure drop di sub-proses sudah dapat dilakukan. Gambar 3.3 merupakan diagram alir dari proses perhitungan pressure drop di oil chamber.

(4)

Siapkan data kalkulasi Oil Chamber Hole Diameter untuk masukan diameter lubang(d3) dan jumlah lubang(n3). Dengan menerapkan persamaan(2.5), nilai diameter dan jumlah lubang dipengaruhi oleh besarnya debit yang mengalir.

Dilihat dari diagram alir di atas, perhitungan ini berhubungan dengan spesifikasi dan nilai densitas oli. Dimana data ini merupakan hasil dari perhitungan sebelumnya. Setelah semua data dimasukan, program akan memproses perhitungan luas area(A3). Persamaan luas area disesuaikan dengan bentuk bidang yang dilewati fluida, dalam kasus ini bentukan tersebut adalah lingkaran. Luas permukaan lingkaran adalah :

A =

1

4

π d2

Dari nilai A3 tersebut maka nilai kecepatan fluida yang mengalir dapat diketahui, yaitu dengan menggunakan persamaan kontinuitas fluida. Dimana kecepatan fluida merupakan hasil bagi antara debit dengan luas area penampang fluida.

Setelah nilai kecepatan fluida diketahui proses perhitungan selanjutnya adalah menentukan bilangan reynold. Persamaan yang digunakan adalah persamaan (2.7). Dari bilangan reynold inilah dapat diketahui jenis aliran yang melewati area tersebut, apakah aliran laminar atau aliran turbulen. Apabila nilai Re kurang dari 2300 maka akan terjadi aliran laminar, koefisien gesekannya adalah :

λ=64 ℜ

Apabila nilai Re lebih dari 2300 maka aliran dianggap aliran turbulen dengan koefisien gesakan mengikuti persamaan(2.10), dimana:

= 0.005 (1+(2 x 10

� 4 _x

ε

D

+

10⁶ ℜ

)

⅓

)

Nilai � digunakan untuk menentukan nilai pressure drop yang terjadi dalam oil chamber melalui persamaan:

�p= � x

ρ

2

x

vs

2

3.1.3 Perhitungan Pressure Drop di Bottom Yoke

(5)

Nilai A4 kemudian digunakan sebagai masukan perhitungan selanjutnya, yaitu menentukan nilai kecepatan fluida. Setelah nilai kecepatan fluida(vs4) diketahui, perhitungan bilangan reynold (Re) dapat ditentukan dengan persamaan:

Re= vs4∗

(

2∗

(

h4∗w4 h4+w4

)

v [image:5.595.153.472.256.408.2]

Dari perhitungan diatas, nilai � dan pressure drop di bottom yoke dapat diketahui mengunakan persamaan yang sama dengan perhitungan pressure drop di oil chamber. Untuk memudahkan pemahaman proses perhitungan pressure drop di bottom yoke, gambar 3.5 merupakan diagaram alir proses perhitungan tersebut.

(6)

[image:6.595.192.433.52.422.2]

Gambar 3.5 Perhitungan Pressure drop di Bottom Yoke

3.1.4 Perhitungan Pressure Drop akibat Valve

(7)

[image:7.595.96.529.51.535.2]

Gambar 3.6 Perhitungan Pressure drop akibat adanya valve

Dari diagram alir diatas diketahui bahwa jenis valve yang digunakan adalah 4 macam, dimana setiap ukuran valve mempunyai koefiesien resistansi yang berbeda. Tipe, ukuran dan jumlah valve dipilih dengan melihat data dalam gambar GA. Proses perhitungan pressure drop akibat valve (p5)menggunakan persamaan (2.12).

3.1.5 Perhitungan Pressure Drop akibat T-Joint

(8)

[image:8.595.183.428.59.590.2]

Gambar 3.7 Perhitungan Pressure drop akibat adanya T-Joint

Nilai diameter pipa yang terhubung T-joint dan jumlahnya dilihat dalam gambar GA. Apabila tidak terdapat konstruksi T-joint, nilai (n6) adalah nol. Proses perhitungan pressure drop pada bagian ini tidak berbeda dengan proses sebelumnya, setelah didapatkan nilai kecepatan fluida (vs6) maka nilai pressure drop dapat diketahui dengan mengalikan nilai koefisien resistansi, jumlah T-joint, densitas oli dan kudrat kecepatan fluida. Hasil perhitungan pressure drop akibat adanya T-joint disimpan dalam variabel p6.

(9)

[image:9.595.199.423.111.372.2]

Di bawah ini merupakan diagram alir dari proses perhitungan penurunan tekanan akibat adanya axial compensator.

Gambar 3.8 Perhitungan Pressure drop akibat adanya axial compensator

Data diameter dan panjang

compensator

disesuaikan dengan data pada Lampiran 3.2.

Setelah masukan data debit, diameter dan panjang

compensator

tersimpan, program akan

menghitung luas area dan kecepatan fluida dengan menggunakan persamaan seperti kasus

sebelumnya. Dimana luas area(A7) yang berbentuk lingkaran dijadikan pembagi debit untuk

menentukan nilai kecepatan fluida.

Khusus untuk nilai koefisien resistansi akibat adanya

axial compensator

, berdasarkan

tabel pada Lampiran 2.3 nilai untuk tiap ukuran adalah sama, yaitu 0.04. Variabel yang

membedakan besarnya

pressure drop

adalah nilai panjang

axial compensator

dan besarnya

diameter yang digunakan. Semakin panjang

compensator

maka semakin besar

pressure drop

yang ditimbulkan. Berbanding terbalik dengan nilai diameter

compensator,

semakin besar

diameter

compensato

r maka

pressure drop

yang ditimbulkan semakin kecil.

Persamaan yang digunakan untuk menghitung

pressure drop

pada bagian ini adalah

dengan persamaan (2.11). Hasil perhitungan disimpan dalam variabel p7.

3.1.7 Perhitungan Pressure Drop akibat Check Valve

(10)

[image:10.595.199.424.91.355.2]

Gambar 3.9 Perhitungan Pressure drop akibat adanya Check Valve

Dilihat dari konstruksi check valve, bentuk valve ini memiliki koefisien resistansi yang besar. Oleh karena itu jumlah check valve yang digunakan dalam satu sistem diusahakan sedikit mungkin. Dalam perancangan konstruksi pendinginan ODAF, jumlah check valve yang digunakan selalu satu buah. Nilai koefisien resistansi untuk semua ukuran check valve adalah 2.

Perhitungan pressure drop dimulai dengan menentukan luas area(A8) dan kecepatan fluida(vs8). Nilai dari kuadrat kecepatan fluida kemudian dikalikan dengan koefiesien resistansi, dan setengah nilaidensitas oli menghasilkan nilai pressure drop pada bagian tersebut. Nilai pressure drop disimpan dalam variabel p8.

3.1.8 Perhitungan Pressure Drop akibat Elbow

(11)

[image:11.595.171.453.44.744.2]

(12)

Tipe, jumlah dan diameter elbow yang digunakan dapat dilihat dalam gambar GA.

Sedangkan nilai densitas oli merupakan hasil perhitungan proses sebelumnya. Dari data yang

telah dimasukan, nilai luas area(A9) dan kecepatan fluida(vs9) dapat ditentukan.

Persamaan (2.12) digunakan untuk menentukan besarnya

pressure drop

yang terjadi.

Setelah nilai

pressure drop

diketahui, nilai tersebut disimpan dalam variabel p9.

3.1.9 Perhitungan Pressure Drop di Straight Pipe

[image:12.595.177.462.321.730.2]

Perhitungan pressure drop pada bagian ini menggunakan data dari tabel spesifikasi oli dan hasil perhitungan densitas oli(rho1). Sedangkan masukan data diameter dan panjang pipa dapat dilihat dalam gambar GA. Di bawah ini merupakan diagram alir dari proses perhitungan penurunan tekanan pada pipa lurus.

(13)

Perhitungan dimulai dengan menentukan luas area(A10) dan kecepatan fluida(vs10). Dari nilai (vs10) tersebut bilangan reynold(Re) dapat ditentukan, yaitu hasil kali dari kecepatan fluida dan diameter pipa dibagi dengan nilai viskositas oli. Nilai viskositas oli merupakan salah satu data pada tabel spesifikasi oli, dimana setiap tipe oli kemungkinan mempunyai nilai viskositas yang berbeda.

Setelah nilai Re diketahui, perhitungan selanjutnya adalah menentukan koefisien gesekan. Untuk menentukan nilai koefisien gesekan, jenis aliran yang mengalir harus diketahui. Apabila bilangan reynold kurang dari 2300 maka jenis aliran yang mengalir adalah laminar, tetapi apabila nilai Re lebih dari 2300 maka akan terjadi aliran turbulen.

Apabila terjadi aliran laminar maka persamaan untuk menentukan nilai koefisien gesekan adalah persamaan (2.9). Apabila terjadi aliran turbulen maka persamaan untuk menghitung nilai koefisien gesekan adalah persamaan (2.10). Setelah nilai koefisien gesekan diketahui maka perhitungan pressure drop dapat dicari dengan menggunakan persamaan (2.11). Nilai pressure drop dalam pipa lurus kemudian disimpan dalam variabel p10.

3.1.10 Perhitungan Total Pressure Drop

Setelah nilai pressure drop pada setiap bagian diketahui maka nilai total pressure drop dapat dihitung. Total pressure drop diperoleh dari penjumlahan pressure drop pada sub-proses diatas. Persamaan perhitungannya adalah:

p = p1 + p2 + p3 + p4 + p5 + p6 + p7 + p8 + p9 + p 10 Dimana:

p : Total pressure drop (pa)

p1 : Pressure drop dalam winding (pa)

p2 : Pressure drop dalam air cooler (pa)

p3 : Pressure drop di oil chamber (pa) p4 : Pressure drop di bottom yoke (pa)

p5 : Pressure drop akibat valve (pa)

p6 : Pressure drop akibat T-joint (pa) p7 : Pressure drop akibat axial compensator (pa) p8 : Pressure drop akibat check valve (pa)

p9 : Pressure drop akibat elbow (pa)

p10 : Pressure drop dalam pipa lurus (pa)

(14)

3.2 Proses Pemilihan Pompa

Setelah melakukan langkah – langkah diatas dilanjutkan dengan proses pembuatan program pemilihan pompa. Adapun program pemilihan pompa ini menggunakan program aplikasi microsoft access. Perancangan software ini dirancang sehingga memiliki fungsi sebagai berikut :

1. Program untuk proses pemilihan pompa ini menggunakan bantuan access, dengan tujuan mudah dalam proses pengoperasian dan mudah dimengerti oleh pengguna nantinya (user friendly).

2. Dapat menyimpan data hasil perhitungan tersebut ke PC disetiap saat sebagai aktuasi pengawasan dan proses acuan pengendalian.

Proses pemilihan data diawali dengan pemasukan data pada tabel, data tersebut adalah tipe pompa, nilai pressure drop /head loses dan nilai debit yang mengalir. Nilai-nilai tersebut dapat diketahui dari proses sebelumnya, yaitu program perhitungan pressure drop. Setelah data masukan disimpan, data tersebut kemudaian diproses dalam access dengan fasilitas query. Dari rekayasa query inilah hasil perhitungan pressure drop dan pemilihan pompa dapat ditentukan.

Untuk menentukan tipe pompa, seorang perancang terlebih dahulu melihat konstruksi trafo. Terdapat 3 tipe pompa yang digunakan hingga saat ini, yaitu tipe PR, tipe VMOA dan tipe AT10C. Pompa tipe PR digunakan untuk sistem yang memiliki head loses kurang dari 3.5 m dan debit hingga 500 m3_{/h. Tipe VMOA digunakan pada sistem yang memiliki pressure drop kurang dari 130 kPa dan} debit hingga 180 m3_{/h. Sedangkan tipe AT10C digunakan dalam sistem yang memiliki head loses 6.5} m dan debit hingga 630 m3_/h.

Apabila dari kriteria tersebut tidak terpenuhi maka perancang dapat menggunakan 2 pompa sekaligus. Pemasangan pompa secara seri digunakan untuk menaikan nilai head , sedangkan pemasangan secara paralel digunakan untuk menaikan nilai debit.

Proses pemilihan dimulai dengan seleksi tipe pompa. Apabila tipe pompa dalam database sama dengan masukan tipe pompa maka data tersebut disimpan dalam variabel(s1). Apabila tipe pompa berbeda maka data tersebut akan diabaikan. Proses ini terus berulang sesuai jumlah data yang tersimpan dalam database.

Seleksi selanjutnya adalah proses pemilihan berdasarkan pressure drop/head. Pompa yang dipilih adalah pompa yang memiliki pressure drop/head lebih dari pressure drop/head hasil perhitungan. Apabila data dalam database(s1) masuk dalam kriteria tersebut maka data akan disimpan kedalam varabel(s2). Proses akan berulang menyeleksi setiap data hingga jumlah data dalam database(s1).

(15)

[image:15.595.130.500.51.659.2]

Gambar 3.12 Diagram alir rancangan program pemilihan pompa

(16)

3.3 Sequence Diagram

Sequence diagram menggambarkan interaksi antar objek di dalam dan di sekitar sistem (termasuk pengguna, tampilan dan sebagainya) berupa message yang digambarkan terhadap waktu. Sequence diagram terdiri atas dimensi vertikal (waktu) dan dimensi horisontal (objek-objek yang terkait). Pada sequence diagram ini menggambarkan langkah-langkah yang dilakukan pada sistem sebagai respon dari sebuah event untuk menghasilkan output tertentu.

Dalam karya tulis ini sequence diagram terdiri dari lima elemen yaitu pengguna, program utama, data oli, data trafo dan data pompa. Interaksi antar elemen digambarkan dengan garis mendatar. Interaksi antar elemen secara berurutan membentuk sequence tertentu. Adapun interaksi program yang akan dibuat adalah sebagai berikut:

a. Pengguna akan berinteraksi dengan Main Program apabila pengguna ingin memasukan jenis oli yang akan digunakan. Main program akan berinteraksi dengan data oli. Pada program data oli terdapat fasilitas untuk menampilkan, menambahkan dan menyimpan data spesifikasi oli yang akan digunakan.

b. Pengguna akan berinteraksi dengan Main Program apabila pengguna ingin melakukan perhitungan pressure drop. Main program akan berinteraksi dengan data oli dan data trafo untuk menghitung total pressure drop yang terjadi. Pada data trafo terdapat beberapa masukan yang harus diisi oleh pengguna. Masukan tersebut adalah work number, destination, oil type, debit, top oil temperature, pressure drop in winding, pressure drop in air cooler, hole diameter on oil chamber, quantity of hole, height and width of collector, type and quantity of valve, T-joint pipe, check valve diameter, type and diameter of elbow, pipe diameter dan panjang total pipa yang digunakan. Hasil perhitungan total pressure drop kemudian dapat disimpan dan ditampilkan pada pengguna.

c. Pengguna akan berinteraksi dengan Main Program apabila pengguna ingin melakukan pemilihan pompa. Main program akan berinteraksi dengan data pompa untuk menyaring spesifikasi pompa yang dapat digunakan. Hasil pemilihan pompa kemudian ditampilkan pada pengguna.

(17)

[image:17.595.91.534.57.512.2]

Gambar 3.13 Sequance Diagram

3.4 Class Diagram

Class diagram atau diagram kelas merupakan diagram struktural yang memodelkan sekumpulan kelas, interface, kolaborasi dan relasinya. Diagram kelas digambarkan dengan tabel kotak yang pada dasarnya terbagi atas tiga bagian, yaitu nama kelas, atribut dan method.

(18)

[image:18.595.80.547.88.648.2]

Tabel 3.1 Diagram Kelas

No Nama Kelas Atribut Method

1 Perhitungan Pressure Drop

- ID : autonumber - Work Number : text - Destination : text - Designer : text

- Oil Type : long integer - Debit(Q) : long integer - Top Oil Temperature : double

- Pressure drop in Winding: long integer - Pressure drop in Air Cooler: long integer

- Hole diameter on Oil chamber(d3) : long integer - Qty of hole(n3) : long integer

- Height of Collector(h4) : long integer - Width of Collector(w4) : long integer - Valve Type(y5) : text

- Valve Dimension(d5) : long integer - Number of Valve(n5) : integer - T-Joint Pipe Diameter(d6) : integer - Qty of T-Joint(n6) : integer

- Axial compensator Diameter(d7) : integer - Length of axial compensator(L7) : long integer - Check Valve Diameter(d8) : long integer - Elbow Type(y9) : text

- Elbow Dimension(d9) : long integer - Qty of Elbow(n9) : long integer - Pipe Diameter(d10) : long integer - Length of Pipe(L10) : long integer