http://air.eng.ui.ac.id/api.php?action=feedcontributions&user=Iza+Azmar&feedformat=atom
ccitonlinewiki - User contributions [en]
2024-03-28T10:45:20Z
User contributions
MediaWiki 1.30.0
http://air.eng.ui.ac.id/index.php?title=Valve-Iza_Azmar_Aminudin&diff=56825
Valve-Iza Azmar Aminudin
2021-01-18T15:22:59Z
<p>Iza Azmar: </p>
<hr />
<div>Assalamu'alaikum Wr. Wb<br />
<br />
Salam Sejahtera untuk kita semua<br />
<br />
Perkenalkan saya:<br />
<br />
Nama : Iza Azmar Aminudin<br />
<br />
NPM : 1806233316<br />
<br />
Kelas : Sistem Fluida-03<br />
<br />
Pada Kesempatan kali ini, saya akan berbagi dengan teman-teman sekailan perihal pembelajaran Sistem Fulida di kelas Sistem Fluida-03. Selamat membaca dan mohon masukannya.<br />
<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 1 | Kamis 12 November 2020 ''' ==<br />
<br />
<br />
Pada kesempatan kali ini, kami mempelajari aliran fluida dalam valve. Kami menggunakan bantun aplikasi CFDSOF untuk menghitung losses yang terjadi pada aliran fluida dalam valve.Kami membahas mengenai ''opened gate valve'' dan simulasi aliran fluida yang sebelumnya sudah dijelaskan melalui dua ''part'' video ''tutorial'' simulasi di platform YouTube. Maka, setelah kelas pertama telah usai kami ditugaskan untuk melakukan hal yang sama kemudian ditambah simulasi tambahan satu ''gate valve''.<br />
<br />
Melalui laman ini, saya akan menjelaskan proses yang telah saya lakukan dalam menjalankan simulasi aliran fluida pada ''gate valve''. Simulasi yang saya lakukan adalah dua kali dengan ''gate valve'' yang sudah disediakan oleh Bang Edo kelas Sisflu 03 dan ''gate valve'' dari sumber lainnya.<br />
<br />
==='''Tugas 1: Simulasi Aliran dalam Valve menggunakan CFDSOF'''===<br />
<br />
'''T Valve''' <br />
<br />
''Valve'' ini sudah disediakan dalam bentuk .stl sehingga kita cukup melakukan simulasi saja. Berikut adalah hasil tangkapan layar dari proses simulasi yang telah dilakukan beserta penjelasannya.<br />
<br />
Berikut adalah hasil simulsi yang telah saya lakukan.<br />
[[File:Real madridtista.png|400px|thumb|center|Tampilan CFD SOF]]<br />
<br />
<br />
[[File:Barcilonaaa.png|400px|thumb|center|Tampilan CFD SOF]]<br />
<br />
<br />
[[File:11114.jpg|400px|thumb|center|Tampilan di Paraview]]<br />
<br />
'''Gate Water Valve'''<br />
<br />
Untuk simulasi objek kedua ini, perangkat lunak yang digunakan masih sama. Pada simulasi ini masih terjadi kendala dan hambatan yang serupa. Berikut penjelasan lebih lengkapnya.<br />
<br />
[[File:NewGateValve1.PNG|500px|center]]<br />
<br />
Simulasi pada perangkat lunak CFDSOF-NG menjalankan proses ''meshing'' dengan hasil yang baik. Gambar di atas adalah proses saat menjalankan proses iterasi.<br />
<br />
[[File:NewGateValve2.PNG|500px|center]]<br />
<br />
Sama seperti kendala sebelumnya, hasil simulasi pada CFDSOF-NG belum memberikan perbedaan distribusi tekanan pada ''valve'' saat di-''import'' ke perangkat lunak Paraview dan hanya memberikan warna biru secara keseluruhan. Hal tersebut membuat distribusi tekanan dan ''pressure drop'' tidak dapat diamati. Untuk kedepannya, akan dilakukan perbaikan dimulai dari perbaikan perangkat lunak yang digunakan.<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 2 | Kamis 19 November 2020 ''' ==<br />
Pada hari ini kami mempelajari bagaimana menggunakan modelica untuk menyelesaikan permasalahan yang ada di modelica.<br />
<br />
<br />
<br />
[[File:Antumisasi.png|400px|thumb|center|Tampilan Modelica]]<br />
<br />
<br />
<br />
[[File:Batamm.png|400px|thumb|center|Tampilan Modelica]]<br />
<br />
kami membahas juga mengenai sistem fluida itu sendiri, dimulai dari definisinya hingga pembahasan mengenai peran dari segitiga kecepatan pada ''blade'' mesin fluida.<br />
<br />
[[File:3_di_aireng.PNG|400px|center|thumb|pembahasan di kelas]]<br />
<br />
Sketsa tersebut menggambarkan juga tentang bagian-bagian dari blade, diantaranya ''hub'' dan ''tip''. Kedua komponen tersebut menyusun cara untuk menghitung spesifikasi dari mesin fluida terkait. Disampaikan juga bahwa analisis tersebut dapat menggunakan tiga metode, yaitu eksperimental, CFD (Computational Fluid Dynamics), dan teoritis. Ketiga metode tersebut saling melengkapi dan memiliki keuntungan-kerugiannya masing-masing. Eksperimental memiliki ''reliability'' paling tinggi karena secara real dilaksanakan sebuah penelitian terkait sebuah simulasi. Metode teoritis tidak lebih real daripada eksperimental, tetapi cukup efisien karena hanya memerlukan perhitungan (tidak perlu melakukan eksperimen), serta hanya bisa untuk sebuah kasus. Sementara itu, metode CFD adalah cara yang paling praktis untuk digunakan dan dapat dipraktekkan pada kondisi yang berubah-ubah, misal simulasi berputarnya sebuah turbin. Namun, CFD belum divalidasi secara langsung seperti kedua metode sebelumnya.<br />
<br />
[[File:5_di_aireng.PNG|400px|center|thumb|pembahasan di kelas]]<br />
<br />
Sesi kelas dilanjutkan dengan berdiskusi terkait perbedaan turbin impuls dan turbin reaksi. Kami juga berdiskusi terkait perbedaan mendasarnya, serta perbedaan bentuk dasar geometri ''blade''-nya, dimana ''blade'' turbin impuls lebih cekung.<br />
<br />
<br />
<br />
==='''Tugas 2: Mencoba Example dari Library OpenModelica'''===<br />
<br />
Tugas ketiga yang diberikan kepada kelas Sistem Fluida 03 adalah mengkaji dan mempelajari simulasi permodelan sistem fluida pada aplikasi OpenModelica, lebih spesifiknya adalah menggunakan fitur Examples di bagian Fluid Library. Kami ditugaskan untuk merekap hasil pembelajaran kita di air.eng.ui.ac.id seperti biasa.<br />
<br />
Melalui fitur yang ada di OpenModelica tersebut, contohnya Example (fluid library), sepertinya kita dapat melakukan simulasi aliran hingga sistem fluida (perpipaan).<br />
<br />
[[File:Fiturexample2.png|200px|center]]<br />
<br />
Gambar di atas adalah subfitur dari fitur Example yang terdapat di Library Fluid. Hasil pelajaran yang saya dapatkan adalah fitur-fitur tersebut dapat digunakan untuk menjalankan simulasi aliran sistem fluida. Kendati demikian, saya belum menemukan cara untuk dapat melakukan simulasi menggunakan aplikasi ini, proses tersebut masih saya lakukan dengan mencari referensi dan video di YouTube. Sejauh ini, saya menggunakan referensi modul OpenModelica, tayangan YouTube mengenai OpenModelica, dan bertanya kepada sesama rekan sekelas, dimana proses tersebut masih berlanjut hingga tulisan ini dibuat.<br />
<br />
Lebih dari itu, kita juga sudah dapat melakukan simulasi sistem fluida karena OpenModelica telah menyediakan ''template'' simulasi sistem fluida. ''Template'' tersebut dapat dilakukan dengan cara mengklik PumpingSystem pada fitur Examples. Berikut adalah ''template'' simulasi aliran fluida tersebut.<br />
<br />
[[File:Pumpsystem.PNG|500px|thumb|center|Simulasi aliran sistem fluida dari aplikasi OpenModelica]]<br />
<br />
<br />
Selain itu, ada pula fitur yang lain mengenai ''tank'' dengan masih melalui fitur Examples. Saya mencoba untuk ''input'' EmptyTank dan TankWithOverflow pada fitur tersebut, kemudian akan ditampilkan mengenai sketsa simulasi beserta metoda numerik atau ''coding''-nya.<br />
<br />
[[File:Emptytanks.PNG|500px|thumb|center|Fitur EmptyTanks]]<br />
<br />
[[File:Overflowtank.PNG|500px|thumb|center|Fitur TanksWithOverflow]]<br />
<br />
<br />
Kemudian, saya mencoba untuk melakukan ''simulate'' pada TankWithOverFlow yang sudah tersedia. Maka, saya memperoleh besaran angka mengenai tekanan dan properti lainnya. Di bawah ini adalah gambaran dari hasil perhitungan atau hasil ''simulate'' yang dilakukan.<br />
<br />
[[File:Hasiltank.PNG|500px|thumb|center]]<br />
<br />
but juga didapatkan besaran dari data yang telah disebutkan, seperti tekanan (1.589 bar), temperatur (20 degC), mass flow (2 kg/s), dan lain-lain<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 3 | Kamis 26 November 2020 ''' ==<br />
<br />
Pertemuan hari ini dibuka Pak Dai dengan memperkenalkan Pak Hariyo yang akan berbagi ilmu dengan kami terkait simulasi di open moelica. Selain itu, Pak Dai mengajak berdiskusi mahasiswa yang ada di kelas tentang definisi pemodelan sistem fluida. Lalu, yang saya dapat mengenai pemodelan sistem fluida dari penjelasan Pak Dai adalah sebagai berikut :<br />
<br />
Pemodelan fluida adalah usaha untuk mempelajari sistem aktual melalui suatu sistem yang disimplifikasi. Model tersebut adalah sistem yang disederhanakan yang bertujuan untuk mempresentasikan kondisi aktualnya. Permodelan itu sangat diperlukan karena bisa mempersulit proses saat menghadapi kondisi yang aktual yang komplek seperti skala yang besar, temperatur yang tidak tentu, dan semacamnya. <br />
<br />
Dari hal tersebut diperlukan pembuatan sistem untuk replika dari kondisi aktual tersebut. Sistem yang dibuat juga akan mempermudah dalam mempelajari mata kuliah terkait, yaitu Sistem Fluida dalam perubahan-perubahan variabel pada model dari sistem.<br />
<br />
Model dibagi menjadi 2, yaitu Model Fisik dan Model Virtual.<br />
<br />
Model Fisik merupakan pembuatan pemodelan dari alat tersebut. Sementara, Model Virtual adalah pembuatam pemodelan dengan cara menggunakan komputer atau komputasi yang memerlukan sistem fisika atau ilmu dasar, seperti prinsip fluida.<br />
<br />
Selain diskusi tersbut, Pak Hariyo memberikan arahan untuk simulasi menggunakan aplikasi OpenModelica mengenai Two Tanks, yaitu sebuah sistem fluida yang berbentuk horizontal & Empty Tank yang berbentuk vertikal.<br />
<br />
'''Analisa Two Tanks'''<br />
<br />
Pada deskripsi pada kolom di samping kanan. Terdapat penjelasan atau deskripsi singkat mengenai sistem example tersebut. Dikatakan bahwa terdapat dua pipa dengan ketinggian fluida pada tank satu dan dua berturut-turut adalah 0.9 dan 0.2 m beserta temperaturenya. Kemudain juga tertulis bahwa aliran akan mengalami titik equilibrium pada waktu 1.5 s dimana setelah itu tidak akan ada perubahan volume atau ketinggian air relative terhadap waktu. Dalam mencapai waktu 1.5 maka air akan mengalami perubahan yaitu penurunan volume pada tank 1 dan kenaikan pada tank 2 seiring terjadi perpindahan fluida dari tank 1 menuju tank 2 sampai tidak terjadi aliran kembali pada saat ketinggian fluida pada tank mencapa 0.5 m.<br />
[[File:Ysbp w3 1 1.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
[[File:Ysbp w3 1 2.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Berikut ini adalah laman coding dari pemodelan yang hendak disimulasikan.<br />
[[File:Ysbp w3 1 3.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Nomor 1 adalah maximum waktu dimana simulasi akan berhenti secara otomatis pada waktu 1.5 dan klik ok untuk melaksanakan simulasi.<br />
[[File:Ysbp w3 1 4.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Foto berikut adalah parameter atau dimensi pada tank. Baik tank satu dan dua memiliki area yang sama namun yang membedakan adalah ketinggian fluida pada masing-masing tangki.<br />
[[File:Ysbp w3 1 5.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Foto berikut adalah parameter atau dimensi pada pipa. Tentunya untuk dimensi dapat kita atur atau setting sedemikian rupa sesuai dengan kehendak dan kebutuhan kita dalam mensimulasikan suatu aliran fluida.<br />
[[File:Ysbp w3 1 6.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Jadi skema yang saya pikirkan adalah: Karena terdapat perbedaan ketinggian fluida pada tank satu dan dua sehingga sesuai dengan hukum aliran fluida, air akan mengalir dari daerah yang lebih tinggi menuju reservoir atau posisi yang lebih rendah. Maka pada simulasi ini tank 1 akan mengalami pengurangan volume dan tank dua akan mengalami kenaikan seiring adanya aliran fluida melalui pipa sampa pada titik equilibrium pada waktu 1.5 s dan ketinggian kedua tank adalah 0.5 m<br />
[[File:Ysbp w3 1 7.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
'''Analisis Empty Tanks'''<br />
<br />
Pada simulasi kedua ini, Pak Hariyo mencoba menggunakan fitur empty tanks yang dapat diakses dari libraries, yaitu: Modelica -> FLuid -> Examples -> Tanks -> Empty Tanks. Pada fitur ini dapat kita lihat pada default settingsnya terdapat dua tank yang dihubungkan oleh suatu pipa. Adapun fitur tersebut adalah empty tanks dimana pada simulasi ini terdapat dua tanki yang dihubungkan oleh satu pipa antara satu dengan lainnya. Berikut ini adalah penampang gambar fitur empty tanks:<br />
[[File:Ysbp w3 2 1.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Berikut ini adalah pemodelan dari dua buah tank (tank satu dan tank dua) yang dihubungkan melalui suatu pipa beserta asumsi gravitasional pada pojok kanan atas.<br />
[[File:Ysbp w3 2 2.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Berikut ini adalah bentuk coding dari pemodelan empty tanks.<br />
[[File:Ysbp w3 2 3.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Kemudian apabila kita mengklik pada tank maka akanterdapat settingan untuk mengatur parameter tank tersebut. Pada pemodelan ini cross section dan tinggi tank satu dan dua adalah sama (Volume sama juga). Namun yang membedakan adalah tinggi ataupun volume dari fluida yang terdapat di dalam tank. dimana pada tank satu sebesar 1 m^3 dan tank dua sebesar 10^-6 m^3.<br />
[[File:Ysbp w3 2 4.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Berikut ini adalah gambar parameter dari pipa yang menghubungkan tank satu dan dua.<br />
[[File:Ysbp w3 2 5.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Sebelum dilakukan simulasi, dilakukan terlebih dahulu setup simulasi dengan menentukan time start/stop. Pada simulasi ini time terset selama 50 detik. Setelah itu dapat mengklik 'Ok' untuk memulai simulasi.<br />
[[File:Ysbp w3 2 6.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Setelah dilakukan simulasi akan muncul fitur plotting secara otomatis pada layar. Dengan mencentang parameter volume pada tank satu dan dua, kita dapat melihat grafik perubahan volume pada pipa satu dan dua. Dimana volume pada tank satu berkurang sementara volume pada tank dua menunjukan kenaikan seiring terjadinya aliran fluida dari tank satu menuju tank dua melalui pipa. Sampai pada posisi pipa satu kosong dan pipa dua terisi sebanyak volume pipa satu yaitu sebanyak 1 m^3<br />
[[File:Ysbp w3 2 7.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
<br />
<br />
==='''Tugas 3: Analisis Pemodelan Sistem Dengan Tools Openmodellica'''===<br />
<br />
'''Open Modelica Heating System'''<br />
[[File:Tugas3_sifluu_1.png|center|400px|thumb|Heating System]]<br />
1. Deskripsi Uraian Fisik<br />
Pada model sistem fluida ''Heating System'', tujuan dari sistemnya adalah untuk memanaskan fluida melalui sebuah skema sistem fluida dan dipanaskan dengan suatu sistem pemanasan. Nemun, di situ juga terdapat keterlibatan dari komponen-komponen controlling system. Komponen tersebut berfungsi untuk memberikan feedback dan menyesuaikannya dengan temperatur fluida yang diinginkan.<br />
<br />
'''2. Prosedur analisa pemodelan'''<br />
<br />
'''3. Analisis dan Intepretasi Hasil Pemodelan'''<br />
<br />
'''4. Konsep utama hukum fisika yang diimplementasikan dalam pemodelan'''<br />
'''5. Hasil simulasi parameter untuk mendukung kesimpulan yang diperoleh'''<br />
<br />
<br />
'''Open Modelica Three Tanks'''<br />
[[File:Tugas3_sifluu_2.png|center|400px|thumb|Three Tanks]]<br />
<br />
'''1. Deskripsi Uraian Fisik'''<br />
Pada model sistem fluida ''Three Tanks'' menunjukkan adanya 3 buah tanki yang berisi fulida(air), disetiap tanki memiliki volume air yang berbeda, yaitu pada tanki pertama berisi air dengan volume 8 m^3,serta tangki kedua dan ketiga terisi air dengan volume 3 m^3 .<br />
<br />
'''2. Prosedur analisa pemodelan'''<br />
Dalam melakukan permodelan analisa three-tank di openmodelika, kita dapat dilakukan dengan langkah-langkah berikut:<br />
<br />
a.Membuka aplikasi openmodelica<br />
<br />
b.Membuka library openmodelica dengan memilih file Three Tank yang dapat ditemukan memalui cara berikut: (Modelica - >Fluid ->Example -> Tanks => Three Tanks)<br />
<br />
c.Cek gambar permodelan yang akan di analisis, jika sesuai maka check kodingan dengan mengklik symbol checklist berwarna hijau.<br />
<br />
d.Jika semua variable sudah sesuai, maka lakukan simulasi dengan meng klik symbol (->) berwarna hijau dan tunggu beberapa saat untuk mengatahui hasil simulasinya.<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 3 | Kamis 26 November 2020 ''' ==klik ploting yang terdapat di pojok kanan bawah sebelah model sehingga kita dapat melihat hasil simulasi dan dapat di replesentasikan dalam bentuk grafik dengan mencentang variable yang ingin dibandingkan.<br />
<br />
f.Jika ingin mensimulasikan pada interval waktu tertentu maka, kit abs klik symbol S pada bagian model dan mengubah stop time sesuai dengan interval waktu yang kita butuhkan<br />
<br />
<br />
'''3. Analisis dan Intepretasi Hasil Pemodelan'''<br />
<br />
'''4. Konsep utama hukum fisika yang diimplementasikan dalam pemodelan'''<br />
<br />
'''5. Hasil simulasi parameter untuk mendukung kesimpulan yang diperoleh'''<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 4 | Kamis 3 Desember 2020 ''' ==<br />
<br />
Pada pembelajaran kali ini, kami mempelajari simulasi di perangkat lunak OpenModelica. Materi kelasnya adalah remodeling dari examples pada open modelica. <br />
<br />
[[File:3des2020dokum1.jpg|500px]]<br />
<br />
1. Pertama menginput semua equipment pada modeling sheet.<br />
<br />
2. Lalu menyusun dan menyambungkan equipment menjadi sistem<br />
<br />
3. Lalu isi parameter di setiap equipment. Check modeling.<br />
<br />
4. Simulasikan.<br />
<br />
Berikut hasil remodelling dari example. Bagian kiri adalah example dan bagian kanan adalah remodelling.<br />
<br />
[[File:TT2.jpg|500px]]<br />
<br />
Lalu remodeling empty tank dan perbandingan hasilnya seperti ini<br />
<br />
[[File:ET001.jpg|500px]]<br />
<br />
Lalu melakukan permodelan konservasi massa pada control volume.<br />
<br />
[[File:consmass.jpg|700px]]<br />
<br />
Berikut kodingnya<br />
<br />
[[File:consmass1.jpg|700px]]<br />
<br />
dan berikut hasilnya<br />
<br />
[[File:consmass2.jpg|700px]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
==='''Tugas 4: Pemodelan Sistem Fluida dengan OpenModelica'''===<br />
<br />
Perhatikan gambar sistem fluida di dalam suatu Siklus Kombinasi Pembangkit Daya (Combined Cycle Power Plant) seperti diberikan dalam gambar, dan berilah uraian penjelasan pertanyaan berikut :<br />
<br />
[[File:Sistem Fluida pr4.png|500px|center|thumb|ThermoSysPro.Examples.CombinedCyclePowerPlant.CombinedCycle_Load_100_50]]<br />
<br />
<br />
'''1. Bagaimanakah analisa termodinamika (konservasi massa dan energi) pada sistem tersebut, buat skematik analisisnya.'''<br />
<br />
Model Combined Cycle Power Plant digunakan untuk mensimulasikan reduksi beban berlangkah pada power generator dari 100% menjadi 50% dalam waktu 800 detik. Terdapat 2 sistem dalam simulasi ini, yaitu sistem dengan ''gas turbine'' dan ''steam turbine.'' Berikut adalah keterangan mengenai sistem ''gas turbine'' dan steam turbine.''<br />
<br />
<br />
'''a. Gas Turbine'''<br />
[[File:Screen Shot 2020-12-10 at 02.27.41.png|200px|right|thumb|Gas Turbine dalam simulasi]]<br />
Komponen:<br />
<br />
(-) Compressor : Meningkatkan tekanan udara dan temperature udara sebelum dialirkan menuju combustion chamber . Proses pada compressor adalah isentropic-adiabatik<br />
<br />
(-) Combusition Chamber: Tempat dimana udara yang sudah dinaikan pressure dan temperature di kompresor disatukan dengan bahan bakar menyebabkan temperature udara meningkat dengan kondisi isobaric. Udara panas hasil ruang bakar diteruskan ke turbine.<br />
<br />
(-) Turbine : Gas panas yang memiliki temperature dan pressure tinggi diteruskan ke turbin untuk memutarkan turbin. Hasil dari turbin ada dua. Yaitu power yang nantinya akan diteruskan ke altenator generator dan udara panas hasil dari turbin gas yang akan diteruskan ke Heat Recovery Steam Generator.<br />
<br />
<br />
Sistem:<br />
<br />
Gas Turbine yang berputar akibat dari panas yang di hasilkan pada combustiom chamber yang di aliri oleh nozzle menuju turbin. Siklus yang terjadi dalam gas turbine adalah siklus rankine.<br />
[[File:Rankine-cycle.jpg|200px|center|thumb|Siklus Rankine]] <br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
'''b. Steam Turbine'''<br />
[[File:Screen Shot 2020-12-10 at 02.45.29.png|300px|right|thumb|Gas Turbine dalam simulasi]]<br />
Komponen:<br />
<br />
(-) Heat Recovery Steam Generator (HRSG) adalah equipment yang digunakan untuk menggunakan panas dari terusan turbin gas panas yang digunakan untuk memutarkan turbin multi stage dari HP, MP dan LP.<br />
<br />
<br />
Sistem :<br />
Panas turbin masuk HRSG dan dipanaskan kembali diteruskan ke turbin multi stage turbin dan memutarkan turbin. Semua turbin yang memutarkan shaft di searahkan di alternater agar menyelaraskan Gerakan shaft untuk memutarkan generator dan menghasilkan listrik. Pada LP turbine uap panas dimasukan ke condenser. Uap panas diubah menjadi liquid di condenser. Liquid dipompa kan lagi ke LP drum untuk di siklus ulang di HRSG. Gas Turbine Engine menggunakan siklus braytone dan Steam turbine menggunakan siklus rankine.<br />
[[File:Bryton-cycle.jpg|300px|center|thumb|Bryton Cycle]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
'''2. Lakukan identifikasi komponen-komponen utama pada sistem serta berilah deskripsi fungsi kerjanya dalam sistem dan penjelasan analisis parameter yang digunakan.'''<br />
<br />
<br />
'''Bagian 1: Turbin Gas'''<br />
<br />
*Rangkaian Gas Turbine<br />
[[File:TugasSistem16.PNG|400px|center|thumb|Rangkaian Gas Turbine]]<br />
<br />
<br />
*'''Compressor''': Meningkatkan tekanan udara dan temperature udara sebelum dialirkan menuju combustion chamber . Proses pada compressor adalah isentropic-adiabatik<br />
[[File:TugasSistem17.PNG|400px|center|thumb|Compressor]]<br />
<br />
<br />
*'''Gas Turbine:''' untuk mengubah energi dari tekanan pada suatu fluida menjadi energi kinetik yang nantinya digunakan untuk memutar generator.<br />
[[File:TugasSistem18.PNG|400px|center|thumb|Gas Turbine]]<br />
<br />
<br />
*'''Combustion Chamber:''' Ruang pembakaran/bertemunya bahan bakar dan udara untuk menghasilkan energi panas<br />
<br />
[[File:TugasSistem20.PNG|300px|left|thumb|Combustion Chamber(1)]]<br />
[[File:TugasSistem19.PNG|400px|center|thumb|Combustion Chamber(2)]]<br />
[[File:TugasSistem21.PNG|400px|center|thumb|Combustion Chamber(3)]]<br />
<br />
<br />
<br />
'''Bagian 2: HRSG (Steam Generator)'''<br />
*'''Condenser:''' Untuk mengkondensasikan uap hasil pembuangan ekstraksi turbin menjadi titik-titik air (air kondensat)<br />
[[File:TugasSistem2.PNG|400px|center|thumb|condenser]]<br />
<br />
<br />
*'''Drum:''' Tempat penampungan air panas dan tempat terbentuknya uap<br />
[[File:TugasSistem3.PNG|400px|center|thumb|Drum]]<br />
<br />
<br />
*'''Generator:''' Pembangkit listrik dengan mengubah energi mekanik menjadi energi listrik<br />
[[File:TugasSistem4.PNG|400px|center|Generator]]<br />
<br />
<br />
*Superheater Heat Exchanger: untuk memanaskan uap jenuh yang keluar dari steam drum, dengan memanfaatkan gas panas hasil pembakaran. Terdiri dari 3 komponen yaitu 3 yaitu superheater HP,MP dan LP.<br />
[[File:TugasSistem5.PNG|400px|center|Superheater Heat Exchanger]]<br />
<br />
<br />
*Evaporator Heat Exchanger<br />
[[File:TugasSistem6.PNG|400px|center|thumb|Evaporator]]<br />
<br />
<br />
<br />
*Economiser Heat Exchanger<br />
[[File:TugasSistem7.PNG|400px|center|thumb|Economiser]]<br />
<br />
<br />
<br />
*'''Pipe:'''sebagai penyaluran fluida di system.<br />
[[File:TugasSistem8.PNG|400px|center|thumb|Pipe]]<br />
<br />
<br />
*'''Pump:''' untuk menggerakan fluida dengan menaikkan tekanan pada fluida<br />
[[File:TugasSistem9.PNG|400px|center|thumb|Pump]]<br />
<br />
*'''Steam Turbine''' <br />
<br />
Stodola Turbine: mengubah energi potensial uap menjadi energi kinetik dan selanjutnya diubah menjadi energi mekanis dalam bentuk putaran poros turbin. Steam turbine berputar akibart dari uap panas HRSG. Pada steam turbine ada 3 turbine multistage dimana turbine High Pressure, Medium Pressure dan Low Pressure yang sama sama menggerakan shaft untuk memutarkan generator. Berikut parameter dari steam turbine.<br />
[[File:TugasSistem10.PNG|400px|center|thumb|Steam Turbine]]<br />
<br />
<br />
*'''Control Valve :''' valve yang digunakan sebagai pengontrol laju aliran fluida yang berada pada system yaitu control valve<br />
[[File:TugasSistem11.PNG|400px|center|thumb|Control Valve]]<br />
<br />
<br />
*'''Water Mixer:'''sebagai penyampur fluida di HRSG<br />
[[File:TugasSistem12.PNG|400px|center|thumb|Water Mixer]]<br />
[[File:TugasSistem13.PNG|400px|center|thumb|Water Mixer]]<br />
<br />
<br />
*'''Water Splitter'''<br />
[[File:TugasSistem14.PNG|400px|center|thumb|Water Splitter]]<br />
[[File:TugasSistem15.PNG|400px|center|thumb|Water Splitter]]<br />
<br />
<br />
'''3. Medium fluida kerja apa saja yang terjadi dalam proses siklus tersebut, dan bagaimanakah proses analisis perhitungan dalam pemodelan.'''<br />
<br />
Medium fluida kerja yang bekerja dalam proses tersebut sebagian besar adalah Mesin Fluida, yaitu:<br />
<br />
(-)Turbin Gas (Menghasilkan kerja) dari Natural Gas ke Superheated gas<br />
<br />
(-)Turbin Uap (Menghasilkan kerja) Uap panas dan superheated gas<br />
<br />
(-)Pompa Sentrifugal (Membutuhkan kerja) Fluida cair<br />
<br />
(-)Kompresor (Membutuhkan kerja) Natural gas<br />
<br />
Pada Analisa perhitungannya menggunakan hukum konservasi energi dan konservasi massa. Pada kompresor, pompa,turbin, dan HRSG mengalami proses adiabatik di mana proses adiabatik adalah proses yang tidak terjadi pergantian kalor dari sistem kelingkungan ataupun sebaliknya. Pada proses ini diasumsikan kondisi steady state dan energi kinetic potensial diabaikan.<br />
<br />
<br />
<br />
'''4. Jelaskan flow line (jalur koneksi) masing-masing yang diberi warna hitam, merah, dan biru sesuai dengan interkoneksi yang diberikan dalam diagram tersebut.'''<br />
<br />
- Jalur hitam<br />
<br />
Jalur koneksi warna hitam yang tebal pada sistem Combined Cycle Power Plant menunjukkan alur gas yang terjadi pada sistem tersebut. Pada sistem tersebut, jalur gas tersebut adalah jalur suplai udara pada Gas Turbine dan jalur exhaust dari Gas Turbine<br />
<br />
- Jalur merah<br />
<br />
Jalur koneksi warna merah pada sistem Combined Cycle Power Plant menunjukkan alur uap temperatur tinggi pada sistem. Jalur uap tersebut melalui bagian Heat Exchanger, dan menyuplai uap untuk menggerakkan Turbin Uap Stodola.<br />
<br />
- Jalur biru<br />
<br />
Jalur koneksi warna biru pada sistem Combined Cycle Power Plant menunjukkan alur uap temperatur rendah pada sistem. Jalur ini terdapat di proses Heat Exchanger terutama pada bagian economizer, dan tangki penyimpanan.<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 5 | Kamis 10 Desember 2020 ''' ==<br />
<br />
Pada pembelajaran sistem fluida hari ini, Pak Hariyo membahas kembali mengenai pemodelan sistem fluida. Salah satu pemodelan sistem yang dianalisa adalah model kompresor yang terdapat di dalam library ThermoSysPro.<br />
<br />
Kemudian kami diminta untuk melakukan remodelling dari kompresor. Pertama kita harus mengidentifikasi komponen-komponen yang terdapat pada model kompresor. Pada model kompresor, terdapat kompresor, pipa, dan sumber kondisi batas, dan pembuangan (sink).<br />
<br />
Pada komponen-komponen pada model kompresor, terdapat parameter-parameter yang dapat diubah. Seperti contoh pada komponen kompresor, terdapat parameter Compression Factor, Isentropic Efficiency, dan Power Losses due to hydrodynamic friction.<br />
<br />
<br />
OpenModelica menyediakan fitur skema kompresor yang dapat diakses dari librarynya dalam ThermoSysPro--> Examples--> SimpleExamples--> TestCompressor, dimana skemanya menapilkan gambaran seperti gambar berikut.<br />
<br />
[[File:TestKompresor.PNG|360px|center|thumb|Diagram Test Compressor dari OpenModelica]]<br />
<br />
Berangkat dari hal tersebut, kami diminta untuk mensimulasikan permodelan kompresor yang sama, hanya saja susunan komponen sistem fluidanya kami yang menyusun secara manual. Kemudian dari hal tersebut, kami diminta untuk membandingkan hasil simulasi template dari OpenModelica dengan hasil dari yang kami buat.<br />
<br />
Gambaran dari komponen kompressor tersebut dapat diakses dengan Machines--> Components--> Compressor, dan tampilannya sebagai berikut.<br />
<br />
[[File:KompresorVian.PNG|150px|center|thumb|Element kompresor dari environtment openmodelica]]<br />
<br />
setelah itu kami melakukan remodelling dari contoh sistem kompresor tersebut. Kemudian di akhir pertemuan pak Hariyo memberikan kami Tugas Besar<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 6 | Kamis 17 Desember 2020 ''' ==<br />
<br />
Pada minggu ini, kelas sistem fluida diisi oleh kuliah tamu yag diisi oleh Pak Dr. Harun alumni S3 DTM yg juga berkecimpung di sektor industri pembangkit tenaga listrik bersedia untuk memberikan materi. Beliau adalah CEO PT Indopower Internasional. <br />
<br />
Kuliah kali ini membahas mengenai Combined-Cycled Power Plant (CCPP) yang digunakan dalam industri untuk membangkitkan listrik menggunakan combined cycle.<br />
<br />
Evaluasi dari combined cycle salah satunya adalah efisiensi, harga, yang mnejadi patokan pemilihan tander. <br />
<br />
<br />
Sebelum membahas mengenai CCPP, pak Harun memberikan sedikit pengenalan mengenai turbin gas. Di awal tahun 1950, sekitar 224 turbin gas mulai beroperasi di seluruh dunia. Kapasista turbin gas pada saat itu berkisar sekitar 27.000kW. Turbin gas merupakan combustion turbine yang memiliki beberapa konfigurasi seperti turbojet, turboprop, turboshaft, high-bypass turbofan, low bypass afterburning turbofan. Sekedar pengetahuan, turboprop biasanya dipasang di pesawat karena paling hemat bahan bakar dibanding gas turbin lainnya. Turbin gas terdiri dari 2 tipe: 1.) Heavy Duty; 2.) Aeroderivative. Untuk siklus gas turbin yang digunakan adalah siklus Brayton.<br />
<br />
Terdapat beberapa pertimbangan dalam memilih turbin gas, beberapa pertimbangan tersebut adalah tahun dibuat produknya, efisiensi site, heat rate, dan fuel consumption<br />
<br />
CCPP merupakan pembangkit listrik yang menggunakan 2 siklus yaitu siklus dari turbin gas (Brayton Cycle) dan siklus dari turbin uap (Rankine Cycle). Secara garis besar digambarkan oleh flow berikut:<br />
<br />
[[File:Combined Cycle Power Plant FlowDiagram.jpg|thumb|Flow diagram sederhana dari Combined Cycle Power Plant|800px|center]]<br />
<br />
[[File:TurbinVian7.JPG|500px|center]]<br />
<br />
Dengan memanfaatkan energi sisa dari turbin gas untuk menggerakkan turbin uap, maka efisiensi dari pembangkit listrik jenis ini tinggi.<br />
<br />
=='''Sinopsis Tugas Besar'''==<br />
Pada tugas besar kali ini saya akan mensimulasikan suatu sistem fluida untuk pembangkitan daya listrik menggunakan mesin-mesin fluida. Kali ini, saya akan melakukan suatu simulasi pada drum boiler menggunakan perangkat openmodelica. Steam Drum atau drum boiler adalah salah satu komponen pada boiler pipa air yang berfungsi sebagai reservoir campuran air dan uap air, dan juga berfungsi untuk memisahkan uap air dengan air pada proses pembentukan uap superheater. Namun tidak semua boiler pipa air (water tube) yang menggunakan steam drum ini. Boiler supercritical beroperasi pada tekanan sangat tinggi di atas tekanan kritis, sehingga tidak dimungkinkan terbentuk gelembung-gelembung uap air, karena itulah boiler supercritical tidak memerlukan steam drum untuk memisahkan air dengan uap air.<br />
<br />
[[File:Boiler drum fig1.jpg|300px|center|thumb|Ilustrasi Boiler Drum Source: https://www.eurotherm.com/process-control-applications/boiler-drum-level-control/]]<br />
<br />
== ''' Tugas Besar''' ==<br />
<br />
==='''Judul: Pemodelan ''Drum Boiler'' untuk keperluan PLTU dengan Menggunakan Perangkat OpenModelica'''===<br />
<br />
Oleh:<br />
Iza Azmar Aminudin (1806233316)<br />
<br />
===Pendahuluan===<br />
Kebutuhan energi di Indonesia yang semakin sehari akan semakin meningkat seiring dengan semakin banyaknya pertumbuhan manusia dan juga mobilitas manusia modern yang sangat tinggi dan oerlu ditunjang oleh energi yang cukup. Salah satu sumber energi yang sering dimanfaatkan di Indoensia adalah listrik dari PLTU. Di sisi lain, Pembangkit uap atau boiler adalah satu komponen penting dalam PLTU, dimana bolier berperan merubah panas dari sumber energi menjadi ke fluida pendingin primer ke pendingin sekunder yang menghasilkan uap untuk menggerakkan turbin, kualitas uap yang dihasilkan berpengaruh terhadap keluaran daya listrik PLTU. Salah satu komponen pada boiler adalah Steam Drum yang berfungsi menampung air umpan sistem dalam pembuatan uap yang temperaturnya cukup tinggi dan memisahkan fluida antara fase gas dan fase cair. <br />
<br />
Pembangkit uap merupakan adalah proses yang kompleks dan rumit dan berperilaku nonlinier (Adam, 1999). Model matematika lengkap biasanya menggabungkan beberapa aspek. Untuk pemodelan boiler untuk skala besar biasa dilakukan dengan menggunakan software besar dan berbasar seperti RELAP, TRAC dan Reyes walau demikian software ini mahal dan rumit. Sedangkan model sederhana lebih cocok untuk digunakan dalam pemodelan sistem dan untuk dikembangkan dalam penelitan bidang kendali pada suatu universitas. Untuk itu, pada kesempatan ini, penulis akan membuat suatu pemudelan sederhana dengan menggunakan software open modelica sebagai perangkat untuk mensimulasikan salah satu aplikasi sistem fluida yaitu drum boiler.<br />
<br />
Tugas besar sistem fluida dilaksanakan untuk dapat membantu kami memahami aplikasi mata kuliah sistem fluida (perpipaan beserta mesin fluidanya) pada suatu sistem. Tugas besar berbentuk suatu simulasi yang dilakukan dengan mengaplikasian perangkat lunak OpenModelica karena kondisi secara ril dapat ditinjau dengan metode tersebut. Dengan menggunakan aplikasi ini, kami juga dapat mendapatkan gambaran dengan mudah terkait berbagai aspek pada waktu yang sesungguhnya sesuai dengan parameter dan variabel yang kita tentukam secara real time.<br />
<br />
Terdapat tiga proses perhitungan dalam sistem fluida, seperti yang pernah disebutkan di kelas, yaitu secara eksperimental, simulasi, dan perhitungan manual (teoritis) untuk validasi. Selain itu, apabila kami melakukan simulasi secara nyata dengan miniatur atau prototipe komponen, hal tersebut tidak memungkinkan. Jika melakukan perhitungan dengan teoritis, maka hal tersebut perlu dilatih pada saat kami berkuliah dan perhitungan manual akan melibatkan perhitungan yang rumit dan banyak faktor faktor yang diabaikan seperti kondisi yang dianggap steady state. Dengan begitu, kami melakukan simulasi ini akan dirasa paling cocok apabila menggunakan metode CFD (komputasi).<br />
<br />
<br />
<br />
===Dasar Teori===<br />
Boiler adalah bejana tertutup yang menyediakan sarana untuk mengkonversi air menjadi uap. Uap di bawah tekanan kemudian digunakan untuk mentransfer panas untuk selanjutnya menajadi uap. Boiler atau pembangkit uap uap adalah suatu sistem atau peralatan yang mengubah energi seperti energi kimia dari bahan bakar seperti batubara, minyak, gas atau energi nuklir menjadi energi panas dan menggunakan untuk memanaskan air menjadi uap air. Uap air yang dihasilkan kemudian digunakan untuk memanaskan bahan atau melakukan kerja mekanik melalui sebuah mesin berputar seperti turbin. Pada pembangkit lisrik maka turbin akan menggerakan generator penghasil arus listri. Secara umum, boiler ap memiliki dua subsistem utama. Subsistem pertama adalah tungku boiler dimana bahan bakar dan udara dicampur dan dibakar untuk menghasilkan gas panas buang. Sedangkan subsistem kedua adalah subsistem transfer panas yang biasanya terdiri steam drum. Steam Drum adalah suatu alat pada boiler yang berfungsi menampung air dari feedwater sistem dalam pembuatan uap yang temperaturnya cukup tinggi dan memisahkan fluida antara fase gas dan fase cair (steam).<br />
<br />
Besar/kualitas steam yang dihasilkan baik itu suhu, tekanan maupun laju aliran steam sangat dipengaruhi oleh aliran gas buang panas yang dihasilkan dari pembakaran di dalam turbin gas. Di samping itu, steam yang dihasilkan juga dipengaruhi oleh level dari drum itu sendiri. Untuk bisa dihasilkan steam dengan kualitas yang baik tersebut, maka berbagai parameter di dalamnya harus dapat dikontrol dengan baik, mengingat karakteristik dinamiknya yang sering berubah menyesuaikan beban proses yang ada. Salah satu komponen kontrol yang penting adalah High Pressure Steam Drum (HP Drum). Parameter kontrol yang harus dijaga dengan baik adalah level air pada steam drum tersebut yang harus selalu dijaga pada ketinggian tertentu. Apabila terlalu tinggi, maka steam akan basah sehingga berpotensi merusak peralatan-peralatan yang menggunakan steam tersebut, seperti steam turbine dan lain-lainnya. Sebaliknya apabila terlalu rendah, maka tube-tube dari boiler yang bersangkutan akan menjadi over heated sehingga umur boiler menjadi singkat.<br />
<br />
Sistem boiler merupakan sistem pembangkit uap panas (steam generator) yang memanfaatkan energi perpindahan panas dari hasil pembakaran untuk mengubah air menjadi produk utama berupa steam. Dua jenis pembangkit daya yaitu berupa turbin gas, dan turbin steam atau dikenal sebagai Combined Cycle (CC), maupun Combined Heat Power (CHP) menghasilkan energi listrik dan panas. Oleh sebab itu boiler dibedakan dalam dua tipe, yaitu:<br />
<br />
'''1.''' Boiler dengan pembakar (fired boiler) yang digunakan pada sistem pembangkit daya dengan turbin steam; <br />
<br />
'''2.''' Boiler tanpa pembakar (unfired boiler atau Heat Recovery Steam Generation/HRSG) yang berfungsi sebagai penukar panas (heat exchanger) untuk mengubah gas panas dan air menjadi steam.<br />
<br />
Karakteristik serta sirkulasi operasi kedua jenis boiler tersebut pada prinsipnya sama yaitu menghasilkan steam dari air dengan memanfaatkan energi panas. Keduanya mempunyai kehandalan (reliability) operasi serta perpindahan panas maksimum yang memegang peranan penting, dan sifatnya kritis terhadap perubahan suhu gas. Salah satu parameter operasi boiler yang harus dijaga dengan baik adalah level/ ketinggian permukaan air dalam HP drum. Untuk boiler dengan kapasitas besar, pengontrolan level steam drum dikenal dengan istilah tiga (three) elemen dan satu (single) elemen level control. Single element level control akan difungsikan pada saat produksi steam masih di bawah 30%, dan begitu lebih besar daripada 30%, maka sistem kontrol level secara otomatis pindah ke three elemen level control. Pada single element, level semata-mata dikontrol oleh level air pada steam drum, sedang pada three element, di mana parameter proses dikontrol adalah kombinasi dari level air pada steam drum, laju aliran steam yang dihasilkan, dan tekanan steam yang dihasilkan.<br />
<br />
Skema Steam Drum untuk produksi uap ditunjukkan pada Gambar berikut ini. dimana diperlihatkan produksi uap menggunakan unit drum-boiler. Air umpan disalurkan oleh pompa feedwater ke dalam steam drum. Karena gravitasi, air mengalir turun melalui downcomer-riser lingkaran tertutup menghasilkan uap jenuh, yang mengalir di sepanjang tabung riser sebelum dikumpulkan dan dimasukkan kembali ke dalam drum, uap jenuh mengalir melalui permukaan air sampai keluar setelah mencapai outlet Steam Drum untuk selanjutnya disalurkan ke turbin uap.<br />
<br />
<br />
[[File:Boiler drum fig1.jpg|300px|center|thumb|Ilustrasi Boiler Drum Source: https://www.eurotherm.com/process-control-applications/boiler-drum-level-control/]]<br />
<br />
<br />
<br />
===Tujuan Penelitian===<br />
Tujuan dari tugas besar ini adalah untuk mengembangkan model sistem Steam Drum pada sistem boiler sederhana yang akan digunakan pada penelitian lanjutan sebagai pengembangan algoritma kendali pada model sistem. Pengembangan yang dilakuan mengacu pada prisip-prinsip sistem fluida.<br />
<br />
<br />
<br />
===Metodologi===<br />
Variabel yang alan dianalisa dalam Steam Drum boiler adalah sebagai berikut:<br />
<br />
'''1. tekanan uap air;'''<br />
<br />
'''2. temperatur uap air;'''<br />
<br />
'''3. dan laju masa air dalam sistem'''<br />
<br />
Pengukuran tekanan air dan temperatur uap pada Steam Drum adalah hal yang sangat penting untuk safety dan efisiensi operasional dari boiler. Dapat dikatakan bahwa Steam Drum adalah jantung dari sebuah boiler. Oleh karenanya dalam merancang dan menganalisa sistem kendali pada bolier diperlukan suatu model Steam Drum yang sederhana ringkas namun mampu digunakan sebagai model sistem yang akan di uji. Varibel yang akan diuji adalah tekanan air normal, suhu air dan uap dalam sistem, dan laju massa air yang mengalir melewati sistem dari pump dan keberadaanya untuk menjadi uap adalah dalam waktunya antara 0 dan 500 detik. <br />
Steam Drum adalah sistem proses atau plant yang bersifat non-linear dan kompleks karena banyaknya interaksi dari variabel variable input dan output sistem. Oleh karenanya untuk menurunkan model matematika, struktur internal dan fungsi subsistem dari boiler harus dipelajari. Model matematika dari boiler ini diturunkan dari kesetimbangan massa dan energi. <br />
<br />
<br />
[[File:Rumus satu api.png |200px|center]]<br />
<br />
<br />
Dengan memenuhi kaidah gerak jatuh bebas maka debit fluida yang keluar dari Steam Drum akan setara akar dari dengan ketinggian fluida dalam Steam Drum dan dikalikan dengan faktor bukan kran/valve out.<br />
<br />
[[File:Rumus dua api.png |200px|center]]<br />
<br />
<br />
<br />
Kesetimbangan energi dapat dituliskan sebagai berikut<br />
<br />
[[File:Rumus tiga api.png |300px|center]]<br />
<br />
'''*Keterangan'''<br />
[[File:Keterangan Rumus.png|300px|left|thumb|keterangan rumus]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Untuk membangun model boiler maka persamaan matematika sistem Steam Drum boiler kemudian di aplikasikan dengan menggunakan paket program Matlabsimulink. Simulink adalah paket program yang sering digunakan untuk pemodelan, dan menganalisa sistem dinamik. Program ini mendukung sistem linier dan non linier dengan pemodelan berbasis waktu. Untuk melakukan ini sejumlah komponen model di pasang bersamaan untuk mensimulasi kelakuan boiler yang lengkap. Sistem yang dibangun adalah sistem multi input multi output (MIMO) dengan 2 masukan yaitu flow input (Fin) dan Kalor (Q) dan keluaran adalah level air (h) dan Suhu (T). <br />
<br />
Secara garis besar berikut adalah Langkah-langkah dalam pelaksanaan tugas besar.<br />
[[File:Diagram nih.png|300px|center]]<br />
<br />
<br />
<br />
===Pemodelan Sistem Fluida===<br />
Pembuatan model drum boiler menggunakan perangkat lunak openmodelica. Model ini menggunakan referensi dari sistem library yang ada dalam perangkat openmodelica. Berikut adalah pembahasan komponen yang digunakan dalam sistem ini.<br />
<br />
'''Komponen'''<br />
<br />
{|class="wikitable"<br />
| '''Simbol'''|| '''Parameter'''||'''Fungsi'''<br />
|-<br />
| <br />
'''Pump'''<br />
[[File:1. Part Pump.png|150px]]<br />
|| [[File:1. Desc pump.png|400px]]<br />
|Pompa yang digunakan adalah pompa sentrifugal. Ketika pompa ini bekerja, maka tekanan fluida akan meningkat dari inlet pompa menuju ke outletnya. Perubahan tekanan akan mendorong cairan ke seluruh sistem.<br />
|-<br />
| <br />
'''Evaporator'''<br />
[[File:2. Part Evaporator.png|150px]] <br />
|| [[File:2. desc evaporator.png |400px]]<br />
|Evaporator merupakan suatu alat yang memiliki fungsi untuk mengubah keseluruhan atau sebagian suatu pelarut dari sebuah larutan berbentuk cair menjadi uap sehingga hanya menyisakan larutan yang lebih padat atau kental, proses yang terjadi di dalam evaporator disebut dengan evaporasi.<br />
|-<br />
| <br />
'''Steam'''<br />
[[File:3. Part Steam.png|100px]] <br />
|| [[File:3. desc steam.png|400px]]<br />
|berfungsi sebagai reservoir campuran air dan uap air, dan juga berfungsi untuk memisahkan uap air dengan air pada proses pembentukan uap superheater. Namun tidak semua boiler pipa air (water tube) yang menggunakan steam drum ini.<br />
|-<br />
| <br />
'''Sink'''<br />
[[File:4. Part Sink.png|100px]] <br />
|| [[ File:4. desc steam.png|400px]]<br />
| Befungsi sebagai pembuang panas adalah penukar panas pasif yang memindahkan panas yang dihasilkan oleh alat elektronik atau mekanik ke sebuah medium fluida yang sering kali berupa pendingin udara atau cair, dan lalu panas akan dikeluarkan dari alatnya dan suhu alat akan tetap terjaga pada suhu yang optimal.<br />
|-<br />
| <br />
'''Furnace'''<br />
[[File:5. Part Furnace.png|100px]] <br />
|| [[File:5. desc furnace.png|400px]]<br />
|Bagian ini merupakan tempat terjadinya pembakaran bahan bakar yang akan menjadi sumber panas, proses penerimaan panas oleh media air dilakukan melalui pipa yang telah dialiri air, pipa tersebut menempel pada dinding tungku pembakaran.<br />
|-<br />
| <br />
|}<br />
<br />
<br />
'''Sensor'''<br />
<br />
{|class="wikitable"<br />
| '''Simbol'''|| '''Parameter'''||<br />
|-<br />
| <br />
'''Sensor Suhu'''<br />
[[File:6. sensor suhu.png|150px]]<br />
|| [[File:6. desc suhu.png|300px]]<br />
|-<br />
| <br />
'''Sensor Tekanan Fluida'''<br />
[[File:7. sensor tekanan.png|150px]] <br />
|| [[File:7. desc tekanan.png|300px]]<br />
|-<br />
| <br />
'''Sensor Laju Massa Fluida'''<br />
[[File:8. sensor mflow.png|100px]] <br />
|| [[File:8. desc mflow.png|300px]]<br />
|-<br />
| <br />
|}<br />
<br />
<br />
<br />
'''Ambient'''<br />
<br />
{|class="wikitable"<br />
| '''Simbol'''|| '''Parameter'''||<br />
|-<br />
| <br />
'''Ambient'''<br />
[[File:9. Ambient .png|150px]]<br />
|| [[File:9. Ambient desc .png|300px]]<br />
|-<br />
| <br />
|}<br />
<br />
<br />
Dan berikut adalah model drum boiler yaitu hasil rangkaian dari komponen-komponen yang telah ditentukan sebelumnya dengan asumsi serta karakteristik yang sudah disesuaikan dengan kebutuhan penelitian.<br />
[[File:Gambar Lengkap@air.eng.ui.ac.id.png|500px|center|thumb|Rangkaian Drum Boiler dalam openmodelica]].<br />
<br />
===Hasil dan Pembahasan Simulasi===<br />
Mula-mula, dilakuakn checking terhadap model yang sudah disusun beserta variabel serta asumsi yang hendak dicapai<br />
[[File:Hasil check.png|500px|center|thumb|hasil perhitungan]]<br />
<br />
Dengan menggunakan perangkat openmodelica. Dilakukanlah suatu simulasi dengan rincian perhitungan tekanan air normal, suhu air dan uap dalam sistem, dan laju massa air yang mengalir melewati sistem dari pump dan keberadaanya untuk menjadi uap adalah dalam waktunya antara 0 dan 500 detik. Berikut adalah grafik hasil perhitungannya.<br />
[[File:Hasil Perhitungantuantu.png|500px|center|thumb|Grafik Hasil Simulasi]]<br />
<br />
Dari hasil ini terlihat bahwa tekanan uap akan cenderung meningkat selama kurun waktu internal simulasi. Selain itu, karena adanya evaporator menyebabkan suhu air naik dan menyebabkan terjadinya boiling pada air sehingga beruha fasa menjadi uap air. Di sisi lain, sistem ini juga mempengaruhi laju aliran fluida di mana laju air justru terus meningkat sepanjang waktu interval simulasi karena terjadi perubahan tekanan pada sistem.<br />
<br />
<br />
<br />
===Kesimpulan===<br />
<br />
'''1.''' Dalam drum boiler, tekanan fluida (air) yang berbentuk cair berubah fasa menjadi akan cenderung meningkat selama kurun waktu internal simulasi hal ini berbanding lurus dengan kenaikan suhu yang terjadi pada fluida akibat dari adanya evaporator dan furnace.<br />
<br />
'''2.''' Sistem drum boiler akan mempengaruhi laju aliran karena perubahan suhu dan perubahan fasa yang terjadi pada fluida kaan meningkatkan kecepatan alir fluida yang menyebabkan laju aliran massanya pun akan meningkat.<br />
<br />
'''3.''' Dengan menggunakan perangkat openmodelica, kita bisa memodelkan suatu sistem fluida dalam drum boiler yang dapat digunakan untuk lebih memahami sistem fluida lebih dalam lagi dengan sederhana dan praktis.<br />
<br />
<br />
===Referensi===<br />
*Åhlander, Alexander. 2017. Maintaining Source Origin in a Modelica Compiler. Department of Computer Science Faculty of Engineering LTH. Lund University. ISSN 1650-2884 L<br />
<br />
*E. Adam and J. Marchetti, "Dynamic simulation of large boilers with natural recirculation," Computers & chemical engineering, vol. 23, pp. 1031-1040, 1999.<br />
<br />
*Prof. Dr. Ir. Harinaldi, M.Eng., Prof. Dr. Ir. Budiarso, M.Eng. ; editor, Ade M. Drajat, ST. Ade M. Drajat, (editor). Sistem fluida : prinsip dasar dan penerapan mesin fluida, sistem hidrolik, dan sistem pneumatik / Jakarta :; © 2015: Erlangga,, 2015<br />
<br />
*U.S.NRC, "TRAC-M Version 3.0 Theory Manual" https://www.nrc.gov/readingrm/doc-collections/nuregs/contract/ December 2015]. <br />
<br />
*J. N. Reyes Jr, "Governing equations in two-phase fluid natural circulation flows," Natural Circulation in Water Cooled Nuclear Power Plants, Annex, vol. 6, 2005. <br />
<br />
*K. J. Åström and K. Eklund, "A simplified non-linear model of a drum boiler-turbine unit," International Journal of Control, vol. 16, pp. 145-169, 1972.<br />
<br />
=='''Analisis Pemodelan Sistem Fluida Pneumatik dan Hidraulik'''==<br />
Proses-proses yang ada di industri pada umumnya membutuhkan benda atau zat untuk dipindahkan dari satu lokasi ke lokasi lain, atau kekuatan yang diterapkan untuk menahan, membentuk atau memampatkan suatu produk. Di banyak lokasi, semua penggerak utama adalah listrik. Gerakan rotasi dapat dilakukan dengan motor sederhana, dan gerakan linier dapat diperoleh dari gerakan berputar dengan perangkat seperti jack sekrup atau rak dan pinion. Namun, perangkat listrik bukanlah satu-satunya cara untuk menyediakan penggerak utama. Fluida tertutup (baik cairan maupun gas) juga dapat digunakan untuk mengalirkan energi dari satu lokasi ke lokasi lain dan, akibatnya, menghasilkan gerakan berputar atau linier atau menerapkan gaya. Sistem berbasis fluida yang menggunakan fluida sebagai media transmisi disebut sistem hidrolik. Sistem berbasis gas disebut sistem Pneumatik.<br />
<br />
===1. Pneumatic ===<br />
<br />
Sistem pneumatik adalah sebuah sistem fluida yang memanfaatkan udara terkompresi untuk menghasilkan efek gerakan mekanis. Secara istilah pneumatik mengacu pada mekanisme yang menggunakan tekanan udara untuk memberikan gaya mekanis dan kerja. Semua sistem yang menggunakan tenaga yang disimpan dalam bentuk udara yang dimampatkan untuk menghasilkan suatu kerja disebut dengan sistem Pneumatik.<br />
<br />
==== Hukum Dasar Sistem Pneumatic====<br />
<br />
'''''Hukum Pascal:'''''<br />
<br />
''“Jika tekanan eksternal diberikan pada sistem tertutup, tekanan pada setiap titik pada fluida tersebut akan meningkat sebanding dengan tekanan eksternal yang diberikan.”''<br />
<br />
[[File:Pascal Law Formula.png|100px|center]]<br />
<br />
dimana:<br />
<br />
P = Pressure (Pa)<br />
<br />
F = Force (N)<br />
<br />
A = Area (m<sup>2</sup>)<br />
<br />
'''''Hukum Boyle:'''''<br />
<br />
''“Pada suhu tetap, tekanan gas didalam suatu ruang tertutup berbanding terbalik dengan volumenya” ''<br />
<br />
[[File:Gas Law formula.png|200px|center]]<br />
<br />
dimana:<br />
<br />
P = Pressure (Pa)<br />
<br />
V = Volume (M<sup>3</sup>)<br />
<br />
T = Temperature (K)<br />
<br />
====Komponen Pada Sistem Pneumatik====<br />
<br />
Berikut adalah komponen-komponen umum pada sistem pneumatik:<br />
<br />
*'''Kompresor'''<br />
<br />
Kompresor adalah suatu alat mekanikal yang bertujuan untuk menaikkan tekanan suatu gas dengan cara menurunkan volumenya. Komponen inilah yabg mensupply udara bertekanan untuk sistem pneumatik, serta menjaga tekanan sistem agar tetap berada pada tekanan kerjanya.<br />
<br />
*'''Regulator & Gauge'''<br />
<br />
Regulator adalah komponen yang berfungsi untuk mengatur supply udara terkompresi masuk ke sisptem pneumatik. Sedangkan gauge berfungsi sebagai penunjuk besar tekanan udara di dalam sistem. Keduanya dapat berupa sistem mekanis maupun elektrik.<br />
<br />
*'''Check Valve'''<br />
<br />
Check Valve adalah valve atau katup yang berfungsi untuk mencegah adanya aliran balik dari fluida kerja, dalam hal ini udara terkompresi. Terutama adalah apabila pada sebuah sistem pneumatik tersebut dipergunakan tanki akumulator udara, sehingga Check Valve tersebut mencegah adanya udara dari akumulator untuk kembali menuju kompresor namun tetap mengalirkan udara bertekanan dari kompresor untuk masuk ke dalam akumulator.<br />
<br />
*'''Tanki Akumulator'''<br />
<br />
Tanki akumulator atau juga disebut buffer tank berfungsi sebagai cadangan (storage) tekanan udara terkompresi yang digunakan untuk penggerak aktuator. Selain itu tanki ini juga berfungsi untuk mencegah ketidakstabilan supply udara ke aktuator, lebih menstabilkan kerja kompresor agar tidak terlalu sering mematikan dan menyalakannya lagi, serta lebih memudahkan desain sistem dalam menempatkan kompresor jika diharusakan penempatan aktuator pneumatik lebih jauh dengan kompresor.<br />
<br />
*'''Saluran Pipa'''<br />
<br />
Pipa-pipa digunakan untuk mendistribusikan udara terkompresi dari kompresor atau tanki akumulator ke berbagai sistem aktuator. Diameter pipa yang digunakan pun bermacam-macam tergantung dari desain dan tujuan penggunaan sistem pneumatik tersebut. Pada sebuah sistem pneumatik besar (menggunakan lebih dari dua aktuator), untuk area sistem supply (area kompresor dan tanki) digunakan pipa berdiameter lebih besar daripada yang digunakan pada area aktuator. Namun jika sistem pneumatik yang ada kecil, misal hanya untuk menggerakkan satu saja aktuator, maka diameter pipa yang digunakan pun akan seragam di semua bagian.<br />
<br />
*'''Directional Valve'''<br />
<br />
Directional valve atau katub pengatur arah yang instalasinya berada tepat sebelum aktuator, adalah berfungsi untuk mengatur kerja aktuator dengan cara mengatur arah udara terkompresi yang masuk atau keluar dari aktuator. Satu valve ini didesain untuk dapat mengatur arah aliran fluida kerja di dua atau bahkan lebih arah aliran. Ia bekerja secara mekanis atau elektrik tergantung dari desain yang ada.<br />
<br />
*'''I/P Controller (Current to Pressure Controller)'''<br />
<br />
Pada aktuator pneumatik yang kerjanya dapat bermodulasi diperlukan satu alat kontrol supply udara bertekanan yang khusus bernama I/P Controller. I/P Controller ini mengubah perintah kontrol dari sistem kontrol yang berupa sinyal arus, menjadi besar tekanan udara yang harus disupply ke aktuator.<br />
<br />
*'''Aktuator'''<br />
<br />
Pneumatik aktuator adalah alat yang melakukan kerja pada sistem pneumatik. Ada berbagai macam jenis pneumatik aktuator sesuai dengan penggunaannya. Antara lain adalah silinder pneumatik, diafragma aktuator, serta pneumatik motor.<br />
<br />
<br />
<br />
====Contoh Sistem Pneumatic dalam OpenModelica====<br />
<br />
Berikut adalah contoh simulasi sistem Pneumatic dalam OpenModelica<br />
<br />
[[File:Csm PLdiagram a6f3719314.png|500px|center|thumb|Sistem Pneumatic dalam Openmodelica]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
===2. Hydraulic ===<br />
<br />
Sistem hidrolik adalah suatu sistem yang memanfaatkan tekanan fluida sebagai power (sumber tenaga) pada sebuah mekanisme, sehingga hidrolik digunakan untuk mengontrol, mengirimkan dan memanfaatkan tenaga dengan menggunakan tekanan fluida tersebut.<br />
<br />
<br />
====Hukum Dasar Sistem Hydraulic====<br />
<br />
'''''Hukum Pascal:'''''<br />
<br />
''“Jika tekanan eksternal diberikan pada sistem tertutup, tekanan pada setiap titik pada fluida tersebut akan meningkat sebanding dengan tekanan eksternal yang diberikan.”''<br />
<br />
[[File:Pascal Law Formula.png|100px|center]]<br />
<br />
dimana:<br />
<br />
P = Pressure (Pa)<br />
<br />
F = Force (N)<br />
<br />
A = Area (m<sup>2</sup>)<br />
<br />
'''''Hukum Hidrostatik'''''<br />
<br />
''“Tekanan hidrostatika tidak bergantung pada berat dari suatu fluida, tetapi sangat berhubungan dengan perbedaan ketinggian fluida tersebut” ''<br />
<br />
[[File:Hydrostatic Law.png|400px|center]]<br />
<br />
====Komponen Pada Sistem Hidrolik====<br />
<br />
'''Reservoir'''<br />
<br />
tujuan dari reservoir hidrolik adalah untuk menahan volume fluida, mentransfer panas dari sistem, memungkinkan kontaminan padat mengendap dan memfasilitasi pelepasan udara dan kelembaban dari fluida.<br />
<br />
'''Pump'''<br />
<br />
pompa hidrolik mentransmisikan energi mekanik menjadi energi hidrolik. Hal ini dilakukan oleh pergerakan fluida yang merupakan media transmisi. Ada beberapa jenis pompa hidrolik diantaranya gir, vane dan piston. Semua pompa ini memiliki subtipe berbeda yang ditujukan untuk aplikasi khusus seperti pompa piston sumbu bengkok atau pompa baling-baling kapasitas variabel. Semua pompa hidrolik bekerja dengan prinsip yang sama, yaitu memindahkan volume fluida terhadap beban atau tekanan yang resisten.<br />
<br />
'''Valves'''<br />
<br />
katup hidrolik digunakan dalam sistem untuk memulai, menghentikan dan mengarahkan aliran fluida. Katup hidrolik terdiri dari poppet atau gulungan dan dapat digerakkan dengan alat pneumatik, hidrolik, listrik, manual atau mekanis.<br />
<br />
'''Actuators'''<br />
<br />
merupakan hasil akhir dari hukum Pascal. Di sinilah energi hidrolik diubah kembali menjadi energi mekanik. Hal ini dapat dilakukan melalui penggunaan silinder hidrolik yang mengubah energi hidrolik menjadi gerak dan kerja linier, atau motor hidrolik yang mengubah energi hidrolik menjadi gerak dan kerja berputar. Seperti pompa hidrolik, silinder hidrolik dan motor hidrolik memiliki beberapa subtipe berbeda, masing-masing ditujukan untuk aplikasi desain tertentu.<br />
<br />
<br />
====Contoh Sistem Hidraulik dalam OpenModelica====<br />
<br />
Salah satu contih sistem hidraulik yang ada dalam library openmodelica diantaranya adalah sistem double acting cylinder test. Sistem ini memiliki tujuan untuk mengetest doule acting actuator. Pada sistem ini, motor menggerakan pompa sehingga menghasilkan tekanan untuk megalirkan fluida dari tangki. Jika kita ingin aktuator bekerja, maka fluida akan mengalir dari tangki mengisi ruang A. Lalu fluida di ruang B akan keluar dan kembali ke tangki fluida hidrolik. Jika kita ingin memundurkan aktuator, maka fluida akan masuk ke ruang B, sehingga fluida mendorong actuator bergerak mundur. Setelah itu, fluida diruang A akan kembali ke tangki.<br />
<br />
<br />
[[File:Hidraulic Sys.png|500px|center|thumb|Contoh Sistem Hidraulik dalam Openmodelica]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
==Ujian Akhir Semester (UAS)==<br />
<br />
'''بِسْمِ اللّهِ الرَّحْمَنِ الرَّحِيْمِ'''<br />
<br />
'''Ujian Akhir Semester Sistem Fluida'''<br />
<br />
Nama : Iza Azamr Aminudin<br />
<br />
NPM : 1806233316<br />
<br />
Kelas : Sisflu-03<br />
<br />
Pada hari Kamis, 14 Januari 2020, kami kelas Sistem Fluida-03 melaksanakan Ujian Akhir Semester bersama pa Dai. Pada laman ini, saya akan menyampaikan soal dan jawaban yang saya jawab dalam UAS tersebut. Selamat membaca dan mohon koreksinya.<br />
<br />
<br />
===1. Jelaskan Urutan langkah-langkah dalam merancang sebuah Sistem Fluida===<br />
Berikut adalah langkah-langkah yang dapat dilakukan dalam merancang suatu sistem fluida.<br />
<br />
====Dokumentasi Jawaban====<br />
[[File:1. UAS Sisflu03 Iza Azmar Aminudin 1806233316.JPG|500px|center]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
===2. Buat dan jelaskan Process Flow Diagram sistem fluida yang melibatkan:===<br />
<br />
====a. Mesin Kerja====<br />
yaitu mesin yang berfungsi mengubah energi mekanis poros menjadi energi fluida ( energi potensial dan energi kinetik ).<br />
<br />
Contoh : pompa, kompresor, kipas (fan), propeler.<br />
<br />
Flow Chart:<br />
[[File:Inian1.png|500px|center]]<br />
<br />
<br />
====b. Mesin Tenaga====<br />
Mesin Kerja adalah mesin fluida yang berfungsi mengubah energi fluida (energi potensial dan energi kinetik) menjadi energi mekanis poros atau energi mekanik lainnya.<br />
<br />
Contoh : turbin, kincir air, dan kincir angin.<br />
<br />
Flow Chart:<br />
[[File:Inian2.png|500px|center]]<br />
<br />
====c. Mesin Kerja dan Mesin Tenaga====<br />
Sistem dengan kombinasi sistem ini memungkinkan untuk menghasilkan 2 siklus yang saling melengkapi, mesin kerja menggerakan fluida atau menambah energi nya yang nantinya energi fluida tersebut akan diserap oleh turbin. sedangkan pada turbin sendiri karena adanya energi fluida turbin akan menghasilkan energi listrik yang nantinya dapat dimanfaatkan oleh mesin kerja sebagai sumber energi mekaniknya.<br />
<br />
Flow Chart:<br />
[[File:Inian3.png|500px|center]]<br />
<br />
====Dokumentasi Jawaban====<br />
[[File:2. UAS Sisflu03 Iza Azmar Aminudin 1806233316.JPG|500px|center]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
===3. Jelaskan urutan langkah perhitungan-perhitungan (berikut formula/rumus yang dipakai) aliran fluida dalam kasus yang anda bahas didalam tugas besar anda masing-masing===<br />
Pada tugas besar kali ini, saya menganalisis bagaimana sistem fluida dalam boiler dalam PLTU dapat bekerja. Tujuan dari tugas besar ini adalah mencari nilai debit air yang dihasilkan oleh sistem. Berikut adalah persamaan yang digunakan dalam perhitungan tugas besar saya.<br />
<br />
[[File:Screen Shot 2021-01-18 at 21.31.20.png|400px|center]]<br />
<br />
[[File:Screen Shot 2021-01-18 at 21.31.33.png|700px|center]]<br />
<br />
*'''Keterangan'''<br />
<br />
[[File:Screen Shot 2021-01-18 at 21.31.41.png|300px|left]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
====Dokumentasi Jawaban====<br />
[[File:3. UAS Sisflu03 Iza Azmar Aminudin 1806233316.JPG|500px|center]]<br />
<br />
===4. Gunakan tool aplikasi MS Excel untuk mengitung sistem fluida kasus tugas besar anda dan bandingkan hasilnya dengan perhitungan yang telah anda buat dengan tool aplikasi openmodelica serta jelaskan hasilnya===<br />
<br />
Pada tugas besar kali ini, saya menganalisis bagaimana sistem fluida dalam boiler dapat bekerja. Tujuan dari tugas besar ini adalah mencari nilai debit air yang dihasilkan oleh sistem.<br />
<br />
Berikut adalah Properti dan Asumsi yang digunakan dalam perhitungan<br />
<br />
[[File:Screen Shot 2021-01-18 at 21.31.54.png|300px|left]]<br />
[[File:Screen Shot 2021-01-18 at 21.32.02.png|300px|left]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Berikut adalah persamaan yang digunakan dalam perhitungan tugas besar saya.<br />
<br />
[[File:Screen Shot 2021-01-18 at 21.31.20.png|400px|center]]<br />
<br />
[[File:Screen Shot 2021-01-18 at 21.31.33.png|700px|center]]<br />
<br />
*'''Keterangan'''<br />
<br />
[[File:Screen Shot 2021-01-18 at 21.31.41.png|300px|left]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Tujuan dari tugas besar ini adalah mencari nilai debit air yang dihasilkan oleh sistem.<br />
<br />
Dengan mengimplementasikan persamaan yang ada kedalam propert dengan batasan asumsi yang ada. Dengan menggunakan perangkat microsoft excel, berikut adalah hasilnya<br />
<br />
<br />
[[File:Screen Shot 2021-01-18 at 21.37.52.png|200px|center]]<br />
<br />
<br />
Sebagai perbandingan, berikut adalah hasilyang dihasilkan dari percobaan<br />
<br />
<br />
[[File:Screen Shot 2021-01-18 at 21.25.18.png|400px|center]]<br />
<br />
Setelah membandingkan kedua hasil tersebut, dapat disimpulkan bahwa terdapat perbadaan antara hasil simulasi debit fluida yang dihasilkan dengan menggunakan perangkat openmodelica dengan menggunakan excel yaitu sebesar +/- 3 m³. Hal ini disebabkan karena adanya error sangat perhitungan dan masalah floating dalam simulasi. Untuk itu, perlu dilakukan validasi dan verifikasi Kembali setiap melakukan suatu pemodelan sistem fluida. <br />
<br />
<br />
<br />
<br />
====Dokumentasi Jawaban====<br />
[[File:Screen Shot 2021-01-18 at 21.25.43.png|800px|center]]<br />
[[File:Screen Shot 2021-01-18 at 21.25.18.png|800px|center]]<br />
<br />
<br />
-Terima Kasih-</div>
Iza Azmar
http://air.eng.ui.ac.id/index.php?title=Valve-Iza_Azmar_Aminudin&diff=56824
Valve-Iza Azmar Aminudin
2021-01-18T15:22:08Z
<p>Iza Azmar: /* 3. Jelaskan urutan langkah perhitungan-perhitungan (berikut formula/rumus yang dipakai) aliran fluida dalam kasus yang anda bahas didalam tugas besar anda masing-masing */</p>
<hr />
<div>Assalamu'alaikum Wr. Wb<br />
Salam Sejahtera untuk kita semua<br />
<br />
Perkenalkan saya:<br />
<br />
Nama : Iza Azmar Aminudin<br />
<br />
NPM : 1806233316<br />
<br />
Kelas : Sistem Fluida-03<br />
<br />
Pada Kesempatan kali ini, saya akan berbagi dengan teman-teman sekailan perihal pembelajaran Sistem Fulida di kelas Sistem Fluida-03. Selamat membaca dan mohon masukannya.<br />
<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 1 | Kamis 12 November 2020 ''' ==<br />
<br />
<br />
Pada kesempatan kali ini, kami mempelajari aliran fluida dalam valve. Kami menggunakan bantun aplikasi CFDSOF untuk menghitung losses yang terjadi pada aliran fluida dalam valve.Kami membahas mengenai ''opened gate valve'' dan simulasi aliran fluida yang sebelumnya sudah dijelaskan melalui dua ''part'' video ''tutorial'' simulasi di platform YouTube. Maka, setelah kelas pertama telah usai kami ditugaskan untuk melakukan hal yang sama kemudian ditambah simulasi tambahan satu ''gate valve''.<br />
<br />
Melalui laman ini, saya akan menjelaskan proses yang telah saya lakukan dalam menjalankan simulasi aliran fluida pada ''gate valve''. Simulasi yang saya lakukan adalah dua kali dengan ''gate valve'' yang sudah disediakan oleh Bang Edo kelas Sisflu 03 dan ''gate valve'' dari sumber lainnya.<br />
<br />
==='''Tugas 1: Simulasi Aliran dalam Valve menggunakan CFDSOF'''===<br />
<br />
'''T Valve''' <br />
<br />
''Valve'' ini sudah disediakan dalam bentuk .stl sehingga kita cukup melakukan simulasi saja. Berikut adalah hasil tangkapan layar dari proses simulasi yang telah dilakukan beserta penjelasannya.<br />
<br />
Berikut adalah hasil simulsi yang telah saya lakukan.<br />
[[File:Real madridtista.png|400px|thumb|center|Tampilan CFD SOF]]<br />
<br />
<br />
[[File:Barcilonaaa.png|400px|thumb|center|Tampilan CFD SOF]]<br />
<br />
<br />
[[File:11114.jpg|400px|thumb|center|Tampilan di Paraview]]<br />
<br />
'''Gate Water Valve'''<br />
<br />
Untuk simulasi objek kedua ini, perangkat lunak yang digunakan masih sama. Pada simulasi ini masih terjadi kendala dan hambatan yang serupa. Berikut penjelasan lebih lengkapnya.<br />
<br />
[[File:NewGateValve1.PNG|500px|center]]<br />
<br />
Simulasi pada perangkat lunak CFDSOF-NG menjalankan proses ''meshing'' dengan hasil yang baik. Gambar di atas adalah proses saat menjalankan proses iterasi.<br />
<br />
[[File:NewGateValve2.PNG|500px|center]]<br />
<br />
Sama seperti kendala sebelumnya, hasil simulasi pada CFDSOF-NG belum memberikan perbedaan distribusi tekanan pada ''valve'' saat di-''import'' ke perangkat lunak Paraview dan hanya memberikan warna biru secara keseluruhan. Hal tersebut membuat distribusi tekanan dan ''pressure drop'' tidak dapat diamati. Untuk kedepannya, akan dilakukan perbaikan dimulai dari perbaikan perangkat lunak yang digunakan.<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 2 | Kamis 19 November 2020 ''' ==<br />
Pada hari ini kami mempelajari bagaimana menggunakan modelica untuk menyelesaikan permasalahan yang ada di modelica.<br />
<br />
<br />
<br />
[[File:Antumisasi.png|400px|thumb|center|Tampilan Modelica]]<br />
<br />
<br />
<br />
[[File:Batamm.png|400px|thumb|center|Tampilan Modelica]]<br />
<br />
kami membahas juga mengenai sistem fluida itu sendiri, dimulai dari definisinya hingga pembahasan mengenai peran dari segitiga kecepatan pada ''blade'' mesin fluida.<br />
<br />
[[File:3_di_aireng.PNG|400px|center|thumb|pembahasan di kelas]]<br />
<br />
Sketsa tersebut menggambarkan juga tentang bagian-bagian dari blade, diantaranya ''hub'' dan ''tip''. Kedua komponen tersebut menyusun cara untuk menghitung spesifikasi dari mesin fluida terkait. Disampaikan juga bahwa analisis tersebut dapat menggunakan tiga metode, yaitu eksperimental, CFD (Computational Fluid Dynamics), dan teoritis. Ketiga metode tersebut saling melengkapi dan memiliki keuntungan-kerugiannya masing-masing. Eksperimental memiliki ''reliability'' paling tinggi karena secara real dilaksanakan sebuah penelitian terkait sebuah simulasi. Metode teoritis tidak lebih real daripada eksperimental, tetapi cukup efisien karena hanya memerlukan perhitungan (tidak perlu melakukan eksperimen), serta hanya bisa untuk sebuah kasus. Sementara itu, metode CFD adalah cara yang paling praktis untuk digunakan dan dapat dipraktekkan pada kondisi yang berubah-ubah, misal simulasi berputarnya sebuah turbin. Namun, CFD belum divalidasi secara langsung seperti kedua metode sebelumnya.<br />
<br />
[[File:5_di_aireng.PNG|400px|center|thumb|pembahasan di kelas]]<br />
<br />
Sesi kelas dilanjutkan dengan berdiskusi terkait perbedaan turbin impuls dan turbin reaksi. Kami juga berdiskusi terkait perbedaan mendasarnya, serta perbedaan bentuk dasar geometri ''blade''-nya, dimana ''blade'' turbin impuls lebih cekung.<br />
<br />
<br />
<br />
==='''Tugas 2: Mencoba Example dari Library OpenModelica'''===<br />
<br />
Tugas ketiga yang diberikan kepada kelas Sistem Fluida 03 adalah mengkaji dan mempelajari simulasi permodelan sistem fluida pada aplikasi OpenModelica, lebih spesifiknya adalah menggunakan fitur Examples di bagian Fluid Library. Kami ditugaskan untuk merekap hasil pembelajaran kita di air.eng.ui.ac.id seperti biasa.<br />
<br />
Melalui fitur yang ada di OpenModelica tersebut, contohnya Example (fluid library), sepertinya kita dapat melakukan simulasi aliran hingga sistem fluida (perpipaan).<br />
<br />
[[File:Fiturexample2.png|200px|center]]<br />
<br />
Gambar di atas adalah subfitur dari fitur Example yang terdapat di Library Fluid. Hasil pelajaran yang saya dapatkan adalah fitur-fitur tersebut dapat digunakan untuk menjalankan simulasi aliran sistem fluida. Kendati demikian, saya belum menemukan cara untuk dapat melakukan simulasi menggunakan aplikasi ini, proses tersebut masih saya lakukan dengan mencari referensi dan video di YouTube. Sejauh ini, saya menggunakan referensi modul OpenModelica, tayangan YouTube mengenai OpenModelica, dan bertanya kepada sesama rekan sekelas, dimana proses tersebut masih berlanjut hingga tulisan ini dibuat.<br />
<br />
Lebih dari itu, kita juga sudah dapat melakukan simulasi sistem fluida karena OpenModelica telah menyediakan ''template'' simulasi sistem fluida. ''Template'' tersebut dapat dilakukan dengan cara mengklik PumpingSystem pada fitur Examples. Berikut adalah ''template'' simulasi aliran fluida tersebut.<br />
<br />
[[File:Pumpsystem.PNG|500px|thumb|center|Simulasi aliran sistem fluida dari aplikasi OpenModelica]]<br />
<br />
<br />
Selain itu, ada pula fitur yang lain mengenai ''tank'' dengan masih melalui fitur Examples. Saya mencoba untuk ''input'' EmptyTank dan TankWithOverflow pada fitur tersebut, kemudian akan ditampilkan mengenai sketsa simulasi beserta metoda numerik atau ''coding''-nya.<br />
<br />
[[File:Emptytanks.PNG|500px|thumb|center|Fitur EmptyTanks]]<br />
<br />
[[File:Overflowtank.PNG|500px|thumb|center|Fitur TanksWithOverflow]]<br />
<br />
<br />
Kemudian, saya mencoba untuk melakukan ''simulate'' pada TankWithOverFlow yang sudah tersedia. Maka, saya memperoleh besaran angka mengenai tekanan dan properti lainnya. Di bawah ini adalah gambaran dari hasil perhitungan atau hasil ''simulate'' yang dilakukan.<br />
<br />
[[File:Hasiltank.PNG|500px|thumb|center]]<br />
<br />
but juga didapatkan besaran dari data yang telah disebutkan, seperti tekanan (1.589 bar), temperatur (20 degC), mass flow (2 kg/s), dan lain-lain<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 3 | Kamis 26 November 2020 ''' ==<br />
<br />
Pertemuan hari ini dibuka Pak Dai dengan memperkenalkan Pak Hariyo yang akan berbagi ilmu dengan kami terkait simulasi di open moelica. Selain itu, Pak Dai mengajak berdiskusi mahasiswa yang ada di kelas tentang definisi pemodelan sistem fluida. Lalu, yang saya dapat mengenai pemodelan sistem fluida dari penjelasan Pak Dai adalah sebagai berikut :<br />
<br />
Pemodelan fluida adalah usaha untuk mempelajari sistem aktual melalui suatu sistem yang disimplifikasi. Model tersebut adalah sistem yang disederhanakan yang bertujuan untuk mempresentasikan kondisi aktualnya. Permodelan itu sangat diperlukan karena bisa mempersulit proses saat menghadapi kondisi yang aktual yang komplek seperti skala yang besar, temperatur yang tidak tentu, dan semacamnya. <br />
<br />
Dari hal tersebut diperlukan pembuatan sistem untuk replika dari kondisi aktual tersebut. Sistem yang dibuat juga akan mempermudah dalam mempelajari mata kuliah terkait, yaitu Sistem Fluida dalam perubahan-perubahan variabel pada model dari sistem.<br />
<br />
Model dibagi menjadi 2, yaitu Model Fisik dan Model Virtual.<br />
<br />
Model Fisik merupakan pembuatan pemodelan dari alat tersebut. Sementara, Model Virtual adalah pembuatam pemodelan dengan cara menggunakan komputer atau komputasi yang memerlukan sistem fisika atau ilmu dasar, seperti prinsip fluida.<br />
<br />
Selain diskusi tersbut, Pak Hariyo memberikan arahan untuk simulasi menggunakan aplikasi OpenModelica mengenai Two Tanks, yaitu sebuah sistem fluida yang berbentuk horizontal & Empty Tank yang berbentuk vertikal.<br />
<br />
'''Analisa Two Tanks'''<br />
<br />
Pada deskripsi pada kolom di samping kanan. Terdapat penjelasan atau deskripsi singkat mengenai sistem example tersebut. Dikatakan bahwa terdapat dua pipa dengan ketinggian fluida pada tank satu dan dua berturut-turut adalah 0.9 dan 0.2 m beserta temperaturenya. Kemudain juga tertulis bahwa aliran akan mengalami titik equilibrium pada waktu 1.5 s dimana setelah itu tidak akan ada perubahan volume atau ketinggian air relative terhadap waktu. Dalam mencapai waktu 1.5 maka air akan mengalami perubahan yaitu penurunan volume pada tank 1 dan kenaikan pada tank 2 seiring terjadi perpindahan fluida dari tank 1 menuju tank 2 sampai tidak terjadi aliran kembali pada saat ketinggian fluida pada tank mencapa 0.5 m.<br />
[[File:Ysbp w3 1 1.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
[[File:Ysbp w3 1 2.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Berikut ini adalah laman coding dari pemodelan yang hendak disimulasikan.<br />
[[File:Ysbp w3 1 3.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Nomor 1 adalah maximum waktu dimana simulasi akan berhenti secara otomatis pada waktu 1.5 dan klik ok untuk melaksanakan simulasi.<br />
[[File:Ysbp w3 1 4.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Foto berikut adalah parameter atau dimensi pada tank. Baik tank satu dan dua memiliki area yang sama namun yang membedakan adalah ketinggian fluida pada masing-masing tangki.<br />
[[File:Ysbp w3 1 5.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Foto berikut adalah parameter atau dimensi pada pipa. Tentunya untuk dimensi dapat kita atur atau setting sedemikian rupa sesuai dengan kehendak dan kebutuhan kita dalam mensimulasikan suatu aliran fluida.<br />
[[File:Ysbp w3 1 6.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Jadi skema yang saya pikirkan adalah: Karena terdapat perbedaan ketinggian fluida pada tank satu dan dua sehingga sesuai dengan hukum aliran fluida, air akan mengalir dari daerah yang lebih tinggi menuju reservoir atau posisi yang lebih rendah. Maka pada simulasi ini tank 1 akan mengalami pengurangan volume dan tank dua akan mengalami kenaikan seiring adanya aliran fluida melalui pipa sampa pada titik equilibrium pada waktu 1.5 s dan ketinggian kedua tank adalah 0.5 m<br />
[[File:Ysbp w3 1 7.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
'''Analisis Empty Tanks'''<br />
<br />
Pada simulasi kedua ini, Pak Hariyo mencoba menggunakan fitur empty tanks yang dapat diakses dari libraries, yaitu: Modelica -> FLuid -> Examples -> Tanks -> Empty Tanks. Pada fitur ini dapat kita lihat pada default settingsnya terdapat dua tank yang dihubungkan oleh suatu pipa. Adapun fitur tersebut adalah empty tanks dimana pada simulasi ini terdapat dua tanki yang dihubungkan oleh satu pipa antara satu dengan lainnya. Berikut ini adalah penampang gambar fitur empty tanks:<br />
[[File:Ysbp w3 2 1.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Berikut ini adalah pemodelan dari dua buah tank (tank satu dan tank dua) yang dihubungkan melalui suatu pipa beserta asumsi gravitasional pada pojok kanan atas.<br />
[[File:Ysbp w3 2 2.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Berikut ini adalah bentuk coding dari pemodelan empty tanks.<br />
[[File:Ysbp w3 2 3.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Kemudian apabila kita mengklik pada tank maka akanterdapat settingan untuk mengatur parameter tank tersebut. Pada pemodelan ini cross section dan tinggi tank satu dan dua adalah sama (Volume sama juga). Namun yang membedakan adalah tinggi ataupun volume dari fluida yang terdapat di dalam tank. dimana pada tank satu sebesar 1 m^3 dan tank dua sebesar 10^-6 m^3.<br />
[[File:Ysbp w3 2 4.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Berikut ini adalah gambar parameter dari pipa yang menghubungkan tank satu dan dua.<br />
[[File:Ysbp w3 2 5.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Sebelum dilakukan simulasi, dilakukan terlebih dahulu setup simulasi dengan menentukan time start/stop. Pada simulasi ini time terset selama 50 detik. Setelah itu dapat mengklik 'Ok' untuk memulai simulasi.<br />
[[File:Ysbp w3 2 6.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Setelah dilakukan simulasi akan muncul fitur plotting secara otomatis pada layar. Dengan mencentang parameter volume pada tank satu dan dua, kita dapat melihat grafik perubahan volume pada pipa satu dan dua. Dimana volume pada tank satu berkurang sementara volume pada tank dua menunjukan kenaikan seiring terjadinya aliran fluida dari tank satu menuju tank dua melalui pipa. Sampai pada posisi pipa satu kosong dan pipa dua terisi sebanyak volume pipa satu yaitu sebanyak 1 m^3<br />
[[File:Ysbp w3 2 7.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
<br />
<br />
==='''Tugas 3: Analisis Pemodelan Sistem Dengan Tools Openmodellica'''===<br />
<br />
'''Open Modelica Heating System'''<br />
[[File:Tugas3_sifluu_1.png|center|400px|thumb|Heating System]]<br />
1. Deskripsi Uraian Fisik<br />
Pada model sistem fluida ''Heating System'', tujuan dari sistemnya adalah untuk memanaskan fluida melalui sebuah skema sistem fluida dan dipanaskan dengan suatu sistem pemanasan. Nemun, di situ juga terdapat keterlibatan dari komponen-komponen controlling system. Komponen tersebut berfungsi untuk memberikan feedback dan menyesuaikannya dengan temperatur fluida yang diinginkan.<br />
<br />
'''2. Prosedur analisa pemodelan'''<br />
<br />
'''3. Analisis dan Intepretasi Hasil Pemodelan'''<br />
<br />
'''4. Konsep utama hukum fisika yang diimplementasikan dalam pemodelan'''<br />
'''5. Hasil simulasi parameter untuk mendukung kesimpulan yang diperoleh'''<br />
<br />
<br />
'''Open Modelica Three Tanks'''<br />
[[File:Tugas3_sifluu_2.png|center|400px|thumb|Three Tanks]]<br />
<br />
'''1. Deskripsi Uraian Fisik'''<br />
Pada model sistem fluida ''Three Tanks'' menunjukkan adanya 3 buah tanki yang berisi fulida(air), disetiap tanki memiliki volume air yang berbeda, yaitu pada tanki pertama berisi air dengan volume 8 m^3,serta tangki kedua dan ketiga terisi air dengan volume 3 m^3 .<br />
<br />
'''2. Prosedur analisa pemodelan'''<br />
Dalam melakukan permodelan analisa three-tank di openmodelika, kita dapat dilakukan dengan langkah-langkah berikut:<br />
<br />
a.Membuka aplikasi openmodelica<br />
<br />
b.Membuka library openmodelica dengan memilih file Three Tank yang dapat ditemukan memalui cara berikut: (Modelica - >Fluid ->Example -> Tanks => Three Tanks)<br />
<br />
c.Cek gambar permodelan yang akan di analisis, jika sesuai maka check kodingan dengan mengklik symbol checklist berwarna hijau.<br />
<br />
d.Jika semua variable sudah sesuai, maka lakukan simulasi dengan meng klik symbol (->) berwarna hijau dan tunggu beberapa saat untuk mengatahui hasil simulasinya.<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 3 | Kamis 26 November 2020 ''' ==klik ploting yang terdapat di pojok kanan bawah sebelah model sehingga kita dapat melihat hasil simulasi dan dapat di replesentasikan dalam bentuk grafik dengan mencentang variable yang ingin dibandingkan.<br />
<br />
f.Jika ingin mensimulasikan pada interval waktu tertentu maka, kit abs klik symbol S pada bagian model dan mengubah stop time sesuai dengan interval waktu yang kita butuhkan<br />
<br />
<br />
'''3. Analisis dan Intepretasi Hasil Pemodelan'''<br />
<br />
'''4. Konsep utama hukum fisika yang diimplementasikan dalam pemodelan'''<br />
<br />
'''5. Hasil simulasi parameter untuk mendukung kesimpulan yang diperoleh'''<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 4 | Kamis 3 Desember 2020 ''' ==<br />
<br />
Pada pembelajaran kali ini, kami mempelajari simulasi di perangkat lunak OpenModelica. Materi kelasnya adalah remodeling dari examples pada open modelica. <br />
<br />
[[File:3des2020dokum1.jpg|500px]]<br />
<br />
1. Pertama menginput semua equipment pada modeling sheet.<br />
<br />
2. Lalu menyusun dan menyambungkan equipment menjadi sistem<br />
<br />
3. Lalu isi parameter di setiap equipment. Check modeling.<br />
<br />
4. Simulasikan.<br />
<br />
Berikut hasil remodelling dari example. Bagian kiri adalah example dan bagian kanan adalah remodelling.<br />
<br />
[[File:TT2.jpg|500px]]<br />
<br />
Lalu remodeling empty tank dan perbandingan hasilnya seperti ini<br />
<br />
[[File:ET001.jpg|500px]]<br />
<br />
Lalu melakukan permodelan konservasi massa pada control volume.<br />
<br />
[[File:consmass.jpg|700px]]<br />
<br />
Berikut kodingnya<br />
<br />
[[File:consmass1.jpg|700px]]<br />
<br />
dan berikut hasilnya<br />
<br />
[[File:consmass2.jpg|700px]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
==='''Tugas 4: Pemodelan Sistem Fluida dengan OpenModelica'''===<br />
<br />
Perhatikan gambar sistem fluida di dalam suatu Siklus Kombinasi Pembangkit Daya (Combined Cycle Power Plant) seperti diberikan dalam gambar, dan berilah uraian penjelasan pertanyaan berikut :<br />
<br />
[[File:Sistem Fluida pr4.png|500px|center|thumb|ThermoSysPro.Examples.CombinedCyclePowerPlant.CombinedCycle_Load_100_50]]<br />
<br />
<br />
'''1. Bagaimanakah analisa termodinamika (konservasi massa dan energi) pada sistem tersebut, buat skematik analisisnya.'''<br />
<br />
Model Combined Cycle Power Plant digunakan untuk mensimulasikan reduksi beban berlangkah pada power generator dari 100% menjadi 50% dalam waktu 800 detik. Terdapat 2 sistem dalam simulasi ini, yaitu sistem dengan ''gas turbine'' dan ''steam turbine.'' Berikut adalah keterangan mengenai sistem ''gas turbine'' dan steam turbine.''<br />
<br />
<br />
'''a. Gas Turbine'''<br />
[[File:Screen Shot 2020-12-10 at 02.27.41.png|200px|right|thumb|Gas Turbine dalam simulasi]]<br />
Komponen:<br />
<br />
(-) Compressor : Meningkatkan tekanan udara dan temperature udara sebelum dialirkan menuju combustion chamber . Proses pada compressor adalah isentropic-adiabatik<br />
<br />
(-) Combusition Chamber: Tempat dimana udara yang sudah dinaikan pressure dan temperature di kompresor disatukan dengan bahan bakar menyebabkan temperature udara meningkat dengan kondisi isobaric. Udara panas hasil ruang bakar diteruskan ke turbine.<br />
<br />
(-) Turbine : Gas panas yang memiliki temperature dan pressure tinggi diteruskan ke turbin untuk memutarkan turbin. Hasil dari turbin ada dua. Yaitu power yang nantinya akan diteruskan ke altenator generator dan udara panas hasil dari turbin gas yang akan diteruskan ke Heat Recovery Steam Generator.<br />
<br />
<br />
Sistem:<br />
<br />
Gas Turbine yang berputar akibat dari panas yang di hasilkan pada combustiom chamber yang di aliri oleh nozzle menuju turbin. Siklus yang terjadi dalam gas turbine adalah siklus rankine.<br />
[[File:Rankine-cycle.jpg|200px|center|thumb|Siklus Rankine]] <br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
'''b. Steam Turbine'''<br />
[[File:Screen Shot 2020-12-10 at 02.45.29.png|300px|right|thumb|Gas Turbine dalam simulasi]]<br />
Komponen:<br />
<br />
(-) Heat Recovery Steam Generator (HRSG) adalah equipment yang digunakan untuk menggunakan panas dari terusan turbin gas panas yang digunakan untuk memutarkan turbin multi stage dari HP, MP dan LP.<br />
<br />
<br />
Sistem :<br />
Panas turbin masuk HRSG dan dipanaskan kembali diteruskan ke turbin multi stage turbin dan memutarkan turbin. Semua turbin yang memutarkan shaft di searahkan di alternater agar menyelaraskan Gerakan shaft untuk memutarkan generator dan menghasilkan listrik. Pada LP turbine uap panas dimasukan ke condenser. Uap panas diubah menjadi liquid di condenser. Liquid dipompa kan lagi ke LP drum untuk di siklus ulang di HRSG. Gas Turbine Engine menggunakan siklus braytone dan Steam turbine menggunakan siklus rankine.<br />
[[File:Bryton-cycle.jpg|300px|center|thumb|Bryton Cycle]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
'''2. Lakukan identifikasi komponen-komponen utama pada sistem serta berilah deskripsi fungsi kerjanya dalam sistem dan penjelasan analisis parameter yang digunakan.'''<br />
<br />
<br />
'''Bagian 1: Turbin Gas'''<br />
<br />
*Rangkaian Gas Turbine<br />
[[File:TugasSistem16.PNG|400px|center|thumb|Rangkaian Gas Turbine]]<br />
<br />
<br />
*'''Compressor''': Meningkatkan tekanan udara dan temperature udara sebelum dialirkan menuju combustion chamber . Proses pada compressor adalah isentropic-adiabatik<br />
[[File:TugasSistem17.PNG|400px|center|thumb|Compressor]]<br />
<br />
<br />
*'''Gas Turbine:''' untuk mengubah energi dari tekanan pada suatu fluida menjadi energi kinetik yang nantinya digunakan untuk memutar generator.<br />
[[File:TugasSistem18.PNG|400px|center|thumb|Gas Turbine]]<br />
<br />
<br />
*'''Combustion Chamber:''' Ruang pembakaran/bertemunya bahan bakar dan udara untuk menghasilkan energi panas<br />
<br />
[[File:TugasSistem20.PNG|300px|left|thumb|Combustion Chamber(1)]]<br />
[[File:TugasSistem19.PNG|400px|center|thumb|Combustion Chamber(2)]]<br />
[[File:TugasSistem21.PNG|400px|center|thumb|Combustion Chamber(3)]]<br />
<br />
<br />
<br />
'''Bagian 2: HRSG (Steam Generator)'''<br />
*'''Condenser:''' Untuk mengkondensasikan uap hasil pembuangan ekstraksi turbin menjadi titik-titik air (air kondensat)<br />
[[File:TugasSistem2.PNG|400px|center|thumb|condenser]]<br />
<br />
<br />
*'''Drum:''' Tempat penampungan air panas dan tempat terbentuknya uap<br />
[[File:TugasSistem3.PNG|400px|center|thumb|Drum]]<br />
<br />
<br />
*'''Generator:''' Pembangkit listrik dengan mengubah energi mekanik menjadi energi listrik<br />
[[File:TugasSistem4.PNG|400px|center|Generator]]<br />
<br />
<br />
*Superheater Heat Exchanger: untuk memanaskan uap jenuh yang keluar dari steam drum, dengan memanfaatkan gas panas hasil pembakaran. Terdiri dari 3 komponen yaitu 3 yaitu superheater HP,MP dan LP.<br />
[[File:TugasSistem5.PNG|400px|center|Superheater Heat Exchanger]]<br />
<br />
<br />
*Evaporator Heat Exchanger<br />
[[File:TugasSistem6.PNG|400px|center|thumb|Evaporator]]<br />
<br />
<br />
<br />
*Economiser Heat Exchanger<br />
[[File:TugasSistem7.PNG|400px|center|thumb|Economiser]]<br />
<br />
<br />
<br />
*'''Pipe:'''sebagai penyaluran fluida di system.<br />
[[File:TugasSistem8.PNG|400px|center|thumb|Pipe]]<br />
<br />
<br />
*'''Pump:''' untuk menggerakan fluida dengan menaikkan tekanan pada fluida<br />
[[File:TugasSistem9.PNG|400px|center|thumb|Pump]]<br />
<br />
*'''Steam Turbine''' <br />
<br />
Stodola Turbine: mengubah energi potensial uap menjadi energi kinetik dan selanjutnya diubah menjadi energi mekanis dalam bentuk putaran poros turbin. Steam turbine berputar akibart dari uap panas HRSG. Pada steam turbine ada 3 turbine multistage dimana turbine High Pressure, Medium Pressure dan Low Pressure yang sama sama menggerakan shaft untuk memutarkan generator. Berikut parameter dari steam turbine.<br />
[[File:TugasSistem10.PNG|400px|center|thumb|Steam Turbine]]<br />
<br />
<br />
*'''Control Valve :''' valve yang digunakan sebagai pengontrol laju aliran fluida yang berada pada system yaitu control valve<br />
[[File:TugasSistem11.PNG|400px|center|thumb|Control Valve]]<br />
<br />
<br />
*'''Water Mixer:'''sebagai penyampur fluida di HRSG<br />
[[File:TugasSistem12.PNG|400px|center|thumb|Water Mixer]]<br />
[[File:TugasSistem13.PNG|400px|center|thumb|Water Mixer]]<br />
<br />
<br />
*'''Water Splitter'''<br />
[[File:TugasSistem14.PNG|400px|center|thumb|Water Splitter]]<br />
[[File:TugasSistem15.PNG|400px|center|thumb|Water Splitter]]<br />
<br />
<br />
'''3. Medium fluida kerja apa saja yang terjadi dalam proses siklus tersebut, dan bagaimanakah proses analisis perhitungan dalam pemodelan.'''<br />
<br />
Medium fluida kerja yang bekerja dalam proses tersebut sebagian besar adalah Mesin Fluida, yaitu:<br />
<br />
(-)Turbin Gas (Menghasilkan kerja) dari Natural Gas ke Superheated gas<br />
<br />
(-)Turbin Uap (Menghasilkan kerja) Uap panas dan superheated gas<br />
<br />
(-)Pompa Sentrifugal (Membutuhkan kerja) Fluida cair<br />
<br />
(-)Kompresor (Membutuhkan kerja) Natural gas<br />
<br />
Pada Analisa perhitungannya menggunakan hukum konservasi energi dan konservasi massa. Pada kompresor, pompa,turbin, dan HRSG mengalami proses adiabatik di mana proses adiabatik adalah proses yang tidak terjadi pergantian kalor dari sistem kelingkungan ataupun sebaliknya. Pada proses ini diasumsikan kondisi steady state dan energi kinetic potensial diabaikan.<br />
<br />
<br />
<br />
'''4. Jelaskan flow line (jalur koneksi) masing-masing yang diberi warna hitam, merah, dan biru sesuai dengan interkoneksi yang diberikan dalam diagram tersebut.'''<br />
<br />
- Jalur hitam<br />
<br />
Jalur koneksi warna hitam yang tebal pada sistem Combined Cycle Power Plant menunjukkan alur gas yang terjadi pada sistem tersebut. Pada sistem tersebut, jalur gas tersebut adalah jalur suplai udara pada Gas Turbine dan jalur exhaust dari Gas Turbine<br />
<br />
- Jalur merah<br />
<br />
Jalur koneksi warna merah pada sistem Combined Cycle Power Plant menunjukkan alur uap temperatur tinggi pada sistem. Jalur uap tersebut melalui bagian Heat Exchanger, dan menyuplai uap untuk menggerakkan Turbin Uap Stodola.<br />
<br />
- Jalur biru<br />
<br />
Jalur koneksi warna biru pada sistem Combined Cycle Power Plant menunjukkan alur uap temperatur rendah pada sistem. Jalur ini terdapat di proses Heat Exchanger terutama pada bagian economizer, dan tangki penyimpanan.<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 5 | Kamis 10 Desember 2020 ''' ==<br />
<br />
Pada pembelajaran sistem fluida hari ini, Pak Hariyo membahas kembali mengenai pemodelan sistem fluida. Salah satu pemodelan sistem yang dianalisa adalah model kompresor yang terdapat di dalam library ThermoSysPro.<br />
<br />
Kemudian kami diminta untuk melakukan remodelling dari kompresor. Pertama kita harus mengidentifikasi komponen-komponen yang terdapat pada model kompresor. Pada model kompresor, terdapat kompresor, pipa, dan sumber kondisi batas, dan pembuangan (sink).<br />
<br />
Pada komponen-komponen pada model kompresor, terdapat parameter-parameter yang dapat diubah. Seperti contoh pada komponen kompresor, terdapat parameter Compression Factor, Isentropic Efficiency, dan Power Losses due to hydrodynamic friction.<br />
<br />
<br />
OpenModelica menyediakan fitur skema kompresor yang dapat diakses dari librarynya dalam ThermoSysPro--> Examples--> SimpleExamples--> TestCompressor, dimana skemanya menapilkan gambaran seperti gambar berikut.<br />
<br />
[[File:TestKompresor.PNG|360px|center|thumb|Diagram Test Compressor dari OpenModelica]]<br />
<br />
Berangkat dari hal tersebut, kami diminta untuk mensimulasikan permodelan kompresor yang sama, hanya saja susunan komponen sistem fluidanya kami yang menyusun secara manual. Kemudian dari hal tersebut, kami diminta untuk membandingkan hasil simulasi template dari OpenModelica dengan hasil dari yang kami buat.<br />
<br />
Gambaran dari komponen kompressor tersebut dapat diakses dengan Machines--> Components--> Compressor, dan tampilannya sebagai berikut.<br />
<br />
[[File:KompresorVian.PNG|150px|center|thumb|Element kompresor dari environtment openmodelica]]<br />
<br />
setelah itu kami melakukan remodelling dari contoh sistem kompresor tersebut. Kemudian di akhir pertemuan pak Hariyo memberikan kami Tugas Besar<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 6 | Kamis 17 Desember 2020 ''' ==<br />
<br />
Pada minggu ini, kelas sistem fluida diisi oleh kuliah tamu yag diisi oleh Pak Dr. Harun alumni S3 DTM yg juga berkecimpung di sektor industri pembangkit tenaga listrik bersedia untuk memberikan materi. Beliau adalah CEO PT Indopower Internasional. <br />
<br />
Kuliah kali ini membahas mengenai Combined-Cycled Power Plant (CCPP) yang digunakan dalam industri untuk membangkitkan listrik menggunakan combined cycle.<br />
<br />
Evaluasi dari combined cycle salah satunya adalah efisiensi, harga, yang mnejadi patokan pemilihan tander. <br />
<br />
<br />
Sebelum membahas mengenai CCPP, pak Harun memberikan sedikit pengenalan mengenai turbin gas. Di awal tahun 1950, sekitar 224 turbin gas mulai beroperasi di seluruh dunia. Kapasista turbin gas pada saat itu berkisar sekitar 27.000kW. Turbin gas merupakan combustion turbine yang memiliki beberapa konfigurasi seperti turbojet, turboprop, turboshaft, high-bypass turbofan, low bypass afterburning turbofan. Sekedar pengetahuan, turboprop biasanya dipasang di pesawat karena paling hemat bahan bakar dibanding gas turbin lainnya. Turbin gas terdiri dari 2 tipe: 1.) Heavy Duty; 2.) Aeroderivative. Untuk siklus gas turbin yang digunakan adalah siklus Brayton.<br />
<br />
Terdapat beberapa pertimbangan dalam memilih turbin gas, beberapa pertimbangan tersebut adalah tahun dibuat produknya, efisiensi site, heat rate, dan fuel consumption<br />
<br />
CCPP merupakan pembangkit listrik yang menggunakan 2 siklus yaitu siklus dari turbin gas (Brayton Cycle) dan siklus dari turbin uap (Rankine Cycle). Secara garis besar digambarkan oleh flow berikut:<br />
<br />
[[File:Combined Cycle Power Plant FlowDiagram.jpg|thumb|Flow diagram sederhana dari Combined Cycle Power Plant|800px|center]]<br />
<br />
[[File:TurbinVian7.JPG|500px|center]]<br />
<br />
Dengan memanfaatkan energi sisa dari turbin gas untuk menggerakkan turbin uap, maka efisiensi dari pembangkit listrik jenis ini tinggi.<br />
<br />
=='''Sinopsis Tugas Besar'''==<br />
Pada tugas besar kali ini saya akan mensimulasikan suatu sistem fluida untuk pembangkitan daya listrik menggunakan mesin-mesin fluida. Kali ini, saya akan melakukan suatu simulasi pada drum boiler menggunakan perangkat openmodelica. Steam Drum atau drum boiler adalah salah satu komponen pada boiler pipa air yang berfungsi sebagai reservoir campuran air dan uap air, dan juga berfungsi untuk memisahkan uap air dengan air pada proses pembentukan uap superheater. Namun tidak semua boiler pipa air (water tube) yang menggunakan steam drum ini. Boiler supercritical beroperasi pada tekanan sangat tinggi di atas tekanan kritis, sehingga tidak dimungkinkan terbentuk gelembung-gelembung uap air, karena itulah boiler supercritical tidak memerlukan steam drum untuk memisahkan air dengan uap air.<br />
<br />
[[File:Boiler drum fig1.jpg|300px|center|thumb|Ilustrasi Boiler Drum Source: https://www.eurotherm.com/process-control-applications/boiler-drum-level-control/]]<br />
<br />
== ''' Tugas Besar''' ==<br />
<br />
==='''Judul: Pemodelan ''Drum Boiler'' untuk keperluan PLTU dengan Menggunakan Perangkat OpenModelica'''===<br />
<br />
Oleh:<br />
Iza Azmar Aminudin (1806233316)<br />
<br />
===Pendahuluan===<br />
Kebutuhan energi di Indonesia yang semakin sehari akan semakin meningkat seiring dengan semakin banyaknya pertumbuhan manusia dan juga mobilitas manusia modern yang sangat tinggi dan oerlu ditunjang oleh energi yang cukup. Salah satu sumber energi yang sering dimanfaatkan di Indoensia adalah listrik dari PLTU. Di sisi lain, Pembangkit uap atau boiler adalah satu komponen penting dalam PLTU, dimana bolier berperan merubah panas dari sumber energi menjadi ke fluida pendingin primer ke pendingin sekunder yang menghasilkan uap untuk menggerakkan turbin, kualitas uap yang dihasilkan berpengaruh terhadap keluaran daya listrik PLTU. Salah satu komponen pada boiler adalah Steam Drum yang berfungsi menampung air umpan sistem dalam pembuatan uap yang temperaturnya cukup tinggi dan memisahkan fluida antara fase gas dan fase cair. <br />
<br />
Pembangkit uap merupakan adalah proses yang kompleks dan rumit dan berperilaku nonlinier (Adam, 1999). Model matematika lengkap biasanya menggabungkan beberapa aspek. Untuk pemodelan boiler untuk skala besar biasa dilakukan dengan menggunakan software besar dan berbasar seperti RELAP, TRAC dan Reyes walau demikian software ini mahal dan rumit. Sedangkan model sederhana lebih cocok untuk digunakan dalam pemodelan sistem dan untuk dikembangkan dalam penelitan bidang kendali pada suatu universitas. Untuk itu, pada kesempatan ini, penulis akan membuat suatu pemudelan sederhana dengan menggunakan software open modelica sebagai perangkat untuk mensimulasikan salah satu aplikasi sistem fluida yaitu drum boiler.<br />
<br />
Tugas besar sistem fluida dilaksanakan untuk dapat membantu kami memahami aplikasi mata kuliah sistem fluida (perpipaan beserta mesin fluidanya) pada suatu sistem. Tugas besar berbentuk suatu simulasi yang dilakukan dengan mengaplikasian perangkat lunak OpenModelica karena kondisi secara ril dapat ditinjau dengan metode tersebut. Dengan menggunakan aplikasi ini, kami juga dapat mendapatkan gambaran dengan mudah terkait berbagai aspek pada waktu yang sesungguhnya sesuai dengan parameter dan variabel yang kita tentukam secara real time.<br />
<br />
Terdapat tiga proses perhitungan dalam sistem fluida, seperti yang pernah disebutkan di kelas, yaitu secara eksperimental, simulasi, dan perhitungan manual (teoritis) untuk validasi. Selain itu, apabila kami melakukan simulasi secara nyata dengan miniatur atau prototipe komponen, hal tersebut tidak memungkinkan. Jika melakukan perhitungan dengan teoritis, maka hal tersebut perlu dilatih pada saat kami berkuliah dan perhitungan manual akan melibatkan perhitungan yang rumit dan banyak faktor faktor yang diabaikan seperti kondisi yang dianggap steady state. Dengan begitu, kami melakukan simulasi ini akan dirasa paling cocok apabila menggunakan metode CFD (komputasi).<br />
<br />
<br />
<br />
===Dasar Teori===<br />
Boiler adalah bejana tertutup yang menyediakan sarana untuk mengkonversi air menjadi uap. Uap di bawah tekanan kemudian digunakan untuk mentransfer panas untuk selanjutnya menajadi uap. Boiler atau pembangkit uap uap adalah suatu sistem atau peralatan yang mengubah energi seperti energi kimia dari bahan bakar seperti batubara, minyak, gas atau energi nuklir menjadi energi panas dan menggunakan untuk memanaskan air menjadi uap air. Uap air yang dihasilkan kemudian digunakan untuk memanaskan bahan atau melakukan kerja mekanik melalui sebuah mesin berputar seperti turbin. Pada pembangkit lisrik maka turbin akan menggerakan generator penghasil arus listri. Secara umum, boiler ap memiliki dua subsistem utama. Subsistem pertama adalah tungku boiler dimana bahan bakar dan udara dicampur dan dibakar untuk menghasilkan gas panas buang. Sedangkan subsistem kedua adalah subsistem transfer panas yang biasanya terdiri steam drum. Steam Drum adalah suatu alat pada boiler yang berfungsi menampung air dari feedwater sistem dalam pembuatan uap yang temperaturnya cukup tinggi dan memisahkan fluida antara fase gas dan fase cair (steam).<br />
<br />
Besar/kualitas steam yang dihasilkan baik itu suhu, tekanan maupun laju aliran steam sangat dipengaruhi oleh aliran gas buang panas yang dihasilkan dari pembakaran di dalam turbin gas. Di samping itu, steam yang dihasilkan juga dipengaruhi oleh level dari drum itu sendiri. Untuk bisa dihasilkan steam dengan kualitas yang baik tersebut, maka berbagai parameter di dalamnya harus dapat dikontrol dengan baik, mengingat karakteristik dinamiknya yang sering berubah menyesuaikan beban proses yang ada. Salah satu komponen kontrol yang penting adalah High Pressure Steam Drum (HP Drum). Parameter kontrol yang harus dijaga dengan baik adalah level air pada steam drum tersebut yang harus selalu dijaga pada ketinggian tertentu. Apabila terlalu tinggi, maka steam akan basah sehingga berpotensi merusak peralatan-peralatan yang menggunakan steam tersebut, seperti steam turbine dan lain-lainnya. Sebaliknya apabila terlalu rendah, maka tube-tube dari boiler yang bersangkutan akan menjadi over heated sehingga umur boiler menjadi singkat.<br />
<br />
Sistem boiler merupakan sistem pembangkit uap panas (steam generator) yang memanfaatkan energi perpindahan panas dari hasil pembakaran untuk mengubah air menjadi produk utama berupa steam. Dua jenis pembangkit daya yaitu berupa turbin gas, dan turbin steam atau dikenal sebagai Combined Cycle (CC), maupun Combined Heat Power (CHP) menghasilkan energi listrik dan panas. Oleh sebab itu boiler dibedakan dalam dua tipe, yaitu:<br />
<br />
'''1.''' Boiler dengan pembakar (fired boiler) yang digunakan pada sistem pembangkit daya dengan turbin steam; <br />
<br />
'''2.''' Boiler tanpa pembakar (unfired boiler atau Heat Recovery Steam Generation/HRSG) yang berfungsi sebagai penukar panas (heat exchanger) untuk mengubah gas panas dan air menjadi steam.<br />
<br />
Karakteristik serta sirkulasi operasi kedua jenis boiler tersebut pada prinsipnya sama yaitu menghasilkan steam dari air dengan memanfaatkan energi panas. Keduanya mempunyai kehandalan (reliability) operasi serta perpindahan panas maksimum yang memegang peranan penting, dan sifatnya kritis terhadap perubahan suhu gas. Salah satu parameter operasi boiler yang harus dijaga dengan baik adalah level/ ketinggian permukaan air dalam HP drum. Untuk boiler dengan kapasitas besar, pengontrolan level steam drum dikenal dengan istilah tiga (three) elemen dan satu (single) elemen level control. Single element level control akan difungsikan pada saat produksi steam masih di bawah 30%, dan begitu lebih besar daripada 30%, maka sistem kontrol level secara otomatis pindah ke three elemen level control. Pada single element, level semata-mata dikontrol oleh level air pada steam drum, sedang pada three element, di mana parameter proses dikontrol adalah kombinasi dari level air pada steam drum, laju aliran steam yang dihasilkan, dan tekanan steam yang dihasilkan.<br />
<br />
Skema Steam Drum untuk produksi uap ditunjukkan pada Gambar berikut ini. dimana diperlihatkan produksi uap menggunakan unit drum-boiler. Air umpan disalurkan oleh pompa feedwater ke dalam steam drum. Karena gravitasi, air mengalir turun melalui downcomer-riser lingkaran tertutup menghasilkan uap jenuh, yang mengalir di sepanjang tabung riser sebelum dikumpulkan dan dimasukkan kembali ke dalam drum, uap jenuh mengalir melalui permukaan air sampai keluar setelah mencapai outlet Steam Drum untuk selanjutnya disalurkan ke turbin uap.<br />
<br />
<br />
[[File:Boiler drum fig1.jpg|300px|center|thumb|Ilustrasi Boiler Drum Source: https://www.eurotherm.com/process-control-applications/boiler-drum-level-control/]]<br />
<br />
<br />
<br />
===Tujuan Penelitian===<br />
Tujuan dari tugas besar ini adalah untuk mengembangkan model sistem Steam Drum pada sistem boiler sederhana yang akan digunakan pada penelitian lanjutan sebagai pengembangan algoritma kendali pada model sistem. Pengembangan yang dilakuan mengacu pada prisip-prinsip sistem fluida.<br />
<br />
<br />
<br />
===Metodologi===<br />
Variabel yang alan dianalisa dalam Steam Drum boiler adalah sebagai berikut:<br />
<br />
'''1. tekanan uap air;'''<br />
<br />
'''2. temperatur uap air;'''<br />
<br />
'''3. dan laju masa air dalam sistem'''<br />
<br />
Pengukuran tekanan air dan temperatur uap pada Steam Drum adalah hal yang sangat penting untuk safety dan efisiensi operasional dari boiler. Dapat dikatakan bahwa Steam Drum adalah jantung dari sebuah boiler. Oleh karenanya dalam merancang dan menganalisa sistem kendali pada bolier diperlukan suatu model Steam Drum yang sederhana ringkas namun mampu digunakan sebagai model sistem yang akan di uji. Varibel yang akan diuji adalah tekanan air normal, suhu air dan uap dalam sistem, dan laju massa air yang mengalir melewati sistem dari pump dan keberadaanya untuk menjadi uap adalah dalam waktunya antara 0 dan 500 detik. <br />
Steam Drum adalah sistem proses atau plant yang bersifat non-linear dan kompleks karena banyaknya interaksi dari variabel variable input dan output sistem. Oleh karenanya untuk menurunkan model matematika, struktur internal dan fungsi subsistem dari boiler harus dipelajari. Model matematika dari boiler ini diturunkan dari kesetimbangan massa dan energi. <br />
<br />
<br />
[[File:Rumus satu api.png |200px|center]]<br />
<br />
<br />
Dengan memenuhi kaidah gerak jatuh bebas maka debit fluida yang keluar dari Steam Drum akan setara akar dari dengan ketinggian fluida dalam Steam Drum dan dikalikan dengan faktor bukan kran/valve out.<br />
<br />
[[File:Rumus dua api.png |200px|center]]<br />
<br />
<br />
<br />
Kesetimbangan energi dapat dituliskan sebagai berikut<br />
<br />
[[File:Rumus tiga api.png |300px|center]]<br />
<br />
'''*Keterangan'''<br />
[[File:Keterangan Rumus.png|300px|left|thumb|keterangan rumus]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Untuk membangun model boiler maka persamaan matematika sistem Steam Drum boiler kemudian di aplikasikan dengan menggunakan paket program Matlabsimulink. Simulink adalah paket program yang sering digunakan untuk pemodelan, dan menganalisa sistem dinamik. Program ini mendukung sistem linier dan non linier dengan pemodelan berbasis waktu. Untuk melakukan ini sejumlah komponen model di pasang bersamaan untuk mensimulasi kelakuan boiler yang lengkap. Sistem yang dibangun adalah sistem multi input multi output (MIMO) dengan 2 masukan yaitu flow input (Fin) dan Kalor (Q) dan keluaran adalah level air (h) dan Suhu (T). <br />
<br />
Secara garis besar berikut adalah Langkah-langkah dalam pelaksanaan tugas besar.<br />
[[File:Diagram nih.png|300px|center]]<br />
<br />
<br />
<br />
===Pemodelan Sistem Fluida===<br />
Pembuatan model drum boiler menggunakan perangkat lunak openmodelica. Model ini menggunakan referensi dari sistem library yang ada dalam perangkat openmodelica. Berikut adalah pembahasan komponen yang digunakan dalam sistem ini.<br />
<br />
'''Komponen'''<br />
<br />
{|class="wikitable"<br />
| '''Simbol'''|| '''Parameter'''||'''Fungsi'''<br />
|-<br />
| <br />
'''Pump'''<br />
[[File:1. Part Pump.png|150px]]<br />
|| [[File:1. Desc pump.png|400px]]<br />
|Pompa yang digunakan adalah pompa sentrifugal. Ketika pompa ini bekerja, maka tekanan fluida akan meningkat dari inlet pompa menuju ke outletnya. Perubahan tekanan akan mendorong cairan ke seluruh sistem.<br />
|-<br />
| <br />
'''Evaporator'''<br />
[[File:2. Part Evaporator.png|150px]] <br />
|| [[File:2. desc evaporator.png |400px]]<br />
|Evaporator merupakan suatu alat yang memiliki fungsi untuk mengubah keseluruhan atau sebagian suatu pelarut dari sebuah larutan berbentuk cair menjadi uap sehingga hanya menyisakan larutan yang lebih padat atau kental, proses yang terjadi di dalam evaporator disebut dengan evaporasi.<br />
|-<br />
| <br />
'''Steam'''<br />
[[File:3. Part Steam.png|100px]] <br />
|| [[File:3. desc steam.png|400px]]<br />
|berfungsi sebagai reservoir campuran air dan uap air, dan juga berfungsi untuk memisahkan uap air dengan air pada proses pembentukan uap superheater. Namun tidak semua boiler pipa air (water tube) yang menggunakan steam drum ini.<br />
|-<br />
| <br />
'''Sink'''<br />
[[File:4. Part Sink.png|100px]] <br />
|| [[ File:4. desc steam.png|400px]]<br />
| Befungsi sebagai pembuang panas adalah penukar panas pasif yang memindahkan panas yang dihasilkan oleh alat elektronik atau mekanik ke sebuah medium fluida yang sering kali berupa pendingin udara atau cair, dan lalu panas akan dikeluarkan dari alatnya dan suhu alat akan tetap terjaga pada suhu yang optimal.<br />
|-<br />
| <br />
'''Furnace'''<br />
[[File:5. Part Furnace.png|100px]] <br />
|| [[File:5. desc furnace.png|400px]]<br />
|Bagian ini merupakan tempat terjadinya pembakaran bahan bakar yang akan menjadi sumber panas, proses penerimaan panas oleh media air dilakukan melalui pipa yang telah dialiri air, pipa tersebut menempel pada dinding tungku pembakaran.<br />
|-<br />
| <br />
|}<br />
<br />
<br />
'''Sensor'''<br />
<br />
{|class="wikitable"<br />
| '''Simbol'''|| '''Parameter'''||<br />
|-<br />
| <br />
'''Sensor Suhu'''<br />
[[File:6. sensor suhu.png|150px]]<br />
|| [[File:6. desc suhu.png|300px]]<br />
|-<br />
| <br />
'''Sensor Tekanan Fluida'''<br />
[[File:7. sensor tekanan.png|150px]] <br />
|| [[File:7. desc tekanan.png|300px]]<br />
|-<br />
| <br />
'''Sensor Laju Massa Fluida'''<br />
[[File:8. sensor mflow.png|100px]] <br />
|| [[File:8. desc mflow.png|300px]]<br />
|-<br />
| <br />
|}<br />
<br />
<br />
<br />
'''Ambient'''<br />
<br />
{|class="wikitable"<br />
| '''Simbol'''|| '''Parameter'''||<br />
|-<br />
| <br />
'''Ambient'''<br />
[[File:9. Ambient .png|150px]]<br />
|| [[File:9. Ambient desc .png|300px]]<br />
|-<br />
| <br />
|}<br />
<br />
<br />
Dan berikut adalah model drum boiler yaitu hasil rangkaian dari komponen-komponen yang telah ditentukan sebelumnya dengan asumsi serta karakteristik yang sudah disesuaikan dengan kebutuhan penelitian.<br />
[[File:Gambar Lengkap@air.eng.ui.ac.id.png|500px|center|thumb|Rangkaian Drum Boiler dalam openmodelica]].<br />
<br />
===Hasil dan Pembahasan Simulasi===<br />
Mula-mula, dilakuakn checking terhadap model yang sudah disusun beserta variabel serta asumsi yang hendak dicapai<br />
[[File:Hasil check.png|500px|center|thumb|hasil perhitungan]]<br />
<br />
Dengan menggunakan perangkat openmodelica. Dilakukanlah suatu simulasi dengan rincian perhitungan tekanan air normal, suhu air dan uap dalam sistem, dan laju massa air yang mengalir melewati sistem dari pump dan keberadaanya untuk menjadi uap adalah dalam waktunya antara 0 dan 500 detik. Berikut adalah grafik hasil perhitungannya.<br />
[[File:Hasil Perhitungantuantu.png|500px|center|thumb|Grafik Hasil Simulasi]]<br />
<br />
Dari hasil ini terlihat bahwa tekanan uap akan cenderung meningkat selama kurun waktu internal simulasi. Selain itu, karena adanya evaporator menyebabkan suhu air naik dan menyebabkan terjadinya boiling pada air sehingga beruha fasa menjadi uap air. Di sisi lain, sistem ini juga mempengaruhi laju aliran fluida di mana laju air justru terus meningkat sepanjang waktu interval simulasi karena terjadi perubahan tekanan pada sistem.<br />
<br />
<br />
<br />
===Kesimpulan===<br />
<br />
'''1.''' Dalam drum boiler, tekanan fluida (air) yang berbentuk cair berubah fasa menjadi akan cenderung meningkat selama kurun waktu internal simulasi hal ini berbanding lurus dengan kenaikan suhu yang terjadi pada fluida akibat dari adanya evaporator dan furnace.<br />
<br />
'''2.''' Sistem drum boiler akan mempengaruhi laju aliran karena perubahan suhu dan perubahan fasa yang terjadi pada fluida kaan meningkatkan kecepatan alir fluida yang menyebabkan laju aliran massanya pun akan meningkat.<br />
<br />
'''3.''' Dengan menggunakan perangkat openmodelica, kita bisa memodelkan suatu sistem fluida dalam drum boiler yang dapat digunakan untuk lebih memahami sistem fluida lebih dalam lagi dengan sederhana dan praktis.<br />
<br />
<br />
===Referensi===<br />
*Åhlander, Alexander. 2017. Maintaining Source Origin in a Modelica Compiler. Department of Computer Science Faculty of Engineering LTH. Lund University. ISSN 1650-2884 L<br />
<br />
*E. Adam and J. Marchetti, "Dynamic simulation of large boilers with natural recirculation," Computers & chemical engineering, vol. 23, pp. 1031-1040, 1999.<br />
<br />
*Prof. Dr. Ir. Harinaldi, M.Eng., Prof. Dr. Ir. Budiarso, M.Eng. ; editor, Ade M. Drajat, ST. Ade M. Drajat, (editor). Sistem fluida : prinsip dasar dan penerapan mesin fluida, sistem hidrolik, dan sistem pneumatik / Jakarta :; © 2015: Erlangga,, 2015<br />
<br />
*U.S.NRC, "TRAC-M Version 3.0 Theory Manual" https://www.nrc.gov/readingrm/doc-collections/nuregs/contract/ December 2015]. <br />
<br />
*J. N. Reyes Jr, "Governing equations in two-phase fluid natural circulation flows," Natural Circulation in Water Cooled Nuclear Power Plants, Annex, vol. 6, 2005. <br />
<br />
*K. J. Åström and K. Eklund, "A simplified non-linear model of a drum boiler-turbine unit," International Journal of Control, vol. 16, pp. 145-169, 1972.<br />
<br />
=='''Analisis Pemodelan Sistem Fluida Pneumatik dan Hidraulik'''==<br />
Proses-proses yang ada di industri pada umumnya membutuhkan benda atau zat untuk dipindahkan dari satu lokasi ke lokasi lain, atau kekuatan yang diterapkan untuk menahan, membentuk atau memampatkan suatu produk. Di banyak lokasi, semua penggerak utama adalah listrik. Gerakan rotasi dapat dilakukan dengan motor sederhana, dan gerakan linier dapat diperoleh dari gerakan berputar dengan perangkat seperti jack sekrup atau rak dan pinion. Namun, perangkat listrik bukanlah satu-satunya cara untuk menyediakan penggerak utama. Fluida tertutup (baik cairan maupun gas) juga dapat digunakan untuk mengalirkan energi dari satu lokasi ke lokasi lain dan, akibatnya, menghasilkan gerakan berputar atau linier atau menerapkan gaya. Sistem berbasis fluida yang menggunakan fluida sebagai media transmisi disebut sistem hidrolik. Sistem berbasis gas disebut sistem Pneumatik.<br />
<br />
===1. Pneumatic ===<br />
<br />
Sistem pneumatik adalah sebuah sistem fluida yang memanfaatkan udara terkompresi untuk menghasilkan efek gerakan mekanis. Secara istilah pneumatik mengacu pada mekanisme yang menggunakan tekanan udara untuk memberikan gaya mekanis dan kerja. Semua sistem yang menggunakan tenaga yang disimpan dalam bentuk udara yang dimampatkan untuk menghasilkan suatu kerja disebut dengan sistem Pneumatik.<br />
<br />
==== Hukum Dasar Sistem Pneumatic====<br />
<br />
'''''Hukum Pascal:'''''<br />
<br />
''“Jika tekanan eksternal diberikan pada sistem tertutup, tekanan pada setiap titik pada fluida tersebut akan meningkat sebanding dengan tekanan eksternal yang diberikan.”''<br />
<br />
[[File:Pascal Law Formula.png|100px|center]]<br />
<br />
dimana:<br />
<br />
P = Pressure (Pa)<br />
<br />
F = Force (N)<br />
<br />
A = Area (m<sup>2</sup>)<br />
<br />
'''''Hukum Boyle:'''''<br />
<br />
''“Pada suhu tetap, tekanan gas didalam suatu ruang tertutup berbanding terbalik dengan volumenya” ''<br />
<br />
[[File:Gas Law formula.png|200px|center]]<br />
<br />
dimana:<br />
<br />
P = Pressure (Pa)<br />
<br />
V = Volume (M<sup>3</sup>)<br />
<br />
T = Temperature (K)<br />
<br />
====Komponen Pada Sistem Pneumatik====<br />
<br />
Berikut adalah komponen-komponen umum pada sistem pneumatik:<br />
<br />
*'''Kompresor'''<br />
<br />
Kompresor adalah suatu alat mekanikal yang bertujuan untuk menaikkan tekanan suatu gas dengan cara menurunkan volumenya. Komponen inilah yabg mensupply udara bertekanan untuk sistem pneumatik, serta menjaga tekanan sistem agar tetap berada pada tekanan kerjanya.<br />
<br />
*'''Regulator & Gauge'''<br />
<br />
Regulator adalah komponen yang berfungsi untuk mengatur supply udara terkompresi masuk ke sisptem pneumatik. Sedangkan gauge berfungsi sebagai penunjuk besar tekanan udara di dalam sistem. Keduanya dapat berupa sistem mekanis maupun elektrik.<br />
<br />
*'''Check Valve'''<br />
<br />
Check Valve adalah valve atau katup yang berfungsi untuk mencegah adanya aliran balik dari fluida kerja, dalam hal ini udara terkompresi. Terutama adalah apabila pada sebuah sistem pneumatik tersebut dipergunakan tanki akumulator udara, sehingga Check Valve tersebut mencegah adanya udara dari akumulator untuk kembali menuju kompresor namun tetap mengalirkan udara bertekanan dari kompresor untuk masuk ke dalam akumulator.<br />
<br />
*'''Tanki Akumulator'''<br />
<br />
Tanki akumulator atau juga disebut buffer tank berfungsi sebagai cadangan (storage) tekanan udara terkompresi yang digunakan untuk penggerak aktuator. Selain itu tanki ini juga berfungsi untuk mencegah ketidakstabilan supply udara ke aktuator, lebih menstabilkan kerja kompresor agar tidak terlalu sering mematikan dan menyalakannya lagi, serta lebih memudahkan desain sistem dalam menempatkan kompresor jika diharusakan penempatan aktuator pneumatik lebih jauh dengan kompresor.<br />
<br />
*'''Saluran Pipa'''<br />
<br />
Pipa-pipa digunakan untuk mendistribusikan udara terkompresi dari kompresor atau tanki akumulator ke berbagai sistem aktuator. Diameter pipa yang digunakan pun bermacam-macam tergantung dari desain dan tujuan penggunaan sistem pneumatik tersebut. Pada sebuah sistem pneumatik besar (menggunakan lebih dari dua aktuator), untuk area sistem supply (area kompresor dan tanki) digunakan pipa berdiameter lebih besar daripada yang digunakan pada area aktuator. Namun jika sistem pneumatik yang ada kecil, misal hanya untuk menggerakkan satu saja aktuator, maka diameter pipa yang digunakan pun akan seragam di semua bagian.<br />
<br />
*'''Directional Valve'''<br />
<br />
Directional valve atau katub pengatur arah yang instalasinya berada tepat sebelum aktuator, adalah berfungsi untuk mengatur kerja aktuator dengan cara mengatur arah udara terkompresi yang masuk atau keluar dari aktuator. Satu valve ini didesain untuk dapat mengatur arah aliran fluida kerja di dua atau bahkan lebih arah aliran. Ia bekerja secara mekanis atau elektrik tergantung dari desain yang ada.<br />
<br />
*'''I/P Controller (Current to Pressure Controller)'''<br />
<br />
Pada aktuator pneumatik yang kerjanya dapat bermodulasi diperlukan satu alat kontrol supply udara bertekanan yang khusus bernama I/P Controller. I/P Controller ini mengubah perintah kontrol dari sistem kontrol yang berupa sinyal arus, menjadi besar tekanan udara yang harus disupply ke aktuator.<br />
<br />
*'''Aktuator'''<br />
<br />
Pneumatik aktuator adalah alat yang melakukan kerja pada sistem pneumatik. Ada berbagai macam jenis pneumatik aktuator sesuai dengan penggunaannya. Antara lain adalah silinder pneumatik, diafragma aktuator, serta pneumatik motor.<br />
<br />
<br />
<br />
====Contoh Sistem Pneumatic dalam OpenModelica====<br />
<br />
Berikut adalah contoh simulasi sistem Pneumatic dalam OpenModelica<br />
<br />
[[File:Csm PLdiagram a6f3719314.png|500px|center|thumb|Sistem Pneumatic dalam Openmodelica]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
===2. Hydraulic ===<br />
<br />
Sistem hidrolik adalah suatu sistem yang memanfaatkan tekanan fluida sebagai power (sumber tenaga) pada sebuah mekanisme, sehingga hidrolik digunakan untuk mengontrol, mengirimkan dan memanfaatkan tenaga dengan menggunakan tekanan fluida tersebut.<br />
<br />
<br />
====Hukum Dasar Sistem Hydraulic====<br />
<br />
'''''Hukum Pascal:'''''<br />
<br />
''“Jika tekanan eksternal diberikan pada sistem tertutup, tekanan pada setiap titik pada fluida tersebut akan meningkat sebanding dengan tekanan eksternal yang diberikan.”''<br />
<br />
[[File:Pascal Law Formula.png|100px|center]]<br />
<br />
dimana:<br />
<br />
P = Pressure (Pa)<br />
<br />
F = Force (N)<br />
<br />
A = Area (m<sup>2</sup>)<br />
<br />
'''''Hukum Hidrostatik'''''<br />
<br />
''“Tekanan hidrostatika tidak bergantung pada berat dari suatu fluida, tetapi sangat berhubungan dengan perbedaan ketinggian fluida tersebut” ''<br />
<br />
[[File:Hydrostatic Law.png|400px|center]]<br />
<br />
====Komponen Pada Sistem Hidrolik====<br />
<br />
'''Reservoir'''<br />
<br />
tujuan dari reservoir hidrolik adalah untuk menahan volume fluida, mentransfer panas dari sistem, memungkinkan kontaminan padat mengendap dan memfasilitasi pelepasan udara dan kelembaban dari fluida.<br />
<br />
'''Pump'''<br />
<br />
pompa hidrolik mentransmisikan energi mekanik menjadi energi hidrolik. Hal ini dilakukan oleh pergerakan fluida yang merupakan media transmisi. Ada beberapa jenis pompa hidrolik diantaranya gir, vane dan piston. Semua pompa ini memiliki subtipe berbeda yang ditujukan untuk aplikasi khusus seperti pompa piston sumbu bengkok atau pompa baling-baling kapasitas variabel. Semua pompa hidrolik bekerja dengan prinsip yang sama, yaitu memindahkan volume fluida terhadap beban atau tekanan yang resisten.<br />
<br />
'''Valves'''<br />
<br />
katup hidrolik digunakan dalam sistem untuk memulai, menghentikan dan mengarahkan aliran fluida. Katup hidrolik terdiri dari poppet atau gulungan dan dapat digerakkan dengan alat pneumatik, hidrolik, listrik, manual atau mekanis.<br />
<br />
'''Actuators'''<br />
<br />
merupakan hasil akhir dari hukum Pascal. Di sinilah energi hidrolik diubah kembali menjadi energi mekanik. Hal ini dapat dilakukan melalui penggunaan silinder hidrolik yang mengubah energi hidrolik menjadi gerak dan kerja linier, atau motor hidrolik yang mengubah energi hidrolik menjadi gerak dan kerja berputar. Seperti pompa hidrolik, silinder hidrolik dan motor hidrolik memiliki beberapa subtipe berbeda, masing-masing ditujukan untuk aplikasi desain tertentu.<br />
<br />
<br />
====Contoh Sistem Hidraulik dalam OpenModelica====<br />
<br />
Salah satu contih sistem hidraulik yang ada dalam library openmodelica diantaranya adalah sistem double acting cylinder test. Sistem ini memiliki tujuan untuk mengetest doule acting actuator. Pada sistem ini, motor menggerakan pompa sehingga menghasilkan tekanan untuk megalirkan fluida dari tangki. Jika kita ingin aktuator bekerja, maka fluida akan mengalir dari tangki mengisi ruang A. Lalu fluida di ruang B akan keluar dan kembali ke tangki fluida hidrolik. Jika kita ingin memundurkan aktuator, maka fluida akan masuk ke ruang B, sehingga fluida mendorong actuator bergerak mundur. Setelah itu, fluida diruang A akan kembali ke tangki.<br />
<br />
<br />
[[File:Hidraulic Sys.png|500px|center|thumb|Contoh Sistem Hidraulik dalam Openmodelica]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
==Ujian Akhir Semester (UAS)==<br />
<br />
'''بِسْمِ اللّهِ الرَّحْمَنِ الرَّحِيْمِ'''<br />
<br />
'''Ujian Akhir Semester Sistem Fluida'''<br />
<br />
Nama : Iza Azamr Aminudin<br />
<br />
NPM : 1806233316<br />
<br />
Kelas : Sisflu-03<br />
<br />
Pada hari Kamis, 14 Januari 2020, kami kelas Sistem Fluida-03 melaksanakan Ujian Akhir Semester bersama pa Dai. Pada laman ini, saya akan menyampaikan soal dan jawaban yang saya jawab dalam UAS tersebut. Selamat membaca dan mohon koreksinya.<br />
<br />
<br />
===1. Jelaskan Urutan langkah-langkah dalam merancang sebuah Sistem Fluida===<br />
Berikut adalah langkah-langkah yang dapat dilakukan dalam merancang suatu sistem fluida.<br />
<br />
====Dokumentasi Jawaban====<br />
[[File:1. UAS Sisflu03 Iza Azmar Aminudin 1806233316.JPG|500px|center]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
===2. Buat dan jelaskan Process Flow Diagram sistem fluida yang melibatkan:===<br />
<br />
====a. Mesin Kerja====<br />
yaitu mesin yang berfungsi mengubah energi mekanis poros menjadi energi fluida ( energi potensial dan energi kinetik ).<br />
<br />
Contoh : pompa, kompresor, kipas (fan), propeler.<br />
<br />
Flow Chart:<br />
[[File:Inian1.png|500px|center]]<br />
<br />
<br />
====b. Mesin Tenaga====<br />
Mesin Kerja adalah mesin fluida yang berfungsi mengubah energi fluida (energi potensial dan energi kinetik) menjadi energi mekanis poros atau energi mekanik lainnya.<br />
<br />
Contoh : turbin, kincir air, dan kincir angin.<br />
<br />
Flow Chart:<br />
[[File:Inian2.png|500px|center]]<br />
<br />
====c. Mesin Kerja dan Mesin Tenaga====<br />
Sistem dengan kombinasi sistem ini memungkinkan untuk menghasilkan 2 siklus yang saling melengkapi, mesin kerja menggerakan fluida atau menambah energi nya yang nantinya energi fluida tersebut akan diserap oleh turbin. sedangkan pada turbin sendiri karena adanya energi fluida turbin akan menghasilkan energi listrik yang nantinya dapat dimanfaatkan oleh mesin kerja sebagai sumber energi mekaniknya.<br />
<br />
Flow Chart:<br />
[[File:Inian3.png|500px|center]]<br />
<br />
====Dokumentasi Jawaban====<br />
[[File:2. UAS Sisflu03 Iza Azmar Aminudin 1806233316.JPG|500px|center]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
===3. Jelaskan urutan langkah perhitungan-perhitungan (berikut formula/rumus yang dipakai) aliran fluida dalam kasus yang anda bahas didalam tugas besar anda masing-masing===<br />
Pada tugas besar kali ini, saya menganalisis bagaimana sistem fluida dalam boiler dalam PLTU dapat bekerja. Tujuan dari tugas besar ini adalah mencari nilai debit air yang dihasilkan oleh sistem. Berikut adalah persamaan yang digunakan dalam perhitungan tugas besar saya.<br />
<br />
[[File:Screen Shot 2021-01-18 at 21.31.20.png|400px|center]]<br />
<br />
[[File:Screen Shot 2021-01-18 at 21.31.33.png|700px|center]]<br />
<br />
*'''Keterangan'''<br />
<br />
[[File:Screen Shot 2021-01-18 at 21.31.41.png|300px|left]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
====Dokumentasi Jawaban====<br />
[[File:3. UAS Sisflu03 Iza Azmar Aminudin 1806233316.JPG|500px|center]]<br />
<br />
===4. Gunakan tool aplikasi MS Excel untuk mengitung sistem fluida kasus tugas besar anda dan bandingkan hasilnya dengan perhitungan yang telah anda buat dengan tool aplikasi openmodelica serta jelaskan hasilnya===<br />
<br />
Pada tugas besar kali ini, saya menganalisis bagaimana sistem fluida dalam boiler dapat bekerja. Tujuan dari tugas besar ini adalah mencari nilai debit air yang dihasilkan oleh sistem.<br />
<br />
Berikut adalah Properti dan Asumsi yang digunakan dalam perhitungan<br />
<br />
[[File:Screen Shot 2021-01-18 at 21.31.54.png|300px|left]]<br />
[[File:Screen Shot 2021-01-18 at 21.32.02.png|300px|left]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Berikut adalah persamaan yang digunakan dalam perhitungan tugas besar saya.<br />
<br />
[[File:Screen Shot 2021-01-18 at 21.31.20.png|400px|center]]<br />
<br />
[[File:Screen Shot 2021-01-18 at 21.31.33.png|700px|center]]<br />
<br />
*'''Keterangan'''<br />
<br />
[[File:Screen Shot 2021-01-18 at 21.31.41.png|300px|left]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Tujuan dari tugas besar ini adalah mencari nilai debit air yang dihasilkan oleh sistem.<br />
<br />
Dengan mengimplementasikan persamaan yang ada kedalam propert dengan batasan asumsi yang ada. Dengan menggunakan perangkat microsoft excel, berikut adalah hasilnya<br />
<br />
<br />
[[File:Screen Shot 2021-01-18 at 21.37.52.png|200px|center]]<br />
<br />
<br />
Sebagai perbandingan, berikut adalah hasilyang dihasilkan dari percobaan<br />
<br />
<br />
[[File:Screen Shot 2021-01-18 at 21.25.18.png|400px|center]]<br />
<br />
Setelah membandingkan kedua hasil tersebut, dapat disimpulkan bahwa terdapat perbadaan antara hasil simulasi debit fluida yang dihasilkan dengan menggunakan perangkat openmodelica dengan menggunakan excel yaitu sebesar +/- 3 m³. Hal ini disebabkan karena adanya error sangat perhitungan dan masalah floating dalam simulasi. Untuk itu, perlu dilakukan validasi dan verifikasi Kembali setiap melakukan suatu pemodelan sistem fluida. <br />
<br />
<br />
<br />
<br />
====Dokumentasi Jawaban====<br />
[[File:Screen Shot 2021-01-18 at 21.25.43.png|800px|center]]<br />
[[File:Screen Shot 2021-01-18 at 21.25.18.png|800px|center]]<br />
<br />
<br />
-Terima Kasih-</div>
Iza Azmar
http://air.eng.ui.ac.id/index.php?title=Valve-Iza_Azmar_Aminudin&diff=56823
Valve-Iza Azmar Aminudin
2021-01-18T15:20:49Z
<p>Iza Azmar: /* Ujian Akhir Semester (UAS) */</p>
<hr />
<div>Assalamu'alaikum Wr. Wb<br />
Salam Sejahtera untuk kita semua<br />
<br />
Perkenalkan saya:<br />
<br />
Nama : Iza Azmar Aminudin<br />
<br />
NPM : 1806233316<br />
<br />
Kelas : Sistem Fluida-03<br />
<br />
Pada Kesempatan kali ini, saya akan berbagi dengan teman-teman sekailan perihal pembelajaran Sistem Fulida di kelas Sistem Fluida-03. Selamat membaca dan mohon masukannya.<br />
<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 1 | Kamis 12 November 2020 ''' ==<br />
<br />
<br />
Pada kesempatan kali ini, kami mempelajari aliran fluida dalam valve. Kami menggunakan bantun aplikasi CFDSOF untuk menghitung losses yang terjadi pada aliran fluida dalam valve.Kami membahas mengenai ''opened gate valve'' dan simulasi aliran fluida yang sebelumnya sudah dijelaskan melalui dua ''part'' video ''tutorial'' simulasi di platform YouTube. Maka, setelah kelas pertama telah usai kami ditugaskan untuk melakukan hal yang sama kemudian ditambah simulasi tambahan satu ''gate valve''.<br />
<br />
Melalui laman ini, saya akan menjelaskan proses yang telah saya lakukan dalam menjalankan simulasi aliran fluida pada ''gate valve''. Simulasi yang saya lakukan adalah dua kali dengan ''gate valve'' yang sudah disediakan oleh Bang Edo kelas Sisflu 03 dan ''gate valve'' dari sumber lainnya.<br />
<br />
==='''Tugas 1: Simulasi Aliran dalam Valve menggunakan CFDSOF'''===<br />
<br />
'''T Valve''' <br />
<br />
''Valve'' ini sudah disediakan dalam bentuk .stl sehingga kita cukup melakukan simulasi saja. Berikut adalah hasil tangkapan layar dari proses simulasi yang telah dilakukan beserta penjelasannya.<br />
<br />
Berikut adalah hasil simulsi yang telah saya lakukan.<br />
[[File:Real madridtista.png|400px|thumb|center|Tampilan CFD SOF]]<br />
<br />
<br />
[[File:Barcilonaaa.png|400px|thumb|center|Tampilan CFD SOF]]<br />
<br />
<br />
[[File:11114.jpg|400px|thumb|center|Tampilan di Paraview]]<br />
<br />
'''Gate Water Valve'''<br />
<br />
Untuk simulasi objek kedua ini, perangkat lunak yang digunakan masih sama. Pada simulasi ini masih terjadi kendala dan hambatan yang serupa. Berikut penjelasan lebih lengkapnya.<br />
<br />
[[File:NewGateValve1.PNG|500px|center]]<br />
<br />
Simulasi pada perangkat lunak CFDSOF-NG menjalankan proses ''meshing'' dengan hasil yang baik. Gambar di atas adalah proses saat menjalankan proses iterasi.<br />
<br />
[[File:NewGateValve2.PNG|500px|center]]<br />
<br />
Sama seperti kendala sebelumnya, hasil simulasi pada CFDSOF-NG belum memberikan perbedaan distribusi tekanan pada ''valve'' saat di-''import'' ke perangkat lunak Paraview dan hanya memberikan warna biru secara keseluruhan. Hal tersebut membuat distribusi tekanan dan ''pressure drop'' tidak dapat diamati. Untuk kedepannya, akan dilakukan perbaikan dimulai dari perbaikan perangkat lunak yang digunakan.<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 2 | Kamis 19 November 2020 ''' ==<br />
Pada hari ini kami mempelajari bagaimana menggunakan modelica untuk menyelesaikan permasalahan yang ada di modelica.<br />
<br />
<br />
<br />
[[File:Antumisasi.png|400px|thumb|center|Tampilan Modelica]]<br />
<br />
<br />
<br />
[[File:Batamm.png|400px|thumb|center|Tampilan Modelica]]<br />
<br />
kami membahas juga mengenai sistem fluida itu sendiri, dimulai dari definisinya hingga pembahasan mengenai peran dari segitiga kecepatan pada ''blade'' mesin fluida.<br />
<br />
[[File:3_di_aireng.PNG|400px|center|thumb|pembahasan di kelas]]<br />
<br />
Sketsa tersebut menggambarkan juga tentang bagian-bagian dari blade, diantaranya ''hub'' dan ''tip''. Kedua komponen tersebut menyusun cara untuk menghitung spesifikasi dari mesin fluida terkait. Disampaikan juga bahwa analisis tersebut dapat menggunakan tiga metode, yaitu eksperimental, CFD (Computational Fluid Dynamics), dan teoritis. Ketiga metode tersebut saling melengkapi dan memiliki keuntungan-kerugiannya masing-masing. Eksperimental memiliki ''reliability'' paling tinggi karena secara real dilaksanakan sebuah penelitian terkait sebuah simulasi. Metode teoritis tidak lebih real daripada eksperimental, tetapi cukup efisien karena hanya memerlukan perhitungan (tidak perlu melakukan eksperimen), serta hanya bisa untuk sebuah kasus. Sementara itu, metode CFD adalah cara yang paling praktis untuk digunakan dan dapat dipraktekkan pada kondisi yang berubah-ubah, misal simulasi berputarnya sebuah turbin. Namun, CFD belum divalidasi secara langsung seperti kedua metode sebelumnya.<br />
<br />
[[File:5_di_aireng.PNG|400px|center|thumb|pembahasan di kelas]]<br />
<br />
Sesi kelas dilanjutkan dengan berdiskusi terkait perbedaan turbin impuls dan turbin reaksi. Kami juga berdiskusi terkait perbedaan mendasarnya, serta perbedaan bentuk dasar geometri ''blade''-nya, dimana ''blade'' turbin impuls lebih cekung.<br />
<br />
<br />
<br />
==='''Tugas 2: Mencoba Example dari Library OpenModelica'''===<br />
<br />
Tugas ketiga yang diberikan kepada kelas Sistem Fluida 03 adalah mengkaji dan mempelajari simulasi permodelan sistem fluida pada aplikasi OpenModelica, lebih spesifiknya adalah menggunakan fitur Examples di bagian Fluid Library. Kami ditugaskan untuk merekap hasil pembelajaran kita di air.eng.ui.ac.id seperti biasa.<br />
<br />
Melalui fitur yang ada di OpenModelica tersebut, contohnya Example (fluid library), sepertinya kita dapat melakukan simulasi aliran hingga sistem fluida (perpipaan).<br />
<br />
[[File:Fiturexample2.png|200px|center]]<br />
<br />
Gambar di atas adalah subfitur dari fitur Example yang terdapat di Library Fluid. Hasil pelajaran yang saya dapatkan adalah fitur-fitur tersebut dapat digunakan untuk menjalankan simulasi aliran sistem fluida. Kendati demikian, saya belum menemukan cara untuk dapat melakukan simulasi menggunakan aplikasi ini, proses tersebut masih saya lakukan dengan mencari referensi dan video di YouTube. Sejauh ini, saya menggunakan referensi modul OpenModelica, tayangan YouTube mengenai OpenModelica, dan bertanya kepada sesama rekan sekelas, dimana proses tersebut masih berlanjut hingga tulisan ini dibuat.<br />
<br />
Lebih dari itu, kita juga sudah dapat melakukan simulasi sistem fluida karena OpenModelica telah menyediakan ''template'' simulasi sistem fluida. ''Template'' tersebut dapat dilakukan dengan cara mengklik PumpingSystem pada fitur Examples. Berikut adalah ''template'' simulasi aliran fluida tersebut.<br />
<br />
[[File:Pumpsystem.PNG|500px|thumb|center|Simulasi aliran sistem fluida dari aplikasi OpenModelica]]<br />
<br />
<br />
Selain itu, ada pula fitur yang lain mengenai ''tank'' dengan masih melalui fitur Examples. Saya mencoba untuk ''input'' EmptyTank dan TankWithOverflow pada fitur tersebut, kemudian akan ditampilkan mengenai sketsa simulasi beserta metoda numerik atau ''coding''-nya.<br />
<br />
[[File:Emptytanks.PNG|500px|thumb|center|Fitur EmptyTanks]]<br />
<br />
[[File:Overflowtank.PNG|500px|thumb|center|Fitur TanksWithOverflow]]<br />
<br />
<br />
Kemudian, saya mencoba untuk melakukan ''simulate'' pada TankWithOverFlow yang sudah tersedia. Maka, saya memperoleh besaran angka mengenai tekanan dan properti lainnya. Di bawah ini adalah gambaran dari hasil perhitungan atau hasil ''simulate'' yang dilakukan.<br />
<br />
[[File:Hasiltank.PNG|500px|thumb|center]]<br />
<br />
but juga didapatkan besaran dari data yang telah disebutkan, seperti tekanan (1.589 bar), temperatur (20 degC), mass flow (2 kg/s), dan lain-lain<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 3 | Kamis 26 November 2020 ''' ==<br />
<br />
Pertemuan hari ini dibuka Pak Dai dengan memperkenalkan Pak Hariyo yang akan berbagi ilmu dengan kami terkait simulasi di open moelica. Selain itu, Pak Dai mengajak berdiskusi mahasiswa yang ada di kelas tentang definisi pemodelan sistem fluida. Lalu, yang saya dapat mengenai pemodelan sistem fluida dari penjelasan Pak Dai adalah sebagai berikut :<br />
<br />
Pemodelan fluida adalah usaha untuk mempelajari sistem aktual melalui suatu sistem yang disimplifikasi. Model tersebut adalah sistem yang disederhanakan yang bertujuan untuk mempresentasikan kondisi aktualnya. Permodelan itu sangat diperlukan karena bisa mempersulit proses saat menghadapi kondisi yang aktual yang komplek seperti skala yang besar, temperatur yang tidak tentu, dan semacamnya. <br />
<br />
Dari hal tersebut diperlukan pembuatan sistem untuk replika dari kondisi aktual tersebut. Sistem yang dibuat juga akan mempermudah dalam mempelajari mata kuliah terkait, yaitu Sistem Fluida dalam perubahan-perubahan variabel pada model dari sistem.<br />
<br />
Model dibagi menjadi 2, yaitu Model Fisik dan Model Virtual.<br />
<br />
Model Fisik merupakan pembuatan pemodelan dari alat tersebut. Sementara, Model Virtual adalah pembuatam pemodelan dengan cara menggunakan komputer atau komputasi yang memerlukan sistem fisika atau ilmu dasar, seperti prinsip fluida.<br />
<br />
Selain diskusi tersbut, Pak Hariyo memberikan arahan untuk simulasi menggunakan aplikasi OpenModelica mengenai Two Tanks, yaitu sebuah sistem fluida yang berbentuk horizontal & Empty Tank yang berbentuk vertikal.<br />
<br />
'''Analisa Two Tanks'''<br />
<br />
Pada deskripsi pada kolom di samping kanan. Terdapat penjelasan atau deskripsi singkat mengenai sistem example tersebut. Dikatakan bahwa terdapat dua pipa dengan ketinggian fluida pada tank satu dan dua berturut-turut adalah 0.9 dan 0.2 m beserta temperaturenya. Kemudain juga tertulis bahwa aliran akan mengalami titik equilibrium pada waktu 1.5 s dimana setelah itu tidak akan ada perubahan volume atau ketinggian air relative terhadap waktu. Dalam mencapai waktu 1.5 maka air akan mengalami perubahan yaitu penurunan volume pada tank 1 dan kenaikan pada tank 2 seiring terjadi perpindahan fluida dari tank 1 menuju tank 2 sampai tidak terjadi aliran kembali pada saat ketinggian fluida pada tank mencapa 0.5 m.<br />
[[File:Ysbp w3 1 1.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
[[File:Ysbp w3 1 2.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Berikut ini adalah laman coding dari pemodelan yang hendak disimulasikan.<br />
[[File:Ysbp w3 1 3.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Nomor 1 adalah maximum waktu dimana simulasi akan berhenti secara otomatis pada waktu 1.5 dan klik ok untuk melaksanakan simulasi.<br />
[[File:Ysbp w3 1 4.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Foto berikut adalah parameter atau dimensi pada tank. Baik tank satu dan dua memiliki area yang sama namun yang membedakan adalah ketinggian fluida pada masing-masing tangki.<br />
[[File:Ysbp w3 1 5.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Foto berikut adalah parameter atau dimensi pada pipa. Tentunya untuk dimensi dapat kita atur atau setting sedemikian rupa sesuai dengan kehendak dan kebutuhan kita dalam mensimulasikan suatu aliran fluida.<br />
[[File:Ysbp w3 1 6.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Jadi skema yang saya pikirkan adalah: Karena terdapat perbedaan ketinggian fluida pada tank satu dan dua sehingga sesuai dengan hukum aliran fluida, air akan mengalir dari daerah yang lebih tinggi menuju reservoir atau posisi yang lebih rendah. Maka pada simulasi ini tank 1 akan mengalami pengurangan volume dan tank dua akan mengalami kenaikan seiring adanya aliran fluida melalui pipa sampa pada titik equilibrium pada waktu 1.5 s dan ketinggian kedua tank adalah 0.5 m<br />
[[File:Ysbp w3 1 7.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
'''Analisis Empty Tanks'''<br />
<br />
Pada simulasi kedua ini, Pak Hariyo mencoba menggunakan fitur empty tanks yang dapat diakses dari libraries, yaitu: Modelica -> FLuid -> Examples -> Tanks -> Empty Tanks. Pada fitur ini dapat kita lihat pada default settingsnya terdapat dua tank yang dihubungkan oleh suatu pipa. Adapun fitur tersebut adalah empty tanks dimana pada simulasi ini terdapat dua tanki yang dihubungkan oleh satu pipa antara satu dengan lainnya. Berikut ini adalah penampang gambar fitur empty tanks:<br />
[[File:Ysbp w3 2 1.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Berikut ini adalah pemodelan dari dua buah tank (tank satu dan tank dua) yang dihubungkan melalui suatu pipa beserta asumsi gravitasional pada pojok kanan atas.<br />
[[File:Ysbp w3 2 2.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Berikut ini adalah bentuk coding dari pemodelan empty tanks.<br />
[[File:Ysbp w3 2 3.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Kemudian apabila kita mengklik pada tank maka akanterdapat settingan untuk mengatur parameter tank tersebut. Pada pemodelan ini cross section dan tinggi tank satu dan dua adalah sama (Volume sama juga). Namun yang membedakan adalah tinggi ataupun volume dari fluida yang terdapat di dalam tank. dimana pada tank satu sebesar 1 m^3 dan tank dua sebesar 10^-6 m^3.<br />
[[File:Ysbp w3 2 4.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Berikut ini adalah gambar parameter dari pipa yang menghubungkan tank satu dan dua.<br />
[[File:Ysbp w3 2 5.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Sebelum dilakukan simulasi, dilakukan terlebih dahulu setup simulasi dengan menentukan time start/stop. Pada simulasi ini time terset selama 50 detik. Setelah itu dapat mengklik 'Ok' untuk memulai simulasi.<br />
[[File:Ysbp w3 2 6.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Setelah dilakukan simulasi akan muncul fitur plotting secara otomatis pada layar. Dengan mencentang parameter volume pada tank satu dan dua, kita dapat melihat grafik perubahan volume pada pipa satu dan dua. Dimana volume pada tank satu berkurang sementara volume pada tank dua menunjukan kenaikan seiring terjadinya aliran fluida dari tank satu menuju tank dua melalui pipa. Sampai pada posisi pipa satu kosong dan pipa dua terisi sebanyak volume pipa satu yaitu sebanyak 1 m^3<br />
[[File:Ysbp w3 2 7.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
<br />
<br />
==='''Tugas 3: Analisis Pemodelan Sistem Dengan Tools Openmodellica'''===<br />
<br />
'''Open Modelica Heating System'''<br />
[[File:Tugas3_sifluu_1.png|center|400px|thumb|Heating System]]<br />
1. Deskripsi Uraian Fisik<br />
Pada model sistem fluida ''Heating System'', tujuan dari sistemnya adalah untuk memanaskan fluida melalui sebuah skema sistem fluida dan dipanaskan dengan suatu sistem pemanasan. Nemun, di situ juga terdapat keterlibatan dari komponen-komponen controlling system. Komponen tersebut berfungsi untuk memberikan feedback dan menyesuaikannya dengan temperatur fluida yang diinginkan.<br />
<br />
'''2. Prosedur analisa pemodelan'''<br />
<br />
'''3. Analisis dan Intepretasi Hasil Pemodelan'''<br />
<br />
'''4. Konsep utama hukum fisika yang diimplementasikan dalam pemodelan'''<br />
'''5. Hasil simulasi parameter untuk mendukung kesimpulan yang diperoleh'''<br />
<br />
<br />
'''Open Modelica Three Tanks'''<br />
[[File:Tugas3_sifluu_2.png|center|400px|thumb|Three Tanks]]<br />
<br />
'''1. Deskripsi Uraian Fisik'''<br />
Pada model sistem fluida ''Three Tanks'' menunjukkan adanya 3 buah tanki yang berisi fulida(air), disetiap tanki memiliki volume air yang berbeda, yaitu pada tanki pertama berisi air dengan volume 8 m^3,serta tangki kedua dan ketiga terisi air dengan volume 3 m^3 .<br />
<br />
'''2. Prosedur analisa pemodelan'''<br />
Dalam melakukan permodelan analisa three-tank di openmodelika, kita dapat dilakukan dengan langkah-langkah berikut:<br />
<br />
a.Membuka aplikasi openmodelica<br />
<br />
b.Membuka library openmodelica dengan memilih file Three Tank yang dapat ditemukan memalui cara berikut: (Modelica - >Fluid ->Example -> Tanks => Three Tanks)<br />
<br />
c.Cek gambar permodelan yang akan di analisis, jika sesuai maka check kodingan dengan mengklik symbol checklist berwarna hijau.<br />
<br />
d.Jika semua variable sudah sesuai, maka lakukan simulasi dengan meng klik symbol (->) berwarna hijau dan tunggu beberapa saat untuk mengatahui hasil simulasinya.<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 3 | Kamis 26 November 2020 ''' ==klik ploting yang terdapat di pojok kanan bawah sebelah model sehingga kita dapat melihat hasil simulasi dan dapat di replesentasikan dalam bentuk grafik dengan mencentang variable yang ingin dibandingkan.<br />
<br />
f.Jika ingin mensimulasikan pada interval waktu tertentu maka, kit abs klik symbol S pada bagian model dan mengubah stop time sesuai dengan interval waktu yang kita butuhkan<br />
<br />
<br />
'''3. Analisis dan Intepretasi Hasil Pemodelan'''<br />
<br />
'''4. Konsep utama hukum fisika yang diimplementasikan dalam pemodelan'''<br />
<br />
'''5. Hasil simulasi parameter untuk mendukung kesimpulan yang diperoleh'''<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 4 | Kamis 3 Desember 2020 ''' ==<br />
<br />
Pada pembelajaran kali ini, kami mempelajari simulasi di perangkat lunak OpenModelica. Materi kelasnya adalah remodeling dari examples pada open modelica. <br />
<br />
[[File:3des2020dokum1.jpg|500px]]<br />
<br />
1. Pertama menginput semua equipment pada modeling sheet.<br />
<br />
2. Lalu menyusun dan menyambungkan equipment menjadi sistem<br />
<br />
3. Lalu isi parameter di setiap equipment. Check modeling.<br />
<br />
4. Simulasikan.<br />
<br />
Berikut hasil remodelling dari example. Bagian kiri adalah example dan bagian kanan adalah remodelling.<br />
<br />
[[File:TT2.jpg|500px]]<br />
<br />
Lalu remodeling empty tank dan perbandingan hasilnya seperti ini<br />
<br />
[[File:ET001.jpg|500px]]<br />
<br />
Lalu melakukan permodelan konservasi massa pada control volume.<br />
<br />
[[File:consmass.jpg|700px]]<br />
<br />
Berikut kodingnya<br />
<br />
[[File:consmass1.jpg|700px]]<br />
<br />
dan berikut hasilnya<br />
<br />
[[File:consmass2.jpg|700px]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
==='''Tugas 4: Pemodelan Sistem Fluida dengan OpenModelica'''===<br />
<br />
Perhatikan gambar sistem fluida di dalam suatu Siklus Kombinasi Pembangkit Daya (Combined Cycle Power Plant) seperti diberikan dalam gambar, dan berilah uraian penjelasan pertanyaan berikut :<br />
<br />
[[File:Sistem Fluida pr4.png|500px|center|thumb|ThermoSysPro.Examples.CombinedCyclePowerPlant.CombinedCycle_Load_100_50]]<br />
<br />
<br />
'''1. Bagaimanakah analisa termodinamika (konservasi massa dan energi) pada sistem tersebut, buat skematik analisisnya.'''<br />
<br />
Model Combined Cycle Power Plant digunakan untuk mensimulasikan reduksi beban berlangkah pada power generator dari 100% menjadi 50% dalam waktu 800 detik. Terdapat 2 sistem dalam simulasi ini, yaitu sistem dengan ''gas turbine'' dan ''steam turbine.'' Berikut adalah keterangan mengenai sistem ''gas turbine'' dan steam turbine.''<br />
<br />
<br />
'''a. Gas Turbine'''<br />
[[File:Screen Shot 2020-12-10 at 02.27.41.png|200px|right|thumb|Gas Turbine dalam simulasi]]<br />
Komponen:<br />
<br />
(-) Compressor : Meningkatkan tekanan udara dan temperature udara sebelum dialirkan menuju combustion chamber . Proses pada compressor adalah isentropic-adiabatik<br />
<br />
(-) Combusition Chamber: Tempat dimana udara yang sudah dinaikan pressure dan temperature di kompresor disatukan dengan bahan bakar menyebabkan temperature udara meningkat dengan kondisi isobaric. Udara panas hasil ruang bakar diteruskan ke turbine.<br />
<br />
(-) Turbine : Gas panas yang memiliki temperature dan pressure tinggi diteruskan ke turbin untuk memutarkan turbin. Hasil dari turbin ada dua. Yaitu power yang nantinya akan diteruskan ke altenator generator dan udara panas hasil dari turbin gas yang akan diteruskan ke Heat Recovery Steam Generator.<br />
<br />
<br />
Sistem:<br />
<br />
Gas Turbine yang berputar akibat dari panas yang di hasilkan pada combustiom chamber yang di aliri oleh nozzle menuju turbin. Siklus yang terjadi dalam gas turbine adalah siklus rankine.<br />
[[File:Rankine-cycle.jpg|200px|center|thumb|Siklus Rankine]] <br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
'''b. Steam Turbine'''<br />
[[File:Screen Shot 2020-12-10 at 02.45.29.png|300px|right|thumb|Gas Turbine dalam simulasi]]<br />
Komponen:<br />
<br />
(-) Heat Recovery Steam Generator (HRSG) adalah equipment yang digunakan untuk menggunakan panas dari terusan turbin gas panas yang digunakan untuk memutarkan turbin multi stage dari HP, MP dan LP.<br />
<br />
<br />
Sistem :<br />
Panas turbin masuk HRSG dan dipanaskan kembali diteruskan ke turbin multi stage turbin dan memutarkan turbin. Semua turbin yang memutarkan shaft di searahkan di alternater agar menyelaraskan Gerakan shaft untuk memutarkan generator dan menghasilkan listrik. Pada LP turbine uap panas dimasukan ke condenser. Uap panas diubah menjadi liquid di condenser. Liquid dipompa kan lagi ke LP drum untuk di siklus ulang di HRSG. Gas Turbine Engine menggunakan siklus braytone dan Steam turbine menggunakan siklus rankine.<br />
[[File:Bryton-cycle.jpg|300px|center|thumb|Bryton Cycle]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
'''2. Lakukan identifikasi komponen-komponen utama pada sistem serta berilah deskripsi fungsi kerjanya dalam sistem dan penjelasan analisis parameter yang digunakan.'''<br />
<br />
<br />
'''Bagian 1: Turbin Gas'''<br />
<br />
*Rangkaian Gas Turbine<br />
[[File:TugasSistem16.PNG|400px|center|thumb|Rangkaian Gas Turbine]]<br />
<br />
<br />
*'''Compressor''': Meningkatkan tekanan udara dan temperature udara sebelum dialirkan menuju combustion chamber . Proses pada compressor adalah isentropic-adiabatik<br />
[[File:TugasSistem17.PNG|400px|center|thumb|Compressor]]<br />
<br />
<br />
*'''Gas Turbine:''' untuk mengubah energi dari tekanan pada suatu fluida menjadi energi kinetik yang nantinya digunakan untuk memutar generator.<br />
[[File:TugasSistem18.PNG|400px|center|thumb|Gas Turbine]]<br />
<br />
<br />
*'''Combustion Chamber:''' Ruang pembakaran/bertemunya bahan bakar dan udara untuk menghasilkan energi panas<br />
<br />
[[File:TugasSistem20.PNG|300px|left|thumb|Combustion Chamber(1)]]<br />
[[File:TugasSistem19.PNG|400px|center|thumb|Combustion Chamber(2)]]<br />
[[File:TugasSistem21.PNG|400px|center|thumb|Combustion Chamber(3)]]<br />
<br />
<br />
<br />
'''Bagian 2: HRSG (Steam Generator)'''<br />
*'''Condenser:''' Untuk mengkondensasikan uap hasil pembuangan ekstraksi turbin menjadi titik-titik air (air kondensat)<br />
[[File:TugasSistem2.PNG|400px|center|thumb|condenser]]<br />
<br />
<br />
*'''Drum:''' Tempat penampungan air panas dan tempat terbentuknya uap<br />
[[File:TugasSistem3.PNG|400px|center|thumb|Drum]]<br />
<br />
<br />
*'''Generator:''' Pembangkit listrik dengan mengubah energi mekanik menjadi energi listrik<br />
[[File:TugasSistem4.PNG|400px|center|Generator]]<br />
<br />
<br />
*Superheater Heat Exchanger: untuk memanaskan uap jenuh yang keluar dari steam drum, dengan memanfaatkan gas panas hasil pembakaran. Terdiri dari 3 komponen yaitu 3 yaitu superheater HP,MP dan LP.<br />
[[File:TugasSistem5.PNG|400px|center|Superheater Heat Exchanger]]<br />
<br />
<br />
*Evaporator Heat Exchanger<br />
[[File:TugasSistem6.PNG|400px|center|thumb|Evaporator]]<br />
<br />
<br />
<br />
*Economiser Heat Exchanger<br />
[[File:TugasSistem7.PNG|400px|center|thumb|Economiser]]<br />
<br />
<br />
<br />
*'''Pipe:'''sebagai penyaluran fluida di system.<br />
[[File:TugasSistem8.PNG|400px|center|thumb|Pipe]]<br />
<br />
<br />
*'''Pump:''' untuk menggerakan fluida dengan menaikkan tekanan pada fluida<br />
[[File:TugasSistem9.PNG|400px|center|thumb|Pump]]<br />
<br />
*'''Steam Turbine''' <br />
<br />
Stodola Turbine: mengubah energi potensial uap menjadi energi kinetik dan selanjutnya diubah menjadi energi mekanis dalam bentuk putaran poros turbin. Steam turbine berputar akibart dari uap panas HRSG. Pada steam turbine ada 3 turbine multistage dimana turbine High Pressure, Medium Pressure dan Low Pressure yang sama sama menggerakan shaft untuk memutarkan generator. Berikut parameter dari steam turbine.<br />
[[File:TugasSistem10.PNG|400px|center|thumb|Steam Turbine]]<br />
<br />
<br />
*'''Control Valve :''' valve yang digunakan sebagai pengontrol laju aliran fluida yang berada pada system yaitu control valve<br />
[[File:TugasSistem11.PNG|400px|center|thumb|Control Valve]]<br />
<br />
<br />
*'''Water Mixer:'''sebagai penyampur fluida di HRSG<br />
[[File:TugasSistem12.PNG|400px|center|thumb|Water Mixer]]<br />
[[File:TugasSistem13.PNG|400px|center|thumb|Water Mixer]]<br />
<br />
<br />
*'''Water Splitter'''<br />
[[File:TugasSistem14.PNG|400px|center|thumb|Water Splitter]]<br />
[[File:TugasSistem15.PNG|400px|center|thumb|Water Splitter]]<br />
<br />
<br />
'''3. Medium fluida kerja apa saja yang terjadi dalam proses siklus tersebut, dan bagaimanakah proses analisis perhitungan dalam pemodelan.'''<br />
<br />
Medium fluida kerja yang bekerja dalam proses tersebut sebagian besar adalah Mesin Fluida, yaitu:<br />
<br />
(-)Turbin Gas (Menghasilkan kerja) dari Natural Gas ke Superheated gas<br />
<br />
(-)Turbin Uap (Menghasilkan kerja) Uap panas dan superheated gas<br />
<br />
(-)Pompa Sentrifugal (Membutuhkan kerja) Fluida cair<br />
<br />
(-)Kompresor (Membutuhkan kerja) Natural gas<br />
<br />
Pada Analisa perhitungannya menggunakan hukum konservasi energi dan konservasi massa. Pada kompresor, pompa,turbin, dan HRSG mengalami proses adiabatik di mana proses adiabatik adalah proses yang tidak terjadi pergantian kalor dari sistem kelingkungan ataupun sebaliknya. Pada proses ini diasumsikan kondisi steady state dan energi kinetic potensial diabaikan.<br />
<br />
<br />
<br />
'''4. Jelaskan flow line (jalur koneksi) masing-masing yang diberi warna hitam, merah, dan biru sesuai dengan interkoneksi yang diberikan dalam diagram tersebut.'''<br />
<br />
- Jalur hitam<br />
<br />
Jalur koneksi warna hitam yang tebal pada sistem Combined Cycle Power Plant menunjukkan alur gas yang terjadi pada sistem tersebut. Pada sistem tersebut, jalur gas tersebut adalah jalur suplai udara pada Gas Turbine dan jalur exhaust dari Gas Turbine<br />
<br />
- Jalur merah<br />
<br />
Jalur koneksi warna merah pada sistem Combined Cycle Power Plant menunjukkan alur uap temperatur tinggi pada sistem. Jalur uap tersebut melalui bagian Heat Exchanger, dan menyuplai uap untuk menggerakkan Turbin Uap Stodola.<br />
<br />
- Jalur biru<br />
<br />
Jalur koneksi warna biru pada sistem Combined Cycle Power Plant menunjukkan alur uap temperatur rendah pada sistem. Jalur ini terdapat di proses Heat Exchanger terutama pada bagian economizer, dan tangki penyimpanan.<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 5 | Kamis 10 Desember 2020 ''' ==<br />
<br />
Pada pembelajaran sistem fluida hari ini, Pak Hariyo membahas kembali mengenai pemodelan sistem fluida. Salah satu pemodelan sistem yang dianalisa adalah model kompresor yang terdapat di dalam library ThermoSysPro.<br />
<br />
Kemudian kami diminta untuk melakukan remodelling dari kompresor. Pertama kita harus mengidentifikasi komponen-komponen yang terdapat pada model kompresor. Pada model kompresor, terdapat kompresor, pipa, dan sumber kondisi batas, dan pembuangan (sink).<br />
<br />
Pada komponen-komponen pada model kompresor, terdapat parameter-parameter yang dapat diubah. Seperti contoh pada komponen kompresor, terdapat parameter Compression Factor, Isentropic Efficiency, dan Power Losses due to hydrodynamic friction.<br />
<br />
<br />
OpenModelica menyediakan fitur skema kompresor yang dapat diakses dari librarynya dalam ThermoSysPro--> Examples--> SimpleExamples--> TestCompressor, dimana skemanya menapilkan gambaran seperti gambar berikut.<br />
<br />
[[File:TestKompresor.PNG|360px|center|thumb|Diagram Test Compressor dari OpenModelica]]<br />
<br />
Berangkat dari hal tersebut, kami diminta untuk mensimulasikan permodelan kompresor yang sama, hanya saja susunan komponen sistem fluidanya kami yang menyusun secara manual. Kemudian dari hal tersebut, kami diminta untuk membandingkan hasil simulasi template dari OpenModelica dengan hasil dari yang kami buat.<br />
<br />
Gambaran dari komponen kompressor tersebut dapat diakses dengan Machines--> Components--> Compressor, dan tampilannya sebagai berikut.<br />
<br />
[[File:KompresorVian.PNG|150px|center|thumb|Element kompresor dari environtment openmodelica]]<br />
<br />
setelah itu kami melakukan remodelling dari contoh sistem kompresor tersebut. Kemudian di akhir pertemuan pak Hariyo memberikan kami Tugas Besar<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 6 | Kamis 17 Desember 2020 ''' ==<br />
<br />
Pada minggu ini, kelas sistem fluida diisi oleh kuliah tamu yag diisi oleh Pak Dr. Harun alumni S3 DTM yg juga berkecimpung di sektor industri pembangkit tenaga listrik bersedia untuk memberikan materi. Beliau adalah CEO PT Indopower Internasional. <br />
<br />
Kuliah kali ini membahas mengenai Combined-Cycled Power Plant (CCPP) yang digunakan dalam industri untuk membangkitkan listrik menggunakan combined cycle.<br />
<br />
Evaluasi dari combined cycle salah satunya adalah efisiensi, harga, yang mnejadi patokan pemilihan tander. <br />
<br />
<br />
Sebelum membahas mengenai CCPP, pak Harun memberikan sedikit pengenalan mengenai turbin gas. Di awal tahun 1950, sekitar 224 turbin gas mulai beroperasi di seluruh dunia. Kapasista turbin gas pada saat itu berkisar sekitar 27.000kW. Turbin gas merupakan combustion turbine yang memiliki beberapa konfigurasi seperti turbojet, turboprop, turboshaft, high-bypass turbofan, low bypass afterburning turbofan. Sekedar pengetahuan, turboprop biasanya dipasang di pesawat karena paling hemat bahan bakar dibanding gas turbin lainnya. Turbin gas terdiri dari 2 tipe: 1.) Heavy Duty; 2.) Aeroderivative. Untuk siklus gas turbin yang digunakan adalah siklus Brayton.<br />
<br />
Terdapat beberapa pertimbangan dalam memilih turbin gas, beberapa pertimbangan tersebut adalah tahun dibuat produknya, efisiensi site, heat rate, dan fuel consumption<br />
<br />
CCPP merupakan pembangkit listrik yang menggunakan 2 siklus yaitu siklus dari turbin gas (Brayton Cycle) dan siklus dari turbin uap (Rankine Cycle). Secara garis besar digambarkan oleh flow berikut:<br />
<br />
[[File:Combined Cycle Power Plant FlowDiagram.jpg|thumb|Flow diagram sederhana dari Combined Cycle Power Plant|800px|center]]<br />
<br />
[[File:TurbinVian7.JPG|500px|center]]<br />
<br />
Dengan memanfaatkan energi sisa dari turbin gas untuk menggerakkan turbin uap, maka efisiensi dari pembangkit listrik jenis ini tinggi.<br />
<br />
=='''Sinopsis Tugas Besar'''==<br />
Pada tugas besar kali ini saya akan mensimulasikan suatu sistem fluida untuk pembangkitan daya listrik menggunakan mesin-mesin fluida. Kali ini, saya akan melakukan suatu simulasi pada drum boiler menggunakan perangkat openmodelica. Steam Drum atau drum boiler adalah salah satu komponen pada boiler pipa air yang berfungsi sebagai reservoir campuran air dan uap air, dan juga berfungsi untuk memisahkan uap air dengan air pada proses pembentukan uap superheater. Namun tidak semua boiler pipa air (water tube) yang menggunakan steam drum ini. Boiler supercritical beroperasi pada tekanan sangat tinggi di atas tekanan kritis, sehingga tidak dimungkinkan terbentuk gelembung-gelembung uap air, karena itulah boiler supercritical tidak memerlukan steam drum untuk memisahkan air dengan uap air.<br />
<br />
[[File:Boiler drum fig1.jpg|300px|center|thumb|Ilustrasi Boiler Drum Source: https://www.eurotherm.com/process-control-applications/boiler-drum-level-control/]]<br />
<br />
== ''' Tugas Besar''' ==<br />
<br />
==='''Judul: Pemodelan ''Drum Boiler'' untuk keperluan PLTU dengan Menggunakan Perangkat OpenModelica'''===<br />
<br />
Oleh:<br />
Iza Azmar Aminudin (1806233316)<br />
<br />
===Pendahuluan===<br />
Kebutuhan energi di Indonesia yang semakin sehari akan semakin meningkat seiring dengan semakin banyaknya pertumbuhan manusia dan juga mobilitas manusia modern yang sangat tinggi dan oerlu ditunjang oleh energi yang cukup. Salah satu sumber energi yang sering dimanfaatkan di Indoensia adalah listrik dari PLTU. Di sisi lain, Pembangkit uap atau boiler adalah satu komponen penting dalam PLTU, dimana bolier berperan merubah panas dari sumber energi menjadi ke fluida pendingin primer ke pendingin sekunder yang menghasilkan uap untuk menggerakkan turbin, kualitas uap yang dihasilkan berpengaruh terhadap keluaran daya listrik PLTU. Salah satu komponen pada boiler adalah Steam Drum yang berfungsi menampung air umpan sistem dalam pembuatan uap yang temperaturnya cukup tinggi dan memisahkan fluida antara fase gas dan fase cair. <br />
<br />
Pembangkit uap merupakan adalah proses yang kompleks dan rumit dan berperilaku nonlinier (Adam, 1999). Model matematika lengkap biasanya menggabungkan beberapa aspek. Untuk pemodelan boiler untuk skala besar biasa dilakukan dengan menggunakan software besar dan berbasar seperti RELAP, TRAC dan Reyes walau demikian software ini mahal dan rumit. Sedangkan model sederhana lebih cocok untuk digunakan dalam pemodelan sistem dan untuk dikembangkan dalam penelitan bidang kendali pada suatu universitas. Untuk itu, pada kesempatan ini, penulis akan membuat suatu pemudelan sederhana dengan menggunakan software open modelica sebagai perangkat untuk mensimulasikan salah satu aplikasi sistem fluida yaitu drum boiler.<br />
<br />
Tugas besar sistem fluida dilaksanakan untuk dapat membantu kami memahami aplikasi mata kuliah sistem fluida (perpipaan beserta mesin fluidanya) pada suatu sistem. Tugas besar berbentuk suatu simulasi yang dilakukan dengan mengaplikasian perangkat lunak OpenModelica karena kondisi secara ril dapat ditinjau dengan metode tersebut. Dengan menggunakan aplikasi ini, kami juga dapat mendapatkan gambaran dengan mudah terkait berbagai aspek pada waktu yang sesungguhnya sesuai dengan parameter dan variabel yang kita tentukam secara real time.<br />
<br />
Terdapat tiga proses perhitungan dalam sistem fluida, seperti yang pernah disebutkan di kelas, yaitu secara eksperimental, simulasi, dan perhitungan manual (teoritis) untuk validasi. Selain itu, apabila kami melakukan simulasi secara nyata dengan miniatur atau prototipe komponen, hal tersebut tidak memungkinkan. Jika melakukan perhitungan dengan teoritis, maka hal tersebut perlu dilatih pada saat kami berkuliah dan perhitungan manual akan melibatkan perhitungan yang rumit dan banyak faktor faktor yang diabaikan seperti kondisi yang dianggap steady state. Dengan begitu, kami melakukan simulasi ini akan dirasa paling cocok apabila menggunakan metode CFD (komputasi).<br />
<br />
<br />
<br />
===Dasar Teori===<br />
Boiler adalah bejana tertutup yang menyediakan sarana untuk mengkonversi air menjadi uap. Uap di bawah tekanan kemudian digunakan untuk mentransfer panas untuk selanjutnya menajadi uap. Boiler atau pembangkit uap uap adalah suatu sistem atau peralatan yang mengubah energi seperti energi kimia dari bahan bakar seperti batubara, minyak, gas atau energi nuklir menjadi energi panas dan menggunakan untuk memanaskan air menjadi uap air. Uap air yang dihasilkan kemudian digunakan untuk memanaskan bahan atau melakukan kerja mekanik melalui sebuah mesin berputar seperti turbin. Pada pembangkit lisrik maka turbin akan menggerakan generator penghasil arus listri. Secara umum, boiler ap memiliki dua subsistem utama. Subsistem pertama adalah tungku boiler dimana bahan bakar dan udara dicampur dan dibakar untuk menghasilkan gas panas buang. Sedangkan subsistem kedua adalah subsistem transfer panas yang biasanya terdiri steam drum. Steam Drum adalah suatu alat pada boiler yang berfungsi menampung air dari feedwater sistem dalam pembuatan uap yang temperaturnya cukup tinggi dan memisahkan fluida antara fase gas dan fase cair (steam).<br />
<br />
Besar/kualitas steam yang dihasilkan baik itu suhu, tekanan maupun laju aliran steam sangat dipengaruhi oleh aliran gas buang panas yang dihasilkan dari pembakaran di dalam turbin gas. Di samping itu, steam yang dihasilkan juga dipengaruhi oleh level dari drum itu sendiri. Untuk bisa dihasilkan steam dengan kualitas yang baik tersebut, maka berbagai parameter di dalamnya harus dapat dikontrol dengan baik, mengingat karakteristik dinamiknya yang sering berubah menyesuaikan beban proses yang ada. Salah satu komponen kontrol yang penting adalah High Pressure Steam Drum (HP Drum). Parameter kontrol yang harus dijaga dengan baik adalah level air pada steam drum tersebut yang harus selalu dijaga pada ketinggian tertentu. Apabila terlalu tinggi, maka steam akan basah sehingga berpotensi merusak peralatan-peralatan yang menggunakan steam tersebut, seperti steam turbine dan lain-lainnya. Sebaliknya apabila terlalu rendah, maka tube-tube dari boiler yang bersangkutan akan menjadi over heated sehingga umur boiler menjadi singkat.<br />
<br />
Sistem boiler merupakan sistem pembangkit uap panas (steam generator) yang memanfaatkan energi perpindahan panas dari hasil pembakaran untuk mengubah air menjadi produk utama berupa steam. Dua jenis pembangkit daya yaitu berupa turbin gas, dan turbin steam atau dikenal sebagai Combined Cycle (CC), maupun Combined Heat Power (CHP) menghasilkan energi listrik dan panas. Oleh sebab itu boiler dibedakan dalam dua tipe, yaitu:<br />
<br />
'''1.''' Boiler dengan pembakar (fired boiler) yang digunakan pada sistem pembangkit daya dengan turbin steam; <br />
<br />
'''2.''' Boiler tanpa pembakar (unfired boiler atau Heat Recovery Steam Generation/HRSG) yang berfungsi sebagai penukar panas (heat exchanger) untuk mengubah gas panas dan air menjadi steam.<br />
<br />
Karakteristik serta sirkulasi operasi kedua jenis boiler tersebut pada prinsipnya sama yaitu menghasilkan steam dari air dengan memanfaatkan energi panas. Keduanya mempunyai kehandalan (reliability) operasi serta perpindahan panas maksimum yang memegang peranan penting, dan sifatnya kritis terhadap perubahan suhu gas. Salah satu parameter operasi boiler yang harus dijaga dengan baik adalah level/ ketinggian permukaan air dalam HP drum. Untuk boiler dengan kapasitas besar, pengontrolan level steam drum dikenal dengan istilah tiga (three) elemen dan satu (single) elemen level control. Single element level control akan difungsikan pada saat produksi steam masih di bawah 30%, dan begitu lebih besar daripada 30%, maka sistem kontrol level secara otomatis pindah ke three elemen level control. Pada single element, level semata-mata dikontrol oleh level air pada steam drum, sedang pada three element, di mana parameter proses dikontrol adalah kombinasi dari level air pada steam drum, laju aliran steam yang dihasilkan, dan tekanan steam yang dihasilkan.<br />
<br />
Skema Steam Drum untuk produksi uap ditunjukkan pada Gambar berikut ini. dimana diperlihatkan produksi uap menggunakan unit drum-boiler. Air umpan disalurkan oleh pompa feedwater ke dalam steam drum. Karena gravitasi, air mengalir turun melalui downcomer-riser lingkaran tertutup menghasilkan uap jenuh, yang mengalir di sepanjang tabung riser sebelum dikumpulkan dan dimasukkan kembali ke dalam drum, uap jenuh mengalir melalui permukaan air sampai keluar setelah mencapai outlet Steam Drum untuk selanjutnya disalurkan ke turbin uap.<br />
<br />
<br />
[[File:Boiler drum fig1.jpg|300px|center|thumb|Ilustrasi Boiler Drum Source: https://www.eurotherm.com/process-control-applications/boiler-drum-level-control/]]<br />
<br />
<br />
<br />
===Tujuan Penelitian===<br />
Tujuan dari tugas besar ini adalah untuk mengembangkan model sistem Steam Drum pada sistem boiler sederhana yang akan digunakan pada penelitian lanjutan sebagai pengembangan algoritma kendali pada model sistem. Pengembangan yang dilakuan mengacu pada prisip-prinsip sistem fluida.<br />
<br />
<br />
<br />
===Metodologi===<br />
Variabel yang alan dianalisa dalam Steam Drum boiler adalah sebagai berikut:<br />
<br />
'''1. tekanan uap air;'''<br />
<br />
'''2. temperatur uap air;'''<br />
<br />
'''3. dan laju masa air dalam sistem'''<br />
<br />
Pengukuran tekanan air dan temperatur uap pada Steam Drum adalah hal yang sangat penting untuk safety dan efisiensi operasional dari boiler. Dapat dikatakan bahwa Steam Drum adalah jantung dari sebuah boiler. Oleh karenanya dalam merancang dan menganalisa sistem kendali pada bolier diperlukan suatu model Steam Drum yang sederhana ringkas namun mampu digunakan sebagai model sistem yang akan di uji. Varibel yang akan diuji adalah tekanan air normal, suhu air dan uap dalam sistem, dan laju massa air yang mengalir melewati sistem dari pump dan keberadaanya untuk menjadi uap adalah dalam waktunya antara 0 dan 500 detik. <br />
Steam Drum adalah sistem proses atau plant yang bersifat non-linear dan kompleks karena banyaknya interaksi dari variabel variable input dan output sistem. Oleh karenanya untuk menurunkan model matematika, struktur internal dan fungsi subsistem dari boiler harus dipelajari. Model matematika dari boiler ini diturunkan dari kesetimbangan massa dan energi. <br />
<br />
<br />
[[File:Rumus satu api.png |200px|center]]<br />
<br />
<br />
Dengan memenuhi kaidah gerak jatuh bebas maka debit fluida yang keluar dari Steam Drum akan setara akar dari dengan ketinggian fluida dalam Steam Drum dan dikalikan dengan faktor bukan kran/valve out.<br />
<br />
[[File:Rumus dua api.png |200px|center]]<br />
<br />
<br />
<br />
Kesetimbangan energi dapat dituliskan sebagai berikut<br />
<br />
[[File:Rumus tiga api.png |300px|center]]<br />
<br />
'''*Keterangan'''<br />
[[File:Keterangan Rumus.png|300px|left|thumb|keterangan rumus]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Untuk membangun model boiler maka persamaan matematika sistem Steam Drum boiler kemudian di aplikasikan dengan menggunakan paket program Matlabsimulink. Simulink adalah paket program yang sering digunakan untuk pemodelan, dan menganalisa sistem dinamik. Program ini mendukung sistem linier dan non linier dengan pemodelan berbasis waktu. Untuk melakukan ini sejumlah komponen model di pasang bersamaan untuk mensimulasi kelakuan boiler yang lengkap. Sistem yang dibangun adalah sistem multi input multi output (MIMO) dengan 2 masukan yaitu flow input (Fin) dan Kalor (Q) dan keluaran adalah level air (h) dan Suhu (T). <br />
<br />
Secara garis besar berikut adalah Langkah-langkah dalam pelaksanaan tugas besar.<br />
[[File:Diagram nih.png|300px|center]]<br />
<br />
<br />
<br />
===Pemodelan Sistem Fluida===<br />
Pembuatan model drum boiler menggunakan perangkat lunak openmodelica. Model ini menggunakan referensi dari sistem library yang ada dalam perangkat openmodelica. Berikut adalah pembahasan komponen yang digunakan dalam sistem ini.<br />
<br />
'''Komponen'''<br />
<br />
{|class="wikitable"<br />
| '''Simbol'''|| '''Parameter'''||'''Fungsi'''<br />
|-<br />
| <br />
'''Pump'''<br />
[[File:1. Part Pump.png|150px]]<br />
|| [[File:1. Desc pump.png|400px]]<br />
|Pompa yang digunakan adalah pompa sentrifugal. Ketika pompa ini bekerja, maka tekanan fluida akan meningkat dari inlet pompa menuju ke outletnya. Perubahan tekanan akan mendorong cairan ke seluruh sistem.<br />
|-<br />
| <br />
'''Evaporator'''<br />
[[File:2. Part Evaporator.png|150px]] <br />
|| [[File:2. desc evaporator.png |400px]]<br />
|Evaporator merupakan suatu alat yang memiliki fungsi untuk mengubah keseluruhan atau sebagian suatu pelarut dari sebuah larutan berbentuk cair menjadi uap sehingga hanya menyisakan larutan yang lebih padat atau kental, proses yang terjadi di dalam evaporator disebut dengan evaporasi.<br />
|-<br />
| <br />
'''Steam'''<br />
[[File:3. Part Steam.png|100px]] <br />
|| [[File:3. desc steam.png|400px]]<br />
|berfungsi sebagai reservoir campuran air dan uap air, dan juga berfungsi untuk memisahkan uap air dengan air pada proses pembentukan uap superheater. Namun tidak semua boiler pipa air (water tube) yang menggunakan steam drum ini.<br />
|-<br />
| <br />
'''Sink'''<br />
[[File:4. Part Sink.png|100px]] <br />
|| [[ File:4. desc steam.png|400px]]<br />
| Befungsi sebagai pembuang panas adalah penukar panas pasif yang memindahkan panas yang dihasilkan oleh alat elektronik atau mekanik ke sebuah medium fluida yang sering kali berupa pendingin udara atau cair, dan lalu panas akan dikeluarkan dari alatnya dan suhu alat akan tetap terjaga pada suhu yang optimal.<br />
|-<br />
| <br />
'''Furnace'''<br />
[[File:5. Part Furnace.png|100px]] <br />
|| [[File:5. desc furnace.png|400px]]<br />
|Bagian ini merupakan tempat terjadinya pembakaran bahan bakar yang akan menjadi sumber panas, proses penerimaan panas oleh media air dilakukan melalui pipa yang telah dialiri air, pipa tersebut menempel pada dinding tungku pembakaran.<br />
|-<br />
| <br />
|}<br />
<br />
<br />
'''Sensor'''<br />
<br />
{|class="wikitable"<br />
| '''Simbol'''|| '''Parameter'''||<br />
|-<br />
| <br />
'''Sensor Suhu'''<br />
[[File:6. sensor suhu.png|150px]]<br />
|| [[File:6. desc suhu.png|300px]]<br />
|-<br />
| <br />
'''Sensor Tekanan Fluida'''<br />
[[File:7. sensor tekanan.png|150px]] <br />
|| [[File:7. desc tekanan.png|300px]]<br />
|-<br />
| <br />
'''Sensor Laju Massa Fluida'''<br />
[[File:8. sensor mflow.png|100px]] <br />
|| [[File:8. desc mflow.png|300px]]<br />
|-<br />
| <br />
|}<br />
<br />
<br />
<br />
'''Ambient'''<br />
<br />
{|class="wikitable"<br />
| '''Simbol'''|| '''Parameter'''||<br />
|-<br />
| <br />
'''Ambient'''<br />
[[File:9. Ambient .png|150px]]<br />
|| [[File:9. Ambient desc .png|300px]]<br />
|-<br />
| <br />
|}<br />
<br />
<br />
Dan berikut adalah model drum boiler yaitu hasil rangkaian dari komponen-komponen yang telah ditentukan sebelumnya dengan asumsi serta karakteristik yang sudah disesuaikan dengan kebutuhan penelitian.<br />
[[File:Gambar Lengkap@air.eng.ui.ac.id.png|500px|center|thumb|Rangkaian Drum Boiler dalam openmodelica]].<br />
<br />
===Hasil dan Pembahasan Simulasi===<br />
Mula-mula, dilakuakn checking terhadap model yang sudah disusun beserta variabel serta asumsi yang hendak dicapai<br />
[[File:Hasil check.png|500px|center|thumb|hasil perhitungan]]<br />
<br />
Dengan menggunakan perangkat openmodelica. Dilakukanlah suatu simulasi dengan rincian perhitungan tekanan air normal, suhu air dan uap dalam sistem, dan laju massa air yang mengalir melewati sistem dari pump dan keberadaanya untuk menjadi uap adalah dalam waktunya antara 0 dan 500 detik. Berikut adalah grafik hasil perhitungannya.<br />
[[File:Hasil Perhitungantuantu.png|500px|center|thumb|Grafik Hasil Simulasi]]<br />
<br />
Dari hasil ini terlihat bahwa tekanan uap akan cenderung meningkat selama kurun waktu internal simulasi. Selain itu, karena adanya evaporator menyebabkan suhu air naik dan menyebabkan terjadinya boiling pada air sehingga beruha fasa menjadi uap air. Di sisi lain, sistem ini juga mempengaruhi laju aliran fluida di mana laju air justru terus meningkat sepanjang waktu interval simulasi karena terjadi perubahan tekanan pada sistem.<br />
<br />
<br />
<br />
===Kesimpulan===<br />
<br />
'''1.''' Dalam drum boiler, tekanan fluida (air) yang berbentuk cair berubah fasa menjadi akan cenderung meningkat selama kurun waktu internal simulasi hal ini berbanding lurus dengan kenaikan suhu yang terjadi pada fluida akibat dari adanya evaporator dan furnace.<br />
<br />
'''2.''' Sistem drum boiler akan mempengaruhi laju aliran karena perubahan suhu dan perubahan fasa yang terjadi pada fluida kaan meningkatkan kecepatan alir fluida yang menyebabkan laju aliran massanya pun akan meningkat.<br />
<br />
'''3.''' Dengan menggunakan perangkat openmodelica, kita bisa memodelkan suatu sistem fluida dalam drum boiler yang dapat digunakan untuk lebih memahami sistem fluida lebih dalam lagi dengan sederhana dan praktis.<br />
<br />
<br />
===Referensi===<br />
*Åhlander, Alexander. 2017. Maintaining Source Origin in a Modelica Compiler. Department of Computer Science Faculty of Engineering LTH. Lund University. ISSN 1650-2884 L<br />
<br />
*E. Adam and J. Marchetti, "Dynamic simulation of large boilers with natural recirculation," Computers & chemical engineering, vol. 23, pp. 1031-1040, 1999.<br />
<br />
*Prof. Dr. Ir. Harinaldi, M.Eng., Prof. Dr. Ir. Budiarso, M.Eng. ; editor, Ade M. Drajat, ST. Ade M. Drajat, (editor). Sistem fluida : prinsip dasar dan penerapan mesin fluida, sistem hidrolik, dan sistem pneumatik / Jakarta :; © 2015: Erlangga,, 2015<br />
<br />
*U.S.NRC, "TRAC-M Version 3.0 Theory Manual" https://www.nrc.gov/readingrm/doc-collections/nuregs/contract/ December 2015]. <br />
<br />
*J. N. Reyes Jr, "Governing equations in two-phase fluid natural circulation flows," Natural Circulation in Water Cooled Nuclear Power Plants, Annex, vol. 6, 2005. <br />
<br />
*K. J. Åström and K. Eklund, "A simplified non-linear model of a drum boiler-turbine unit," International Journal of Control, vol. 16, pp. 145-169, 1972.<br />
<br />
=='''Analisis Pemodelan Sistem Fluida Pneumatik dan Hidraulik'''==<br />
Proses-proses yang ada di industri pada umumnya membutuhkan benda atau zat untuk dipindahkan dari satu lokasi ke lokasi lain, atau kekuatan yang diterapkan untuk menahan, membentuk atau memampatkan suatu produk. Di banyak lokasi, semua penggerak utama adalah listrik. Gerakan rotasi dapat dilakukan dengan motor sederhana, dan gerakan linier dapat diperoleh dari gerakan berputar dengan perangkat seperti jack sekrup atau rak dan pinion. Namun, perangkat listrik bukanlah satu-satunya cara untuk menyediakan penggerak utama. Fluida tertutup (baik cairan maupun gas) juga dapat digunakan untuk mengalirkan energi dari satu lokasi ke lokasi lain dan, akibatnya, menghasilkan gerakan berputar atau linier atau menerapkan gaya. Sistem berbasis fluida yang menggunakan fluida sebagai media transmisi disebut sistem hidrolik. Sistem berbasis gas disebut sistem Pneumatik.<br />
<br />
===1. Pneumatic ===<br />
<br />
Sistem pneumatik adalah sebuah sistem fluida yang memanfaatkan udara terkompresi untuk menghasilkan efek gerakan mekanis. Secara istilah pneumatik mengacu pada mekanisme yang menggunakan tekanan udara untuk memberikan gaya mekanis dan kerja. Semua sistem yang menggunakan tenaga yang disimpan dalam bentuk udara yang dimampatkan untuk menghasilkan suatu kerja disebut dengan sistem Pneumatik.<br />
<br />
==== Hukum Dasar Sistem Pneumatic====<br />
<br />
'''''Hukum Pascal:'''''<br />
<br />
''“Jika tekanan eksternal diberikan pada sistem tertutup, tekanan pada setiap titik pada fluida tersebut akan meningkat sebanding dengan tekanan eksternal yang diberikan.”''<br />
<br />
[[File:Pascal Law Formula.png|100px|center]]<br />
<br />
dimana:<br />
<br />
P = Pressure (Pa)<br />
<br />
F = Force (N)<br />
<br />
A = Area (m<sup>2</sup>)<br />
<br />
'''''Hukum Boyle:'''''<br />
<br />
''“Pada suhu tetap, tekanan gas didalam suatu ruang tertutup berbanding terbalik dengan volumenya” ''<br />
<br />
[[File:Gas Law formula.png|200px|center]]<br />
<br />
dimana:<br />
<br />
P = Pressure (Pa)<br />
<br />
V = Volume (M<sup>3</sup>)<br />
<br />
T = Temperature (K)<br />
<br />
====Komponen Pada Sistem Pneumatik====<br />
<br />
Berikut adalah komponen-komponen umum pada sistem pneumatik:<br />
<br />
*'''Kompresor'''<br />
<br />
Kompresor adalah suatu alat mekanikal yang bertujuan untuk menaikkan tekanan suatu gas dengan cara menurunkan volumenya. Komponen inilah yabg mensupply udara bertekanan untuk sistem pneumatik, serta menjaga tekanan sistem agar tetap berada pada tekanan kerjanya.<br />
<br />
*'''Regulator & Gauge'''<br />
<br />
Regulator adalah komponen yang berfungsi untuk mengatur supply udara terkompresi masuk ke sisptem pneumatik. Sedangkan gauge berfungsi sebagai penunjuk besar tekanan udara di dalam sistem. Keduanya dapat berupa sistem mekanis maupun elektrik.<br />
<br />
*'''Check Valve'''<br />
<br />
Check Valve adalah valve atau katup yang berfungsi untuk mencegah adanya aliran balik dari fluida kerja, dalam hal ini udara terkompresi. Terutama adalah apabila pada sebuah sistem pneumatik tersebut dipergunakan tanki akumulator udara, sehingga Check Valve tersebut mencegah adanya udara dari akumulator untuk kembali menuju kompresor namun tetap mengalirkan udara bertekanan dari kompresor untuk masuk ke dalam akumulator.<br />
<br />
*'''Tanki Akumulator'''<br />
<br />
Tanki akumulator atau juga disebut buffer tank berfungsi sebagai cadangan (storage) tekanan udara terkompresi yang digunakan untuk penggerak aktuator. Selain itu tanki ini juga berfungsi untuk mencegah ketidakstabilan supply udara ke aktuator, lebih menstabilkan kerja kompresor agar tidak terlalu sering mematikan dan menyalakannya lagi, serta lebih memudahkan desain sistem dalam menempatkan kompresor jika diharusakan penempatan aktuator pneumatik lebih jauh dengan kompresor.<br />
<br />
*'''Saluran Pipa'''<br />
<br />
Pipa-pipa digunakan untuk mendistribusikan udara terkompresi dari kompresor atau tanki akumulator ke berbagai sistem aktuator. Diameter pipa yang digunakan pun bermacam-macam tergantung dari desain dan tujuan penggunaan sistem pneumatik tersebut. Pada sebuah sistem pneumatik besar (menggunakan lebih dari dua aktuator), untuk area sistem supply (area kompresor dan tanki) digunakan pipa berdiameter lebih besar daripada yang digunakan pada area aktuator. Namun jika sistem pneumatik yang ada kecil, misal hanya untuk menggerakkan satu saja aktuator, maka diameter pipa yang digunakan pun akan seragam di semua bagian.<br />
<br />
*'''Directional Valve'''<br />
<br />
Directional valve atau katub pengatur arah yang instalasinya berada tepat sebelum aktuator, adalah berfungsi untuk mengatur kerja aktuator dengan cara mengatur arah udara terkompresi yang masuk atau keluar dari aktuator. Satu valve ini didesain untuk dapat mengatur arah aliran fluida kerja di dua atau bahkan lebih arah aliran. Ia bekerja secara mekanis atau elektrik tergantung dari desain yang ada.<br />
<br />
*'''I/P Controller (Current to Pressure Controller)'''<br />
<br />
Pada aktuator pneumatik yang kerjanya dapat bermodulasi diperlukan satu alat kontrol supply udara bertekanan yang khusus bernama I/P Controller. I/P Controller ini mengubah perintah kontrol dari sistem kontrol yang berupa sinyal arus, menjadi besar tekanan udara yang harus disupply ke aktuator.<br />
<br />
*'''Aktuator'''<br />
<br />
Pneumatik aktuator adalah alat yang melakukan kerja pada sistem pneumatik. Ada berbagai macam jenis pneumatik aktuator sesuai dengan penggunaannya. Antara lain adalah silinder pneumatik, diafragma aktuator, serta pneumatik motor.<br />
<br />
<br />
<br />
====Contoh Sistem Pneumatic dalam OpenModelica====<br />
<br />
Berikut adalah contoh simulasi sistem Pneumatic dalam OpenModelica<br />
<br />
[[File:Csm PLdiagram a6f3719314.png|500px|center|thumb|Sistem Pneumatic dalam Openmodelica]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
===2. Hydraulic ===<br />
<br />
Sistem hidrolik adalah suatu sistem yang memanfaatkan tekanan fluida sebagai power (sumber tenaga) pada sebuah mekanisme, sehingga hidrolik digunakan untuk mengontrol, mengirimkan dan memanfaatkan tenaga dengan menggunakan tekanan fluida tersebut.<br />
<br />
<br />
====Hukum Dasar Sistem Hydraulic====<br />
<br />
'''''Hukum Pascal:'''''<br />
<br />
''“Jika tekanan eksternal diberikan pada sistem tertutup, tekanan pada setiap titik pada fluida tersebut akan meningkat sebanding dengan tekanan eksternal yang diberikan.”''<br />
<br />
[[File:Pascal Law Formula.png|100px|center]]<br />
<br />
dimana:<br />
<br />
P = Pressure (Pa)<br />
<br />
F = Force (N)<br />
<br />
A = Area (m<sup>2</sup>)<br />
<br />
'''''Hukum Hidrostatik'''''<br />
<br />
''“Tekanan hidrostatika tidak bergantung pada berat dari suatu fluida, tetapi sangat berhubungan dengan perbedaan ketinggian fluida tersebut” ''<br />
<br />
[[File:Hydrostatic Law.png|400px|center]]<br />
<br />
====Komponen Pada Sistem Hidrolik====<br />
<br />
'''Reservoir'''<br />
<br />
tujuan dari reservoir hidrolik adalah untuk menahan volume fluida, mentransfer panas dari sistem, memungkinkan kontaminan padat mengendap dan memfasilitasi pelepasan udara dan kelembaban dari fluida.<br />
<br />
'''Pump'''<br />
<br />
pompa hidrolik mentransmisikan energi mekanik menjadi energi hidrolik. Hal ini dilakukan oleh pergerakan fluida yang merupakan media transmisi. Ada beberapa jenis pompa hidrolik diantaranya gir, vane dan piston. Semua pompa ini memiliki subtipe berbeda yang ditujukan untuk aplikasi khusus seperti pompa piston sumbu bengkok atau pompa baling-baling kapasitas variabel. Semua pompa hidrolik bekerja dengan prinsip yang sama, yaitu memindahkan volume fluida terhadap beban atau tekanan yang resisten.<br />
<br />
'''Valves'''<br />
<br />
katup hidrolik digunakan dalam sistem untuk memulai, menghentikan dan mengarahkan aliran fluida. Katup hidrolik terdiri dari poppet atau gulungan dan dapat digerakkan dengan alat pneumatik, hidrolik, listrik, manual atau mekanis.<br />
<br />
'''Actuators'''<br />
<br />
merupakan hasil akhir dari hukum Pascal. Di sinilah energi hidrolik diubah kembali menjadi energi mekanik. Hal ini dapat dilakukan melalui penggunaan silinder hidrolik yang mengubah energi hidrolik menjadi gerak dan kerja linier, atau motor hidrolik yang mengubah energi hidrolik menjadi gerak dan kerja berputar. Seperti pompa hidrolik, silinder hidrolik dan motor hidrolik memiliki beberapa subtipe berbeda, masing-masing ditujukan untuk aplikasi desain tertentu.<br />
<br />
<br />
====Contoh Sistem Hidraulik dalam OpenModelica====<br />
<br />
Salah satu contih sistem hidraulik yang ada dalam library openmodelica diantaranya adalah sistem double acting cylinder test. Sistem ini memiliki tujuan untuk mengetest doule acting actuator. Pada sistem ini, motor menggerakan pompa sehingga menghasilkan tekanan untuk megalirkan fluida dari tangki. Jika kita ingin aktuator bekerja, maka fluida akan mengalir dari tangki mengisi ruang A. Lalu fluida di ruang B akan keluar dan kembali ke tangki fluida hidrolik. Jika kita ingin memundurkan aktuator, maka fluida akan masuk ke ruang B, sehingga fluida mendorong actuator bergerak mundur. Setelah itu, fluida diruang A akan kembali ke tangki.<br />
<br />
<br />
[[File:Hidraulic Sys.png|500px|center|thumb|Contoh Sistem Hidraulik dalam Openmodelica]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
==Ujian Akhir Semester (UAS)==<br />
<br />
'''بِسْمِ اللّهِ الرَّحْمَنِ الرَّحِيْمِ'''<br />
<br />
'''Ujian Akhir Semester Sistem Fluida'''<br />
<br />
Nama : Iza Azamr Aminudin<br />
<br />
NPM : 1806233316<br />
<br />
Kelas : Sisflu-03<br />
<br />
Pada hari Kamis, 14 Januari 2020, kami kelas Sistem Fluida-03 melaksanakan Ujian Akhir Semester bersama pa Dai. Pada laman ini, saya akan menyampaikan soal dan jawaban yang saya jawab dalam UAS tersebut. Selamat membaca dan mohon koreksinya.<br />
<br />
<br />
===1. Jelaskan Urutan langkah-langkah dalam merancang sebuah Sistem Fluida===<br />
Berikut adalah langkah-langkah yang dapat dilakukan dalam merancang suatu sistem fluida.<br />
<br />
====Dokumentasi Jawaban====<br />
[[File:1. UAS Sisflu03 Iza Azmar Aminudin 1806233316.JPG|500px|center]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
===2. Buat dan jelaskan Process Flow Diagram sistem fluida yang melibatkan:===<br />
<br />
====a. Mesin Kerja====<br />
yaitu mesin yang berfungsi mengubah energi mekanis poros menjadi energi fluida ( energi potensial dan energi kinetik ).<br />
<br />
Contoh : pompa, kompresor, kipas (fan), propeler.<br />
<br />
Flow Chart:<br />
[[File:Inian1.png|500px|center]]<br />
<br />
<br />
====b. Mesin Tenaga====<br />
Mesin Kerja adalah mesin fluida yang berfungsi mengubah energi fluida (energi potensial dan energi kinetik) menjadi energi mekanis poros atau energi mekanik lainnya.<br />
<br />
Contoh : turbin, kincir air, dan kincir angin.<br />
<br />
Flow Chart:<br />
[[File:Inian2.png|500px|center]]<br />
<br />
====c. Mesin Kerja dan Mesin Tenaga====<br />
Sistem dengan kombinasi sistem ini memungkinkan untuk menghasilkan 2 siklus yang saling melengkapi, mesin kerja menggerakan fluida atau menambah energi nya yang nantinya energi fluida tersebut akan diserap oleh turbin. sedangkan pada turbin sendiri karena adanya energi fluida turbin akan menghasilkan energi listrik yang nantinya dapat dimanfaatkan oleh mesin kerja sebagai sumber energi mekaniknya.<br />
<br />
Flow Chart:<br />
[[File:Inian3.png|500px|center]]<br />
<br />
====Dokumentasi Jawaban====<br />
[[File:2. UAS Sisflu03 Iza Azmar Aminudin 1806233316.JPG|500px|center]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
===3. Jelaskan urutan langkah perhitungan-perhitungan (berikut formula/rumus yang dipakai) aliran fluida dalam kasus yang anda bahas didalam tugas besar anda masing-masing===<br />
Pada tugas besar kali ini, saya menganalisis bagaimana sistem fluida dalam boiler dalam PLTU dapat bekerja. Tujuan dari tugas besar ini adalah mencari nilai debit air yang dihasilkan oleh sistem. Berikut adalah persamaan yang digunakan dalam perhitungan tugas besar saya.<br />
<br />
[[File:Screen Shot 2021-01-18 at 21.31.20.png|400px|center]]<br />
<br />
[[File:Screen Shot 2021-01-18 at 21.31.33.png|700px|center]]<br />
<br />
<br />
====Dokumentasi Jawaban====<br />
[[File:3. UAS Sisflu03 Iza Azmar Aminudin 1806233316.JPG|500px|center]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
===4. Gunakan tool aplikasi MS Excel untuk mengitung sistem fluida kasus tugas besar anda dan bandingkan hasilnya dengan perhitungan yang telah anda buat dengan tool aplikasi openmodelica serta jelaskan hasilnya===<br />
<br />
Pada tugas besar kali ini, saya menganalisis bagaimana sistem fluida dalam boiler dapat bekerja. Tujuan dari tugas besar ini adalah mencari nilai debit air yang dihasilkan oleh sistem.<br />
<br />
Berikut adalah Properti dan Asumsi yang digunakan dalam perhitungan<br />
<br />
[[File:Screen Shot 2021-01-18 at 21.31.54.png|300px|left]]<br />
[[File:Screen Shot 2021-01-18 at 21.32.02.png|300px|left]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Berikut adalah persamaan yang digunakan dalam perhitungan tugas besar saya.<br />
<br />
[[File:Screen Shot 2021-01-18 at 21.31.20.png|400px|center]]<br />
<br />
[[File:Screen Shot 2021-01-18 at 21.31.33.png|700px|center]]<br />
<br />
*'''Keterangan'''<br />
<br />
[[File:Screen Shot 2021-01-18 at 21.31.41.png|300px|left]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Tujuan dari tugas besar ini adalah mencari nilai debit air yang dihasilkan oleh sistem.<br />
<br />
Dengan mengimplementasikan persamaan yang ada kedalam propert dengan batasan asumsi yang ada. Dengan menggunakan perangkat microsoft excel, berikut adalah hasilnya<br />
<br />
<br />
[[File:Screen Shot 2021-01-18 at 21.37.52.png|200px|center]]<br />
<br />
<br />
Sebagai perbandingan, berikut adalah hasilyang dihasilkan dari percobaan<br />
<br />
<br />
[[File:Screen Shot 2021-01-18 at 21.25.18.png|400px|center]]<br />
<br />
Setelah membandingkan kedua hasil tersebut, dapat disimpulkan bahwa terdapat perbadaan antara hasil simulasi debit fluida yang dihasilkan dengan menggunakan perangkat openmodelica dengan menggunakan excel yaitu sebesar +/- 3 m³. Hal ini disebabkan karena adanya error sangat perhitungan dan masalah floating dalam simulasi. Untuk itu, perlu dilakukan validasi dan verifikasi Kembali setiap melakukan suatu pemodelan sistem fluida. <br />
<br />
<br />
<br />
<br />
====Dokumentasi Jawaban====<br />
[[File:Screen Shot 2021-01-18 at 21.25.43.png|800px|center]]<br />
[[File:Screen Shot 2021-01-18 at 21.25.18.png|800px|center]]<br />
<br />
<br />
-Terima Kasih-</div>
Iza Azmar
http://air.eng.ui.ac.id/index.php?title=Valve-Iza_Azmar_Aminudin&diff=56822
Valve-Iza Azmar Aminudin
2021-01-18T15:20:02Z
<p>Iza Azmar: /* Ujian Akhir Semester (UAS) */</p>
<hr />
<div>Assalamu'alaikum Wr. Wb<br />
Salam Sejahtera untuk kita semua<br />
<br />
Perkenalkan saya:<br />
<br />
Nama : Iza Azmar Aminudin<br />
<br />
NPM : 1806233316<br />
<br />
Kelas : Sistem Fluida-03<br />
<br />
Pada Kesempatan kali ini, saya akan berbagi dengan teman-teman sekailan perihal pembelajaran Sistem Fulida di kelas Sistem Fluida-03. Selamat membaca dan mohon masukannya.<br />
<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 1 | Kamis 12 November 2020 ''' ==<br />
<br />
<br />
Pada kesempatan kali ini, kami mempelajari aliran fluida dalam valve. Kami menggunakan bantun aplikasi CFDSOF untuk menghitung losses yang terjadi pada aliran fluida dalam valve.Kami membahas mengenai ''opened gate valve'' dan simulasi aliran fluida yang sebelumnya sudah dijelaskan melalui dua ''part'' video ''tutorial'' simulasi di platform YouTube. Maka, setelah kelas pertama telah usai kami ditugaskan untuk melakukan hal yang sama kemudian ditambah simulasi tambahan satu ''gate valve''.<br />
<br />
Melalui laman ini, saya akan menjelaskan proses yang telah saya lakukan dalam menjalankan simulasi aliran fluida pada ''gate valve''. Simulasi yang saya lakukan adalah dua kali dengan ''gate valve'' yang sudah disediakan oleh Bang Edo kelas Sisflu 03 dan ''gate valve'' dari sumber lainnya.<br />
<br />
==='''Tugas 1: Simulasi Aliran dalam Valve menggunakan CFDSOF'''===<br />
<br />
'''T Valve''' <br />
<br />
''Valve'' ini sudah disediakan dalam bentuk .stl sehingga kita cukup melakukan simulasi saja. Berikut adalah hasil tangkapan layar dari proses simulasi yang telah dilakukan beserta penjelasannya.<br />
<br />
Berikut adalah hasil simulsi yang telah saya lakukan.<br />
[[File:Real madridtista.png|400px|thumb|center|Tampilan CFD SOF]]<br />
<br />
<br />
[[File:Barcilonaaa.png|400px|thumb|center|Tampilan CFD SOF]]<br />
<br />
<br />
[[File:11114.jpg|400px|thumb|center|Tampilan di Paraview]]<br />
<br />
'''Gate Water Valve'''<br />
<br />
Untuk simulasi objek kedua ini, perangkat lunak yang digunakan masih sama. Pada simulasi ini masih terjadi kendala dan hambatan yang serupa. Berikut penjelasan lebih lengkapnya.<br />
<br />
[[File:NewGateValve1.PNG|500px|center]]<br />
<br />
Simulasi pada perangkat lunak CFDSOF-NG menjalankan proses ''meshing'' dengan hasil yang baik. Gambar di atas adalah proses saat menjalankan proses iterasi.<br />
<br />
[[File:NewGateValve2.PNG|500px|center]]<br />
<br />
Sama seperti kendala sebelumnya, hasil simulasi pada CFDSOF-NG belum memberikan perbedaan distribusi tekanan pada ''valve'' saat di-''import'' ke perangkat lunak Paraview dan hanya memberikan warna biru secara keseluruhan. Hal tersebut membuat distribusi tekanan dan ''pressure drop'' tidak dapat diamati. Untuk kedepannya, akan dilakukan perbaikan dimulai dari perbaikan perangkat lunak yang digunakan.<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 2 | Kamis 19 November 2020 ''' ==<br />
Pada hari ini kami mempelajari bagaimana menggunakan modelica untuk menyelesaikan permasalahan yang ada di modelica.<br />
<br />
<br />
<br />
[[File:Antumisasi.png|400px|thumb|center|Tampilan Modelica]]<br />
<br />
<br />
<br />
[[File:Batamm.png|400px|thumb|center|Tampilan Modelica]]<br />
<br />
kami membahas juga mengenai sistem fluida itu sendiri, dimulai dari definisinya hingga pembahasan mengenai peran dari segitiga kecepatan pada ''blade'' mesin fluida.<br />
<br />
[[File:3_di_aireng.PNG|400px|center|thumb|pembahasan di kelas]]<br />
<br />
Sketsa tersebut menggambarkan juga tentang bagian-bagian dari blade, diantaranya ''hub'' dan ''tip''. Kedua komponen tersebut menyusun cara untuk menghitung spesifikasi dari mesin fluida terkait. Disampaikan juga bahwa analisis tersebut dapat menggunakan tiga metode, yaitu eksperimental, CFD (Computational Fluid Dynamics), dan teoritis. Ketiga metode tersebut saling melengkapi dan memiliki keuntungan-kerugiannya masing-masing. Eksperimental memiliki ''reliability'' paling tinggi karena secara real dilaksanakan sebuah penelitian terkait sebuah simulasi. Metode teoritis tidak lebih real daripada eksperimental, tetapi cukup efisien karena hanya memerlukan perhitungan (tidak perlu melakukan eksperimen), serta hanya bisa untuk sebuah kasus. Sementara itu, metode CFD adalah cara yang paling praktis untuk digunakan dan dapat dipraktekkan pada kondisi yang berubah-ubah, misal simulasi berputarnya sebuah turbin. Namun, CFD belum divalidasi secara langsung seperti kedua metode sebelumnya.<br />
<br />
[[File:5_di_aireng.PNG|400px|center|thumb|pembahasan di kelas]]<br />
<br />
Sesi kelas dilanjutkan dengan berdiskusi terkait perbedaan turbin impuls dan turbin reaksi. Kami juga berdiskusi terkait perbedaan mendasarnya, serta perbedaan bentuk dasar geometri ''blade''-nya, dimana ''blade'' turbin impuls lebih cekung.<br />
<br />
<br />
<br />
==='''Tugas 2: Mencoba Example dari Library OpenModelica'''===<br />
<br />
Tugas ketiga yang diberikan kepada kelas Sistem Fluida 03 adalah mengkaji dan mempelajari simulasi permodelan sistem fluida pada aplikasi OpenModelica, lebih spesifiknya adalah menggunakan fitur Examples di bagian Fluid Library. Kami ditugaskan untuk merekap hasil pembelajaran kita di air.eng.ui.ac.id seperti biasa.<br />
<br />
Melalui fitur yang ada di OpenModelica tersebut, contohnya Example (fluid library), sepertinya kita dapat melakukan simulasi aliran hingga sistem fluida (perpipaan).<br />
<br />
[[File:Fiturexample2.png|200px|center]]<br />
<br />
Gambar di atas adalah subfitur dari fitur Example yang terdapat di Library Fluid. Hasil pelajaran yang saya dapatkan adalah fitur-fitur tersebut dapat digunakan untuk menjalankan simulasi aliran sistem fluida. Kendati demikian, saya belum menemukan cara untuk dapat melakukan simulasi menggunakan aplikasi ini, proses tersebut masih saya lakukan dengan mencari referensi dan video di YouTube. Sejauh ini, saya menggunakan referensi modul OpenModelica, tayangan YouTube mengenai OpenModelica, dan bertanya kepada sesama rekan sekelas, dimana proses tersebut masih berlanjut hingga tulisan ini dibuat.<br />
<br />
Lebih dari itu, kita juga sudah dapat melakukan simulasi sistem fluida karena OpenModelica telah menyediakan ''template'' simulasi sistem fluida. ''Template'' tersebut dapat dilakukan dengan cara mengklik PumpingSystem pada fitur Examples. Berikut adalah ''template'' simulasi aliran fluida tersebut.<br />
<br />
[[File:Pumpsystem.PNG|500px|thumb|center|Simulasi aliran sistem fluida dari aplikasi OpenModelica]]<br />
<br />
<br />
Selain itu, ada pula fitur yang lain mengenai ''tank'' dengan masih melalui fitur Examples. Saya mencoba untuk ''input'' EmptyTank dan TankWithOverflow pada fitur tersebut, kemudian akan ditampilkan mengenai sketsa simulasi beserta metoda numerik atau ''coding''-nya.<br />
<br />
[[File:Emptytanks.PNG|500px|thumb|center|Fitur EmptyTanks]]<br />
<br />
[[File:Overflowtank.PNG|500px|thumb|center|Fitur TanksWithOverflow]]<br />
<br />
<br />
Kemudian, saya mencoba untuk melakukan ''simulate'' pada TankWithOverFlow yang sudah tersedia. Maka, saya memperoleh besaran angka mengenai tekanan dan properti lainnya. Di bawah ini adalah gambaran dari hasil perhitungan atau hasil ''simulate'' yang dilakukan.<br />
<br />
[[File:Hasiltank.PNG|500px|thumb|center]]<br />
<br />
but juga didapatkan besaran dari data yang telah disebutkan, seperti tekanan (1.589 bar), temperatur (20 degC), mass flow (2 kg/s), dan lain-lain<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 3 | Kamis 26 November 2020 ''' ==<br />
<br />
Pertemuan hari ini dibuka Pak Dai dengan memperkenalkan Pak Hariyo yang akan berbagi ilmu dengan kami terkait simulasi di open moelica. Selain itu, Pak Dai mengajak berdiskusi mahasiswa yang ada di kelas tentang definisi pemodelan sistem fluida. Lalu, yang saya dapat mengenai pemodelan sistem fluida dari penjelasan Pak Dai adalah sebagai berikut :<br />
<br />
Pemodelan fluida adalah usaha untuk mempelajari sistem aktual melalui suatu sistem yang disimplifikasi. Model tersebut adalah sistem yang disederhanakan yang bertujuan untuk mempresentasikan kondisi aktualnya. Permodelan itu sangat diperlukan karena bisa mempersulit proses saat menghadapi kondisi yang aktual yang komplek seperti skala yang besar, temperatur yang tidak tentu, dan semacamnya. <br />
<br />
Dari hal tersebut diperlukan pembuatan sistem untuk replika dari kondisi aktual tersebut. Sistem yang dibuat juga akan mempermudah dalam mempelajari mata kuliah terkait, yaitu Sistem Fluida dalam perubahan-perubahan variabel pada model dari sistem.<br />
<br />
Model dibagi menjadi 2, yaitu Model Fisik dan Model Virtual.<br />
<br />
Model Fisik merupakan pembuatan pemodelan dari alat tersebut. Sementara, Model Virtual adalah pembuatam pemodelan dengan cara menggunakan komputer atau komputasi yang memerlukan sistem fisika atau ilmu dasar, seperti prinsip fluida.<br />
<br />
Selain diskusi tersbut, Pak Hariyo memberikan arahan untuk simulasi menggunakan aplikasi OpenModelica mengenai Two Tanks, yaitu sebuah sistem fluida yang berbentuk horizontal & Empty Tank yang berbentuk vertikal.<br />
<br />
'''Analisa Two Tanks'''<br />
<br />
Pada deskripsi pada kolom di samping kanan. Terdapat penjelasan atau deskripsi singkat mengenai sistem example tersebut. Dikatakan bahwa terdapat dua pipa dengan ketinggian fluida pada tank satu dan dua berturut-turut adalah 0.9 dan 0.2 m beserta temperaturenya. Kemudain juga tertulis bahwa aliran akan mengalami titik equilibrium pada waktu 1.5 s dimana setelah itu tidak akan ada perubahan volume atau ketinggian air relative terhadap waktu. Dalam mencapai waktu 1.5 maka air akan mengalami perubahan yaitu penurunan volume pada tank 1 dan kenaikan pada tank 2 seiring terjadi perpindahan fluida dari tank 1 menuju tank 2 sampai tidak terjadi aliran kembali pada saat ketinggian fluida pada tank mencapa 0.5 m.<br />
[[File:Ysbp w3 1 1.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
[[File:Ysbp w3 1 2.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Berikut ini adalah laman coding dari pemodelan yang hendak disimulasikan.<br />
[[File:Ysbp w3 1 3.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Nomor 1 adalah maximum waktu dimana simulasi akan berhenti secara otomatis pada waktu 1.5 dan klik ok untuk melaksanakan simulasi.<br />
[[File:Ysbp w3 1 4.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Foto berikut adalah parameter atau dimensi pada tank. Baik tank satu dan dua memiliki area yang sama namun yang membedakan adalah ketinggian fluida pada masing-masing tangki.<br />
[[File:Ysbp w3 1 5.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Foto berikut adalah parameter atau dimensi pada pipa. Tentunya untuk dimensi dapat kita atur atau setting sedemikian rupa sesuai dengan kehendak dan kebutuhan kita dalam mensimulasikan suatu aliran fluida.<br />
[[File:Ysbp w3 1 6.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Jadi skema yang saya pikirkan adalah: Karena terdapat perbedaan ketinggian fluida pada tank satu dan dua sehingga sesuai dengan hukum aliran fluida, air akan mengalir dari daerah yang lebih tinggi menuju reservoir atau posisi yang lebih rendah. Maka pada simulasi ini tank 1 akan mengalami pengurangan volume dan tank dua akan mengalami kenaikan seiring adanya aliran fluida melalui pipa sampa pada titik equilibrium pada waktu 1.5 s dan ketinggian kedua tank adalah 0.5 m<br />
[[File:Ysbp w3 1 7.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
'''Analisis Empty Tanks'''<br />
<br />
Pada simulasi kedua ini, Pak Hariyo mencoba menggunakan fitur empty tanks yang dapat diakses dari libraries, yaitu: Modelica -> FLuid -> Examples -> Tanks -> Empty Tanks. Pada fitur ini dapat kita lihat pada default settingsnya terdapat dua tank yang dihubungkan oleh suatu pipa. Adapun fitur tersebut adalah empty tanks dimana pada simulasi ini terdapat dua tanki yang dihubungkan oleh satu pipa antara satu dengan lainnya. Berikut ini adalah penampang gambar fitur empty tanks:<br />
[[File:Ysbp w3 2 1.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Berikut ini adalah pemodelan dari dua buah tank (tank satu dan tank dua) yang dihubungkan melalui suatu pipa beserta asumsi gravitasional pada pojok kanan atas.<br />
[[File:Ysbp w3 2 2.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Berikut ini adalah bentuk coding dari pemodelan empty tanks.<br />
[[File:Ysbp w3 2 3.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Kemudian apabila kita mengklik pada tank maka akanterdapat settingan untuk mengatur parameter tank tersebut. Pada pemodelan ini cross section dan tinggi tank satu dan dua adalah sama (Volume sama juga). Namun yang membedakan adalah tinggi ataupun volume dari fluida yang terdapat di dalam tank. dimana pada tank satu sebesar 1 m^3 dan tank dua sebesar 10^-6 m^3.<br />
[[File:Ysbp w3 2 4.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Berikut ini adalah gambar parameter dari pipa yang menghubungkan tank satu dan dua.<br />
[[File:Ysbp w3 2 5.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Sebelum dilakukan simulasi, dilakukan terlebih dahulu setup simulasi dengan menentukan time start/stop. Pada simulasi ini time terset selama 50 detik. Setelah itu dapat mengklik 'Ok' untuk memulai simulasi.<br />
[[File:Ysbp w3 2 6.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Setelah dilakukan simulasi akan muncul fitur plotting secara otomatis pada layar. Dengan mencentang parameter volume pada tank satu dan dua, kita dapat melihat grafik perubahan volume pada pipa satu dan dua. Dimana volume pada tank satu berkurang sementara volume pada tank dua menunjukan kenaikan seiring terjadinya aliran fluida dari tank satu menuju tank dua melalui pipa. Sampai pada posisi pipa satu kosong dan pipa dua terisi sebanyak volume pipa satu yaitu sebanyak 1 m^3<br />
[[File:Ysbp w3 2 7.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
<br />
<br />
==='''Tugas 3: Analisis Pemodelan Sistem Dengan Tools Openmodellica'''===<br />
<br />
'''Open Modelica Heating System'''<br />
[[File:Tugas3_sifluu_1.png|center|400px|thumb|Heating System]]<br />
1. Deskripsi Uraian Fisik<br />
Pada model sistem fluida ''Heating System'', tujuan dari sistemnya adalah untuk memanaskan fluida melalui sebuah skema sistem fluida dan dipanaskan dengan suatu sistem pemanasan. Nemun, di situ juga terdapat keterlibatan dari komponen-komponen controlling system. Komponen tersebut berfungsi untuk memberikan feedback dan menyesuaikannya dengan temperatur fluida yang diinginkan.<br />
<br />
'''2. Prosedur analisa pemodelan'''<br />
<br />
'''3. Analisis dan Intepretasi Hasil Pemodelan'''<br />
<br />
'''4. Konsep utama hukum fisika yang diimplementasikan dalam pemodelan'''<br />
'''5. Hasil simulasi parameter untuk mendukung kesimpulan yang diperoleh'''<br />
<br />
<br />
'''Open Modelica Three Tanks'''<br />
[[File:Tugas3_sifluu_2.png|center|400px|thumb|Three Tanks]]<br />
<br />
'''1. Deskripsi Uraian Fisik'''<br />
Pada model sistem fluida ''Three Tanks'' menunjukkan adanya 3 buah tanki yang berisi fulida(air), disetiap tanki memiliki volume air yang berbeda, yaitu pada tanki pertama berisi air dengan volume 8 m^3,serta tangki kedua dan ketiga terisi air dengan volume 3 m^3 .<br />
<br />
'''2. Prosedur analisa pemodelan'''<br />
Dalam melakukan permodelan analisa three-tank di openmodelika, kita dapat dilakukan dengan langkah-langkah berikut:<br />
<br />
a.Membuka aplikasi openmodelica<br />
<br />
b.Membuka library openmodelica dengan memilih file Three Tank yang dapat ditemukan memalui cara berikut: (Modelica - >Fluid ->Example -> Tanks => Three Tanks)<br />
<br />
c.Cek gambar permodelan yang akan di analisis, jika sesuai maka check kodingan dengan mengklik symbol checklist berwarna hijau.<br />
<br />
d.Jika semua variable sudah sesuai, maka lakukan simulasi dengan meng klik symbol (->) berwarna hijau dan tunggu beberapa saat untuk mengatahui hasil simulasinya.<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 3 | Kamis 26 November 2020 ''' ==klik ploting yang terdapat di pojok kanan bawah sebelah model sehingga kita dapat melihat hasil simulasi dan dapat di replesentasikan dalam bentuk grafik dengan mencentang variable yang ingin dibandingkan.<br />
<br />
f.Jika ingin mensimulasikan pada interval waktu tertentu maka, kit abs klik symbol S pada bagian model dan mengubah stop time sesuai dengan interval waktu yang kita butuhkan<br />
<br />
<br />
'''3. Analisis dan Intepretasi Hasil Pemodelan'''<br />
<br />
'''4. Konsep utama hukum fisika yang diimplementasikan dalam pemodelan'''<br />
<br />
'''5. Hasil simulasi parameter untuk mendukung kesimpulan yang diperoleh'''<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 4 | Kamis 3 Desember 2020 ''' ==<br />
<br />
Pada pembelajaran kali ini, kami mempelajari simulasi di perangkat lunak OpenModelica. Materi kelasnya adalah remodeling dari examples pada open modelica. <br />
<br />
[[File:3des2020dokum1.jpg|500px]]<br />
<br />
1. Pertama menginput semua equipment pada modeling sheet.<br />
<br />
2. Lalu menyusun dan menyambungkan equipment menjadi sistem<br />
<br />
3. Lalu isi parameter di setiap equipment. Check modeling.<br />
<br />
4. Simulasikan.<br />
<br />
Berikut hasil remodelling dari example. Bagian kiri adalah example dan bagian kanan adalah remodelling.<br />
<br />
[[File:TT2.jpg|500px]]<br />
<br />
Lalu remodeling empty tank dan perbandingan hasilnya seperti ini<br />
<br />
[[File:ET001.jpg|500px]]<br />
<br />
Lalu melakukan permodelan konservasi massa pada control volume.<br />
<br />
[[File:consmass.jpg|700px]]<br />
<br />
Berikut kodingnya<br />
<br />
[[File:consmass1.jpg|700px]]<br />
<br />
dan berikut hasilnya<br />
<br />
[[File:consmass2.jpg|700px]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
==='''Tugas 4: Pemodelan Sistem Fluida dengan OpenModelica'''===<br />
<br />
Perhatikan gambar sistem fluida di dalam suatu Siklus Kombinasi Pembangkit Daya (Combined Cycle Power Plant) seperti diberikan dalam gambar, dan berilah uraian penjelasan pertanyaan berikut :<br />
<br />
[[File:Sistem Fluida pr4.png|500px|center|thumb|ThermoSysPro.Examples.CombinedCyclePowerPlant.CombinedCycle_Load_100_50]]<br />
<br />
<br />
'''1. Bagaimanakah analisa termodinamika (konservasi massa dan energi) pada sistem tersebut, buat skematik analisisnya.'''<br />
<br />
Model Combined Cycle Power Plant digunakan untuk mensimulasikan reduksi beban berlangkah pada power generator dari 100% menjadi 50% dalam waktu 800 detik. Terdapat 2 sistem dalam simulasi ini, yaitu sistem dengan ''gas turbine'' dan ''steam turbine.'' Berikut adalah keterangan mengenai sistem ''gas turbine'' dan steam turbine.''<br />
<br />
<br />
'''a. Gas Turbine'''<br />
[[File:Screen Shot 2020-12-10 at 02.27.41.png|200px|right|thumb|Gas Turbine dalam simulasi]]<br />
Komponen:<br />
<br />
(-) Compressor : Meningkatkan tekanan udara dan temperature udara sebelum dialirkan menuju combustion chamber . Proses pada compressor adalah isentropic-adiabatik<br />
<br />
(-) Combusition Chamber: Tempat dimana udara yang sudah dinaikan pressure dan temperature di kompresor disatukan dengan bahan bakar menyebabkan temperature udara meningkat dengan kondisi isobaric. Udara panas hasil ruang bakar diteruskan ke turbine.<br />
<br />
(-) Turbine : Gas panas yang memiliki temperature dan pressure tinggi diteruskan ke turbin untuk memutarkan turbin. Hasil dari turbin ada dua. Yaitu power yang nantinya akan diteruskan ke altenator generator dan udara panas hasil dari turbin gas yang akan diteruskan ke Heat Recovery Steam Generator.<br />
<br />
<br />
Sistem:<br />
<br />
Gas Turbine yang berputar akibat dari panas yang di hasilkan pada combustiom chamber yang di aliri oleh nozzle menuju turbin. Siklus yang terjadi dalam gas turbine adalah siklus rankine.<br />
[[File:Rankine-cycle.jpg|200px|center|thumb|Siklus Rankine]] <br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
'''b. Steam Turbine'''<br />
[[File:Screen Shot 2020-12-10 at 02.45.29.png|300px|right|thumb|Gas Turbine dalam simulasi]]<br />
Komponen:<br />
<br />
(-) Heat Recovery Steam Generator (HRSG) adalah equipment yang digunakan untuk menggunakan panas dari terusan turbin gas panas yang digunakan untuk memutarkan turbin multi stage dari HP, MP dan LP.<br />
<br />
<br />
Sistem :<br />
Panas turbin masuk HRSG dan dipanaskan kembali diteruskan ke turbin multi stage turbin dan memutarkan turbin. Semua turbin yang memutarkan shaft di searahkan di alternater agar menyelaraskan Gerakan shaft untuk memutarkan generator dan menghasilkan listrik. Pada LP turbine uap panas dimasukan ke condenser. Uap panas diubah menjadi liquid di condenser. Liquid dipompa kan lagi ke LP drum untuk di siklus ulang di HRSG. Gas Turbine Engine menggunakan siklus braytone dan Steam turbine menggunakan siklus rankine.<br />
[[File:Bryton-cycle.jpg|300px|center|thumb|Bryton Cycle]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
'''2. Lakukan identifikasi komponen-komponen utama pada sistem serta berilah deskripsi fungsi kerjanya dalam sistem dan penjelasan analisis parameter yang digunakan.'''<br />
<br />
<br />
'''Bagian 1: Turbin Gas'''<br />
<br />
*Rangkaian Gas Turbine<br />
[[File:TugasSistem16.PNG|400px|center|thumb|Rangkaian Gas Turbine]]<br />
<br />
<br />
*'''Compressor''': Meningkatkan tekanan udara dan temperature udara sebelum dialirkan menuju combustion chamber . Proses pada compressor adalah isentropic-adiabatik<br />
[[File:TugasSistem17.PNG|400px|center|thumb|Compressor]]<br />
<br />
<br />
*'''Gas Turbine:''' untuk mengubah energi dari tekanan pada suatu fluida menjadi energi kinetik yang nantinya digunakan untuk memutar generator.<br />
[[File:TugasSistem18.PNG|400px|center|thumb|Gas Turbine]]<br />
<br />
<br />
*'''Combustion Chamber:''' Ruang pembakaran/bertemunya bahan bakar dan udara untuk menghasilkan energi panas<br />
<br />
[[File:TugasSistem20.PNG|300px|left|thumb|Combustion Chamber(1)]]<br />
[[File:TugasSistem19.PNG|400px|center|thumb|Combustion Chamber(2)]]<br />
[[File:TugasSistem21.PNG|400px|center|thumb|Combustion Chamber(3)]]<br />
<br />
<br />
<br />
'''Bagian 2: HRSG (Steam Generator)'''<br />
*'''Condenser:''' Untuk mengkondensasikan uap hasil pembuangan ekstraksi turbin menjadi titik-titik air (air kondensat)<br />
[[File:TugasSistem2.PNG|400px|center|thumb|condenser]]<br />
<br />
<br />
*'''Drum:''' Tempat penampungan air panas dan tempat terbentuknya uap<br />
[[File:TugasSistem3.PNG|400px|center|thumb|Drum]]<br />
<br />
<br />
*'''Generator:''' Pembangkit listrik dengan mengubah energi mekanik menjadi energi listrik<br />
[[File:TugasSistem4.PNG|400px|center|Generator]]<br />
<br />
<br />
*Superheater Heat Exchanger: untuk memanaskan uap jenuh yang keluar dari steam drum, dengan memanfaatkan gas panas hasil pembakaran. Terdiri dari 3 komponen yaitu 3 yaitu superheater HP,MP dan LP.<br />
[[File:TugasSistem5.PNG|400px|center|Superheater Heat Exchanger]]<br />
<br />
<br />
*Evaporator Heat Exchanger<br />
[[File:TugasSistem6.PNG|400px|center|thumb|Evaporator]]<br />
<br />
<br />
<br />
*Economiser Heat Exchanger<br />
[[File:TugasSistem7.PNG|400px|center|thumb|Economiser]]<br />
<br />
<br />
<br />
*'''Pipe:'''sebagai penyaluran fluida di system.<br />
[[File:TugasSistem8.PNG|400px|center|thumb|Pipe]]<br />
<br />
<br />
*'''Pump:''' untuk menggerakan fluida dengan menaikkan tekanan pada fluida<br />
[[File:TugasSistem9.PNG|400px|center|thumb|Pump]]<br />
<br />
*'''Steam Turbine''' <br />
<br />
Stodola Turbine: mengubah energi potensial uap menjadi energi kinetik dan selanjutnya diubah menjadi energi mekanis dalam bentuk putaran poros turbin. Steam turbine berputar akibart dari uap panas HRSG. Pada steam turbine ada 3 turbine multistage dimana turbine High Pressure, Medium Pressure dan Low Pressure yang sama sama menggerakan shaft untuk memutarkan generator. Berikut parameter dari steam turbine.<br />
[[File:TugasSistem10.PNG|400px|center|thumb|Steam Turbine]]<br />
<br />
<br />
*'''Control Valve :''' valve yang digunakan sebagai pengontrol laju aliran fluida yang berada pada system yaitu control valve<br />
[[File:TugasSistem11.PNG|400px|center|thumb|Control Valve]]<br />
<br />
<br />
*'''Water Mixer:'''sebagai penyampur fluida di HRSG<br />
[[File:TugasSistem12.PNG|400px|center|thumb|Water Mixer]]<br />
[[File:TugasSistem13.PNG|400px|center|thumb|Water Mixer]]<br />
<br />
<br />
*'''Water Splitter'''<br />
[[File:TugasSistem14.PNG|400px|center|thumb|Water Splitter]]<br />
[[File:TugasSistem15.PNG|400px|center|thumb|Water Splitter]]<br />
<br />
<br />
'''3. Medium fluida kerja apa saja yang terjadi dalam proses siklus tersebut, dan bagaimanakah proses analisis perhitungan dalam pemodelan.'''<br />
<br />
Medium fluida kerja yang bekerja dalam proses tersebut sebagian besar adalah Mesin Fluida, yaitu:<br />
<br />
(-)Turbin Gas (Menghasilkan kerja) dari Natural Gas ke Superheated gas<br />
<br />
(-)Turbin Uap (Menghasilkan kerja) Uap panas dan superheated gas<br />
<br />
(-)Pompa Sentrifugal (Membutuhkan kerja) Fluida cair<br />
<br />
(-)Kompresor (Membutuhkan kerja) Natural gas<br />
<br />
Pada Analisa perhitungannya menggunakan hukum konservasi energi dan konservasi massa. Pada kompresor, pompa,turbin, dan HRSG mengalami proses adiabatik di mana proses adiabatik adalah proses yang tidak terjadi pergantian kalor dari sistem kelingkungan ataupun sebaliknya. Pada proses ini diasumsikan kondisi steady state dan energi kinetic potensial diabaikan.<br />
<br />
<br />
<br />
'''4. Jelaskan flow line (jalur koneksi) masing-masing yang diberi warna hitam, merah, dan biru sesuai dengan interkoneksi yang diberikan dalam diagram tersebut.'''<br />
<br />
- Jalur hitam<br />
<br />
Jalur koneksi warna hitam yang tebal pada sistem Combined Cycle Power Plant menunjukkan alur gas yang terjadi pada sistem tersebut. Pada sistem tersebut, jalur gas tersebut adalah jalur suplai udara pada Gas Turbine dan jalur exhaust dari Gas Turbine<br />
<br />
- Jalur merah<br />
<br />
Jalur koneksi warna merah pada sistem Combined Cycle Power Plant menunjukkan alur uap temperatur tinggi pada sistem. Jalur uap tersebut melalui bagian Heat Exchanger, dan menyuplai uap untuk menggerakkan Turbin Uap Stodola.<br />
<br />
- Jalur biru<br />
<br />
Jalur koneksi warna biru pada sistem Combined Cycle Power Plant menunjukkan alur uap temperatur rendah pada sistem. Jalur ini terdapat di proses Heat Exchanger terutama pada bagian economizer, dan tangki penyimpanan.<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 5 | Kamis 10 Desember 2020 ''' ==<br />
<br />
Pada pembelajaran sistem fluida hari ini, Pak Hariyo membahas kembali mengenai pemodelan sistem fluida. Salah satu pemodelan sistem yang dianalisa adalah model kompresor yang terdapat di dalam library ThermoSysPro.<br />
<br />
Kemudian kami diminta untuk melakukan remodelling dari kompresor. Pertama kita harus mengidentifikasi komponen-komponen yang terdapat pada model kompresor. Pada model kompresor, terdapat kompresor, pipa, dan sumber kondisi batas, dan pembuangan (sink).<br />
<br />
Pada komponen-komponen pada model kompresor, terdapat parameter-parameter yang dapat diubah. Seperti contoh pada komponen kompresor, terdapat parameter Compression Factor, Isentropic Efficiency, dan Power Losses due to hydrodynamic friction.<br />
<br />
<br />
OpenModelica menyediakan fitur skema kompresor yang dapat diakses dari librarynya dalam ThermoSysPro--> Examples--> SimpleExamples--> TestCompressor, dimana skemanya menapilkan gambaran seperti gambar berikut.<br />
<br />
[[File:TestKompresor.PNG|360px|center|thumb|Diagram Test Compressor dari OpenModelica]]<br />
<br />
Berangkat dari hal tersebut, kami diminta untuk mensimulasikan permodelan kompresor yang sama, hanya saja susunan komponen sistem fluidanya kami yang menyusun secara manual. Kemudian dari hal tersebut, kami diminta untuk membandingkan hasil simulasi template dari OpenModelica dengan hasil dari yang kami buat.<br />
<br />
Gambaran dari komponen kompressor tersebut dapat diakses dengan Machines--> Components--> Compressor, dan tampilannya sebagai berikut.<br />
<br />
[[File:KompresorVian.PNG|150px|center|thumb|Element kompresor dari environtment openmodelica]]<br />
<br />
setelah itu kami melakukan remodelling dari contoh sistem kompresor tersebut. Kemudian di akhir pertemuan pak Hariyo memberikan kami Tugas Besar<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 6 | Kamis 17 Desember 2020 ''' ==<br />
<br />
Pada minggu ini, kelas sistem fluida diisi oleh kuliah tamu yag diisi oleh Pak Dr. Harun alumni S3 DTM yg juga berkecimpung di sektor industri pembangkit tenaga listrik bersedia untuk memberikan materi. Beliau adalah CEO PT Indopower Internasional. <br />
<br />
Kuliah kali ini membahas mengenai Combined-Cycled Power Plant (CCPP) yang digunakan dalam industri untuk membangkitkan listrik menggunakan combined cycle.<br />
<br />
Evaluasi dari combined cycle salah satunya adalah efisiensi, harga, yang mnejadi patokan pemilihan tander. <br />
<br />
<br />
Sebelum membahas mengenai CCPP, pak Harun memberikan sedikit pengenalan mengenai turbin gas. Di awal tahun 1950, sekitar 224 turbin gas mulai beroperasi di seluruh dunia. Kapasista turbin gas pada saat itu berkisar sekitar 27.000kW. Turbin gas merupakan combustion turbine yang memiliki beberapa konfigurasi seperti turbojet, turboprop, turboshaft, high-bypass turbofan, low bypass afterburning turbofan. Sekedar pengetahuan, turboprop biasanya dipasang di pesawat karena paling hemat bahan bakar dibanding gas turbin lainnya. Turbin gas terdiri dari 2 tipe: 1.) Heavy Duty; 2.) Aeroderivative. Untuk siklus gas turbin yang digunakan adalah siklus Brayton.<br />
<br />
Terdapat beberapa pertimbangan dalam memilih turbin gas, beberapa pertimbangan tersebut adalah tahun dibuat produknya, efisiensi site, heat rate, dan fuel consumption<br />
<br />
CCPP merupakan pembangkit listrik yang menggunakan 2 siklus yaitu siklus dari turbin gas (Brayton Cycle) dan siklus dari turbin uap (Rankine Cycle). Secara garis besar digambarkan oleh flow berikut:<br />
<br />
[[File:Combined Cycle Power Plant FlowDiagram.jpg|thumb|Flow diagram sederhana dari Combined Cycle Power Plant|800px|center]]<br />
<br />
[[File:TurbinVian7.JPG|500px|center]]<br />
<br />
Dengan memanfaatkan energi sisa dari turbin gas untuk menggerakkan turbin uap, maka efisiensi dari pembangkit listrik jenis ini tinggi.<br />
<br />
=='''Sinopsis Tugas Besar'''==<br />
Pada tugas besar kali ini saya akan mensimulasikan suatu sistem fluida untuk pembangkitan daya listrik menggunakan mesin-mesin fluida. Kali ini, saya akan melakukan suatu simulasi pada drum boiler menggunakan perangkat openmodelica. Steam Drum atau drum boiler adalah salah satu komponen pada boiler pipa air yang berfungsi sebagai reservoir campuran air dan uap air, dan juga berfungsi untuk memisahkan uap air dengan air pada proses pembentukan uap superheater. Namun tidak semua boiler pipa air (water tube) yang menggunakan steam drum ini. Boiler supercritical beroperasi pada tekanan sangat tinggi di atas tekanan kritis, sehingga tidak dimungkinkan terbentuk gelembung-gelembung uap air, karena itulah boiler supercritical tidak memerlukan steam drum untuk memisahkan air dengan uap air.<br />
<br />
[[File:Boiler drum fig1.jpg|300px|center|thumb|Ilustrasi Boiler Drum Source: https://www.eurotherm.com/process-control-applications/boiler-drum-level-control/]]<br />
<br />
== ''' Tugas Besar''' ==<br />
<br />
==='''Judul: Pemodelan ''Drum Boiler'' untuk keperluan PLTU dengan Menggunakan Perangkat OpenModelica'''===<br />
<br />
Oleh:<br />
Iza Azmar Aminudin (1806233316)<br />
<br />
===Pendahuluan===<br />
Kebutuhan energi di Indonesia yang semakin sehari akan semakin meningkat seiring dengan semakin banyaknya pertumbuhan manusia dan juga mobilitas manusia modern yang sangat tinggi dan oerlu ditunjang oleh energi yang cukup. Salah satu sumber energi yang sering dimanfaatkan di Indoensia adalah listrik dari PLTU. Di sisi lain, Pembangkit uap atau boiler adalah satu komponen penting dalam PLTU, dimana bolier berperan merubah panas dari sumber energi menjadi ke fluida pendingin primer ke pendingin sekunder yang menghasilkan uap untuk menggerakkan turbin, kualitas uap yang dihasilkan berpengaruh terhadap keluaran daya listrik PLTU. Salah satu komponen pada boiler adalah Steam Drum yang berfungsi menampung air umpan sistem dalam pembuatan uap yang temperaturnya cukup tinggi dan memisahkan fluida antara fase gas dan fase cair. <br />
<br />
Pembangkit uap merupakan adalah proses yang kompleks dan rumit dan berperilaku nonlinier (Adam, 1999). Model matematika lengkap biasanya menggabungkan beberapa aspek. Untuk pemodelan boiler untuk skala besar biasa dilakukan dengan menggunakan software besar dan berbasar seperti RELAP, TRAC dan Reyes walau demikian software ini mahal dan rumit. Sedangkan model sederhana lebih cocok untuk digunakan dalam pemodelan sistem dan untuk dikembangkan dalam penelitan bidang kendali pada suatu universitas. Untuk itu, pada kesempatan ini, penulis akan membuat suatu pemudelan sederhana dengan menggunakan software open modelica sebagai perangkat untuk mensimulasikan salah satu aplikasi sistem fluida yaitu drum boiler.<br />
<br />
Tugas besar sistem fluida dilaksanakan untuk dapat membantu kami memahami aplikasi mata kuliah sistem fluida (perpipaan beserta mesin fluidanya) pada suatu sistem. Tugas besar berbentuk suatu simulasi yang dilakukan dengan mengaplikasian perangkat lunak OpenModelica karena kondisi secara ril dapat ditinjau dengan metode tersebut. Dengan menggunakan aplikasi ini, kami juga dapat mendapatkan gambaran dengan mudah terkait berbagai aspek pada waktu yang sesungguhnya sesuai dengan parameter dan variabel yang kita tentukam secara real time.<br />
<br />
Terdapat tiga proses perhitungan dalam sistem fluida, seperti yang pernah disebutkan di kelas, yaitu secara eksperimental, simulasi, dan perhitungan manual (teoritis) untuk validasi. Selain itu, apabila kami melakukan simulasi secara nyata dengan miniatur atau prototipe komponen, hal tersebut tidak memungkinkan. Jika melakukan perhitungan dengan teoritis, maka hal tersebut perlu dilatih pada saat kami berkuliah dan perhitungan manual akan melibatkan perhitungan yang rumit dan banyak faktor faktor yang diabaikan seperti kondisi yang dianggap steady state. Dengan begitu, kami melakukan simulasi ini akan dirasa paling cocok apabila menggunakan metode CFD (komputasi).<br />
<br />
<br />
<br />
===Dasar Teori===<br />
Boiler adalah bejana tertutup yang menyediakan sarana untuk mengkonversi air menjadi uap. Uap di bawah tekanan kemudian digunakan untuk mentransfer panas untuk selanjutnya menajadi uap. Boiler atau pembangkit uap uap adalah suatu sistem atau peralatan yang mengubah energi seperti energi kimia dari bahan bakar seperti batubara, minyak, gas atau energi nuklir menjadi energi panas dan menggunakan untuk memanaskan air menjadi uap air. Uap air yang dihasilkan kemudian digunakan untuk memanaskan bahan atau melakukan kerja mekanik melalui sebuah mesin berputar seperti turbin. Pada pembangkit lisrik maka turbin akan menggerakan generator penghasil arus listri. Secara umum, boiler ap memiliki dua subsistem utama. Subsistem pertama adalah tungku boiler dimana bahan bakar dan udara dicampur dan dibakar untuk menghasilkan gas panas buang. Sedangkan subsistem kedua adalah subsistem transfer panas yang biasanya terdiri steam drum. Steam Drum adalah suatu alat pada boiler yang berfungsi menampung air dari feedwater sistem dalam pembuatan uap yang temperaturnya cukup tinggi dan memisahkan fluida antara fase gas dan fase cair (steam).<br />
<br />
Besar/kualitas steam yang dihasilkan baik itu suhu, tekanan maupun laju aliran steam sangat dipengaruhi oleh aliran gas buang panas yang dihasilkan dari pembakaran di dalam turbin gas. Di samping itu, steam yang dihasilkan juga dipengaruhi oleh level dari drum itu sendiri. Untuk bisa dihasilkan steam dengan kualitas yang baik tersebut, maka berbagai parameter di dalamnya harus dapat dikontrol dengan baik, mengingat karakteristik dinamiknya yang sering berubah menyesuaikan beban proses yang ada. Salah satu komponen kontrol yang penting adalah High Pressure Steam Drum (HP Drum). Parameter kontrol yang harus dijaga dengan baik adalah level air pada steam drum tersebut yang harus selalu dijaga pada ketinggian tertentu. Apabila terlalu tinggi, maka steam akan basah sehingga berpotensi merusak peralatan-peralatan yang menggunakan steam tersebut, seperti steam turbine dan lain-lainnya. Sebaliknya apabila terlalu rendah, maka tube-tube dari boiler yang bersangkutan akan menjadi over heated sehingga umur boiler menjadi singkat.<br />
<br />
Sistem boiler merupakan sistem pembangkit uap panas (steam generator) yang memanfaatkan energi perpindahan panas dari hasil pembakaran untuk mengubah air menjadi produk utama berupa steam. Dua jenis pembangkit daya yaitu berupa turbin gas, dan turbin steam atau dikenal sebagai Combined Cycle (CC), maupun Combined Heat Power (CHP) menghasilkan energi listrik dan panas. Oleh sebab itu boiler dibedakan dalam dua tipe, yaitu:<br />
<br />
'''1.''' Boiler dengan pembakar (fired boiler) yang digunakan pada sistem pembangkit daya dengan turbin steam; <br />
<br />
'''2.''' Boiler tanpa pembakar (unfired boiler atau Heat Recovery Steam Generation/HRSG) yang berfungsi sebagai penukar panas (heat exchanger) untuk mengubah gas panas dan air menjadi steam.<br />
<br />
Karakteristik serta sirkulasi operasi kedua jenis boiler tersebut pada prinsipnya sama yaitu menghasilkan steam dari air dengan memanfaatkan energi panas. Keduanya mempunyai kehandalan (reliability) operasi serta perpindahan panas maksimum yang memegang peranan penting, dan sifatnya kritis terhadap perubahan suhu gas. Salah satu parameter operasi boiler yang harus dijaga dengan baik adalah level/ ketinggian permukaan air dalam HP drum. Untuk boiler dengan kapasitas besar, pengontrolan level steam drum dikenal dengan istilah tiga (three) elemen dan satu (single) elemen level control. Single element level control akan difungsikan pada saat produksi steam masih di bawah 30%, dan begitu lebih besar daripada 30%, maka sistem kontrol level secara otomatis pindah ke three elemen level control. Pada single element, level semata-mata dikontrol oleh level air pada steam drum, sedang pada three element, di mana parameter proses dikontrol adalah kombinasi dari level air pada steam drum, laju aliran steam yang dihasilkan, dan tekanan steam yang dihasilkan.<br />
<br />
Skema Steam Drum untuk produksi uap ditunjukkan pada Gambar berikut ini. dimana diperlihatkan produksi uap menggunakan unit drum-boiler. Air umpan disalurkan oleh pompa feedwater ke dalam steam drum. Karena gravitasi, air mengalir turun melalui downcomer-riser lingkaran tertutup menghasilkan uap jenuh, yang mengalir di sepanjang tabung riser sebelum dikumpulkan dan dimasukkan kembali ke dalam drum, uap jenuh mengalir melalui permukaan air sampai keluar setelah mencapai outlet Steam Drum untuk selanjutnya disalurkan ke turbin uap.<br />
<br />
<br />
[[File:Boiler drum fig1.jpg|300px|center|thumb|Ilustrasi Boiler Drum Source: https://www.eurotherm.com/process-control-applications/boiler-drum-level-control/]]<br />
<br />
<br />
<br />
===Tujuan Penelitian===<br />
Tujuan dari tugas besar ini adalah untuk mengembangkan model sistem Steam Drum pada sistem boiler sederhana yang akan digunakan pada penelitian lanjutan sebagai pengembangan algoritma kendali pada model sistem. Pengembangan yang dilakuan mengacu pada prisip-prinsip sistem fluida.<br />
<br />
<br />
<br />
===Metodologi===<br />
Variabel yang alan dianalisa dalam Steam Drum boiler adalah sebagai berikut:<br />
<br />
'''1. tekanan uap air;'''<br />
<br />
'''2. temperatur uap air;'''<br />
<br />
'''3. dan laju masa air dalam sistem'''<br />
<br />
Pengukuran tekanan air dan temperatur uap pada Steam Drum adalah hal yang sangat penting untuk safety dan efisiensi operasional dari boiler. Dapat dikatakan bahwa Steam Drum adalah jantung dari sebuah boiler. Oleh karenanya dalam merancang dan menganalisa sistem kendali pada bolier diperlukan suatu model Steam Drum yang sederhana ringkas namun mampu digunakan sebagai model sistem yang akan di uji. Varibel yang akan diuji adalah tekanan air normal, suhu air dan uap dalam sistem, dan laju massa air yang mengalir melewati sistem dari pump dan keberadaanya untuk menjadi uap adalah dalam waktunya antara 0 dan 500 detik. <br />
Steam Drum adalah sistem proses atau plant yang bersifat non-linear dan kompleks karena banyaknya interaksi dari variabel variable input dan output sistem. Oleh karenanya untuk menurunkan model matematika, struktur internal dan fungsi subsistem dari boiler harus dipelajari. Model matematika dari boiler ini diturunkan dari kesetimbangan massa dan energi. <br />
<br />
<br />
[[File:Rumus satu api.png |200px|center]]<br />
<br />
<br />
Dengan memenuhi kaidah gerak jatuh bebas maka debit fluida yang keluar dari Steam Drum akan setara akar dari dengan ketinggian fluida dalam Steam Drum dan dikalikan dengan faktor bukan kran/valve out.<br />
<br />
[[File:Rumus dua api.png |200px|center]]<br />
<br />
<br />
<br />
Kesetimbangan energi dapat dituliskan sebagai berikut<br />
<br />
[[File:Rumus tiga api.png |300px|center]]<br />
<br />
'''*Keterangan'''<br />
[[File:Keterangan Rumus.png|300px|left|thumb|keterangan rumus]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Untuk membangun model boiler maka persamaan matematika sistem Steam Drum boiler kemudian di aplikasikan dengan menggunakan paket program Matlabsimulink. Simulink adalah paket program yang sering digunakan untuk pemodelan, dan menganalisa sistem dinamik. Program ini mendukung sistem linier dan non linier dengan pemodelan berbasis waktu. Untuk melakukan ini sejumlah komponen model di pasang bersamaan untuk mensimulasi kelakuan boiler yang lengkap. Sistem yang dibangun adalah sistem multi input multi output (MIMO) dengan 2 masukan yaitu flow input (Fin) dan Kalor (Q) dan keluaran adalah level air (h) dan Suhu (T). <br />
<br />
Secara garis besar berikut adalah Langkah-langkah dalam pelaksanaan tugas besar.<br />
[[File:Diagram nih.png|300px|center]]<br />
<br />
<br />
<br />
===Pemodelan Sistem Fluida===<br />
Pembuatan model drum boiler menggunakan perangkat lunak openmodelica. Model ini menggunakan referensi dari sistem library yang ada dalam perangkat openmodelica. Berikut adalah pembahasan komponen yang digunakan dalam sistem ini.<br />
<br />
'''Komponen'''<br />
<br />
{|class="wikitable"<br />
| '''Simbol'''|| '''Parameter'''||'''Fungsi'''<br />
|-<br />
| <br />
'''Pump'''<br />
[[File:1. Part Pump.png|150px]]<br />
|| [[File:1. Desc pump.png|400px]]<br />
|Pompa yang digunakan adalah pompa sentrifugal. Ketika pompa ini bekerja, maka tekanan fluida akan meningkat dari inlet pompa menuju ke outletnya. Perubahan tekanan akan mendorong cairan ke seluruh sistem.<br />
|-<br />
| <br />
'''Evaporator'''<br />
[[File:2. Part Evaporator.png|150px]] <br />
|| [[File:2. desc evaporator.png |400px]]<br />
|Evaporator merupakan suatu alat yang memiliki fungsi untuk mengubah keseluruhan atau sebagian suatu pelarut dari sebuah larutan berbentuk cair menjadi uap sehingga hanya menyisakan larutan yang lebih padat atau kental, proses yang terjadi di dalam evaporator disebut dengan evaporasi.<br />
|-<br />
| <br />
'''Steam'''<br />
[[File:3. Part Steam.png|100px]] <br />
|| [[File:3. desc steam.png|400px]]<br />
|berfungsi sebagai reservoir campuran air dan uap air, dan juga berfungsi untuk memisahkan uap air dengan air pada proses pembentukan uap superheater. Namun tidak semua boiler pipa air (water tube) yang menggunakan steam drum ini.<br />
|-<br />
| <br />
'''Sink'''<br />
[[File:4. Part Sink.png|100px]] <br />
|| [[ File:4. desc steam.png|400px]]<br />
| Befungsi sebagai pembuang panas adalah penukar panas pasif yang memindahkan panas yang dihasilkan oleh alat elektronik atau mekanik ke sebuah medium fluida yang sering kali berupa pendingin udara atau cair, dan lalu panas akan dikeluarkan dari alatnya dan suhu alat akan tetap terjaga pada suhu yang optimal.<br />
|-<br />
| <br />
'''Furnace'''<br />
[[File:5. Part Furnace.png|100px]] <br />
|| [[File:5. desc furnace.png|400px]]<br />
|Bagian ini merupakan tempat terjadinya pembakaran bahan bakar yang akan menjadi sumber panas, proses penerimaan panas oleh media air dilakukan melalui pipa yang telah dialiri air, pipa tersebut menempel pada dinding tungku pembakaran.<br />
|-<br />
| <br />
|}<br />
<br />
<br />
'''Sensor'''<br />
<br />
{|class="wikitable"<br />
| '''Simbol'''|| '''Parameter'''||<br />
|-<br />
| <br />
'''Sensor Suhu'''<br />
[[File:6. sensor suhu.png|150px]]<br />
|| [[File:6. desc suhu.png|300px]]<br />
|-<br />
| <br />
'''Sensor Tekanan Fluida'''<br />
[[File:7. sensor tekanan.png|150px]] <br />
|| [[File:7. desc tekanan.png|300px]]<br />
|-<br />
| <br />
'''Sensor Laju Massa Fluida'''<br />
[[File:8. sensor mflow.png|100px]] <br />
|| [[File:8. desc mflow.png|300px]]<br />
|-<br />
| <br />
|}<br />
<br />
<br />
<br />
'''Ambient'''<br />
<br />
{|class="wikitable"<br />
| '''Simbol'''|| '''Parameter'''||<br />
|-<br />
| <br />
'''Ambient'''<br />
[[File:9. Ambient .png|150px]]<br />
|| [[File:9. Ambient desc .png|300px]]<br />
|-<br />
| <br />
|}<br />
<br />
<br />
Dan berikut adalah model drum boiler yaitu hasil rangkaian dari komponen-komponen yang telah ditentukan sebelumnya dengan asumsi serta karakteristik yang sudah disesuaikan dengan kebutuhan penelitian.<br />
[[File:Gambar Lengkap@air.eng.ui.ac.id.png|500px|center|thumb|Rangkaian Drum Boiler dalam openmodelica]].<br />
<br />
===Hasil dan Pembahasan Simulasi===<br />
Mula-mula, dilakuakn checking terhadap model yang sudah disusun beserta variabel serta asumsi yang hendak dicapai<br />
[[File:Hasil check.png|500px|center|thumb|hasil perhitungan]]<br />
<br />
Dengan menggunakan perangkat openmodelica. Dilakukanlah suatu simulasi dengan rincian perhitungan tekanan air normal, suhu air dan uap dalam sistem, dan laju massa air yang mengalir melewati sistem dari pump dan keberadaanya untuk menjadi uap adalah dalam waktunya antara 0 dan 500 detik. Berikut adalah grafik hasil perhitungannya.<br />
[[File:Hasil Perhitungantuantu.png|500px|center|thumb|Grafik Hasil Simulasi]]<br />
<br />
Dari hasil ini terlihat bahwa tekanan uap akan cenderung meningkat selama kurun waktu internal simulasi. Selain itu, karena adanya evaporator menyebabkan suhu air naik dan menyebabkan terjadinya boiling pada air sehingga beruha fasa menjadi uap air. Di sisi lain, sistem ini juga mempengaruhi laju aliran fluida di mana laju air justru terus meningkat sepanjang waktu interval simulasi karena terjadi perubahan tekanan pada sistem.<br />
<br />
<br />
<br />
===Kesimpulan===<br />
<br />
'''1.''' Dalam drum boiler, tekanan fluida (air) yang berbentuk cair berubah fasa menjadi akan cenderung meningkat selama kurun waktu internal simulasi hal ini berbanding lurus dengan kenaikan suhu yang terjadi pada fluida akibat dari adanya evaporator dan furnace.<br />
<br />
'''2.''' Sistem drum boiler akan mempengaruhi laju aliran karena perubahan suhu dan perubahan fasa yang terjadi pada fluida kaan meningkatkan kecepatan alir fluida yang menyebabkan laju aliran massanya pun akan meningkat.<br />
<br />
'''3.''' Dengan menggunakan perangkat openmodelica, kita bisa memodelkan suatu sistem fluida dalam drum boiler yang dapat digunakan untuk lebih memahami sistem fluida lebih dalam lagi dengan sederhana dan praktis.<br />
<br />
<br />
===Referensi===<br />
*Åhlander, Alexander. 2017. Maintaining Source Origin in a Modelica Compiler. Department of Computer Science Faculty of Engineering LTH. Lund University. ISSN 1650-2884 L<br />
<br />
*E. Adam and J. Marchetti, "Dynamic simulation of large boilers with natural recirculation," Computers & chemical engineering, vol. 23, pp. 1031-1040, 1999.<br />
<br />
*Prof. Dr. Ir. Harinaldi, M.Eng., Prof. Dr. Ir. Budiarso, M.Eng. ; editor, Ade M. Drajat, ST. Ade M. Drajat, (editor). Sistem fluida : prinsip dasar dan penerapan mesin fluida, sistem hidrolik, dan sistem pneumatik / Jakarta :; © 2015: Erlangga,, 2015<br />
<br />
*U.S.NRC, "TRAC-M Version 3.0 Theory Manual" https://www.nrc.gov/readingrm/doc-collections/nuregs/contract/ December 2015]. <br />
<br />
*J. N. Reyes Jr, "Governing equations in two-phase fluid natural circulation flows," Natural Circulation in Water Cooled Nuclear Power Plants, Annex, vol. 6, 2005. <br />
<br />
*K. J. Åström and K. Eklund, "A simplified non-linear model of a drum boiler-turbine unit," International Journal of Control, vol. 16, pp. 145-169, 1972.<br />
<br />
=='''Analisis Pemodelan Sistem Fluida Pneumatik dan Hidraulik'''==<br />
Proses-proses yang ada di industri pada umumnya membutuhkan benda atau zat untuk dipindahkan dari satu lokasi ke lokasi lain, atau kekuatan yang diterapkan untuk menahan, membentuk atau memampatkan suatu produk. Di banyak lokasi, semua penggerak utama adalah listrik. Gerakan rotasi dapat dilakukan dengan motor sederhana, dan gerakan linier dapat diperoleh dari gerakan berputar dengan perangkat seperti jack sekrup atau rak dan pinion. Namun, perangkat listrik bukanlah satu-satunya cara untuk menyediakan penggerak utama. Fluida tertutup (baik cairan maupun gas) juga dapat digunakan untuk mengalirkan energi dari satu lokasi ke lokasi lain dan, akibatnya, menghasilkan gerakan berputar atau linier atau menerapkan gaya. Sistem berbasis fluida yang menggunakan fluida sebagai media transmisi disebut sistem hidrolik. Sistem berbasis gas disebut sistem Pneumatik.<br />
<br />
===1. Pneumatic ===<br />
<br />
Sistem pneumatik adalah sebuah sistem fluida yang memanfaatkan udara terkompresi untuk menghasilkan efek gerakan mekanis. Secara istilah pneumatik mengacu pada mekanisme yang menggunakan tekanan udara untuk memberikan gaya mekanis dan kerja. Semua sistem yang menggunakan tenaga yang disimpan dalam bentuk udara yang dimampatkan untuk menghasilkan suatu kerja disebut dengan sistem Pneumatik.<br />
<br />
==== Hukum Dasar Sistem Pneumatic====<br />
<br />
'''''Hukum Pascal:'''''<br />
<br />
''“Jika tekanan eksternal diberikan pada sistem tertutup, tekanan pada setiap titik pada fluida tersebut akan meningkat sebanding dengan tekanan eksternal yang diberikan.”''<br />
<br />
[[File:Pascal Law Formula.png|100px|center]]<br />
<br />
dimana:<br />
<br />
P = Pressure (Pa)<br />
<br />
F = Force (N)<br />
<br />
A = Area (m<sup>2</sup>)<br />
<br />
'''''Hukum Boyle:'''''<br />
<br />
''“Pada suhu tetap, tekanan gas didalam suatu ruang tertutup berbanding terbalik dengan volumenya” ''<br />
<br />
[[File:Gas Law formula.png|200px|center]]<br />
<br />
dimana:<br />
<br />
P = Pressure (Pa)<br />
<br />
V = Volume (M<sup>3</sup>)<br />
<br />
T = Temperature (K)<br />
<br />
====Komponen Pada Sistem Pneumatik====<br />
<br />
Berikut adalah komponen-komponen umum pada sistem pneumatik:<br />
<br />
*'''Kompresor'''<br />
<br />
Kompresor adalah suatu alat mekanikal yang bertujuan untuk menaikkan tekanan suatu gas dengan cara menurunkan volumenya. Komponen inilah yabg mensupply udara bertekanan untuk sistem pneumatik, serta menjaga tekanan sistem agar tetap berada pada tekanan kerjanya.<br />
<br />
*'''Regulator & Gauge'''<br />
<br />
Regulator adalah komponen yang berfungsi untuk mengatur supply udara terkompresi masuk ke sisptem pneumatik. Sedangkan gauge berfungsi sebagai penunjuk besar tekanan udara di dalam sistem. Keduanya dapat berupa sistem mekanis maupun elektrik.<br />
<br />
*'''Check Valve'''<br />
<br />
Check Valve adalah valve atau katup yang berfungsi untuk mencegah adanya aliran balik dari fluida kerja, dalam hal ini udara terkompresi. Terutama adalah apabila pada sebuah sistem pneumatik tersebut dipergunakan tanki akumulator udara, sehingga Check Valve tersebut mencegah adanya udara dari akumulator untuk kembali menuju kompresor namun tetap mengalirkan udara bertekanan dari kompresor untuk masuk ke dalam akumulator.<br />
<br />
*'''Tanki Akumulator'''<br />
<br />
Tanki akumulator atau juga disebut buffer tank berfungsi sebagai cadangan (storage) tekanan udara terkompresi yang digunakan untuk penggerak aktuator. Selain itu tanki ini juga berfungsi untuk mencegah ketidakstabilan supply udara ke aktuator, lebih menstabilkan kerja kompresor agar tidak terlalu sering mematikan dan menyalakannya lagi, serta lebih memudahkan desain sistem dalam menempatkan kompresor jika diharusakan penempatan aktuator pneumatik lebih jauh dengan kompresor.<br />
<br />
*'''Saluran Pipa'''<br />
<br />
Pipa-pipa digunakan untuk mendistribusikan udara terkompresi dari kompresor atau tanki akumulator ke berbagai sistem aktuator. Diameter pipa yang digunakan pun bermacam-macam tergantung dari desain dan tujuan penggunaan sistem pneumatik tersebut. Pada sebuah sistem pneumatik besar (menggunakan lebih dari dua aktuator), untuk area sistem supply (area kompresor dan tanki) digunakan pipa berdiameter lebih besar daripada yang digunakan pada area aktuator. Namun jika sistem pneumatik yang ada kecil, misal hanya untuk menggerakkan satu saja aktuator, maka diameter pipa yang digunakan pun akan seragam di semua bagian.<br />
<br />
*'''Directional Valve'''<br />
<br />
Directional valve atau katub pengatur arah yang instalasinya berada tepat sebelum aktuator, adalah berfungsi untuk mengatur kerja aktuator dengan cara mengatur arah udara terkompresi yang masuk atau keluar dari aktuator. Satu valve ini didesain untuk dapat mengatur arah aliran fluida kerja di dua atau bahkan lebih arah aliran. Ia bekerja secara mekanis atau elektrik tergantung dari desain yang ada.<br />
<br />
*'''I/P Controller (Current to Pressure Controller)'''<br />
<br />
Pada aktuator pneumatik yang kerjanya dapat bermodulasi diperlukan satu alat kontrol supply udara bertekanan yang khusus bernama I/P Controller. I/P Controller ini mengubah perintah kontrol dari sistem kontrol yang berupa sinyal arus, menjadi besar tekanan udara yang harus disupply ke aktuator.<br />
<br />
*'''Aktuator'''<br />
<br />
Pneumatik aktuator adalah alat yang melakukan kerja pada sistem pneumatik. Ada berbagai macam jenis pneumatik aktuator sesuai dengan penggunaannya. Antara lain adalah silinder pneumatik, diafragma aktuator, serta pneumatik motor.<br />
<br />
<br />
<br />
====Contoh Sistem Pneumatic dalam OpenModelica====<br />
<br />
Berikut adalah contoh simulasi sistem Pneumatic dalam OpenModelica<br />
<br />
[[File:Csm PLdiagram a6f3719314.png|500px|center|thumb|Sistem Pneumatic dalam Openmodelica]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
===2. Hydraulic ===<br />
<br />
Sistem hidrolik adalah suatu sistem yang memanfaatkan tekanan fluida sebagai power (sumber tenaga) pada sebuah mekanisme, sehingga hidrolik digunakan untuk mengontrol, mengirimkan dan memanfaatkan tenaga dengan menggunakan tekanan fluida tersebut.<br />
<br />
<br />
====Hukum Dasar Sistem Hydraulic====<br />
<br />
'''''Hukum Pascal:'''''<br />
<br />
''“Jika tekanan eksternal diberikan pada sistem tertutup, tekanan pada setiap titik pada fluida tersebut akan meningkat sebanding dengan tekanan eksternal yang diberikan.”''<br />
<br />
[[File:Pascal Law Formula.png|100px|center]]<br />
<br />
dimana:<br />
<br />
P = Pressure (Pa)<br />
<br />
F = Force (N)<br />
<br />
A = Area (m<sup>2</sup>)<br />
<br />
'''''Hukum Hidrostatik'''''<br />
<br />
''“Tekanan hidrostatika tidak bergantung pada berat dari suatu fluida, tetapi sangat berhubungan dengan perbedaan ketinggian fluida tersebut” ''<br />
<br />
[[File:Hydrostatic Law.png|400px|center]]<br />
<br />
====Komponen Pada Sistem Hidrolik====<br />
<br />
'''Reservoir'''<br />
<br />
tujuan dari reservoir hidrolik adalah untuk menahan volume fluida, mentransfer panas dari sistem, memungkinkan kontaminan padat mengendap dan memfasilitasi pelepasan udara dan kelembaban dari fluida.<br />
<br />
'''Pump'''<br />
<br />
pompa hidrolik mentransmisikan energi mekanik menjadi energi hidrolik. Hal ini dilakukan oleh pergerakan fluida yang merupakan media transmisi. Ada beberapa jenis pompa hidrolik diantaranya gir, vane dan piston. Semua pompa ini memiliki subtipe berbeda yang ditujukan untuk aplikasi khusus seperti pompa piston sumbu bengkok atau pompa baling-baling kapasitas variabel. Semua pompa hidrolik bekerja dengan prinsip yang sama, yaitu memindahkan volume fluida terhadap beban atau tekanan yang resisten.<br />
<br />
'''Valves'''<br />
<br />
katup hidrolik digunakan dalam sistem untuk memulai, menghentikan dan mengarahkan aliran fluida. Katup hidrolik terdiri dari poppet atau gulungan dan dapat digerakkan dengan alat pneumatik, hidrolik, listrik, manual atau mekanis.<br />
<br />
'''Actuators'''<br />
<br />
merupakan hasil akhir dari hukum Pascal. Di sinilah energi hidrolik diubah kembali menjadi energi mekanik. Hal ini dapat dilakukan melalui penggunaan silinder hidrolik yang mengubah energi hidrolik menjadi gerak dan kerja linier, atau motor hidrolik yang mengubah energi hidrolik menjadi gerak dan kerja berputar. Seperti pompa hidrolik, silinder hidrolik dan motor hidrolik memiliki beberapa subtipe berbeda, masing-masing ditujukan untuk aplikasi desain tertentu.<br />
<br />
<br />
====Contoh Sistem Hidraulik dalam OpenModelica====<br />
<br />
Salah satu contih sistem hidraulik yang ada dalam library openmodelica diantaranya adalah sistem double acting cylinder test. Sistem ini memiliki tujuan untuk mengetest doule acting actuator. Pada sistem ini, motor menggerakan pompa sehingga menghasilkan tekanan untuk megalirkan fluida dari tangki. Jika kita ingin aktuator bekerja, maka fluida akan mengalir dari tangki mengisi ruang A. Lalu fluida di ruang B akan keluar dan kembali ke tangki fluida hidrolik. Jika kita ingin memundurkan aktuator, maka fluida akan masuk ke ruang B, sehingga fluida mendorong actuator bergerak mundur. Setelah itu, fluida diruang A akan kembali ke tangki.<br />
<br />
<br />
[[File:Hidraulic Sys.png|500px|center|thumb|Contoh Sistem Hidraulik dalam Openmodelica]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
==Ujian Akhir Semester (UAS)==<br />
<br />
'''بِسْمِ اللّهِ الرَّحْمَنِ الرَّحِيْمِ'''<br />
<br />
'''Ujian Akhir Semester Sistem Fluida'''<br />
<br />
Nama : Iza Azamr Aminudin<br />
<br />
NPM : 1806233316<br />
<br />
Kelas : Sisflu-03<br />
<br />
Pada hari Kamis, 14 Januari 2020, kami kelas Sistem Fluida-03 melaksanakan Ujian Akhir Semester bersama pa Dai. Pada laman ini, saya akan menyampaikan soal dan jawaban yang saya jawab dalam UAS tersebut. Selamat membaca dan mohon koreksinya.<br />
<br />
<br />
===Jelaskan Urutan langkah-langkah dalam merancang sebuah Sistem Fluida===<br />
Berikut adalah langkah-langkah yang dapat dilakukan dalam merancang suatu sistem fluida.<br />
<br />
====Dokumentasi Jawaban====<br />
[[File:1. UAS Sisflu03 Iza Azmar Aminudin 1806233316.JPG|500px|center]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
===Buat dan jelaskan Process Flow Diagram sistem fluida yang melibatkan:===<br />
<br />
====a. Mesin Kerja====<br />
yaitu mesin yang berfungsi mengubah energi mekanis poros menjadi energi fluida ( energi potensial dan energi kinetik ).<br />
<br />
Contoh : pompa, kompresor, kipas (fan), propeler.<br />
<br />
Flow Chart:<br />
[[File:Inian1.png|500px|center]]<br />
<br />
<br />
====b. Mesin Tenaga====<br />
Mesin Kerja adalah mesin fluida yang berfungsi mengubah energi fluida (energi potensial dan energi kinetik) menjadi energi mekanis poros atau energi mekanik lainnya.<br />
<br />
Contoh : turbin, kincir air, dan kincir angin.<br />
<br />
Flow Chart:<br />
[[File:Inian2.png|500px|center]]<br />
<br />
====c. Mesin Kerja dan Mesin Tenaga====<br />
Sistem dengan kombinasi sistem ini memungkinkan untuk menghasilkan 2 siklus yang saling melengkapi, mesin kerja menggerakan fluida atau menambah energi nya yang nantinya energi fluida tersebut akan diserap oleh turbin. sedangkan pada turbin sendiri karena adanya energi fluida turbin akan menghasilkan energi listrik yang nantinya dapat dimanfaatkan oleh mesin kerja sebagai sumber energi mekaniknya.<br />
<br />
Flow Chart:<br />
[[File:Inian3.png|500px|center]]<br />
<br />
====Dokumentasi Jawaban====<br />
[[File:2. UAS Sisflu03 Iza Azmar Aminudin 1806233316.JPG|500px|center]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
===Jelaskan urutan langkah perhitungan-perhitungan (berikut formula/rumus yang dipakai) aliran fluida dalam kasus yang anda bahas didalam tugas besar anda masing-masing===<br />
Pada tugas besar kali ini, saya menganalisis bagaimana sistem fluida dalam boiler dalam PLTU dapat bekerja. Tujuan dari tugas besar ini adalah mencari nilai debit air yang dihasilkan oleh sistem. Berikut adalah persamaan yang digunakan dalam perhitungan tugas besar saya.<br />
<br />
[[File:Screen Shot 2021-01-18 at 21.31.20.png|400px|center]]<br />
<br />
[[File:Screen Shot 2021-01-18 at 21.31.33.png|700px|center]]<br />
<br />
<br />
====Dokumentasi Jawaban====<br />
[[File:3. UAS Sisflu03 Iza Azmar Aminudin 1806233316.JPG|500px|center]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
===Gunakan tool aplikasi MS Excel untuk mengitung sistem fluida kasus tugas besar anda dan bandingkan hasilnya dengan perhitungan yang telah anda buat dengan tool aplikasi openmodelica serta jelaskan hasilnya===<br />
<br />
Pada tugas besar kali ini, saya menganalisis bagaimana sistem fluida dalam boiler dapat bekerja. Tujuan dari tugas besar ini adalah mencari nilai debit air yang dihasilkan oleh sistem.<br />
<br />
Berikut adalah Properti dan Asumsi yang digunakan dalam perhitungan<br />
<br />
[[File:Screen Shot 2021-01-18 at 21.31.54.png|300px|left]]<br />
[[File:Screen Shot 2021-01-18 at 21.32.02.png|300px|left]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Berikut adalah persamaan yang digunakan dalam perhitungan tugas besar saya.<br />
<br />
[[File:Screen Shot 2021-01-18 at 21.31.20.png|400px|center]]<br />
<br />
[[File:Screen Shot 2021-01-18 at 21.31.33.png|700px|center]]<br />
<br />
*'''Keterangan'''<br />
<br />
[[File:Screen Shot 2021-01-18 at 21.31.41.png|300px|left]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Tujuan dari tugas besar ini adalah mencari nilai debit air yang dihasilkan oleh sistem.<br />
<br />
Dengan mengimplementasikan persamaan yang ada kedalam propert dengan batasan asumsi yang ada. Dengan menggunakan perangkat microsoft excel, berikut adalah hasilnya<br />
<br />
<br />
[[File:Screen Shot 2021-01-18 at 21.37.52.png|200px|center]]<br />
<br />
<br />
Sebagai perbandingan, berikut adalah hasilyang dihasilkan dari percobaan<br />
<br />
<br />
[[File:Screen Shot 2021-01-18 at 21.25.18.png|400px|center]]<br />
<br />
Setelah membandingkan kedua hasil tersebut, dapat disimpulkan bahwa terdapat perbadaan antara hasil simulasi debit fluida yang dihasilkan dengan menggunakan perangkat openmodelica dengan menggunakan excel yaitu sebesar +/- 3 m³. Hal ini disebabkan karena adanya error sangat perhitungan dan masalah floating dalam simulasi. Untuk itu, perlu dilakukan validasi dan verifikasi Kembali setiap melakukan suatu pemodelan sistem fluida. <br />
<br />
<br />
<br />
<br />
====Dokumentasi Jawaban====<br />
[[File:Screen Shot 2021-01-18 at 21.25.43.png|800px|center]]<br />
[[File:Screen Shot 2021-01-18 at 21.25.18.png|800px|center]]<br />
<br />
<br />
-Terima Kasih-</div>
Iza Azmar
http://air.eng.ui.ac.id/index.php?title=Valve-Iza_Azmar_Aminudin&diff=56821
Valve-Iza Azmar Aminudin
2021-01-18T15:19:41Z
<p>Iza Azmar: /* Ujian Akhir Semester (UAS) */</p>
<hr />
<div>Assalamu'alaikum Wr. Wb<br />
Salam Sejahtera untuk kita semua<br />
<br />
Perkenalkan saya:<br />
<br />
Nama : Iza Azmar Aminudin<br />
<br />
NPM : 1806233316<br />
<br />
Kelas : Sistem Fluida-03<br />
<br />
Pada Kesempatan kali ini, saya akan berbagi dengan teman-teman sekailan perihal pembelajaran Sistem Fulida di kelas Sistem Fluida-03. Selamat membaca dan mohon masukannya.<br />
<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 1 | Kamis 12 November 2020 ''' ==<br />
<br />
<br />
Pada kesempatan kali ini, kami mempelajari aliran fluida dalam valve. Kami menggunakan bantun aplikasi CFDSOF untuk menghitung losses yang terjadi pada aliran fluida dalam valve.Kami membahas mengenai ''opened gate valve'' dan simulasi aliran fluida yang sebelumnya sudah dijelaskan melalui dua ''part'' video ''tutorial'' simulasi di platform YouTube. Maka, setelah kelas pertama telah usai kami ditugaskan untuk melakukan hal yang sama kemudian ditambah simulasi tambahan satu ''gate valve''.<br />
<br />
Melalui laman ini, saya akan menjelaskan proses yang telah saya lakukan dalam menjalankan simulasi aliran fluida pada ''gate valve''. Simulasi yang saya lakukan adalah dua kali dengan ''gate valve'' yang sudah disediakan oleh Bang Edo kelas Sisflu 03 dan ''gate valve'' dari sumber lainnya.<br />
<br />
==='''Tugas 1: Simulasi Aliran dalam Valve menggunakan CFDSOF'''===<br />
<br />
'''T Valve''' <br />
<br />
''Valve'' ini sudah disediakan dalam bentuk .stl sehingga kita cukup melakukan simulasi saja. Berikut adalah hasil tangkapan layar dari proses simulasi yang telah dilakukan beserta penjelasannya.<br />
<br />
Berikut adalah hasil simulsi yang telah saya lakukan.<br />
[[File:Real madridtista.png|400px|thumb|center|Tampilan CFD SOF]]<br />
<br />
<br />
[[File:Barcilonaaa.png|400px|thumb|center|Tampilan CFD SOF]]<br />
<br />
<br />
[[File:11114.jpg|400px|thumb|center|Tampilan di Paraview]]<br />
<br />
'''Gate Water Valve'''<br />
<br />
Untuk simulasi objek kedua ini, perangkat lunak yang digunakan masih sama. Pada simulasi ini masih terjadi kendala dan hambatan yang serupa. Berikut penjelasan lebih lengkapnya.<br />
<br />
[[File:NewGateValve1.PNG|500px|center]]<br />
<br />
Simulasi pada perangkat lunak CFDSOF-NG menjalankan proses ''meshing'' dengan hasil yang baik. Gambar di atas adalah proses saat menjalankan proses iterasi.<br />
<br />
[[File:NewGateValve2.PNG|500px|center]]<br />
<br />
Sama seperti kendala sebelumnya, hasil simulasi pada CFDSOF-NG belum memberikan perbedaan distribusi tekanan pada ''valve'' saat di-''import'' ke perangkat lunak Paraview dan hanya memberikan warna biru secara keseluruhan. Hal tersebut membuat distribusi tekanan dan ''pressure drop'' tidak dapat diamati. Untuk kedepannya, akan dilakukan perbaikan dimulai dari perbaikan perangkat lunak yang digunakan.<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 2 | Kamis 19 November 2020 ''' ==<br />
Pada hari ini kami mempelajari bagaimana menggunakan modelica untuk menyelesaikan permasalahan yang ada di modelica.<br />
<br />
<br />
<br />
[[File:Antumisasi.png|400px|thumb|center|Tampilan Modelica]]<br />
<br />
<br />
<br />
[[File:Batamm.png|400px|thumb|center|Tampilan Modelica]]<br />
<br />
kami membahas juga mengenai sistem fluida itu sendiri, dimulai dari definisinya hingga pembahasan mengenai peran dari segitiga kecepatan pada ''blade'' mesin fluida.<br />
<br />
[[File:3_di_aireng.PNG|400px|center|thumb|pembahasan di kelas]]<br />
<br />
Sketsa tersebut menggambarkan juga tentang bagian-bagian dari blade, diantaranya ''hub'' dan ''tip''. Kedua komponen tersebut menyusun cara untuk menghitung spesifikasi dari mesin fluida terkait. Disampaikan juga bahwa analisis tersebut dapat menggunakan tiga metode, yaitu eksperimental, CFD (Computational Fluid Dynamics), dan teoritis. Ketiga metode tersebut saling melengkapi dan memiliki keuntungan-kerugiannya masing-masing. Eksperimental memiliki ''reliability'' paling tinggi karena secara real dilaksanakan sebuah penelitian terkait sebuah simulasi. Metode teoritis tidak lebih real daripada eksperimental, tetapi cukup efisien karena hanya memerlukan perhitungan (tidak perlu melakukan eksperimen), serta hanya bisa untuk sebuah kasus. Sementara itu, metode CFD adalah cara yang paling praktis untuk digunakan dan dapat dipraktekkan pada kondisi yang berubah-ubah, misal simulasi berputarnya sebuah turbin. Namun, CFD belum divalidasi secara langsung seperti kedua metode sebelumnya.<br />
<br />
[[File:5_di_aireng.PNG|400px|center|thumb|pembahasan di kelas]]<br />
<br />
Sesi kelas dilanjutkan dengan berdiskusi terkait perbedaan turbin impuls dan turbin reaksi. Kami juga berdiskusi terkait perbedaan mendasarnya, serta perbedaan bentuk dasar geometri ''blade''-nya, dimana ''blade'' turbin impuls lebih cekung.<br />
<br />
<br />
<br />
==='''Tugas 2: Mencoba Example dari Library OpenModelica'''===<br />
<br />
Tugas ketiga yang diberikan kepada kelas Sistem Fluida 03 adalah mengkaji dan mempelajari simulasi permodelan sistem fluida pada aplikasi OpenModelica, lebih spesifiknya adalah menggunakan fitur Examples di bagian Fluid Library. Kami ditugaskan untuk merekap hasil pembelajaran kita di air.eng.ui.ac.id seperti biasa.<br />
<br />
Melalui fitur yang ada di OpenModelica tersebut, contohnya Example (fluid library), sepertinya kita dapat melakukan simulasi aliran hingga sistem fluida (perpipaan).<br />
<br />
[[File:Fiturexample2.png|200px|center]]<br />
<br />
Gambar di atas adalah subfitur dari fitur Example yang terdapat di Library Fluid. Hasil pelajaran yang saya dapatkan adalah fitur-fitur tersebut dapat digunakan untuk menjalankan simulasi aliran sistem fluida. Kendati demikian, saya belum menemukan cara untuk dapat melakukan simulasi menggunakan aplikasi ini, proses tersebut masih saya lakukan dengan mencari referensi dan video di YouTube. Sejauh ini, saya menggunakan referensi modul OpenModelica, tayangan YouTube mengenai OpenModelica, dan bertanya kepada sesama rekan sekelas, dimana proses tersebut masih berlanjut hingga tulisan ini dibuat.<br />
<br />
Lebih dari itu, kita juga sudah dapat melakukan simulasi sistem fluida karena OpenModelica telah menyediakan ''template'' simulasi sistem fluida. ''Template'' tersebut dapat dilakukan dengan cara mengklik PumpingSystem pada fitur Examples. Berikut adalah ''template'' simulasi aliran fluida tersebut.<br />
<br />
[[File:Pumpsystem.PNG|500px|thumb|center|Simulasi aliran sistem fluida dari aplikasi OpenModelica]]<br />
<br />
<br />
Selain itu, ada pula fitur yang lain mengenai ''tank'' dengan masih melalui fitur Examples. Saya mencoba untuk ''input'' EmptyTank dan TankWithOverflow pada fitur tersebut, kemudian akan ditampilkan mengenai sketsa simulasi beserta metoda numerik atau ''coding''-nya.<br />
<br />
[[File:Emptytanks.PNG|500px|thumb|center|Fitur EmptyTanks]]<br />
<br />
[[File:Overflowtank.PNG|500px|thumb|center|Fitur TanksWithOverflow]]<br />
<br />
<br />
Kemudian, saya mencoba untuk melakukan ''simulate'' pada TankWithOverFlow yang sudah tersedia. Maka, saya memperoleh besaran angka mengenai tekanan dan properti lainnya. Di bawah ini adalah gambaran dari hasil perhitungan atau hasil ''simulate'' yang dilakukan.<br />
<br />
[[File:Hasiltank.PNG|500px|thumb|center]]<br />
<br />
but juga didapatkan besaran dari data yang telah disebutkan, seperti tekanan (1.589 bar), temperatur (20 degC), mass flow (2 kg/s), dan lain-lain<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 3 | Kamis 26 November 2020 ''' ==<br />
<br />
Pertemuan hari ini dibuka Pak Dai dengan memperkenalkan Pak Hariyo yang akan berbagi ilmu dengan kami terkait simulasi di open moelica. Selain itu, Pak Dai mengajak berdiskusi mahasiswa yang ada di kelas tentang definisi pemodelan sistem fluida. Lalu, yang saya dapat mengenai pemodelan sistem fluida dari penjelasan Pak Dai adalah sebagai berikut :<br />
<br />
Pemodelan fluida adalah usaha untuk mempelajari sistem aktual melalui suatu sistem yang disimplifikasi. Model tersebut adalah sistem yang disederhanakan yang bertujuan untuk mempresentasikan kondisi aktualnya. Permodelan itu sangat diperlukan karena bisa mempersulit proses saat menghadapi kondisi yang aktual yang komplek seperti skala yang besar, temperatur yang tidak tentu, dan semacamnya. <br />
<br />
Dari hal tersebut diperlukan pembuatan sistem untuk replika dari kondisi aktual tersebut. Sistem yang dibuat juga akan mempermudah dalam mempelajari mata kuliah terkait, yaitu Sistem Fluida dalam perubahan-perubahan variabel pada model dari sistem.<br />
<br />
Model dibagi menjadi 2, yaitu Model Fisik dan Model Virtual.<br />
<br />
Model Fisik merupakan pembuatan pemodelan dari alat tersebut. Sementara, Model Virtual adalah pembuatam pemodelan dengan cara menggunakan komputer atau komputasi yang memerlukan sistem fisika atau ilmu dasar, seperti prinsip fluida.<br />
<br />
Selain diskusi tersbut, Pak Hariyo memberikan arahan untuk simulasi menggunakan aplikasi OpenModelica mengenai Two Tanks, yaitu sebuah sistem fluida yang berbentuk horizontal & Empty Tank yang berbentuk vertikal.<br />
<br />
'''Analisa Two Tanks'''<br />
<br />
Pada deskripsi pada kolom di samping kanan. Terdapat penjelasan atau deskripsi singkat mengenai sistem example tersebut. Dikatakan bahwa terdapat dua pipa dengan ketinggian fluida pada tank satu dan dua berturut-turut adalah 0.9 dan 0.2 m beserta temperaturenya. Kemudain juga tertulis bahwa aliran akan mengalami titik equilibrium pada waktu 1.5 s dimana setelah itu tidak akan ada perubahan volume atau ketinggian air relative terhadap waktu. Dalam mencapai waktu 1.5 maka air akan mengalami perubahan yaitu penurunan volume pada tank 1 dan kenaikan pada tank 2 seiring terjadi perpindahan fluida dari tank 1 menuju tank 2 sampai tidak terjadi aliran kembali pada saat ketinggian fluida pada tank mencapa 0.5 m.<br />
[[File:Ysbp w3 1 1.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
[[File:Ysbp w3 1 2.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Berikut ini adalah laman coding dari pemodelan yang hendak disimulasikan.<br />
[[File:Ysbp w3 1 3.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Nomor 1 adalah maximum waktu dimana simulasi akan berhenti secara otomatis pada waktu 1.5 dan klik ok untuk melaksanakan simulasi.<br />
[[File:Ysbp w3 1 4.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Foto berikut adalah parameter atau dimensi pada tank. Baik tank satu dan dua memiliki area yang sama namun yang membedakan adalah ketinggian fluida pada masing-masing tangki.<br />
[[File:Ysbp w3 1 5.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Foto berikut adalah parameter atau dimensi pada pipa. Tentunya untuk dimensi dapat kita atur atau setting sedemikian rupa sesuai dengan kehendak dan kebutuhan kita dalam mensimulasikan suatu aliran fluida.<br />
[[File:Ysbp w3 1 6.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Jadi skema yang saya pikirkan adalah: Karena terdapat perbedaan ketinggian fluida pada tank satu dan dua sehingga sesuai dengan hukum aliran fluida, air akan mengalir dari daerah yang lebih tinggi menuju reservoir atau posisi yang lebih rendah. Maka pada simulasi ini tank 1 akan mengalami pengurangan volume dan tank dua akan mengalami kenaikan seiring adanya aliran fluida melalui pipa sampa pada titik equilibrium pada waktu 1.5 s dan ketinggian kedua tank adalah 0.5 m<br />
[[File:Ysbp w3 1 7.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
'''Analisis Empty Tanks'''<br />
<br />
Pada simulasi kedua ini, Pak Hariyo mencoba menggunakan fitur empty tanks yang dapat diakses dari libraries, yaitu: Modelica -> FLuid -> Examples -> Tanks -> Empty Tanks. Pada fitur ini dapat kita lihat pada default settingsnya terdapat dua tank yang dihubungkan oleh suatu pipa. Adapun fitur tersebut adalah empty tanks dimana pada simulasi ini terdapat dua tanki yang dihubungkan oleh satu pipa antara satu dengan lainnya. Berikut ini adalah penampang gambar fitur empty tanks:<br />
[[File:Ysbp w3 2 1.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Berikut ini adalah pemodelan dari dua buah tank (tank satu dan tank dua) yang dihubungkan melalui suatu pipa beserta asumsi gravitasional pada pojok kanan atas.<br />
[[File:Ysbp w3 2 2.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Berikut ini adalah bentuk coding dari pemodelan empty tanks.<br />
[[File:Ysbp w3 2 3.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Kemudian apabila kita mengklik pada tank maka akanterdapat settingan untuk mengatur parameter tank tersebut. Pada pemodelan ini cross section dan tinggi tank satu dan dua adalah sama (Volume sama juga). Namun yang membedakan adalah tinggi ataupun volume dari fluida yang terdapat di dalam tank. dimana pada tank satu sebesar 1 m^3 dan tank dua sebesar 10^-6 m^3.<br />
[[File:Ysbp w3 2 4.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Berikut ini adalah gambar parameter dari pipa yang menghubungkan tank satu dan dua.<br />
[[File:Ysbp w3 2 5.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Sebelum dilakukan simulasi, dilakukan terlebih dahulu setup simulasi dengan menentukan time start/stop. Pada simulasi ini time terset selama 50 detik. Setelah itu dapat mengklik 'Ok' untuk memulai simulasi.<br />
[[File:Ysbp w3 2 6.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Setelah dilakukan simulasi akan muncul fitur plotting secara otomatis pada layar. Dengan mencentang parameter volume pada tank satu dan dua, kita dapat melihat grafik perubahan volume pada pipa satu dan dua. Dimana volume pada tank satu berkurang sementara volume pada tank dua menunjukan kenaikan seiring terjadinya aliran fluida dari tank satu menuju tank dua melalui pipa. Sampai pada posisi pipa satu kosong dan pipa dua terisi sebanyak volume pipa satu yaitu sebanyak 1 m^3<br />
[[File:Ysbp w3 2 7.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
<br />
<br />
==='''Tugas 3: Analisis Pemodelan Sistem Dengan Tools Openmodellica'''===<br />
<br />
'''Open Modelica Heating System'''<br />
[[File:Tugas3_sifluu_1.png|center|400px|thumb|Heating System]]<br />
1. Deskripsi Uraian Fisik<br />
Pada model sistem fluida ''Heating System'', tujuan dari sistemnya adalah untuk memanaskan fluida melalui sebuah skema sistem fluida dan dipanaskan dengan suatu sistem pemanasan. Nemun, di situ juga terdapat keterlibatan dari komponen-komponen controlling system. Komponen tersebut berfungsi untuk memberikan feedback dan menyesuaikannya dengan temperatur fluida yang diinginkan.<br />
<br />
'''2. Prosedur analisa pemodelan'''<br />
<br />
'''3. Analisis dan Intepretasi Hasil Pemodelan'''<br />
<br />
'''4. Konsep utama hukum fisika yang diimplementasikan dalam pemodelan'''<br />
'''5. Hasil simulasi parameter untuk mendukung kesimpulan yang diperoleh'''<br />
<br />
<br />
'''Open Modelica Three Tanks'''<br />
[[File:Tugas3_sifluu_2.png|center|400px|thumb|Three Tanks]]<br />
<br />
'''1. Deskripsi Uraian Fisik'''<br />
Pada model sistem fluida ''Three Tanks'' menunjukkan adanya 3 buah tanki yang berisi fulida(air), disetiap tanki memiliki volume air yang berbeda, yaitu pada tanki pertama berisi air dengan volume 8 m^3,serta tangki kedua dan ketiga terisi air dengan volume 3 m^3 .<br />
<br />
'''2. Prosedur analisa pemodelan'''<br />
Dalam melakukan permodelan analisa three-tank di openmodelika, kita dapat dilakukan dengan langkah-langkah berikut:<br />
<br />
a.Membuka aplikasi openmodelica<br />
<br />
b.Membuka library openmodelica dengan memilih file Three Tank yang dapat ditemukan memalui cara berikut: (Modelica - >Fluid ->Example -> Tanks => Three Tanks)<br />
<br />
c.Cek gambar permodelan yang akan di analisis, jika sesuai maka check kodingan dengan mengklik symbol checklist berwarna hijau.<br />
<br />
d.Jika semua variable sudah sesuai, maka lakukan simulasi dengan meng klik symbol (->) berwarna hijau dan tunggu beberapa saat untuk mengatahui hasil simulasinya.<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 3 | Kamis 26 November 2020 ''' ==klik ploting yang terdapat di pojok kanan bawah sebelah model sehingga kita dapat melihat hasil simulasi dan dapat di replesentasikan dalam bentuk grafik dengan mencentang variable yang ingin dibandingkan.<br />
<br />
f.Jika ingin mensimulasikan pada interval waktu tertentu maka, kit abs klik symbol S pada bagian model dan mengubah stop time sesuai dengan interval waktu yang kita butuhkan<br />
<br />
<br />
'''3. Analisis dan Intepretasi Hasil Pemodelan'''<br />
<br />
'''4. Konsep utama hukum fisika yang diimplementasikan dalam pemodelan'''<br />
<br />
'''5. Hasil simulasi parameter untuk mendukung kesimpulan yang diperoleh'''<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 4 | Kamis 3 Desember 2020 ''' ==<br />
<br />
Pada pembelajaran kali ini, kami mempelajari simulasi di perangkat lunak OpenModelica. Materi kelasnya adalah remodeling dari examples pada open modelica. <br />
<br />
[[File:3des2020dokum1.jpg|500px]]<br />
<br />
1. Pertama menginput semua equipment pada modeling sheet.<br />
<br />
2. Lalu menyusun dan menyambungkan equipment menjadi sistem<br />
<br />
3. Lalu isi parameter di setiap equipment. Check modeling.<br />
<br />
4. Simulasikan.<br />
<br />
Berikut hasil remodelling dari example. Bagian kiri adalah example dan bagian kanan adalah remodelling.<br />
<br />
[[File:TT2.jpg|500px]]<br />
<br />
Lalu remodeling empty tank dan perbandingan hasilnya seperti ini<br />
<br />
[[File:ET001.jpg|500px]]<br />
<br />
Lalu melakukan permodelan konservasi massa pada control volume.<br />
<br />
[[File:consmass.jpg|700px]]<br />
<br />
Berikut kodingnya<br />
<br />
[[File:consmass1.jpg|700px]]<br />
<br />
dan berikut hasilnya<br />
<br />
[[File:consmass2.jpg|700px]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
==='''Tugas 4: Pemodelan Sistem Fluida dengan OpenModelica'''===<br />
<br />
Perhatikan gambar sistem fluida di dalam suatu Siklus Kombinasi Pembangkit Daya (Combined Cycle Power Plant) seperti diberikan dalam gambar, dan berilah uraian penjelasan pertanyaan berikut :<br />
<br />
[[File:Sistem Fluida pr4.png|500px|center|thumb|ThermoSysPro.Examples.CombinedCyclePowerPlant.CombinedCycle_Load_100_50]]<br />
<br />
<br />
'''1. Bagaimanakah analisa termodinamika (konservasi massa dan energi) pada sistem tersebut, buat skematik analisisnya.'''<br />
<br />
Model Combined Cycle Power Plant digunakan untuk mensimulasikan reduksi beban berlangkah pada power generator dari 100% menjadi 50% dalam waktu 800 detik. Terdapat 2 sistem dalam simulasi ini, yaitu sistem dengan ''gas turbine'' dan ''steam turbine.'' Berikut adalah keterangan mengenai sistem ''gas turbine'' dan steam turbine.''<br />
<br />
<br />
'''a. Gas Turbine'''<br />
[[File:Screen Shot 2020-12-10 at 02.27.41.png|200px|right|thumb|Gas Turbine dalam simulasi]]<br />
Komponen:<br />
<br />
(-) Compressor : Meningkatkan tekanan udara dan temperature udara sebelum dialirkan menuju combustion chamber . Proses pada compressor adalah isentropic-adiabatik<br />
<br />
(-) Combusition Chamber: Tempat dimana udara yang sudah dinaikan pressure dan temperature di kompresor disatukan dengan bahan bakar menyebabkan temperature udara meningkat dengan kondisi isobaric. Udara panas hasil ruang bakar diteruskan ke turbine.<br />
<br />
(-) Turbine : Gas panas yang memiliki temperature dan pressure tinggi diteruskan ke turbin untuk memutarkan turbin. Hasil dari turbin ada dua. Yaitu power yang nantinya akan diteruskan ke altenator generator dan udara panas hasil dari turbin gas yang akan diteruskan ke Heat Recovery Steam Generator.<br />
<br />
<br />
Sistem:<br />
<br />
Gas Turbine yang berputar akibat dari panas yang di hasilkan pada combustiom chamber yang di aliri oleh nozzle menuju turbin. Siklus yang terjadi dalam gas turbine adalah siklus rankine.<br />
[[File:Rankine-cycle.jpg|200px|center|thumb|Siklus Rankine]] <br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
'''b. Steam Turbine'''<br />
[[File:Screen Shot 2020-12-10 at 02.45.29.png|300px|right|thumb|Gas Turbine dalam simulasi]]<br />
Komponen:<br />
<br />
(-) Heat Recovery Steam Generator (HRSG) adalah equipment yang digunakan untuk menggunakan panas dari terusan turbin gas panas yang digunakan untuk memutarkan turbin multi stage dari HP, MP dan LP.<br />
<br />
<br />
Sistem :<br />
Panas turbin masuk HRSG dan dipanaskan kembali diteruskan ke turbin multi stage turbin dan memutarkan turbin. Semua turbin yang memutarkan shaft di searahkan di alternater agar menyelaraskan Gerakan shaft untuk memutarkan generator dan menghasilkan listrik. Pada LP turbine uap panas dimasukan ke condenser. Uap panas diubah menjadi liquid di condenser. Liquid dipompa kan lagi ke LP drum untuk di siklus ulang di HRSG. Gas Turbine Engine menggunakan siklus braytone dan Steam turbine menggunakan siklus rankine.<br />
[[File:Bryton-cycle.jpg|300px|center|thumb|Bryton Cycle]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
'''2. Lakukan identifikasi komponen-komponen utama pada sistem serta berilah deskripsi fungsi kerjanya dalam sistem dan penjelasan analisis parameter yang digunakan.'''<br />
<br />
<br />
'''Bagian 1: Turbin Gas'''<br />
<br />
*Rangkaian Gas Turbine<br />
[[File:TugasSistem16.PNG|400px|center|thumb|Rangkaian Gas Turbine]]<br />
<br />
<br />
*'''Compressor''': Meningkatkan tekanan udara dan temperature udara sebelum dialirkan menuju combustion chamber . Proses pada compressor adalah isentropic-adiabatik<br />
[[File:TugasSistem17.PNG|400px|center|thumb|Compressor]]<br />
<br />
<br />
*'''Gas Turbine:''' untuk mengubah energi dari tekanan pada suatu fluida menjadi energi kinetik yang nantinya digunakan untuk memutar generator.<br />
[[File:TugasSistem18.PNG|400px|center|thumb|Gas Turbine]]<br />
<br />
<br />
*'''Combustion Chamber:''' Ruang pembakaran/bertemunya bahan bakar dan udara untuk menghasilkan energi panas<br />
<br />
[[File:TugasSistem20.PNG|300px|left|thumb|Combustion Chamber(1)]]<br />
[[File:TugasSistem19.PNG|400px|center|thumb|Combustion Chamber(2)]]<br />
[[File:TugasSistem21.PNG|400px|center|thumb|Combustion Chamber(3)]]<br />
<br />
<br />
<br />
'''Bagian 2: HRSG (Steam Generator)'''<br />
*'''Condenser:''' Untuk mengkondensasikan uap hasil pembuangan ekstraksi turbin menjadi titik-titik air (air kondensat)<br />
[[File:TugasSistem2.PNG|400px|center|thumb|condenser]]<br />
<br />
<br />
*'''Drum:''' Tempat penampungan air panas dan tempat terbentuknya uap<br />
[[File:TugasSistem3.PNG|400px|center|thumb|Drum]]<br />
<br />
<br />
*'''Generator:''' Pembangkit listrik dengan mengubah energi mekanik menjadi energi listrik<br />
[[File:TugasSistem4.PNG|400px|center|Generator]]<br />
<br />
<br />
*Superheater Heat Exchanger: untuk memanaskan uap jenuh yang keluar dari steam drum, dengan memanfaatkan gas panas hasil pembakaran. Terdiri dari 3 komponen yaitu 3 yaitu superheater HP,MP dan LP.<br />
[[File:TugasSistem5.PNG|400px|center|Superheater Heat Exchanger]]<br />
<br />
<br />
*Evaporator Heat Exchanger<br />
[[File:TugasSistem6.PNG|400px|center|thumb|Evaporator]]<br />
<br />
<br />
<br />
*Economiser Heat Exchanger<br />
[[File:TugasSistem7.PNG|400px|center|thumb|Economiser]]<br />
<br />
<br />
<br />
*'''Pipe:'''sebagai penyaluran fluida di system.<br />
[[File:TugasSistem8.PNG|400px|center|thumb|Pipe]]<br />
<br />
<br />
*'''Pump:''' untuk menggerakan fluida dengan menaikkan tekanan pada fluida<br />
[[File:TugasSistem9.PNG|400px|center|thumb|Pump]]<br />
<br />
*'''Steam Turbine''' <br />
<br />
Stodola Turbine: mengubah energi potensial uap menjadi energi kinetik dan selanjutnya diubah menjadi energi mekanis dalam bentuk putaran poros turbin. Steam turbine berputar akibart dari uap panas HRSG. Pada steam turbine ada 3 turbine multistage dimana turbine High Pressure, Medium Pressure dan Low Pressure yang sama sama menggerakan shaft untuk memutarkan generator. Berikut parameter dari steam turbine.<br />
[[File:TugasSistem10.PNG|400px|center|thumb|Steam Turbine]]<br />
<br />
<br />
*'''Control Valve :''' valve yang digunakan sebagai pengontrol laju aliran fluida yang berada pada system yaitu control valve<br />
[[File:TugasSistem11.PNG|400px|center|thumb|Control Valve]]<br />
<br />
<br />
*'''Water Mixer:'''sebagai penyampur fluida di HRSG<br />
[[File:TugasSistem12.PNG|400px|center|thumb|Water Mixer]]<br />
[[File:TugasSistem13.PNG|400px|center|thumb|Water Mixer]]<br />
<br />
<br />
*'''Water Splitter'''<br />
[[File:TugasSistem14.PNG|400px|center|thumb|Water Splitter]]<br />
[[File:TugasSistem15.PNG|400px|center|thumb|Water Splitter]]<br />
<br />
<br />
'''3. Medium fluida kerja apa saja yang terjadi dalam proses siklus tersebut, dan bagaimanakah proses analisis perhitungan dalam pemodelan.'''<br />
<br />
Medium fluida kerja yang bekerja dalam proses tersebut sebagian besar adalah Mesin Fluida, yaitu:<br />
<br />
(-)Turbin Gas (Menghasilkan kerja) dari Natural Gas ke Superheated gas<br />
<br />
(-)Turbin Uap (Menghasilkan kerja) Uap panas dan superheated gas<br />
<br />
(-)Pompa Sentrifugal (Membutuhkan kerja) Fluida cair<br />
<br />
(-)Kompresor (Membutuhkan kerja) Natural gas<br />
<br />
Pada Analisa perhitungannya menggunakan hukum konservasi energi dan konservasi massa. Pada kompresor, pompa,turbin, dan HRSG mengalami proses adiabatik di mana proses adiabatik adalah proses yang tidak terjadi pergantian kalor dari sistem kelingkungan ataupun sebaliknya. Pada proses ini diasumsikan kondisi steady state dan energi kinetic potensial diabaikan.<br />
<br />
<br />
<br />
'''4. Jelaskan flow line (jalur koneksi) masing-masing yang diberi warna hitam, merah, dan biru sesuai dengan interkoneksi yang diberikan dalam diagram tersebut.'''<br />
<br />
- Jalur hitam<br />
<br />
Jalur koneksi warna hitam yang tebal pada sistem Combined Cycle Power Plant menunjukkan alur gas yang terjadi pada sistem tersebut. Pada sistem tersebut, jalur gas tersebut adalah jalur suplai udara pada Gas Turbine dan jalur exhaust dari Gas Turbine<br />
<br />
- Jalur merah<br />
<br />
Jalur koneksi warna merah pada sistem Combined Cycle Power Plant menunjukkan alur uap temperatur tinggi pada sistem. Jalur uap tersebut melalui bagian Heat Exchanger, dan menyuplai uap untuk menggerakkan Turbin Uap Stodola.<br />
<br />
- Jalur biru<br />
<br />
Jalur koneksi warna biru pada sistem Combined Cycle Power Plant menunjukkan alur uap temperatur rendah pada sistem. Jalur ini terdapat di proses Heat Exchanger terutama pada bagian economizer, dan tangki penyimpanan.<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 5 | Kamis 10 Desember 2020 ''' ==<br />
<br />
Pada pembelajaran sistem fluida hari ini, Pak Hariyo membahas kembali mengenai pemodelan sistem fluida. Salah satu pemodelan sistem yang dianalisa adalah model kompresor yang terdapat di dalam library ThermoSysPro.<br />
<br />
Kemudian kami diminta untuk melakukan remodelling dari kompresor. Pertama kita harus mengidentifikasi komponen-komponen yang terdapat pada model kompresor. Pada model kompresor, terdapat kompresor, pipa, dan sumber kondisi batas, dan pembuangan (sink).<br />
<br />
Pada komponen-komponen pada model kompresor, terdapat parameter-parameter yang dapat diubah. Seperti contoh pada komponen kompresor, terdapat parameter Compression Factor, Isentropic Efficiency, dan Power Losses due to hydrodynamic friction.<br />
<br />
<br />
OpenModelica menyediakan fitur skema kompresor yang dapat diakses dari librarynya dalam ThermoSysPro--> Examples--> SimpleExamples--> TestCompressor, dimana skemanya menapilkan gambaran seperti gambar berikut.<br />
<br />
[[File:TestKompresor.PNG|360px|center|thumb|Diagram Test Compressor dari OpenModelica]]<br />
<br />
Berangkat dari hal tersebut, kami diminta untuk mensimulasikan permodelan kompresor yang sama, hanya saja susunan komponen sistem fluidanya kami yang menyusun secara manual. Kemudian dari hal tersebut, kami diminta untuk membandingkan hasil simulasi template dari OpenModelica dengan hasil dari yang kami buat.<br />
<br />
Gambaran dari komponen kompressor tersebut dapat diakses dengan Machines--> Components--> Compressor, dan tampilannya sebagai berikut.<br />
<br />
[[File:KompresorVian.PNG|150px|center|thumb|Element kompresor dari environtment openmodelica]]<br />
<br />
setelah itu kami melakukan remodelling dari contoh sistem kompresor tersebut. Kemudian di akhir pertemuan pak Hariyo memberikan kami Tugas Besar<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 6 | Kamis 17 Desember 2020 ''' ==<br />
<br />
Pada minggu ini, kelas sistem fluida diisi oleh kuliah tamu yag diisi oleh Pak Dr. Harun alumni S3 DTM yg juga berkecimpung di sektor industri pembangkit tenaga listrik bersedia untuk memberikan materi. Beliau adalah CEO PT Indopower Internasional. <br />
<br />
Kuliah kali ini membahas mengenai Combined-Cycled Power Plant (CCPP) yang digunakan dalam industri untuk membangkitkan listrik menggunakan combined cycle.<br />
<br />
Evaluasi dari combined cycle salah satunya adalah efisiensi, harga, yang mnejadi patokan pemilihan tander. <br />
<br />
<br />
Sebelum membahas mengenai CCPP, pak Harun memberikan sedikit pengenalan mengenai turbin gas. Di awal tahun 1950, sekitar 224 turbin gas mulai beroperasi di seluruh dunia. Kapasista turbin gas pada saat itu berkisar sekitar 27.000kW. Turbin gas merupakan combustion turbine yang memiliki beberapa konfigurasi seperti turbojet, turboprop, turboshaft, high-bypass turbofan, low bypass afterburning turbofan. Sekedar pengetahuan, turboprop biasanya dipasang di pesawat karena paling hemat bahan bakar dibanding gas turbin lainnya. Turbin gas terdiri dari 2 tipe: 1.) Heavy Duty; 2.) Aeroderivative. Untuk siklus gas turbin yang digunakan adalah siklus Brayton.<br />
<br />
Terdapat beberapa pertimbangan dalam memilih turbin gas, beberapa pertimbangan tersebut adalah tahun dibuat produknya, efisiensi site, heat rate, dan fuel consumption<br />
<br />
CCPP merupakan pembangkit listrik yang menggunakan 2 siklus yaitu siklus dari turbin gas (Brayton Cycle) dan siklus dari turbin uap (Rankine Cycle). Secara garis besar digambarkan oleh flow berikut:<br />
<br />
[[File:Combined Cycle Power Plant FlowDiagram.jpg|thumb|Flow diagram sederhana dari Combined Cycle Power Plant|800px|center]]<br />
<br />
[[File:TurbinVian7.JPG|500px|center]]<br />
<br />
Dengan memanfaatkan energi sisa dari turbin gas untuk menggerakkan turbin uap, maka efisiensi dari pembangkit listrik jenis ini tinggi.<br />
<br />
=='''Sinopsis Tugas Besar'''==<br />
Pada tugas besar kali ini saya akan mensimulasikan suatu sistem fluida untuk pembangkitan daya listrik menggunakan mesin-mesin fluida. Kali ini, saya akan melakukan suatu simulasi pada drum boiler menggunakan perangkat openmodelica. Steam Drum atau drum boiler adalah salah satu komponen pada boiler pipa air yang berfungsi sebagai reservoir campuran air dan uap air, dan juga berfungsi untuk memisahkan uap air dengan air pada proses pembentukan uap superheater. Namun tidak semua boiler pipa air (water tube) yang menggunakan steam drum ini. Boiler supercritical beroperasi pada tekanan sangat tinggi di atas tekanan kritis, sehingga tidak dimungkinkan terbentuk gelembung-gelembung uap air, karena itulah boiler supercritical tidak memerlukan steam drum untuk memisahkan air dengan uap air.<br />
<br />
[[File:Boiler drum fig1.jpg|300px|center|thumb|Ilustrasi Boiler Drum Source: https://www.eurotherm.com/process-control-applications/boiler-drum-level-control/]]<br />
<br />
== ''' Tugas Besar''' ==<br />
<br />
==='''Judul: Pemodelan ''Drum Boiler'' untuk keperluan PLTU dengan Menggunakan Perangkat OpenModelica'''===<br />
<br />
Oleh:<br />
Iza Azmar Aminudin (1806233316)<br />
<br />
===Pendahuluan===<br />
Kebutuhan energi di Indonesia yang semakin sehari akan semakin meningkat seiring dengan semakin banyaknya pertumbuhan manusia dan juga mobilitas manusia modern yang sangat tinggi dan oerlu ditunjang oleh energi yang cukup. Salah satu sumber energi yang sering dimanfaatkan di Indoensia adalah listrik dari PLTU. Di sisi lain, Pembangkit uap atau boiler adalah satu komponen penting dalam PLTU, dimana bolier berperan merubah panas dari sumber energi menjadi ke fluida pendingin primer ke pendingin sekunder yang menghasilkan uap untuk menggerakkan turbin, kualitas uap yang dihasilkan berpengaruh terhadap keluaran daya listrik PLTU. Salah satu komponen pada boiler adalah Steam Drum yang berfungsi menampung air umpan sistem dalam pembuatan uap yang temperaturnya cukup tinggi dan memisahkan fluida antara fase gas dan fase cair. <br />
<br />
Pembangkit uap merupakan adalah proses yang kompleks dan rumit dan berperilaku nonlinier (Adam, 1999). Model matematika lengkap biasanya menggabungkan beberapa aspek. Untuk pemodelan boiler untuk skala besar biasa dilakukan dengan menggunakan software besar dan berbasar seperti RELAP, TRAC dan Reyes walau demikian software ini mahal dan rumit. Sedangkan model sederhana lebih cocok untuk digunakan dalam pemodelan sistem dan untuk dikembangkan dalam penelitan bidang kendali pada suatu universitas. Untuk itu, pada kesempatan ini, penulis akan membuat suatu pemudelan sederhana dengan menggunakan software open modelica sebagai perangkat untuk mensimulasikan salah satu aplikasi sistem fluida yaitu drum boiler.<br />
<br />
Tugas besar sistem fluida dilaksanakan untuk dapat membantu kami memahami aplikasi mata kuliah sistem fluida (perpipaan beserta mesin fluidanya) pada suatu sistem. Tugas besar berbentuk suatu simulasi yang dilakukan dengan mengaplikasian perangkat lunak OpenModelica karena kondisi secara ril dapat ditinjau dengan metode tersebut. Dengan menggunakan aplikasi ini, kami juga dapat mendapatkan gambaran dengan mudah terkait berbagai aspek pada waktu yang sesungguhnya sesuai dengan parameter dan variabel yang kita tentukam secara real time.<br />
<br />
Terdapat tiga proses perhitungan dalam sistem fluida, seperti yang pernah disebutkan di kelas, yaitu secara eksperimental, simulasi, dan perhitungan manual (teoritis) untuk validasi. Selain itu, apabila kami melakukan simulasi secara nyata dengan miniatur atau prototipe komponen, hal tersebut tidak memungkinkan. Jika melakukan perhitungan dengan teoritis, maka hal tersebut perlu dilatih pada saat kami berkuliah dan perhitungan manual akan melibatkan perhitungan yang rumit dan banyak faktor faktor yang diabaikan seperti kondisi yang dianggap steady state. Dengan begitu, kami melakukan simulasi ini akan dirasa paling cocok apabila menggunakan metode CFD (komputasi).<br />
<br />
<br />
<br />
===Dasar Teori===<br />
Boiler adalah bejana tertutup yang menyediakan sarana untuk mengkonversi air menjadi uap. Uap di bawah tekanan kemudian digunakan untuk mentransfer panas untuk selanjutnya menajadi uap. Boiler atau pembangkit uap uap adalah suatu sistem atau peralatan yang mengubah energi seperti energi kimia dari bahan bakar seperti batubara, minyak, gas atau energi nuklir menjadi energi panas dan menggunakan untuk memanaskan air menjadi uap air. Uap air yang dihasilkan kemudian digunakan untuk memanaskan bahan atau melakukan kerja mekanik melalui sebuah mesin berputar seperti turbin. Pada pembangkit lisrik maka turbin akan menggerakan generator penghasil arus listri. Secara umum, boiler ap memiliki dua subsistem utama. Subsistem pertama adalah tungku boiler dimana bahan bakar dan udara dicampur dan dibakar untuk menghasilkan gas panas buang. Sedangkan subsistem kedua adalah subsistem transfer panas yang biasanya terdiri steam drum. Steam Drum adalah suatu alat pada boiler yang berfungsi menampung air dari feedwater sistem dalam pembuatan uap yang temperaturnya cukup tinggi dan memisahkan fluida antara fase gas dan fase cair (steam).<br />
<br />
Besar/kualitas steam yang dihasilkan baik itu suhu, tekanan maupun laju aliran steam sangat dipengaruhi oleh aliran gas buang panas yang dihasilkan dari pembakaran di dalam turbin gas. Di samping itu, steam yang dihasilkan juga dipengaruhi oleh level dari drum itu sendiri. Untuk bisa dihasilkan steam dengan kualitas yang baik tersebut, maka berbagai parameter di dalamnya harus dapat dikontrol dengan baik, mengingat karakteristik dinamiknya yang sering berubah menyesuaikan beban proses yang ada. Salah satu komponen kontrol yang penting adalah High Pressure Steam Drum (HP Drum). Parameter kontrol yang harus dijaga dengan baik adalah level air pada steam drum tersebut yang harus selalu dijaga pada ketinggian tertentu. Apabila terlalu tinggi, maka steam akan basah sehingga berpotensi merusak peralatan-peralatan yang menggunakan steam tersebut, seperti steam turbine dan lain-lainnya. Sebaliknya apabila terlalu rendah, maka tube-tube dari boiler yang bersangkutan akan menjadi over heated sehingga umur boiler menjadi singkat.<br />
<br />
Sistem boiler merupakan sistem pembangkit uap panas (steam generator) yang memanfaatkan energi perpindahan panas dari hasil pembakaran untuk mengubah air menjadi produk utama berupa steam. Dua jenis pembangkit daya yaitu berupa turbin gas, dan turbin steam atau dikenal sebagai Combined Cycle (CC), maupun Combined Heat Power (CHP) menghasilkan energi listrik dan panas. Oleh sebab itu boiler dibedakan dalam dua tipe, yaitu:<br />
<br />
'''1.''' Boiler dengan pembakar (fired boiler) yang digunakan pada sistem pembangkit daya dengan turbin steam; <br />
<br />
'''2.''' Boiler tanpa pembakar (unfired boiler atau Heat Recovery Steam Generation/HRSG) yang berfungsi sebagai penukar panas (heat exchanger) untuk mengubah gas panas dan air menjadi steam.<br />
<br />
Karakteristik serta sirkulasi operasi kedua jenis boiler tersebut pada prinsipnya sama yaitu menghasilkan steam dari air dengan memanfaatkan energi panas. Keduanya mempunyai kehandalan (reliability) operasi serta perpindahan panas maksimum yang memegang peranan penting, dan sifatnya kritis terhadap perubahan suhu gas. Salah satu parameter operasi boiler yang harus dijaga dengan baik adalah level/ ketinggian permukaan air dalam HP drum. Untuk boiler dengan kapasitas besar, pengontrolan level steam drum dikenal dengan istilah tiga (three) elemen dan satu (single) elemen level control. Single element level control akan difungsikan pada saat produksi steam masih di bawah 30%, dan begitu lebih besar daripada 30%, maka sistem kontrol level secara otomatis pindah ke three elemen level control. Pada single element, level semata-mata dikontrol oleh level air pada steam drum, sedang pada three element, di mana parameter proses dikontrol adalah kombinasi dari level air pada steam drum, laju aliran steam yang dihasilkan, dan tekanan steam yang dihasilkan.<br />
<br />
Skema Steam Drum untuk produksi uap ditunjukkan pada Gambar berikut ini. dimana diperlihatkan produksi uap menggunakan unit drum-boiler. Air umpan disalurkan oleh pompa feedwater ke dalam steam drum. Karena gravitasi, air mengalir turun melalui downcomer-riser lingkaran tertutup menghasilkan uap jenuh, yang mengalir di sepanjang tabung riser sebelum dikumpulkan dan dimasukkan kembali ke dalam drum, uap jenuh mengalir melalui permukaan air sampai keluar setelah mencapai outlet Steam Drum untuk selanjutnya disalurkan ke turbin uap.<br />
<br />
<br />
[[File:Boiler drum fig1.jpg|300px|center|thumb|Ilustrasi Boiler Drum Source: https://www.eurotherm.com/process-control-applications/boiler-drum-level-control/]]<br />
<br />
<br />
<br />
===Tujuan Penelitian===<br />
Tujuan dari tugas besar ini adalah untuk mengembangkan model sistem Steam Drum pada sistem boiler sederhana yang akan digunakan pada penelitian lanjutan sebagai pengembangan algoritma kendali pada model sistem. Pengembangan yang dilakuan mengacu pada prisip-prinsip sistem fluida.<br />
<br />
<br />
<br />
===Metodologi===<br />
Variabel yang alan dianalisa dalam Steam Drum boiler adalah sebagai berikut:<br />
<br />
'''1. tekanan uap air;'''<br />
<br />
'''2. temperatur uap air;'''<br />
<br />
'''3. dan laju masa air dalam sistem'''<br />
<br />
Pengukuran tekanan air dan temperatur uap pada Steam Drum adalah hal yang sangat penting untuk safety dan efisiensi operasional dari boiler. Dapat dikatakan bahwa Steam Drum adalah jantung dari sebuah boiler. Oleh karenanya dalam merancang dan menganalisa sistem kendali pada bolier diperlukan suatu model Steam Drum yang sederhana ringkas namun mampu digunakan sebagai model sistem yang akan di uji. Varibel yang akan diuji adalah tekanan air normal, suhu air dan uap dalam sistem, dan laju massa air yang mengalir melewati sistem dari pump dan keberadaanya untuk menjadi uap adalah dalam waktunya antara 0 dan 500 detik. <br />
Steam Drum adalah sistem proses atau plant yang bersifat non-linear dan kompleks karena banyaknya interaksi dari variabel variable input dan output sistem. Oleh karenanya untuk menurunkan model matematika, struktur internal dan fungsi subsistem dari boiler harus dipelajari. Model matematika dari boiler ini diturunkan dari kesetimbangan massa dan energi. <br />
<br />
<br />
[[File:Rumus satu api.png |200px|center]]<br />
<br />
<br />
Dengan memenuhi kaidah gerak jatuh bebas maka debit fluida yang keluar dari Steam Drum akan setara akar dari dengan ketinggian fluida dalam Steam Drum dan dikalikan dengan faktor bukan kran/valve out.<br />
<br />
[[File:Rumus dua api.png |200px|center]]<br />
<br />
<br />
<br />
Kesetimbangan energi dapat dituliskan sebagai berikut<br />
<br />
[[File:Rumus tiga api.png |300px|center]]<br />
<br />
'''*Keterangan'''<br />
[[File:Keterangan Rumus.png|300px|left|thumb|keterangan rumus]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Untuk membangun model boiler maka persamaan matematika sistem Steam Drum boiler kemudian di aplikasikan dengan menggunakan paket program Matlabsimulink. Simulink adalah paket program yang sering digunakan untuk pemodelan, dan menganalisa sistem dinamik. Program ini mendukung sistem linier dan non linier dengan pemodelan berbasis waktu. Untuk melakukan ini sejumlah komponen model di pasang bersamaan untuk mensimulasi kelakuan boiler yang lengkap. Sistem yang dibangun adalah sistem multi input multi output (MIMO) dengan 2 masukan yaitu flow input (Fin) dan Kalor (Q) dan keluaran adalah level air (h) dan Suhu (T). <br />
<br />
Secara garis besar berikut adalah Langkah-langkah dalam pelaksanaan tugas besar.<br />
[[File:Diagram nih.png|300px|center]]<br />
<br />
<br />
<br />
===Pemodelan Sistem Fluida===<br />
Pembuatan model drum boiler menggunakan perangkat lunak openmodelica. Model ini menggunakan referensi dari sistem library yang ada dalam perangkat openmodelica. Berikut adalah pembahasan komponen yang digunakan dalam sistem ini.<br />
<br />
'''Komponen'''<br />
<br />
{|class="wikitable"<br />
| '''Simbol'''|| '''Parameter'''||'''Fungsi'''<br />
|-<br />
| <br />
'''Pump'''<br />
[[File:1. Part Pump.png|150px]]<br />
|| [[File:1. Desc pump.png|400px]]<br />
|Pompa yang digunakan adalah pompa sentrifugal. Ketika pompa ini bekerja, maka tekanan fluida akan meningkat dari inlet pompa menuju ke outletnya. Perubahan tekanan akan mendorong cairan ke seluruh sistem.<br />
|-<br />
| <br />
'''Evaporator'''<br />
[[File:2. Part Evaporator.png|150px]] <br />
|| [[File:2. desc evaporator.png |400px]]<br />
|Evaporator merupakan suatu alat yang memiliki fungsi untuk mengubah keseluruhan atau sebagian suatu pelarut dari sebuah larutan berbentuk cair menjadi uap sehingga hanya menyisakan larutan yang lebih padat atau kental, proses yang terjadi di dalam evaporator disebut dengan evaporasi.<br />
|-<br />
| <br />
'''Steam'''<br />
[[File:3. Part Steam.png|100px]] <br />
|| [[File:3. desc steam.png|400px]]<br />
|berfungsi sebagai reservoir campuran air dan uap air, dan juga berfungsi untuk memisahkan uap air dengan air pada proses pembentukan uap superheater. Namun tidak semua boiler pipa air (water tube) yang menggunakan steam drum ini.<br />
|-<br />
| <br />
'''Sink'''<br />
[[File:4. Part Sink.png|100px]] <br />
|| [[ File:4. desc steam.png|400px]]<br />
| Befungsi sebagai pembuang panas adalah penukar panas pasif yang memindahkan panas yang dihasilkan oleh alat elektronik atau mekanik ke sebuah medium fluida yang sering kali berupa pendingin udara atau cair, dan lalu panas akan dikeluarkan dari alatnya dan suhu alat akan tetap terjaga pada suhu yang optimal.<br />
|-<br />
| <br />
'''Furnace'''<br />
[[File:5. Part Furnace.png|100px]] <br />
|| [[File:5. desc furnace.png|400px]]<br />
|Bagian ini merupakan tempat terjadinya pembakaran bahan bakar yang akan menjadi sumber panas, proses penerimaan panas oleh media air dilakukan melalui pipa yang telah dialiri air, pipa tersebut menempel pada dinding tungku pembakaran.<br />
|-<br />
| <br />
|}<br />
<br />
<br />
'''Sensor'''<br />
<br />
{|class="wikitable"<br />
| '''Simbol'''|| '''Parameter'''||<br />
|-<br />
| <br />
'''Sensor Suhu'''<br />
[[File:6. sensor suhu.png|150px]]<br />
|| [[File:6. desc suhu.png|300px]]<br />
|-<br />
| <br />
'''Sensor Tekanan Fluida'''<br />
[[File:7. sensor tekanan.png|150px]] <br />
|| [[File:7. desc tekanan.png|300px]]<br />
|-<br />
| <br />
'''Sensor Laju Massa Fluida'''<br />
[[File:8. sensor mflow.png|100px]] <br />
|| [[File:8. desc mflow.png|300px]]<br />
|-<br />
| <br />
|}<br />
<br />
<br />
<br />
'''Ambient'''<br />
<br />
{|class="wikitable"<br />
| '''Simbol'''|| '''Parameter'''||<br />
|-<br />
| <br />
'''Ambient'''<br />
[[File:9. Ambient .png|150px]]<br />
|| [[File:9. Ambient desc .png|300px]]<br />
|-<br />
| <br />
|}<br />
<br />
<br />
Dan berikut adalah model drum boiler yaitu hasil rangkaian dari komponen-komponen yang telah ditentukan sebelumnya dengan asumsi serta karakteristik yang sudah disesuaikan dengan kebutuhan penelitian.<br />
[[File:Gambar Lengkap@air.eng.ui.ac.id.png|500px|center|thumb|Rangkaian Drum Boiler dalam openmodelica]].<br />
<br />
===Hasil dan Pembahasan Simulasi===<br />
Mula-mula, dilakuakn checking terhadap model yang sudah disusun beserta variabel serta asumsi yang hendak dicapai<br />
[[File:Hasil check.png|500px|center|thumb|hasil perhitungan]]<br />
<br />
Dengan menggunakan perangkat openmodelica. Dilakukanlah suatu simulasi dengan rincian perhitungan tekanan air normal, suhu air dan uap dalam sistem, dan laju massa air yang mengalir melewati sistem dari pump dan keberadaanya untuk menjadi uap adalah dalam waktunya antara 0 dan 500 detik. Berikut adalah grafik hasil perhitungannya.<br />
[[File:Hasil Perhitungantuantu.png|500px|center|thumb|Grafik Hasil Simulasi]]<br />
<br />
Dari hasil ini terlihat bahwa tekanan uap akan cenderung meningkat selama kurun waktu internal simulasi. Selain itu, karena adanya evaporator menyebabkan suhu air naik dan menyebabkan terjadinya boiling pada air sehingga beruha fasa menjadi uap air. Di sisi lain, sistem ini juga mempengaruhi laju aliran fluida di mana laju air justru terus meningkat sepanjang waktu interval simulasi karena terjadi perubahan tekanan pada sistem.<br />
<br />
<br />
<br />
===Kesimpulan===<br />
<br />
'''1.''' Dalam drum boiler, tekanan fluida (air) yang berbentuk cair berubah fasa menjadi akan cenderung meningkat selama kurun waktu internal simulasi hal ini berbanding lurus dengan kenaikan suhu yang terjadi pada fluida akibat dari adanya evaporator dan furnace.<br />
<br />
'''2.''' Sistem drum boiler akan mempengaruhi laju aliran karena perubahan suhu dan perubahan fasa yang terjadi pada fluida kaan meningkatkan kecepatan alir fluida yang menyebabkan laju aliran massanya pun akan meningkat.<br />
<br />
'''3.''' Dengan menggunakan perangkat openmodelica, kita bisa memodelkan suatu sistem fluida dalam drum boiler yang dapat digunakan untuk lebih memahami sistem fluida lebih dalam lagi dengan sederhana dan praktis.<br />
<br />
<br />
===Referensi===<br />
*Åhlander, Alexander. 2017. Maintaining Source Origin in a Modelica Compiler. Department of Computer Science Faculty of Engineering LTH. Lund University. ISSN 1650-2884 L<br />
<br />
*E. Adam and J. Marchetti, "Dynamic simulation of large boilers with natural recirculation," Computers & chemical engineering, vol. 23, pp. 1031-1040, 1999.<br />
<br />
*Prof. Dr. Ir. Harinaldi, M.Eng., Prof. Dr. Ir. Budiarso, M.Eng. ; editor, Ade M. Drajat, ST. Ade M. Drajat, (editor). Sistem fluida : prinsip dasar dan penerapan mesin fluida, sistem hidrolik, dan sistem pneumatik / Jakarta :; © 2015: Erlangga,, 2015<br />
<br />
*U.S.NRC, "TRAC-M Version 3.0 Theory Manual" https://www.nrc.gov/readingrm/doc-collections/nuregs/contract/ December 2015]. <br />
<br />
*J. N. Reyes Jr, "Governing equations in two-phase fluid natural circulation flows," Natural Circulation in Water Cooled Nuclear Power Plants, Annex, vol. 6, 2005. <br />
<br />
*K. J. Åström and K. Eklund, "A simplified non-linear model of a drum boiler-turbine unit," International Journal of Control, vol. 16, pp. 145-169, 1972.<br />
<br />
=='''Analisis Pemodelan Sistem Fluida Pneumatik dan Hidraulik'''==<br />
Proses-proses yang ada di industri pada umumnya membutuhkan benda atau zat untuk dipindahkan dari satu lokasi ke lokasi lain, atau kekuatan yang diterapkan untuk menahan, membentuk atau memampatkan suatu produk. Di banyak lokasi, semua penggerak utama adalah listrik. Gerakan rotasi dapat dilakukan dengan motor sederhana, dan gerakan linier dapat diperoleh dari gerakan berputar dengan perangkat seperti jack sekrup atau rak dan pinion. Namun, perangkat listrik bukanlah satu-satunya cara untuk menyediakan penggerak utama. Fluida tertutup (baik cairan maupun gas) juga dapat digunakan untuk mengalirkan energi dari satu lokasi ke lokasi lain dan, akibatnya, menghasilkan gerakan berputar atau linier atau menerapkan gaya. Sistem berbasis fluida yang menggunakan fluida sebagai media transmisi disebut sistem hidrolik. Sistem berbasis gas disebut sistem Pneumatik.<br />
<br />
===1. Pneumatic ===<br />
<br />
Sistem pneumatik adalah sebuah sistem fluida yang memanfaatkan udara terkompresi untuk menghasilkan efek gerakan mekanis. Secara istilah pneumatik mengacu pada mekanisme yang menggunakan tekanan udara untuk memberikan gaya mekanis dan kerja. Semua sistem yang menggunakan tenaga yang disimpan dalam bentuk udara yang dimampatkan untuk menghasilkan suatu kerja disebut dengan sistem Pneumatik.<br />
<br />
==== Hukum Dasar Sistem Pneumatic====<br />
<br />
'''''Hukum Pascal:'''''<br />
<br />
''“Jika tekanan eksternal diberikan pada sistem tertutup, tekanan pada setiap titik pada fluida tersebut akan meningkat sebanding dengan tekanan eksternal yang diberikan.”''<br />
<br />
[[File:Pascal Law Formula.png|100px|center]]<br />
<br />
dimana:<br />
<br />
P = Pressure (Pa)<br />
<br />
F = Force (N)<br />
<br />
A = Area (m<sup>2</sup>)<br />
<br />
'''''Hukum Boyle:'''''<br />
<br />
''“Pada suhu tetap, tekanan gas didalam suatu ruang tertutup berbanding terbalik dengan volumenya” ''<br />
<br />
[[File:Gas Law formula.png|200px|center]]<br />
<br />
dimana:<br />
<br />
P = Pressure (Pa)<br />
<br />
V = Volume (M<sup>3</sup>)<br />
<br />
T = Temperature (K)<br />
<br />
====Komponen Pada Sistem Pneumatik====<br />
<br />
Berikut adalah komponen-komponen umum pada sistem pneumatik:<br />
<br />
*'''Kompresor'''<br />
<br />
Kompresor adalah suatu alat mekanikal yang bertujuan untuk menaikkan tekanan suatu gas dengan cara menurunkan volumenya. Komponen inilah yabg mensupply udara bertekanan untuk sistem pneumatik, serta menjaga tekanan sistem agar tetap berada pada tekanan kerjanya.<br />
<br />
*'''Regulator & Gauge'''<br />
<br />
Regulator adalah komponen yang berfungsi untuk mengatur supply udara terkompresi masuk ke sisptem pneumatik. Sedangkan gauge berfungsi sebagai penunjuk besar tekanan udara di dalam sistem. Keduanya dapat berupa sistem mekanis maupun elektrik.<br />
<br />
*'''Check Valve'''<br />
<br />
Check Valve adalah valve atau katup yang berfungsi untuk mencegah adanya aliran balik dari fluida kerja, dalam hal ini udara terkompresi. Terutama adalah apabila pada sebuah sistem pneumatik tersebut dipergunakan tanki akumulator udara, sehingga Check Valve tersebut mencegah adanya udara dari akumulator untuk kembali menuju kompresor namun tetap mengalirkan udara bertekanan dari kompresor untuk masuk ke dalam akumulator.<br />
<br />
*'''Tanki Akumulator'''<br />
<br />
Tanki akumulator atau juga disebut buffer tank berfungsi sebagai cadangan (storage) tekanan udara terkompresi yang digunakan untuk penggerak aktuator. Selain itu tanki ini juga berfungsi untuk mencegah ketidakstabilan supply udara ke aktuator, lebih menstabilkan kerja kompresor agar tidak terlalu sering mematikan dan menyalakannya lagi, serta lebih memudahkan desain sistem dalam menempatkan kompresor jika diharusakan penempatan aktuator pneumatik lebih jauh dengan kompresor.<br />
<br />
*'''Saluran Pipa'''<br />
<br />
Pipa-pipa digunakan untuk mendistribusikan udara terkompresi dari kompresor atau tanki akumulator ke berbagai sistem aktuator. Diameter pipa yang digunakan pun bermacam-macam tergantung dari desain dan tujuan penggunaan sistem pneumatik tersebut. Pada sebuah sistem pneumatik besar (menggunakan lebih dari dua aktuator), untuk area sistem supply (area kompresor dan tanki) digunakan pipa berdiameter lebih besar daripada yang digunakan pada area aktuator. Namun jika sistem pneumatik yang ada kecil, misal hanya untuk menggerakkan satu saja aktuator, maka diameter pipa yang digunakan pun akan seragam di semua bagian.<br />
<br />
*'''Directional Valve'''<br />
<br />
Directional valve atau katub pengatur arah yang instalasinya berada tepat sebelum aktuator, adalah berfungsi untuk mengatur kerja aktuator dengan cara mengatur arah udara terkompresi yang masuk atau keluar dari aktuator. Satu valve ini didesain untuk dapat mengatur arah aliran fluida kerja di dua atau bahkan lebih arah aliran. Ia bekerja secara mekanis atau elektrik tergantung dari desain yang ada.<br />
<br />
*'''I/P Controller (Current to Pressure Controller)'''<br />
<br />
Pada aktuator pneumatik yang kerjanya dapat bermodulasi diperlukan satu alat kontrol supply udara bertekanan yang khusus bernama I/P Controller. I/P Controller ini mengubah perintah kontrol dari sistem kontrol yang berupa sinyal arus, menjadi besar tekanan udara yang harus disupply ke aktuator.<br />
<br />
*'''Aktuator'''<br />
<br />
Pneumatik aktuator adalah alat yang melakukan kerja pada sistem pneumatik. Ada berbagai macam jenis pneumatik aktuator sesuai dengan penggunaannya. Antara lain adalah silinder pneumatik, diafragma aktuator, serta pneumatik motor.<br />
<br />
<br />
<br />
====Contoh Sistem Pneumatic dalam OpenModelica====<br />
<br />
Berikut adalah contoh simulasi sistem Pneumatic dalam OpenModelica<br />
<br />
[[File:Csm PLdiagram a6f3719314.png|500px|center|thumb|Sistem Pneumatic dalam Openmodelica]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
===2. Hydraulic ===<br />
<br />
Sistem hidrolik adalah suatu sistem yang memanfaatkan tekanan fluida sebagai power (sumber tenaga) pada sebuah mekanisme, sehingga hidrolik digunakan untuk mengontrol, mengirimkan dan memanfaatkan tenaga dengan menggunakan tekanan fluida tersebut.<br />
<br />
<br />
====Hukum Dasar Sistem Hydraulic====<br />
<br />
'''''Hukum Pascal:'''''<br />
<br />
''“Jika tekanan eksternal diberikan pada sistem tertutup, tekanan pada setiap titik pada fluida tersebut akan meningkat sebanding dengan tekanan eksternal yang diberikan.”''<br />
<br />
[[File:Pascal Law Formula.png|100px|center]]<br />
<br />
dimana:<br />
<br />
P = Pressure (Pa)<br />
<br />
F = Force (N)<br />
<br />
A = Area (m<sup>2</sup>)<br />
<br />
'''''Hukum Hidrostatik'''''<br />
<br />
''“Tekanan hidrostatika tidak bergantung pada berat dari suatu fluida, tetapi sangat berhubungan dengan perbedaan ketinggian fluida tersebut” ''<br />
<br />
[[File:Hydrostatic Law.png|400px|center]]<br />
<br />
====Komponen Pada Sistem Hidrolik====<br />
<br />
'''Reservoir'''<br />
<br />
tujuan dari reservoir hidrolik adalah untuk menahan volume fluida, mentransfer panas dari sistem, memungkinkan kontaminan padat mengendap dan memfasilitasi pelepasan udara dan kelembaban dari fluida.<br />
<br />
'''Pump'''<br />
<br />
pompa hidrolik mentransmisikan energi mekanik menjadi energi hidrolik. Hal ini dilakukan oleh pergerakan fluida yang merupakan media transmisi. Ada beberapa jenis pompa hidrolik diantaranya gir, vane dan piston. Semua pompa ini memiliki subtipe berbeda yang ditujukan untuk aplikasi khusus seperti pompa piston sumbu bengkok atau pompa baling-baling kapasitas variabel. Semua pompa hidrolik bekerja dengan prinsip yang sama, yaitu memindahkan volume fluida terhadap beban atau tekanan yang resisten.<br />
<br />
'''Valves'''<br />
<br />
katup hidrolik digunakan dalam sistem untuk memulai, menghentikan dan mengarahkan aliran fluida. Katup hidrolik terdiri dari poppet atau gulungan dan dapat digerakkan dengan alat pneumatik, hidrolik, listrik, manual atau mekanis.<br />
<br />
'''Actuators'''<br />
<br />
merupakan hasil akhir dari hukum Pascal. Di sinilah energi hidrolik diubah kembali menjadi energi mekanik. Hal ini dapat dilakukan melalui penggunaan silinder hidrolik yang mengubah energi hidrolik menjadi gerak dan kerja linier, atau motor hidrolik yang mengubah energi hidrolik menjadi gerak dan kerja berputar. Seperti pompa hidrolik, silinder hidrolik dan motor hidrolik memiliki beberapa subtipe berbeda, masing-masing ditujukan untuk aplikasi desain tertentu.<br />
<br />
<br />
====Contoh Sistem Hidraulik dalam OpenModelica====<br />
<br />
Salah satu contih sistem hidraulik yang ada dalam library openmodelica diantaranya adalah sistem double acting cylinder test. Sistem ini memiliki tujuan untuk mengetest doule acting actuator. Pada sistem ini, motor menggerakan pompa sehingga menghasilkan tekanan untuk megalirkan fluida dari tangki. Jika kita ingin aktuator bekerja, maka fluida akan mengalir dari tangki mengisi ruang A. Lalu fluida di ruang B akan keluar dan kembali ke tangki fluida hidrolik. Jika kita ingin memundurkan aktuator, maka fluida akan masuk ke ruang B, sehingga fluida mendorong actuator bergerak mundur. Setelah itu, fluida diruang A akan kembali ke tangki.<br />
<br />
<br />
[[File:Hidraulic Sys.png|500px|center|thumb|Contoh Sistem Hidraulik dalam Openmodelica]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
==Ujian Akhir Semester (UAS)==<br />
<br />
'''بِسْمِ اللّهِ الرَّحْمَنِ الرَّحِيْمِ'''<br />
<br />
Ujian Akhir Semester Sistem Fluida<br />
<br />
Nama : Iza Azamr Aminudin<br />
<br />
NPM : 1806233316<br />
<br />
Kelas : Sisflu-03<br />
<br />
Pada hari Kamis, 14 Januari 2020, kami kelas Sistem Fluida-03 melaksanakan Ujian Akhir Semester bersama pa Dai. Pada laman ini, saya akan menyampaikan soal dan jawaban yang saya jawab dalam UAS tersebut. Selamat membaca dan mohon koreksinya.<br />
<br />
<br />
===Jelaskan Urutan langkah-langkah dalam merancang sebuah Sistem Fluida===<br />
Berikut adalah langkah-langkah yang dapat dilakukan dalam merancang suatu sistem fluida.<br />
<br />
====Dokumentasi Jawaban====<br />
[[File:1. UAS Sisflu03 Iza Azmar Aminudin 1806233316.JPG|500px|center]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
===Buat dan jelaskan Process Flow Diagram sistem fluida yang melibatkan:===<br />
<br />
====a. Mesin Kerja====<br />
yaitu mesin yang berfungsi mengubah energi mekanis poros menjadi energi fluida ( energi potensial dan energi kinetik ).<br />
<br />
Contoh : pompa, kompresor, kipas (fan), propeler.<br />
<br />
Flow Chart:<br />
[[File:Inian1.png|500px|center]]<br />
<br />
<br />
====b. Mesin Tenaga====<br />
Mesin Kerja adalah mesin fluida yang berfungsi mengubah energi fluida (energi potensial dan energi kinetik) menjadi energi mekanis poros atau energi mekanik lainnya.<br />
<br />
Contoh : turbin, kincir air, dan kincir angin.<br />
<br />
Flow Chart:<br />
[[File:Inian2.png|500px|center]]<br />
<br />
====c. Mesin Kerja dan Mesin Tenaga====<br />
Sistem dengan kombinasi sistem ini memungkinkan untuk menghasilkan 2 siklus yang saling melengkapi, mesin kerja menggerakan fluida atau menambah energi nya yang nantinya energi fluida tersebut akan diserap oleh turbin. sedangkan pada turbin sendiri karena adanya energi fluida turbin akan menghasilkan energi listrik yang nantinya dapat dimanfaatkan oleh mesin kerja sebagai sumber energi mekaniknya.<br />
<br />
Flow Chart:<br />
[[File:Inian3.png|500px|center]]<br />
<br />
====Dokumentasi Jawaban====<br />
[[File:2. UAS Sisflu03 Iza Azmar Aminudin 1806233316.JPG|500px|center]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
===Jelaskan urutan langkah perhitungan-perhitungan (berikut formula/rumus yang dipakai) aliran fluida dalam kasus yang anda bahas didalam tugas besar anda masing-masing===<br />
Pada tugas besar kali ini, saya menganalisis bagaimana sistem fluida dalam boiler dalam PLTU dapat bekerja. Tujuan dari tugas besar ini adalah mencari nilai debit air yang dihasilkan oleh sistem. Berikut adalah persamaan yang digunakan dalam perhitungan tugas besar saya.<br />
<br />
[[File:Screen Shot 2021-01-18 at 21.31.20.png|400px|center]]<br />
<br />
[[File:Screen Shot 2021-01-18 at 21.31.33.png|700px|center]]<br />
<br />
<br />
====Dokumentasi Jawaban====<br />
[[File:3. UAS Sisflu03 Iza Azmar Aminudin 1806233316.JPG|500px|center]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
===Gunakan tool aplikasi MS Excel untuk mengitung sistem fluida kasus tugas besar anda dan bandingkan hasilnya dengan perhitungan yang telah anda buat dengan tool aplikasi openmodelica serta jelaskan hasilnya===<br />
<br />
Pada tugas besar kali ini, saya menganalisis bagaimana sistem fluida dalam boiler dapat bekerja. Tujuan dari tugas besar ini adalah mencari nilai debit air yang dihasilkan oleh sistem.<br />
<br />
Berikut adalah Properti dan Asumsi yang digunakan dalam perhitungan<br />
<br />
[[File:Screen Shot 2021-01-18 at 21.31.54.png|300px|left]]<br />
[[File:Screen Shot 2021-01-18 at 21.32.02.png|300px|left]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Berikut adalah persamaan yang digunakan dalam perhitungan tugas besar saya.<br />
<br />
[[File:Screen Shot 2021-01-18 at 21.31.20.png|400px|center]]<br />
<br />
[[File:Screen Shot 2021-01-18 at 21.31.33.png|700px|center]]<br />
<br />
*'''Keterangan'''<br />
<br />
[[File:Screen Shot 2021-01-18 at 21.31.41.png|300px|left]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Tujuan dari tugas besar ini adalah mencari nilai debit air yang dihasilkan oleh sistem.<br />
<br />
Dengan mengimplementasikan persamaan yang ada kedalam propert dengan batasan asumsi yang ada. Dengan menggunakan perangkat microsoft excel, berikut adalah hasilnya<br />
<br />
<br />
[[File:Screen Shot 2021-01-18 at 21.37.52.png|200px|center]]<br />
<br />
<br />
Sebagai perbandingan, berikut adalah hasilyang dihasilkan dari percobaan<br />
<br />
<br />
[[File:Screen Shot 2021-01-18 at 21.25.18.png|400px|center]]<br />
<br />
Setelah membandingkan kedua hasil tersebut, dapat disimpulkan bahwa terdapat perbadaan antara hasil simulasi debit fluida yang dihasilkan dengan menggunakan perangkat openmodelica dengan menggunakan excel yaitu sebesar +/- 3 m³. Hal ini disebabkan karena adanya error sangat perhitungan dan masalah floating dalam simulasi. Untuk itu, perlu dilakukan validasi dan verifikasi Kembali setiap melakukan suatu pemodelan sistem fluida. <br />
<br />
<br />
<br />
<br />
====Dokumentasi Jawaban====<br />
[[File:Screen Shot 2021-01-18 at 21.25.43.png|800px|center]]<br />
[[File:Screen Shot 2021-01-18 at 21.25.18.png|800px|center]]<br />
<br />
<br />
-Terima Kasih-</div>
Iza Azmar
http://air.eng.ui.ac.id/index.php?title=File:Inian3.png&diff=56820
File:Inian3.png
2021-01-18T15:17:15Z
<p>Iza Azmar: </p>
<hr />
<div></div>
Iza Azmar
http://air.eng.ui.ac.id/index.php?title=File:Inian2.png&diff=56819
File:Inian2.png
2021-01-18T15:17:06Z
<p>Iza Azmar: </p>
<hr />
<div></div>
Iza Azmar
http://air.eng.ui.ac.id/index.php?title=File:Inian1.png&diff=56818
File:Inian1.png
2021-01-18T15:15:50Z
<p>Iza Azmar: </p>
<hr />
<div></div>
Iza Azmar
http://air.eng.ui.ac.id/index.php?title=File:3._UAS_Sisflu03_Iza_Azmar_Aminudin_1806233316.JPG&diff=56816
File:3. UAS Sisflu03 Iza Azmar Aminudin 1806233316.JPG
2021-01-18T14:46:04Z
<p>Iza Azmar: </p>
<hr />
<div></div>
Iza Azmar
http://air.eng.ui.ac.id/index.php?title=File:2._UAS_Sisflu03_Iza_Azmar_Aminudin_1806233316.JPG&diff=56815
File:2. UAS Sisflu03 Iza Azmar Aminudin 1806233316.JPG
2021-01-18T14:45:19Z
<p>Iza Azmar: </p>
<hr />
<div></div>
Iza Azmar
http://air.eng.ui.ac.id/index.php?title=File:1._UAS_Sisflu03_Iza_Azmar_Aminudin_1806233316.JPG&diff=56814
File:1. UAS Sisflu03 Iza Azmar Aminudin 1806233316.JPG
2021-01-18T14:43:56Z
<p>Iza Azmar: </p>
<hr />
<div></div>
Iza Azmar
http://air.eng.ui.ac.id/index.php?title=File:Screen_Shot_2021-01-18_at_21.25.43.png&diff=56813
File:Screen Shot 2021-01-18 at 21.25.43.png
2021-01-18T14:41:08Z
<p>Iza Azmar: </p>
<hr />
<div></div>
Iza Azmar
http://air.eng.ui.ac.id/index.php?title=File:Screen_Shot_2021-01-18_at_21.25.18.png&diff=56812
File:Screen Shot 2021-01-18 at 21.25.18.png
2021-01-18T14:40:13Z
<p>Iza Azmar: </p>
<hr />
<div></div>
Iza Azmar
http://air.eng.ui.ac.id/index.php?title=File:Screen_Shot_2021-01-18_at_21.37.52.png&diff=56811
File:Screen Shot 2021-01-18 at 21.37.52.png
2021-01-18T14:38:08Z
<p>Iza Azmar: </p>
<hr />
<div></div>
Iza Azmar
http://air.eng.ui.ac.id/index.php?title=File:Screen_Shot_2021-01-18_at_21.32.02.png&diff=56810
File:Screen Shot 2021-01-18 at 21.32.02.png
2021-01-18T14:36:17Z
<p>Iza Azmar: </p>
<hr />
<div></div>
Iza Azmar
http://air.eng.ui.ac.id/index.php?title=File:Screen_Shot_2021-01-18_at_21.31.54.png&diff=56809
File:Screen Shot 2021-01-18 at 21.31.54.png
2021-01-18T14:35:33Z
<p>Iza Azmar: </p>
<hr />
<div></div>
Iza Azmar
http://air.eng.ui.ac.id/index.php?title=File:Screen_Shot_2021-01-18_at_21.31.41.png&diff=56808
File:Screen Shot 2021-01-18 at 21.31.41.png
2021-01-18T14:34:32Z
<p>Iza Azmar: </p>
<hr />
<div></div>
Iza Azmar
http://air.eng.ui.ac.id/index.php?title=File:Screen_Shot_2021-01-18_at_21.31.33.png&diff=56807
File:Screen Shot 2021-01-18 at 21.31.33.png
2021-01-18T14:33:38Z
<p>Iza Azmar: </p>
<hr />
<div></div>
Iza Azmar
http://air.eng.ui.ac.id/index.php?title=File:Screen_Shot_2021-01-18_at_21.31.20.png&diff=56806
File:Screen Shot 2021-01-18 at 21.31.20.png
2021-01-18T14:32:50Z
<p>Iza Azmar: </p>
<hr />
<div></div>
Iza Azmar
http://air.eng.ui.ac.id/index.php?title=Valve-Iza_Azmar_Aminudin&diff=56777
Valve-Iza Azmar Aminudin
2021-01-18T12:38:30Z
<p>Iza Azmar: </p>
<hr />
<div>Assalamu'alaikum Wr. Wb<br />
Salam Sejahtera untuk kita semua<br />
<br />
Perkenalkan saya:<br />
<br />
Nama : Iza Azmar Aminudin<br />
<br />
NPM : 1806233316<br />
<br />
Kelas : Sistem Fluida-03<br />
<br />
Pada Kesempatan kali ini, saya akan berbagi dengan teman-teman sekailan perihal pembelajaran Sistem Fulida di kelas Sistem Fluida-03. Selamat membaca dan mohon masukannya.<br />
<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 1 | Kamis 12 November 2020 ''' ==<br />
<br />
<br />
Pada kesempatan kali ini, kami mempelajari aliran fluida dalam valve. Kami menggunakan bantun aplikasi CFDSOF untuk menghitung losses yang terjadi pada aliran fluida dalam valve.Kami membahas mengenai ''opened gate valve'' dan simulasi aliran fluida yang sebelumnya sudah dijelaskan melalui dua ''part'' video ''tutorial'' simulasi di platform YouTube. Maka, setelah kelas pertama telah usai kami ditugaskan untuk melakukan hal yang sama kemudian ditambah simulasi tambahan satu ''gate valve''.<br />
<br />
Melalui laman ini, saya akan menjelaskan proses yang telah saya lakukan dalam menjalankan simulasi aliran fluida pada ''gate valve''. Simulasi yang saya lakukan adalah dua kali dengan ''gate valve'' yang sudah disediakan oleh Bang Edo kelas Sisflu 03 dan ''gate valve'' dari sumber lainnya.<br />
<br />
==='''Tugas 1: Simulasi Aliran dalam Valve menggunakan CFDSOF'''===<br />
<br />
'''T Valve''' <br />
<br />
''Valve'' ini sudah disediakan dalam bentuk .stl sehingga kita cukup melakukan simulasi saja. Berikut adalah hasil tangkapan layar dari proses simulasi yang telah dilakukan beserta penjelasannya.<br />
<br />
Berikut adalah hasil simulsi yang telah saya lakukan.<br />
[[File:Real madridtista.png|400px|thumb|center|Tampilan CFD SOF]]<br />
<br />
<br />
[[File:Barcilonaaa.png|400px|thumb|center|Tampilan CFD SOF]]<br />
<br />
<br />
[[File:11114.jpg|400px|thumb|center|Tampilan di Paraview]]<br />
<br />
'''Gate Water Valve'''<br />
<br />
Untuk simulasi objek kedua ini, perangkat lunak yang digunakan masih sama. Pada simulasi ini masih terjadi kendala dan hambatan yang serupa. Berikut penjelasan lebih lengkapnya.<br />
<br />
[[File:NewGateValve1.PNG|500px|center]]<br />
<br />
Simulasi pada perangkat lunak CFDSOF-NG menjalankan proses ''meshing'' dengan hasil yang baik. Gambar di atas adalah proses saat menjalankan proses iterasi.<br />
<br />
[[File:NewGateValve2.PNG|500px|center]]<br />
<br />
Sama seperti kendala sebelumnya, hasil simulasi pada CFDSOF-NG belum memberikan perbedaan distribusi tekanan pada ''valve'' saat di-''import'' ke perangkat lunak Paraview dan hanya memberikan warna biru secara keseluruhan. Hal tersebut membuat distribusi tekanan dan ''pressure drop'' tidak dapat diamati. Untuk kedepannya, akan dilakukan perbaikan dimulai dari perbaikan perangkat lunak yang digunakan.<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 2 | Kamis 19 November 2020 ''' ==<br />
Pada hari ini kami mempelajari bagaimana menggunakan modelica untuk menyelesaikan permasalahan yang ada di modelica.<br />
<br />
<br />
<br />
[[File:Antumisasi.png|400px|thumb|center|Tampilan Modelica]]<br />
<br />
<br />
<br />
[[File:Batamm.png|400px|thumb|center|Tampilan Modelica]]<br />
<br />
kami membahas juga mengenai sistem fluida itu sendiri, dimulai dari definisinya hingga pembahasan mengenai peran dari segitiga kecepatan pada ''blade'' mesin fluida.<br />
<br />
[[File:3_di_aireng.PNG|400px|center|thumb|pembahasan di kelas]]<br />
<br />
Sketsa tersebut menggambarkan juga tentang bagian-bagian dari blade, diantaranya ''hub'' dan ''tip''. Kedua komponen tersebut menyusun cara untuk menghitung spesifikasi dari mesin fluida terkait. Disampaikan juga bahwa analisis tersebut dapat menggunakan tiga metode, yaitu eksperimental, CFD (Computational Fluid Dynamics), dan teoritis. Ketiga metode tersebut saling melengkapi dan memiliki keuntungan-kerugiannya masing-masing. Eksperimental memiliki ''reliability'' paling tinggi karena secara real dilaksanakan sebuah penelitian terkait sebuah simulasi. Metode teoritis tidak lebih real daripada eksperimental, tetapi cukup efisien karena hanya memerlukan perhitungan (tidak perlu melakukan eksperimen), serta hanya bisa untuk sebuah kasus. Sementara itu, metode CFD adalah cara yang paling praktis untuk digunakan dan dapat dipraktekkan pada kondisi yang berubah-ubah, misal simulasi berputarnya sebuah turbin. Namun, CFD belum divalidasi secara langsung seperti kedua metode sebelumnya.<br />
<br />
[[File:5_di_aireng.PNG|400px|center|thumb|pembahasan di kelas]]<br />
<br />
Sesi kelas dilanjutkan dengan berdiskusi terkait perbedaan turbin impuls dan turbin reaksi. Kami juga berdiskusi terkait perbedaan mendasarnya, serta perbedaan bentuk dasar geometri ''blade''-nya, dimana ''blade'' turbin impuls lebih cekung.<br />
<br />
<br />
<br />
==='''Tugas 2: Mencoba Example dari Library OpenModelica'''===<br />
<br />
Tugas ketiga yang diberikan kepada kelas Sistem Fluida 03 adalah mengkaji dan mempelajari simulasi permodelan sistem fluida pada aplikasi OpenModelica, lebih spesifiknya adalah menggunakan fitur Examples di bagian Fluid Library. Kami ditugaskan untuk merekap hasil pembelajaran kita di air.eng.ui.ac.id seperti biasa.<br />
<br />
Melalui fitur yang ada di OpenModelica tersebut, contohnya Example (fluid library), sepertinya kita dapat melakukan simulasi aliran hingga sistem fluida (perpipaan).<br />
<br />
[[File:Fiturexample2.png|200px|center]]<br />
<br />
Gambar di atas adalah subfitur dari fitur Example yang terdapat di Library Fluid. Hasil pelajaran yang saya dapatkan adalah fitur-fitur tersebut dapat digunakan untuk menjalankan simulasi aliran sistem fluida. Kendati demikian, saya belum menemukan cara untuk dapat melakukan simulasi menggunakan aplikasi ini, proses tersebut masih saya lakukan dengan mencari referensi dan video di YouTube. Sejauh ini, saya menggunakan referensi modul OpenModelica, tayangan YouTube mengenai OpenModelica, dan bertanya kepada sesama rekan sekelas, dimana proses tersebut masih berlanjut hingga tulisan ini dibuat.<br />
<br />
Lebih dari itu, kita juga sudah dapat melakukan simulasi sistem fluida karena OpenModelica telah menyediakan ''template'' simulasi sistem fluida. ''Template'' tersebut dapat dilakukan dengan cara mengklik PumpingSystem pada fitur Examples. Berikut adalah ''template'' simulasi aliran fluida tersebut.<br />
<br />
[[File:Pumpsystem.PNG|500px|thumb|center|Simulasi aliran sistem fluida dari aplikasi OpenModelica]]<br />
<br />
<br />
Selain itu, ada pula fitur yang lain mengenai ''tank'' dengan masih melalui fitur Examples. Saya mencoba untuk ''input'' EmptyTank dan TankWithOverflow pada fitur tersebut, kemudian akan ditampilkan mengenai sketsa simulasi beserta metoda numerik atau ''coding''-nya.<br />
<br />
[[File:Emptytanks.PNG|500px|thumb|center|Fitur EmptyTanks]]<br />
<br />
[[File:Overflowtank.PNG|500px|thumb|center|Fitur TanksWithOverflow]]<br />
<br />
<br />
Kemudian, saya mencoba untuk melakukan ''simulate'' pada TankWithOverFlow yang sudah tersedia. Maka, saya memperoleh besaran angka mengenai tekanan dan properti lainnya. Di bawah ini adalah gambaran dari hasil perhitungan atau hasil ''simulate'' yang dilakukan.<br />
<br />
[[File:Hasiltank.PNG|500px|thumb|center]]<br />
<br />
but juga didapatkan besaran dari data yang telah disebutkan, seperti tekanan (1.589 bar), temperatur (20 degC), mass flow (2 kg/s), dan lain-lain<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 3 | Kamis 26 November 2020 ''' ==<br />
<br />
Pertemuan hari ini dibuka Pak Dai dengan memperkenalkan Pak Hariyo yang akan berbagi ilmu dengan kami terkait simulasi di open moelica. Selain itu, Pak Dai mengajak berdiskusi mahasiswa yang ada di kelas tentang definisi pemodelan sistem fluida. Lalu, yang saya dapat mengenai pemodelan sistem fluida dari penjelasan Pak Dai adalah sebagai berikut :<br />
<br />
Pemodelan fluida adalah usaha untuk mempelajari sistem aktual melalui suatu sistem yang disimplifikasi. Model tersebut adalah sistem yang disederhanakan yang bertujuan untuk mempresentasikan kondisi aktualnya. Permodelan itu sangat diperlukan karena bisa mempersulit proses saat menghadapi kondisi yang aktual yang komplek seperti skala yang besar, temperatur yang tidak tentu, dan semacamnya. <br />
<br />
Dari hal tersebut diperlukan pembuatan sistem untuk replika dari kondisi aktual tersebut. Sistem yang dibuat juga akan mempermudah dalam mempelajari mata kuliah terkait, yaitu Sistem Fluida dalam perubahan-perubahan variabel pada model dari sistem.<br />
<br />
Model dibagi menjadi 2, yaitu Model Fisik dan Model Virtual.<br />
<br />
Model Fisik merupakan pembuatan pemodelan dari alat tersebut. Sementara, Model Virtual adalah pembuatam pemodelan dengan cara menggunakan komputer atau komputasi yang memerlukan sistem fisika atau ilmu dasar, seperti prinsip fluida.<br />
<br />
Selain diskusi tersbut, Pak Hariyo memberikan arahan untuk simulasi menggunakan aplikasi OpenModelica mengenai Two Tanks, yaitu sebuah sistem fluida yang berbentuk horizontal & Empty Tank yang berbentuk vertikal.<br />
<br />
'''Analisa Two Tanks'''<br />
<br />
Pada deskripsi pada kolom di samping kanan. Terdapat penjelasan atau deskripsi singkat mengenai sistem example tersebut. Dikatakan bahwa terdapat dua pipa dengan ketinggian fluida pada tank satu dan dua berturut-turut adalah 0.9 dan 0.2 m beserta temperaturenya. Kemudain juga tertulis bahwa aliran akan mengalami titik equilibrium pada waktu 1.5 s dimana setelah itu tidak akan ada perubahan volume atau ketinggian air relative terhadap waktu. Dalam mencapai waktu 1.5 maka air akan mengalami perubahan yaitu penurunan volume pada tank 1 dan kenaikan pada tank 2 seiring terjadi perpindahan fluida dari tank 1 menuju tank 2 sampai tidak terjadi aliran kembali pada saat ketinggian fluida pada tank mencapa 0.5 m.<br />
[[File:Ysbp w3 1 1.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
[[File:Ysbp w3 1 2.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Berikut ini adalah laman coding dari pemodelan yang hendak disimulasikan.<br />
[[File:Ysbp w3 1 3.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Nomor 1 adalah maximum waktu dimana simulasi akan berhenti secara otomatis pada waktu 1.5 dan klik ok untuk melaksanakan simulasi.<br />
[[File:Ysbp w3 1 4.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Foto berikut adalah parameter atau dimensi pada tank. Baik tank satu dan dua memiliki area yang sama namun yang membedakan adalah ketinggian fluida pada masing-masing tangki.<br />
[[File:Ysbp w3 1 5.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Foto berikut adalah parameter atau dimensi pada pipa. Tentunya untuk dimensi dapat kita atur atau setting sedemikian rupa sesuai dengan kehendak dan kebutuhan kita dalam mensimulasikan suatu aliran fluida.<br />
[[File:Ysbp w3 1 6.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Jadi skema yang saya pikirkan adalah: Karena terdapat perbedaan ketinggian fluida pada tank satu dan dua sehingga sesuai dengan hukum aliran fluida, air akan mengalir dari daerah yang lebih tinggi menuju reservoir atau posisi yang lebih rendah. Maka pada simulasi ini tank 1 akan mengalami pengurangan volume dan tank dua akan mengalami kenaikan seiring adanya aliran fluida melalui pipa sampa pada titik equilibrium pada waktu 1.5 s dan ketinggian kedua tank adalah 0.5 m<br />
[[File:Ysbp w3 1 7.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
'''Analisis Empty Tanks'''<br />
<br />
Pada simulasi kedua ini, Pak Hariyo mencoba menggunakan fitur empty tanks yang dapat diakses dari libraries, yaitu: Modelica -> FLuid -> Examples -> Tanks -> Empty Tanks. Pada fitur ini dapat kita lihat pada default settingsnya terdapat dua tank yang dihubungkan oleh suatu pipa. Adapun fitur tersebut adalah empty tanks dimana pada simulasi ini terdapat dua tanki yang dihubungkan oleh satu pipa antara satu dengan lainnya. Berikut ini adalah penampang gambar fitur empty tanks:<br />
[[File:Ysbp w3 2 1.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Berikut ini adalah pemodelan dari dua buah tank (tank satu dan tank dua) yang dihubungkan melalui suatu pipa beserta asumsi gravitasional pada pojok kanan atas.<br />
[[File:Ysbp w3 2 2.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Berikut ini adalah bentuk coding dari pemodelan empty tanks.<br />
[[File:Ysbp w3 2 3.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Kemudian apabila kita mengklik pada tank maka akanterdapat settingan untuk mengatur parameter tank tersebut. Pada pemodelan ini cross section dan tinggi tank satu dan dua adalah sama (Volume sama juga). Namun yang membedakan adalah tinggi ataupun volume dari fluida yang terdapat di dalam tank. dimana pada tank satu sebesar 1 m^3 dan tank dua sebesar 10^-6 m^3.<br />
[[File:Ysbp w3 2 4.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Berikut ini adalah gambar parameter dari pipa yang menghubungkan tank satu dan dua.<br />
[[File:Ysbp w3 2 5.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Sebelum dilakukan simulasi, dilakukan terlebih dahulu setup simulasi dengan menentukan time start/stop. Pada simulasi ini time terset selama 50 detik. Setelah itu dapat mengklik 'Ok' untuk memulai simulasi.<br />
[[File:Ysbp w3 2 6.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Setelah dilakukan simulasi akan muncul fitur plotting secara otomatis pada layar. Dengan mencentang parameter volume pada tank satu dan dua, kita dapat melihat grafik perubahan volume pada pipa satu dan dua. Dimana volume pada tank satu berkurang sementara volume pada tank dua menunjukan kenaikan seiring terjadinya aliran fluida dari tank satu menuju tank dua melalui pipa. Sampai pada posisi pipa satu kosong dan pipa dua terisi sebanyak volume pipa satu yaitu sebanyak 1 m^3<br />
[[File:Ysbp w3 2 7.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
<br />
<br />
==='''Tugas 3: Analisis Pemodelan Sistem Dengan Tools Openmodellica'''===<br />
<br />
'''Open Modelica Heating System'''<br />
[[File:Tugas3_sifluu_1.png|center|400px|thumb|Heating System]]<br />
1. Deskripsi Uraian Fisik<br />
Pada model sistem fluida ''Heating System'', tujuan dari sistemnya adalah untuk memanaskan fluida melalui sebuah skema sistem fluida dan dipanaskan dengan suatu sistem pemanasan. Nemun, di situ juga terdapat keterlibatan dari komponen-komponen controlling system. Komponen tersebut berfungsi untuk memberikan feedback dan menyesuaikannya dengan temperatur fluida yang diinginkan.<br />
<br />
'''2. Prosedur analisa pemodelan'''<br />
<br />
'''3. Analisis dan Intepretasi Hasil Pemodelan'''<br />
<br />
'''4. Konsep utama hukum fisika yang diimplementasikan dalam pemodelan'''<br />
'''5. Hasil simulasi parameter untuk mendukung kesimpulan yang diperoleh'''<br />
<br />
<br />
'''Open Modelica Three Tanks'''<br />
[[File:Tugas3_sifluu_2.png|center|400px|thumb|Three Tanks]]<br />
<br />
'''1. Deskripsi Uraian Fisik'''<br />
Pada model sistem fluida ''Three Tanks'' menunjukkan adanya 3 buah tanki yang berisi fulida(air), disetiap tanki memiliki volume air yang berbeda, yaitu pada tanki pertama berisi air dengan volume 8 m^3,serta tangki kedua dan ketiga terisi air dengan volume 3 m^3 .<br />
<br />
'''2. Prosedur analisa pemodelan'''<br />
Dalam melakukan permodelan analisa three-tank di openmodelika, kita dapat dilakukan dengan langkah-langkah berikut:<br />
<br />
a.Membuka aplikasi openmodelica<br />
<br />
b.Membuka library openmodelica dengan memilih file Three Tank yang dapat ditemukan memalui cara berikut: (Modelica - >Fluid ->Example -> Tanks => Three Tanks)<br />
<br />
c.Cek gambar permodelan yang akan di analisis, jika sesuai maka check kodingan dengan mengklik symbol checklist berwarna hijau.<br />
<br />
d.Jika semua variable sudah sesuai, maka lakukan simulasi dengan meng klik symbol (->) berwarna hijau dan tunggu beberapa saat untuk mengatahui hasil simulasinya.<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 3 | Kamis 26 November 2020 ''' ==klik ploting yang terdapat di pojok kanan bawah sebelah model sehingga kita dapat melihat hasil simulasi dan dapat di replesentasikan dalam bentuk grafik dengan mencentang variable yang ingin dibandingkan.<br />
<br />
f.Jika ingin mensimulasikan pada interval waktu tertentu maka, kit abs klik symbol S pada bagian model dan mengubah stop time sesuai dengan interval waktu yang kita butuhkan<br />
<br />
<br />
'''3. Analisis dan Intepretasi Hasil Pemodelan'''<br />
<br />
'''4. Konsep utama hukum fisika yang diimplementasikan dalam pemodelan'''<br />
<br />
'''5. Hasil simulasi parameter untuk mendukung kesimpulan yang diperoleh'''<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 4 | Kamis 3 Desember 2020 ''' ==<br />
<br />
Pada pembelajaran kali ini, kami mempelajari simulasi di perangkat lunak OpenModelica. Materi kelasnya adalah remodeling dari examples pada open modelica. <br />
<br />
[[File:3des2020dokum1.jpg|500px]]<br />
<br />
1. Pertama menginput semua equipment pada modeling sheet.<br />
<br />
2. Lalu menyusun dan menyambungkan equipment menjadi sistem<br />
<br />
3. Lalu isi parameter di setiap equipment. Check modeling.<br />
<br />
4. Simulasikan.<br />
<br />
Berikut hasil remodelling dari example. Bagian kiri adalah example dan bagian kanan adalah remodelling.<br />
<br />
[[File:TT2.jpg|500px]]<br />
<br />
Lalu remodeling empty tank dan perbandingan hasilnya seperti ini<br />
<br />
[[File:ET001.jpg|500px]]<br />
<br />
Lalu melakukan permodelan konservasi massa pada control volume.<br />
<br />
[[File:consmass.jpg|700px]]<br />
<br />
Berikut kodingnya<br />
<br />
[[File:consmass1.jpg|700px]]<br />
<br />
dan berikut hasilnya<br />
<br />
[[File:consmass2.jpg|700px]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
==='''Tugas 4: Pemodelan Sistem Fluida dengan OpenModelica'''===<br />
<br />
Perhatikan gambar sistem fluida di dalam suatu Siklus Kombinasi Pembangkit Daya (Combined Cycle Power Plant) seperti diberikan dalam gambar, dan berilah uraian penjelasan pertanyaan berikut :<br />
<br />
[[File:Sistem Fluida pr4.png|500px|center|thumb|ThermoSysPro.Examples.CombinedCyclePowerPlant.CombinedCycle_Load_100_50]]<br />
<br />
<br />
'''1. Bagaimanakah analisa termodinamika (konservasi massa dan energi) pada sistem tersebut, buat skematik analisisnya.'''<br />
<br />
Model Combined Cycle Power Plant digunakan untuk mensimulasikan reduksi beban berlangkah pada power generator dari 100% menjadi 50% dalam waktu 800 detik. Terdapat 2 sistem dalam simulasi ini, yaitu sistem dengan ''gas turbine'' dan ''steam turbine.'' Berikut adalah keterangan mengenai sistem ''gas turbine'' dan steam turbine.''<br />
<br />
<br />
'''a. Gas Turbine'''<br />
[[File:Screen Shot 2020-12-10 at 02.27.41.png|200px|right|thumb|Gas Turbine dalam simulasi]]<br />
Komponen:<br />
<br />
(-) Compressor : Meningkatkan tekanan udara dan temperature udara sebelum dialirkan menuju combustion chamber . Proses pada compressor adalah isentropic-adiabatik<br />
<br />
(-) Combusition Chamber: Tempat dimana udara yang sudah dinaikan pressure dan temperature di kompresor disatukan dengan bahan bakar menyebabkan temperature udara meningkat dengan kondisi isobaric. Udara panas hasil ruang bakar diteruskan ke turbine.<br />
<br />
(-) Turbine : Gas panas yang memiliki temperature dan pressure tinggi diteruskan ke turbin untuk memutarkan turbin. Hasil dari turbin ada dua. Yaitu power yang nantinya akan diteruskan ke altenator generator dan udara panas hasil dari turbin gas yang akan diteruskan ke Heat Recovery Steam Generator.<br />
<br />
<br />
Sistem:<br />
<br />
Gas Turbine yang berputar akibat dari panas yang di hasilkan pada combustiom chamber yang di aliri oleh nozzle menuju turbin. Siklus yang terjadi dalam gas turbine adalah siklus rankine.<br />
[[File:Rankine-cycle.jpg|200px|center|thumb|Siklus Rankine]] <br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
'''b. Steam Turbine'''<br />
[[File:Screen Shot 2020-12-10 at 02.45.29.png|300px|right|thumb|Gas Turbine dalam simulasi]]<br />
Komponen:<br />
<br />
(-) Heat Recovery Steam Generator (HRSG) adalah equipment yang digunakan untuk menggunakan panas dari terusan turbin gas panas yang digunakan untuk memutarkan turbin multi stage dari HP, MP dan LP.<br />
<br />
<br />
Sistem :<br />
Panas turbin masuk HRSG dan dipanaskan kembali diteruskan ke turbin multi stage turbin dan memutarkan turbin. Semua turbin yang memutarkan shaft di searahkan di alternater agar menyelaraskan Gerakan shaft untuk memutarkan generator dan menghasilkan listrik. Pada LP turbine uap panas dimasukan ke condenser. Uap panas diubah menjadi liquid di condenser. Liquid dipompa kan lagi ke LP drum untuk di siklus ulang di HRSG. Gas Turbine Engine menggunakan siklus braytone dan Steam turbine menggunakan siklus rankine.<br />
[[File:Bryton-cycle.jpg|300px|center|thumb|Bryton Cycle]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
'''2. Lakukan identifikasi komponen-komponen utama pada sistem serta berilah deskripsi fungsi kerjanya dalam sistem dan penjelasan analisis parameter yang digunakan.'''<br />
<br />
<br />
'''Bagian 1: Turbin Gas'''<br />
<br />
*Rangkaian Gas Turbine<br />
[[File:TugasSistem16.PNG|400px|center|thumb|Rangkaian Gas Turbine]]<br />
<br />
<br />
*'''Compressor''': Meningkatkan tekanan udara dan temperature udara sebelum dialirkan menuju combustion chamber . Proses pada compressor adalah isentropic-adiabatik<br />
[[File:TugasSistem17.PNG|400px|center|thumb|Compressor]]<br />
<br />
<br />
*'''Gas Turbine:''' untuk mengubah energi dari tekanan pada suatu fluida menjadi energi kinetik yang nantinya digunakan untuk memutar generator.<br />
[[File:TugasSistem18.PNG|400px|center|thumb|Gas Turbine]]<br />
<br />
<br />
*'''Combustion Chamber:''' Ruang pembakaran/bertemunya bahan bakar dan udara untuk menghasilkan energi panas<br />
<br />
[[File:TugasSistem20.PNG|300px|left|thumb|Combustion Chamber(1)]]<br />
[[File:TugasSistem19.PNG|400px|center|thumb|Combustion Chamber(2)]]<br />
[[File:TugasSistem21.PNG|400px|center|thumb|Combustion Chamber(3)]]<br />
<br />
<br />
<br />
'''Bagian 2: HRSG (Steam Generator)'''<br />
*'''Condenser:''' Untuk mengkondensasikan uap hasil pembuangan ekstraksi turbin menjadi titik-titik air (air kondensat)<br />
[[File:TugasSistem2.PNG|400px|center|thumb|condenser]]<br />
<br />
<br />
*'''Drum:''' Tempat penampungan air panas dan tempat terbentuknya uap<br />
[[File:TugasSistem3.PNG|400px|center|thumb|Drum]]<br />
<br />
<br />
*'''Generator:''' Pembangkit listrik dengan mengubah energi mekanik menjadi energi listrik<br />
[[File:TugasSistem4.PNG|400px|center|Generator]]<br />
<br />
<br />
*Superheater Heat Exchanger: untuk memanaskan uap jenuh yang keluar dari steam drum, dengan memanfaatkan gas panas hasil pembakaran. Terdiri dari 3 komponen yaitu 3 yaitu superheater HP,MP dan LP.<br />
[[File:TugasSistem5.PNG|400px|center|Superheater Heat Exchanger]]<br />
<br />
<br />
*Evaporator Heat Exchanger<br />
[[File:TugasSistem6.PNG|400px|center|thumb|Evaporator]]<br />
<br />
<br />
<br />
*Economiser Heat Exchanger<br />
[[File:TugasSistem7.PNG|400px|center|thumb|Economiser]]<br />
<br />
<br />
<br />
*'''Pipe:'''sebagai penyaluran fluida di system.<br />
[[File:TugasSistem8.PNG|400px|center|thumb|Pipe]]<br />
<br />
<br />
*'''Pump:''' untuk menggerakan fluida dengan menaikkan tekanan pada fluida<br />
[[File:TugasSistem9.PNG|400px|center|thumb|Pump]]<br />
<br />
*'''Steam Turbine''' <br />
<br />
Stodola Turbine: mengubah energi potensial uap menjadi energi kinetik dan selanjutnya diubah menjadi energi mekanis dalam bentuk putaran poros turbin. Steam turbine berputar akibart dari uap panas HRSG. Pada steam turbine ada 3 turbine multistage dimana turbine High Pressure, Medium Pressure dan Low Pressure yang sama sama menggerakan shaft untuk memutarkan generator. Berikut parameter dari steam turbine.<br />
[[File:TugasSistem10.PNG|400px|center|thumb|Steam Turbine]]<br />
<br />
<br />
*'''Control Valve :''' valve yang digunakan sebagai pengontrol laju aliran fluida yang berada pada system yaitu control valve<br />
[[File:TugasSistem11.PNG|400px|center|thumb|Control Valve]]<br />
<br />
<br />
*'''Water Mixer:'''sebagai penyampur fluida di HRSG<br />
[[File:TugasSistem12.PNG|400px|center|thumb|Water Mixer]]<br />
[[File:TugasSistem13.PNG|400px|center|thumb|Water Mixer]]<br />
<br />
<br />
*'''Water Splitter'''<br />
[[File:TugasSistem14.PNG|400px|center|thumb|Water Splitter]]<br />
[[File:TugasSistem15.PNG|400px|center|thumb|Water Splitter]]<br />
<br />
<br />
'''3. Medium fluida kerja apa saja yang terjadi dalam proses siklus tersebut, dan bagaimanakah proses analisis perhitungan dalam pemodelan.'''<br />
<br />
Medium fluida kerja yang bekerja dalam proses tersebut sebagian besar adalah Mesin Fluida, yaitu:<br />
<br />
(-)Turbin Gas (Menghasilkan kerja) dari Natural Gas ke Superheated gas<br />
<br />
(-)Turbin Uap (Menghasilkan kerja) Uap panas dan superheated gas<br />
<br />
(-)Pompa Sentrifugal (Membutuhkan kerja) Fluida cair<br />
<br />
(-)Kompresor (Membutuhkan kerja) Natural gas<br />
<br />
Pada Analisa perhitungannya menggunakan hukum konservasi energi dan konservasi massa. Pada kompresor, pompa,turbin, dan HRSG mengalami proses adiabatik di mana proses adiabatik adalah proses yang tidak terjadi pergantian kalor dari sistem kelingkungan ataupun sebaliknya. Pada proses ini diasumsikan kondisi steady state dan energi kinetic potensial diabaikan.<br />
<br />
<br />
<br />
'''4. Jelaskan flow line (jalur koneksi) masing-masing yang diberi warna hitam, merah, dan biru sesuai dengan interkoneksi yang diberikan dalam diagram tersebut.'''<br />
<br />
- Jalur hitam<br />
<br />
Jalur koneksi warna hitam yang tebal pada sistem Combined Cycle Power Plant menunjukkan alur gas yang terjadi pada sistem tersebut. Pada sistem tersebut, jalur gas tersebut adalah jalur suplai udara pada Gas Turbine dan jalur exhaust dari Gas Turbine<br />
<br />
- Jalur merah<br />
<br />
Jalur koneksi warna merah pada sistem Combined Cycle Power Plant menunjukkan alur uap temperatur tinggi pada sistem. Jalur uap tersebut melalui bagian Heat Exchanger, dan menyuplai uap untuk menggerakkan Turbin Uap Stodola.<br />
<br />
- Jalur biru<br />
<br />
Jalur koneksi warna biru pada sistem Combined Cycle Power Plant menunjukkan alur uap temperatur rendah pada sistem. Jalur ini terdapat di proses Heat Exchanger terutama pada bagian economizer, dan tangki penyimpanan.<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 5 | Kamis 10 Desember 2020 ''' ==<br />
<br />
Pada pembelajaran sistem fluida hari ini, Pak Hariyo membahas kembali mengenai pemodelan sistem fluida. Salah satu pemodelan sistem yang dianalisa adalah model kompresor yang terdapat di dalam library ThermoSysPro.<br />
<br />
Kemudian kami diminta untuk melakukan remodelling dari kompresor. Pertama kita harus mengidentifikasi komponen-komponen yang terdapat pada model kompresor. Pada model kompresor, terdapat kompresor, pipa, dan sumber kondisi batas, dan pembuangan (sink).<br />
<br />
Pada komponen-komponen pada model kompresor, terdapat parameter-parameter yang dapat diubah. Seperti contoh pada komponen kompresor, terdapat parameter Compression Factor, Isentropic Efficiency, dan Power Losses due to hydrodynamic friction.<br />
<br />
<br />
OpenModelica menyediakan fitur skema kompresor yang dapat diakses dari librarynya dalam ThermoSysPro--> Examples--> SimpleExamples--> TestCompressor, dimana skemanya menapilkan gambaran seperti gambar berikut.<br />
<br />
[[File:TestKompresor.PNG|360px|center|thumb|Diagram Test Compressor dari OpenModelica]]<br />
<br />
Berangkat dari hal tersebut, kami diminta untuk mensimulasikan permodelan kompresor yang sama, hanya saja susunan komponen sistem fluidanya kami yang menyusun secara manual. Kemudian dari hal tersebut, kami diminta untuk membandingkan hasil simulasi template dari OpenModelica dengan hasil dari yang kami buat.<br />
<br />
Gambaran dari komponen kompressor tersebut dapat diakses dengan Machines--> Components--> Compressor, dan tampilannya sebagai berikut.<br />
<br />
[[File:KompresorVian.PNG|150px|center|thumb|Element kompresor dari environtment openmodelica]]<br />
<br />
setelah itu kami melakukan remodelling dari contoh sistem kompresor tersebut. Kemudian di akhir pertemuan pak Hariyo memberikan kami Tugas Besar<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 6 | Kamis 17 Desember 2020 ''' ==<br />
<br />
Pada minggu ini, kelas sistem fluida diisi oleh kuliah tamu yag diisi oleh Pak Dr. Harun alumni S3 DTM yg juga berkecimpung di sektor industri pembangkit tenaga listrik bersedia untuk memberikan materi. Beliau adalah CEO PT Indopower Internasional. <br />
<br />
Kuliah kali ini membahas mengenai Combined-Cycled Power Plant (CCPP) yang digunakan dalam industri untuk membangkitkan listrik menggunakan combined cycle.<br />
<br />
Evaluasi dari combined cycle salah satunya adalah efisiensi, harga, yang mnejadi patokan pemilihan tander. <br />
<br />
<br />
Sebelum membahas mengenai CCPP, pak Harun memberikan sedikit pengenalan mengenai turbin gas. Di awal tahun 1950, sekitar 224 turbin gas mulai beroperasi di seluruh dunia. Kapasista turbin gas pada saat itu berkisar sekitar 27.000kW. Turbin gas merupakan combustion turbine yang memiliki beberapa konfigurasi seperti turbojet, turboprop, turboshaft, high-bypass turbofan, low bypass afterburning turbofan. Sekedar pengetahuan, turboprop biasanya dipasang di pesawat karena paling hemat bahan bakar dibanding gas turbin lainnya. Turbin gas terdiri dari 2 tipe: 1.) Heavy Duty; 2.) Aeroderivative. Untuk siklus gas turbin yang digunakan adalah siklus Brayton.<br />
<br />
Terdapat beberapa pertimbangan dalam memilih turbin gas, beberapa pertimbangan tersebut adalah tahun dibuat produknya, efisiensi site, heat rate, dan fuel consumption<br />
<br />
CCPP merupakan pembangkit listrik yang menggunakan 2 siklus yaitu siklus dari turbin gas (Brayton Cycle) dan siklus dari turbin uap (Rankine Cycle). Secara garis besar digambarkan oleh flow berikut:<br />
<br />
[[File:Combined Cycle Power Plant FlowDiagram.jpg|thumb|Flow diagram sederhana dari Combined Cycle Power Plant|800px|center]]<br />
<br />
[[File:TurbinVian7.JPG|500px|center]]<br />
<br />
Dengan memanfaatkan energi sisa dari turbin gas untuk menggerakkan turbin uap, maka efisiensi dari pembangkit listrik jenis ini tinggi.<br />
<br />
=='''Sinopsis Tugas Besar'''==<br />
Pada tugas besar kali ini saya akan mensimulasikan suatu sistem fluida untuk pembangkitan daya listrik menggunakan mesin-mesin fluida. Kali ini, saya akan melakukan suatu simulasi pada drum boiler menggunakan perangkat openmodelica. Steam Drum atau drum boiler adalah salah satu komponen pada boiler pipa air yang berfungsi sebagai reservoir campuran air dan uap air, dan juga berfungsi untuk memisahkan uap air dengan air pada proses pembentukan uap superheater. Namun tidak semua boiler pipa air (water tube) yang menggunakan steam drum ini. Boiler supercritical beroperasi pada tekanan sangat tinggi di atas tekanan kritis, sehingga tidak dimungkinkan terbentuk gelembung-gelembung uap air, karena itulah boiler supercritical tidak memerlukan steam drum untuk memisahkan air dengan uap air.<br />
<br />
[[File:Boiler drum fig1.jpg|300px|center|thumb|Ilustrasi Boiler Drum Source: https://www.eurotherm.com/process-control-applications/boiler-drum-level-control/]]<br />
<br />
== ''' Tugas Besar''' ==<br />
<br />
==='''Judul: Pemodelan ''Drum Boiler'' untuk keperluan PLTU dengan Menggunakan Perangkat OpenModelica'''===<br />
<br />
Oleh:<br />
Iza Azmar Aminudin (1806233316)<br />
<br />
===Pendahuluan===<br />
Kebutuhan energi di Indonesia yang semakin sehari akan semakin meningkat seiring dengan semakin banyaknya pertumbuhan manusia dan juga mobilitas manusia modern yang sangat tinggi dan oerlu ditunjang oleh energi yang cukup. Salah satu sumber energi yang sering dimanfaatkan di Indoensia adalah listrik dari PLTU. Di sisi lain, Pembangkit uap atau boiler adalah satu komponen penting dalam PLTU, dimana bolier berperan merubah panas dari sumber energi menjadi ke fluida pendingin primer ke pendingin sekunder yang menghasilkan uap untuk menggerakkan turbin, kualitas uap yang dihasilkan berpengaruh terhadap keluaran daya listrik PLTU. Salah satu komponen pada boiler adalah Steam Drum yang berfungsi menampung air umpan sistem dalam pembuatan uap yang temperaturnya cukup tinggi dan memisahkan fluida antara fase gas dan fase cair. <br />
<br />
Pembangkit uap merupakan adalah proses yang kompleks dan rumit dan berperilaku nonlinier (Adam, 1999). Model matematika lengkap biasanya menggabungkan beberapa aspek. Untuk pemodelan boiler untuk skala besar biasa dilakukan dengan menggunakan software besar dan berbasar seperti RELAP, TRAC dan Reyes walau demikian software ini mahal dan rumit. Sedangkan model sederhana lebih cocok untuk digunakan dalam pemodelan sistem dan untuk dikembangkan dalam penelitan bidang kendali pada suatu universitas. Untuk itu, pada kesempatan ini, penulis akan membuat suatu pemudelan sederhana dengan menggunakan software open modelica sebagai perangkat untuk mensimulasikan salah satu aplikasi sistem fluida yaitu drum boiler.<br />
<br />
Tugas besar sistem fluida dilaksanakan untuk dapat membantu kami memahami aplikasi mata kuliah sistem fluida (perpipaan beserta mesin fluidanya) pada suatu sistem. Tugas besar berbentuk suatu simulasi yang dilakukan dengan mengaplikasian perangkat lunak OpenModelica karena kondisi secara ril dapat ditinjau dengan metode tersebut. Dengan menggunakan aplikasi ini, kami juga dapat mendapatkan gambaran dengan mudah terkait berbagai aspek pada waktu yang sesungguhnya sesuai dengan parameter dan variabel yang kita tentukam secara real time.<br />
<br />
Terdapat tiga proses perhitungan dalam sistem fluida, seperti yang pernah disebutkan di kelas, yaitu secara eksperimental, simulasi, dan perhitungan manual (teoritis) untuk validasi. Selain itu, apabila kami melakukan simulasi secara nyata dengan miniatur atau prototipe komponen, hal tersebut tidak memungkinkan. Jika melakukan perhitungan dengan teoritis, maka hal tersebut perlu dilatih pada saat kami berkuliah dan perhitungan manual akan melibatkan perhitungan yang rumit dan banyak faktor faktor yang diabaikan seperti kondisi yang dianggap steady state. Dengan begitu, kami melakukan simulasi ini akan dirasa paling cocok apabila menggunakan metode CFD (komputasi).<br />
<br />
<br />
<br />
===Dasar Teori===<br />
Boiler adalah bejana tertutup yang menyediakan sarana untuk mengkonversi air menjadi uap. Uap di bawah tekanan kemudian digunakan untuk mentransfer panas untuk selanjutnya menajadi uap. Boiler atau pembangkit uap uap adalah suatu sistem atau peralatan yang mengubah energi seperti energi kimia dari bahan bakar seperti batubara, minyak, gas atau energi nuklir menjadi energi panas dan menggunakan untuk memanaskan air menjadi uap air. Uap air yang dihasilkan kemudian digunakan untuk memanaskan bahan atau melakukan kerja mekanik melalui sebuah mesin berputar seperti turbin. Pada pembangkit lisrik maka turbin akan menggerakan generator penghasil arus listri. Secara umum, boiler ap memiliki dua subsistem utama. Subsistem pertama adalah tungku boiler dimana bahan bakar dan udara dicampur dan dibakar untuk menghasilkan gas panas buang. Sedangkan subsistem kedua adalah subsistem transfer panas yang biasanya terdiri steam drum. Steam Drum adalah suatu alat pada boiler yang berfungsi menampung air dari feedwater sistem dalam pembuatan uap yang temperaturnya cukup tinggi dan memisahkan fluida antara fase gas dan fase cair (steam).<br />
<br />
Besar/kualitas steam yang dihasilkan baik itu suhu, tekanan maupun laju aliran steam sangat dipengaruhi oleh aliran gas buang panas yang dihasilkan dari pembakaran di dalam turbin gas. Di samping itu, steam yang dihasilkan juga dipengaruhi oleh level dari drum itu sendiri. Untuk bisa dihasilkan steam dengan kualitas yang baik tersebut, maka berbagai parameter di dalamnya harus dapat dikontrol dengan baik, mengingat karakteristik dinamiknya yang sering berubah menyesuaikan beban proses yang ada. Salah satu komponen kontrol yang penting adalah High Pressure Steam Drum (HP Drum). Parameter kontrol yang harus dijaga dengan baik adalah level air pada steam drum tersebut yang harus selalu dijaga pada ketinggian tertentu. Apabila terlalu tinggi, maka steam akan basah sehingga berpotensi merusak peralatan-peralatan yang menggunakan steam tersebut, seperti steam turbine dan lain-lainnya. Sebaliknya apabila terlalu rendah, maka tube-tube dari boiler yang bersangkutan akan menjadi over heated sehingga umur boiler menjadi singkat.<br />
<br />
Sistem boiler merupakan sistem pembangkit uap panas (steam generator) yang memanfaatkan energi perpindahan panas dari hasil pembakaran untuk mengubah air menjadi produk utama berupa steam. Dua jenis pembangkit daya yaitu berupa turbin gas, dan turbin steam atau dikenal sebagai Combined Cycle (CC), maupun Combined Heat Power (CHP) menghasilkan energi listrik dan panas. Oleh sebab itu boiler dibedakan dalam dua tipe, yaitu:<br />
<br />
'''1.''' Boiler dengan pembakar (fired boiler) yang digunakan pada sistem pembangkit daya dengan turbin steam; <br />
<br />
'''2.''' Boiler tanpa pembakar (unfired boiler atau Heat Recovery Steam Generation/HRSG) yang berfungsi sebagai penukar panas (heat exchanger) untuk mengubah gas panas dan air menjadi steam.<br />
<br />
Karakteristik serta sirkulasi operasi kedua jenis boiler tersebut pada prinsipnya sama yaitu menghasilkan steam dari air dengan memanfaatkan energi panas. Keduanya mempunyai kehandalan (reliability) operasi serta perpindahan panas maksimum yang memegang peranan penting, dan sifatnya kritis terhadap perubahan suhu gas. Salah satu parameter operasi boiler yang harus dijaga dengan baik adalah level/ ketinggian permukaan air dalam HP drum. Untuk boiler dengan kapasitas besar, pengontrolan level steam drum dikenal dengan istilah tiga (three) elemen dan satu (single) elemen level control. Single element level control akan difungsikan pada saat produksi steam masih di bawah 30%, dan begitu lebih besar daripada 30%, maka sistem kontrol level secara otomatis pindah ke three elemen level control. Pada single element, level semata-mata dikontrol oleh level air pada steam drum, sedang pada three element, di mana parameter proses dikontrol adalah kombinasi dari level air pada steam drum, laju aliran steam yang dihasilkan, dan tekanan steam yang dihasilkan.<br />
<br />
Skema Steam Drum untuk produksi uap ditunjukkan pada Gambar berikut ini. dimana diperlihatkan produksi uap menggunakan unit drum-boiler. Air umpan disalurkan oleh pompa feedwater ke dalam steam drum. Karena gravitasi, air mengalir turun melalui downcomer-riser lingkaran tertutup menghasilkan uap jenuh, yang mengalir di sepanjang tabung riser sebelum dikumpulkan dan dimasukkan kembali ke dalam drum, uap jenuh mengalir melalui permukaan air sampai keluar setelah mencapai outlet Steam Drum untuk selanjutnya disalurkan ke turbin uap.<br />
<br />
<br />
[[File:Boiler drum fig1.jpg|300px|center|thumb|Ilustrasi Boiler Drum Source: https://www.eurotherm.com/process-control-applications/boiler-drum-level-control/]]<br />
<br />
<br />
<br />
===Tujuan Penelitian===<br />
Tujuan dari tugas besar ini adalah untuk mengembangkan model sistem Steam Drum pada sistem boiler sederhana yang akan digunakan pada penelitian lanjutan sebagai pengembangan algoritma kendali pada model sistem. Pengembangan yang dilakuan mengacu pada prisip-prinsip sistem fluida.<br />
<br />
<br />
<br />
===Metodologi===<br />
Variabel yang alan dianalisa dalam Steam Drum boiler adalah sebagai berikut:<br />
<br />
'''1. tekanan uap air;'''<br />
<br />
'''2. temperatur uap air;'''<br />
<br />
'''3. dan laju masa air dalam sistem'''<br />
<br />
Pengukuran tekanan air dan temperatur uap pada Steam Drum adalah hal yang sangat penting untuk safety dan efisiensi operasional dari boiler. Dapat dikatakan bahwa Steam Drum adalah jantung dari sebuah boiler. Oleh karenanya dalam merancang dan menganalisa sistem kendali pada bolier diperlukan suatu model Steam Drum yang sederhana ringkas namun mampu digunakan sebagai model sistem yang akan di uji. Varibel yang akan diuji adalah tekanan air normal, suhu air dan uap dalam sistem, dan laju massa air yang mengalir melewati sistem dari pump dan keberadaanya untuk menjadi uap adalah dalam waktunya antara 0 dan 500 detik. <br />
Steam Drum adalah sistem proses atau plant yang bersifat non-linear dan kompleks karena banyaknya interaksi dari variabel variable input dan output sistem. Oleh karenanya untuk menurunkan model matematika, struktur internal dan fungsi subsistem dari boiler harus dipelajari. Model matematika dari boiler ini diturunkan dari kesetimbangan massa dan energi. <br />
<br />
<br />
[[File:Rumus satu api.png |200px|center]]<br />
<br />
<br />
Dengan memenuhi kaidah gerak jatuh bebas maka debit fluida yang keluar dari Steam Drum akan setara akar dari dengan ketinggian fluida dalam Steam Drum dan dikalikan dengan faktor bukan kran/valve out.<br />
<br />
[[File:Rumus dua api.png |200px|center]]<br />
<br />
<br />
<br />
Kesetimbangan energi dapat dituliskan sebagai berikut<br />
<br />
[[File:Rumus tiga api.png |300px|center]]<br />
<br />
'''*Keterangan'''<br />
[[File:Keterangan Rumus.png|300px|left|thumb|keterangan rumus]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Untuk membangun model boiler maka persamaan matematika sistem Steam Drum boiler kemudian di aplikasikan dengan menggunakan paket program Matlabsimulink. Simulink adalah paket program yang sering digunakan untuk pemodelan, dan menganalisa sistem dinamik. Program ini mendukung sistem linier dan non linier dengan pemodelan berbasis waktu. Untuk melakukan ini sejumlah komponen model di pasang bersamaan untuk mensimulasi kelakuan boiler yang lengkap. Sistem yang dibangun adalah sistem multi input multi output (MIMO) dengan 2 masukan yaitu flow input (Fin) dan Kalor (Q) dan keluaran adalah level air (h) dan Suhu (T). <br />
<br />
Secara garis besar berikut adalah Langkah-langkah dalam pelaksanaan tugas besar.<br />
[[File:Diagram nih.png|300px|center]]<br />
<br />
<br />
<br />
===Pemodelan Sistem Fluida===<br />
Pembuatan model drum boiler menggunakan perangkat lunak openmodelica. Model ini menggunakan referensi dari sistem library yang ada dalam perangkat openmodelica. Berikut adalah pembahasan komponen yang digunakan dalam sistem ini.<br />
<br />
'''Komponen'''<br />
<br />
{|class="wikitable"<br />
| '''Simbol'''|| '''Parameter'''||'''Fungsi'''<br />
|-<br />
| <br />
'''Pump'''<br />
[[File:1. Part Pump.png|150px]]<br />
|| [[File:1. Desc pump.png|400px]]<br />
|Pompa yang digunakan adalah pompa sentrifugal. Ketika pompa ini bekerja, maka tekanan fluida akan meningkat dari inlet pompa menuju ke outletnya. Perubahan tekanan akan mendorong cairan ke seluruh sistem.<br />
|-<br />
| <br />
'''Evaporator'''<br />
[[File:2. Part Evaporator.png|150px]] <br />
|| [[File:2. desc evaporator.png |400px]]<br />
|Evaporator merupakan suatu alat yang memiliki fungsi untuk mengubah keseluruhan atau sebagian suatu pelarut dari sebuah larutan berbentuk cair menjadi uap sehingga hanya menyisakan larutan yang lebih padat atau kental, proses yang terjadi di dalam evaporator disebut dengan evaporasi.<br />
|-<br />
| <br />
'''Steam'''<br />
[[File:3. Part Steam.png|100px]] <br />
|| [[File:3. desc steam.png|400px]]<br />
|berfungsi sebagai reservoir campuran air dan uap air, dan juga berfungsi untuk memisahkan uap air dengan air pada proses pembentukan uap superheater. Namun tidak semua boiler pipa air (water tube) yang menggunakan steam drum ini.<br />
|-<br />
| <br />
'''Sink'''<br />
[[File:4. Part Sink.png|100px]] <br />
|| [[ File:4. desc steam.png|400px]]<br />
| Befungsi sebagai pembuang panas adalah penukar panas pasif yang memindahkan panas yang dihasilkan oleh alat elektronik atau mekanik ke sebuah medium fluida yang sering kali berupa pendingin udara atau cair, dan lalu panas akan dikeluarkan dari alatnya dan suhu alat akan tetap terjaga pada suhu yang optimal.<br />
|-<br />
| <br />
'''Furnace'''<br />
[[File:5. Part Furnace.png|100px]] <br />
|| [[File:5. desc furnace.png|400px]]<br />
|Bagian ini merupakan tempat terjadinya pembakaran bahan bakar yang akan menjadi sumber panas, proses penerimaan panas oleh media air dilakukan melalui pipa yang telah dialiri air, pipa tersebut menempel pada dinding tungku pembakaran.<br />
|-<br />
| <br />
|}<br />
<br />
<br />
'''Sensor'''<br />
<br />
{|class="wikitable"<br />
| '''Simbol'''|| '''Parameter'''||<br />
|-<br />
| <br />
'''Sensor Suhu'''<br />
[[File:6. sensor suhu.png|150px]]<br />
|| [[File:6. desc suhu.png|300px]]<br />
|-<br />
| <br />
'''Sensor Tekanan Fluida'''<br />
[[File:7. sensor tekanan.png|150px]] <br />
|| [[File:7. desc tekanan.png|300px]]<br />
|-<br />
| <br />
'''Sensor Laju Massa Fluida'''<br />
[[File:8. sensor mflow.png|100px]] <br />
|| [[File:8. desc mflow.png|300px]]<br />
|-<br />
| <br />
|}<br />
<br />
<br />
<br />
'''Ambient'''<br />
<br />
{|class="wikitable"<br />
| '''Simbol'''|| '''Parameter'''||<br />
|-<br />
| <br />
'''Ambient'''<br />
[[File:9. Ambient .png|150px]]<br />
|| [[File:9. Ambient desc .png|300px]]<br />
|-<br />
| <br />
|}<br />
<br />
<br />
Dan berikut adalah model drum boiler yaitu hasil rangkaian dari komponen-komponen yang telah ditentukan sebelumnya dengan asumsi serta karakteristik yang sudah disesuaikan dengan kebutuhan penelitian.<br />
[[File:Gambar Lengkap@air.eng.ui.ac.id.png|500px|center|thumb|Rangkaian Drum Boiler dalam openmodelica]].<br />
<br />
===Hasil dan Pembahasan Simulasi===<br />
Mula-mula, dilakuakn checking terhadap model yang sudah disusun beserta variabel serta asumsi yang hendak dicapai<br />
[[File:Hasil check.png|500px|center|thumb|hasil perhitungan]]<br />
<br />
Dengan menggunakan perangkat openmodelica. Dilakukanlah suatu simulasi dengan rincian perhitungan tekanan air normal, suhu air dan uap dalam sistem, dan laju massa air yang mengalir melewati sistem dari pump dan keberadaanya untuk menjadi uap adalah dalam waktunya antara 0 dan 500 detik. Berikut adalah grafik hasil perhitungannya.<br />
[[File:Hasil Perhitungantuantu.png|500px|center|thumb|Grafik Hasil Simulasi]]<br />
<br />
Dari hasil ini terlihat bahwa tekanan uap akan cenderung meningkat selama kurun waktu internal simulasi. Selain itu, karena adanya evaporator menyebabkan suhu air naik dan menyebabkan terjadinya boiling pada air sehingga beruha fasa menjadi uap air. Di sisi lain, sistem ini juga mempengaruhi laju aliran fluida di mana laju air justru terus meningkat sepanjang waktu interval simulasi karena terjadi perubahan tekanan pada sistem.<br />
<br />
<br />
<br />
===Kesimpulan===<br />
<br />
'''1.''' Dalam drum boiler, tekanan fluida (air) yang berbentuk cair berubah fasa menjadi akan cenderung meningkat selama kurun waktu internal simulasi hal ini berbanding lurus dengan kenaikan suhu yang terjadi pada fluida akibat dari adanya evaporator dan furnace.<br />
<br />
'''2.''' Sistem drum boiler akan mempengaruhi laju aliran karena perubahan suhu dan perubahan fasa yang terjadi pada fluida kaan meningkatkan kecepatan alir fluida yang menyebabkan laju aliran massanya pun akan meningkat.<br />
<br />
'''3.''' Dengan menggunakan perangkat openmodelica, kita bisa memodelkan suatu sistem fluida dalam drum boiler yang dapat digunakan untuk lebih memahami sistem fluida lebih dalam lagi dengan sederhana dan praktis.<br />
<br />
<br />
===Referensi===<br />
*Åhlander, Alexander. 2017. Maintaining Source Origin in a Modelica Compiler. Department of Computer Science Faculty of Engineering LTH. Lund University. ISSN 1650-2884 L<br />
<br />
*E. Adam and J. Marchetti, "Dynamic simulation of large boilers with natural recirculation," Computers & chemical engineering, vol. 23, pp. 1031-1040, 1999.<br />
<br />
*Prof. Dr. Ir. Harinaldi, M.Eng., Prof. Dr. Ir. Budiarso, M.Eng. ; editor, Ade M. Drajat, ST. Ade M. Drajat, (editor). Sistem fluida : prinsip dasar dan penerapan mesin fluida, sistem hidrolik, dan sistem pneumatik / Jakarta :; © 2015: Erlangga,, 2015<br />
<br />
*U.S.NRC, "TRAC-M Version 3.0 Theory Manual" https://www.nrc.gov/readingrm/doc-collections/nuregs/contract/ December 2015]. <br />
<br />
*J. N. Reyes Jr, "Governing equations in two-phase fluid natural circulation flows," Natural Circulation in Water Cooled Nuclear Power Plants, Annex, vol. 6, 2005. <br />
<br />
*K. J. Åström and K. Eklund, "A simplified non-linear model of a drum boiler-turbine unit," International Journal of Control, vol. 16, pp. 145-169, 1972.<br />
<br />
=='''Analisis Pemodelan Sistem Fluida Pneumatik dan Hidraulik'''==<br />
Proses-proses yang ada di industri pada umumnya membutuhkan benda atau zat untuk dipindahkan dari satu lokasi ke lokasi lain, atau kekuatan yang diterapkan untuk menahan, membentuk atau memampatkan suatu produk. Di banyak lokasi, semua penggerak utama adalah listrik. Gerakan rotasi dapat dilakukan dengan motor sederhana, dan gerakan linier dapat diperoleh dari gerakan berputar dengan perangkat seperti jack sekrup atau rak dan pinion. Namun, perangkat listrik bukanlah satu-satunya cara untuk menyediakan penggerak utama. Fluida tertutup (baik cairan maupun gas) juga dapat digunakan untuk mengalirkan energi dari satu lokasi ke lokasi lain dan, akibatnya, menghasilkan gerakan berputar atau linier atau menerapkan gaya. Sistem berbasis fluida yang menggunakan fluida sebagai media transmisi disebut sistem hidrolik. Sistem berbasis gas disebut sistem Pneumatik.<br />
<br />
===1. Pneumatic ===<br />
<br />
Sistem pneumatik adalah sebuah sistem fluida yang memanfaatkan udara terkompresi untuk menghasilkan efek gerakan mekanis. Secara istilah pneumatik mengacu pada mekanisme yang menggunakan tekanan udara untuk memberikan gaya mekanis dan kerja. Semua sistem yang menggunakan tenaga yang disimpan dalam bentuk udara yang dimampatkan untuk menghasilkan suatu kerja disebut dengan sistem Pneumatik.<br />
<br />
==== Hukum Dasar Sistem Pneumatic====<br />
<br />
'''''Hukum Pascal:'''''<br />
<br />
''“Jika tekanan eksternal diberikan pada sistem tertutup, tekanan pada setiap titik pada fluida tersebut akan meningkat sebanding dengan tekanan eksternal yang diberikan.”''<br />
<br />
[[File:Pascal Law Formula.png|100px|center]]<br />
<br />
dimana:<br />
<br />
P = Pressure (Pa)<br />
<br />
F = Force (N)<br />
<br />
A = Area (m<sup>2</sup>)<br />
<br />
'''''Hukum Boyle:'''''<br />
<br />
''“Pada suhu tetap, tekanan gas didalam suatu ruang tertutup berbanding terbalik dengan volumenya” ''<br />
<br />
[[File:Gas Law formula.png|200px|center]]<br />
<br />
dimana:<br />
<br />
P = Pressure (Pa)<br />
<br />
V = Volume (M<sup>3</sup>)<br />
<br />
T = Temperature (K)<br />
<br />
====Komponen Pada Sistem Pneumatik====<br />
<br />
Berikut adalah komponen-komponen umum pada sistem pneumatik:<br />
<br />
*'''Kompresor'''<br />
<br />
Kompresor adalah suatu alat mekanikal yang bertujuan untuk menaikkan tekanan suatu gas dengan cara menurunkan volumenya. Komponen inilah yabg mensupply udara bertekanan untuk sistem pneumatik, serta menjaga tekanan sistem agar tetap berada pada tekanan kerjanya.<br />
<br />
*'''Regulator & Gauge'''<br />
<br />
Regulator adalah komponen yang berfungsi untuk mengatur supply udara terkompresi masuk ke sisptem pneumatik. Sedangkan gauge berfungsi sebagai penunjuk besar tekanan udara di dalam sistem. Keduanya dapat berupa sistem mekanis maupun elektrik.<br />
<br />
*'''Check Valve'''<br />
<br />
Check Valve adalah valve atau katup yang berfungsi untuk mencegah adanya aliran balik dari fluida kerja, dalam hal ini udara terkompresi. Terutama adalah apabila pada sebuah sistem pneumatik tersebut dipergunakan tanki akumulator udara, sehingga Check Valve tersebut mencegah adanya udara dari akumulator untuk kembali menuju kompresor namun tetap mengalirkan udara bertekanan dari kompresor untuk masuk ke dalam akumulator.<br />
<br />
*'''Tanki Akumulator'''<br />
<br />
Tanki akumulator atau juga disebut buffer tank berfungsi sebagai cadangan (storage) tekanan udara terkompresi yang digunakan untuk penggerak aktuator. Selain itu tanki ini juga berfungsi untuk mencegah ketidakstabilan supply udara ke aktuator, lebih menstabilkan kerja kompresor agar tidak terlalu sering mematikan dan menyalakannya lagi, serta lebih memudahkan desain sistem dalam menempatkan kompresor jika diharusakan penempatan aktuator pneumatik lebih jauh dengan kompresor.<br />
<br />
*'''Saluran Pipa'''<br />
<br />
Pipa-pipa digunakan untuk mendistribusikan udara terkompresi dari kompresor atau tanki akumulator ke berbagai sistem aktuator. Diameter pipa yang digunakan pun bermacam-macam tergantung dari desain dan tujuan penggunaan sistem pneumatik tersebut. Pada sebuah sistem pneumatik besar (menggunakan lebih dari dua aktuator), untuk area sistem supply (area kompresor dan tanki) digunakan pipa berdiameter lebih besar daripada yang digunakan pada area aktuator. Namun jika sistem pneumatik yang ada kecil, misal hanya untuk menggerakkan satu saja aktuator, maka diameter pipa yang digunakan pun akan seragam di semua bagian.<br />
<br />
*'''Directional Valve'''<br />
<br />
Directional valve atau katub pengatur arah yang instalasinya berada tepat sebelum aktuator, adalah berfungsi untuk mengatur kerja aktuator dengan cara mengatur arah udara terkompresi yang masuk atau keluar dari aktuator. Satu valve ini didesain untuk dapat mengatur arah aliran fluida kerja di dua atau bahkan lebih arah aliran. Ia bekerja secara mekanis atau elektrik tergantung dari desain yang ada.<br />
<br />
*'''I/P Controller (Current to Pressure Controller)'''<br />
<br />
Pada aktuator pneumatik yang kerjanya dapat bermodulasi diperlukan satu alat kontrol supply udara bertekanan yang khusus bernama I/P Controller. I/P Controller ini mengubah perintah kontrol dari sistem kontrol yang berupa sinyal arus, menjadi besar tekanan udara yang harus disupply ke aktuator.<br />
<br />
*'''Aktuator'''<br />
<br />
Pneumatik aktuator adalah alat yang melakukan kerja pada sistem pneumatik. Ada berbagai macam jenis pneumatik aktuator sesuai dengan penggunaannya. Antara lain adalah silinder pneumatik, diafragma aktuator, serta pneumatik motor.<br />
<br />
<br />
<br />
====Contoh Sistem Pneumatic dalam OpenModelica====<br />
<br />
Berikut adalah contoh simulasi sistem Pneumatic dalam OpenModelica<br />
<br />
[[File:Csm PLdiagram a6f3719314.png|500px|center|thumb|Sistem Pneumatic dalam Openmodelica]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
===2. Hydraulic ===<br />
<br />
Sistem hidrolik adalah suatu sistem yang memanfaatkan tekanan fluida sebagai power (sumber tenaga) pada sebuah mekanisme, sehingga hidrolik digunakan untuk mengontrol, mengirimkan dan memanfaatkan tenaga dengan menggunakan tekanan fluida tersebut.<br />
<br />
<br />
====Hukum Dasar Sistem Hydraulic====<br />
<br />
'''''Hukum Pascal:'''''<br />
<br />
''“Jika tekanan eksternal diberikan pada sistem tertutup, tekanan pada setiap titik pada fluida tersebut akan meningkat sebanding dengan tekanan eksternal yang diberikan.”''<br />
<br />
[[File:Pascal Law Formula.png|100px|center]]<br />
<br />
dimana:<br />
<br />
P = Pressure (Pa)<br />
<br />
F = Force (N)<br />
<br />
A = Area (m<sup>2</sup>)<br />
<br />
'''''Hukum Hidrostatik'''''<br />
<br />
''“Tekanan hidrostatika tidak bergantung pada berat dari suatu fluida, tetapi sangat berhubungan dengan perbedaan ketinggian fluida tersebut” ''<br />
<br />
[[File:Hydrostatic Law.png|400px|center]]<br />
<br />
====Komponen Pada Sistem Hidrolik====<br />
<br />
'''Reservoir'''<br />
<br />
tujuan dari reservoir hidrolik adalah untuk menahan volume fluida, mentransfer panas dari sistem, memungkinkan kontaminan padat mengendap dan memfasilitasi pelepasan udara dan kelembaban dari fluida.<br />
<br />
'''Pump'''<br />
<br />
pompa hidrolik mentransmisikan energi mekanik menjadi energi hidrolik. Hal ini dilakukan oleh pergerakan fluida yang merupakan media transmisi. Ada beberapa jenis pompa hidrolik diantaranya gir, vane dan piston. Semua pompa ini memiliki subtipe berbeda yang ditujukan untuk aplikasi khusus seperti pompa piston sumbu bengkok atau pompa baling-baling kapasitas variabel. Semua pompa hidrolik bekerja dengan prinsip yang sama, yaitu memindahkan volume fluida terhadap beban atau tekanan yang resisten.<br />
<br />
'''Valves'''<br />
<br />
katup hidrolik digunakan dalam sistem untuk memulai, menghentikan dan mengarahkan aliran fluida. Katup hidrolik terdiri dari poppet atau gulungan dan dapat digerakkan dengan alat pneumatik, hidrolik, listrik, manual atau mekanis.<br />
<br />
'''Actuators'''<br />
<br />
merupakan hasil akhir dari hukum Pascal. Di sinilah energi hidrolik diubah kembali menjadi energi mekanik. Hal ini dapat dilakukan melalui penggunaan silinder hidrolik yang mengubah energi hidrolik menjadi gerak dan kerja linier, atau motor hidrolik yang mengubah energi hidrolik menjadi gerak dan kerja berputar. Seperti pompa hidrolik, silinder hidrolik dan motor hidrolik memiliki beberapa subtipe berbeda, masing-masing ditujukan untuk aplikasi desain tertentu.<br />
<br />
<br />
====Contoh Sistem Hidraulik dalam OpenModelica====<br />
<br />
Salah satu contih sistem hidraulik yang ada dalam library openmodelica diantaranya adalah sistem double acting cylinder test. Sistem ini memiliki tujuan untuk mengetest doule acting actuator. Pada sistem ini, motor menggerakan pompa sehingga menghasilkan tekanan untuk megalirkan fluida dari tangki. Jika kita ingin aktuator bekerja, maka fluida akan mengalir dari tangki mengisi ruang A. Lalu fluida di ruang B akan keluar dan kembali ke tangki fluida hidrolik. Jika kita ingin memundurkan aktuator, maka fluida akan masuk ke ruang B, sehingga fluida mendorong actuator bergerak mundur. Setelah itu, fluida diruang A akan kembali ke tangki.<br />
<br />
<br />
[[File:Hidraulic Sys.png|500px|center|thumb|Contoh Sistem Hidraulik dalam Openmodelica]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
==Ujian Akhir Semester (UAS)==<br />
<br />
'''بِسْمِ اللّهِ الرَّحْمَنِ الرَّحِيْمِ'''<br />
<br />
Nama : Iza Azamr Aminudin<br />
<br />
NPM : 1806233316<br />
<br />
Kelas : Sisflu-03<br />
<br />
Pada hari Kamis, 14 Januari 2020, kami kelas Sistem Fluida-03 melaksanakan Ujian Akhir Semester bersama pa Dai. Pada laman ini, saya akan menyampaikan soal dan jawaban yang saya jawab dalam UAS tersebut. Selamat membaca dan mohon koreksinya.<br />
<br />
<br />
===Jelaskan Urutan langkah-langkah dalam merancang sebuah Sistem Fluida===<br />
<br />
====Dokumentasi Jawaban====<br />
<br />
===Buat dan jelaskan Process Flow Diagram sistem fluida yang melibatkan:===<br />
<br />
====a. Mesin Kerja====<br />
<br />
====b. Mesin Tenaga====<br />
<br />
====c. Mesin Kerja dan Mesin Tenaga====<br />
<br />
====Dokumentasi Jawaban====<br />
<br />
===Jelaskan urutan langkah perhitungan-perhitungan (berikut formula/rumus yang dipakai) aliran fluida dalam kasus yang anda bahas didalam tugas besar anda masing-masing===<br />
<br />
====Dokumentasi Jawaban====<br />
<br />
===Gunakan tool aplikasi MS Excel untuk mengitung sistem fluida kasus tugas besar anda dan bandingkan hasilnya dengan perhitungan yang telah anda buat dengan tool aplikasi openmodelica serta jelaskan hasilnya===<br />
<br />
====Dokumentasi Jawaban====<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
-Terima Kasih-</div>
Iza Azmar
http://air.eng.ui.ac.id/index.php?title=Valve-Iza_Azmar_Aminudin&diff=56776
Valve-Iza Azmar Aminudin
2021-01-18T12:29:58Z
<p>Iza Azmar: /* Contoh Sistem Hidraulik dalam OpenModelica */</p>
<hr />
<div>Assalamu'alaikum Wr. Wb<br />
Salam Sejahtera untuk kita semua<br />
<br />
Perkenalkan saya:<br />
<br />
Nama : Iza Azmar Aminudin<br />
<br />
NPM : 1806233316<br />
<br />
Kelas : Sistem Fluida-03<br />
<br />
Pada Kesempatan kali ini, saya akan berbagi dengan teman-teman sekailan perihal pembelajaran Sistem Fulida di kelas Sistem Fluida-03. Selamat membaca dan mohon masukannya.<br />
<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 1 | Kamis 12 November 2020 ''' ==<br />
<br />
<br />
Pada kesempatan kali ini, kami mempelajari aliran fluida dalam valve. Kami menggunakan bantun aplikasi CFDSOF untuk menghitung losses yang terjadi pada aliran fluida dalam valve.Kami membahas mengenai ''opened gate valve'' dan simulasi aliran fluida yang sebelumnya sudah dijelaskan melalui dua ''part'' video ''tutorial'' simulasi di platform YouTube. Maka, setelah kelas pertama telah usai kami ditugaskan untuk melakukan hal yang sama kemudian ditambah simulasi tambahan satu ''gate valve''.<br />
<br />
Melalui laman ini, saya akan menjelaskan proses yang telah saya lakukan dalam menjalankan simulasi aliran fluida pada ''gate valve''. Simulasi yang saya lakukan adalah dua kali dengan ''gate valve'' yang sudah disediakan oleh Bang Edo kelas Sisflu 03 dan ''gate valve'' dari sumber lainnya.<br />
<br />
==='''Tugas 1: Simulasi Aliran dalam Valve menggunakan CFDSOF'''===<br />
<br />
'''T Valve''' <br />
<br />
''Valve'' ini sudah disediakan dalam bentuk .stl sehingga kita cukup melakukan simulasi saja. Berikut adalah hasil tangkapan layar dari proses simulasi yang telah dilakukan beserta penjelasannya.<br />
<br />
Berikut adalah hasil simulsi yang telah saya lakukan.<br />
[[File:Real madridtista.png|400px|thumb|center|Tampilan CFD SOF]]<br />
<br />
<br />
[[File:Barcilonaaa.png|400px|thumb|center|Tampilan CFD SOF]]<br />
<br />
<br />
[[File:11114.jpg|400px|thumb|center|Tampilan di Paraview]]<br />
<br />
'''Gate Water Valve'''<br />
<br />
Untuk simulasi objek kedua ini, perangkat lunak yang digunakan masih sama. Pada simulasi ini masih terjadi kendala dan hambatan yang serupa. Berikut penjelasan lebih lengkapnya.<br />
<br />
[[File:NewGateValve1.PNG|500px|center]]<br />
<br />
Simulasi pada perangkat lunak CFDSOF-NG menjalankan proses ''meshing'' dengan hasil yang baik. Gambar di atas adalah proses saat menjalankan proses iterasi.<br />
<br />
[[File:NewGateValve2.PNG|500px|center]]<br />
<br />
Sama seperti kendala sebelumnya, hasil simulasi pada CFDSOF-NG belum memberikan perbedaan distribusi tekanan pada ''valve'' saat di-''import'' ke perangkat lunak Paraview dan hanya memberikan warna biru secara keseluruhan. Hal tersebut membuat distribusi tekanan dan ''pressure drop'' tidak dapat diamati. Untuk kedepannya, akan dilakukan perbaikan dimulai dari perbaikan perangkat lunak yang digunakan.<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 2 | Kamis 19 November 2020 ''' ==<br />
Pada hari ini kami mempelajari bagaimana menggunakan modelica untuk menyelesaikan permasalahan yang ada di modelica.<br />
<br />
<br />
<br />
[[File:Antumisasi.png|400px|thumb|center|Tampilan Modelica]]<br />
<br />
<br />
<br />
[[File:Batamm.png|400px|thumb|center|Tampilan Modelica]]<br />
<br />
kami membahas juga mengenai sistem fluida itu sendiri, dimulai dari definisinya hingga pembahasan mengenai peran dari segitiga kecepatan pada ''blade'' mesin fluida.<br />
<br />
[[File:3_di_aireng.PNG|400px|center|thumb|pembahasan di kelas]]<br />
<br />
Sketsa tersebut menggambarkan juga tentang bagian-bagian dari blade, diantaranya ''hub'' dan ''tip''. Kedua komponen tersebut menyusun cara untuk menghitung spesifikasi dari mesin fluida terkait. Disampaikan juga bahwa analisis tersebut dapat menggunakan tiga metode, yaitu eksperimental, CFD (Computational Fluid Dynamics), dan teoritis. Ketiga metode tersebut saling melengkapi dan memiliki keuntungan-kerugiannya masing-masing. Eksperimental memiliki ''reliability'' paling tinggi karena secara real dilaksanakan sebuah penelitian terkait sebuah simulasi. Metode teoritis tidak lebih real daripada eksperimental, tetapi cukup efisien karena hanya memerlukan perhitungan (tidak perlu melakukan eksperimen), serta hanya bisa untuk sebuah kasus. Sementara itu, metode CFD adalah cara yang paling praktis untuk digunakan dan dapat dipraktekkan pada kondisi yang berubah-ubah, misal simulasi berputarnya sebuah turbin. Namun, CFD belum divalidasi secara langsung seperti kedua metode sebelumnya.<br />
<br />
[[File:5_di_aireng.PNG|400px|center|thumb|pembahasan di kelas]]<br />
<br />
Sesi kelas dilanjutkan dengan berdiskusi terkait perbedaan turbin impuls dan turbin reaksi. Kami juga berdiskusi terkait perbedaan mendasarnya, serta perbedaan bentuk dasar geometri ''blade''-nya, dimana ''blade'' turbin impuls lebih cekung.<br />
<br />
<br />
<br />
==='''Tugas 2: Mencoba Example dari Library OpenModelica'''===<br />
<br />
Tugas ketiga yang diberikan kepada kelas Sistem Fluida 03 adalah mengkaji dan mempelajari simulasi permodelan sistem fluida pada aplikasi OpenModelica, lebih spesifiknya adalah menggunakan fitur Examples di bagian Fluid Library. Kami ditugaskan untuk merekap hasil pembelajaran kita di air.eng.ui.ac.id seperti biasa.<br />
<br />
Melalui fitur yang ada di OpenModelica tersebut, contohnya Example (fluid library), sepertinya kita dapat melakukan simulasi aliran hingga sistem fluida (perpipaan).<br />
<br />
[[File:Fiturexample2.png|200px|center]]<br />
<br />
Gambar di atas adalah subfitur dari fitur Example yang terdapat di Library Fluid. Hasil pelajaran yang saya dapatkan adalah fitur-fitur tersebut dapat digunakan untuk menjalankan simulasi aliran sistem fluida. Kendati demikian, saya belum menemukan cara untuk dapat melakukan simulasi menggunakan aplikasi ini, proses tersebut masih saya lakukan dengan mencari referensi dan video di YouTube. Sejauh ini, saya menggunakan referensi modul OpenModelica, tayangan YouTube mengenai OpenModelica, dan bertanya kepada sesama rekan sekelas, dimana proses tersebut masih berlanjut hingga tulisan ini dibuat.<br />
<br />
Lebih dari itu, kita juga sudah dapat melakukan simulasi sistem fluida karena OpenModelica telah menyediakan ''template'' simulasi sistem fluida. ''Template'' tersebut dapat dilakukan dengan cara mengklik PumpingSystem pada fitur Examples. Berikut adalah ''template'' simulasi aliran fluida tersebut.<br />
<br />
[[File:Pumpsystem.PNG|500px|thumb|center|Simulasi aliran sistem fluida dari aplikasi OpenModelica]]<br />
<br />
<br />
Selain itu, ada pula fitur yang lain mengenai ''tank'' dengan masih melalui fitur Examples. Saya mencoba untuk ''input'' EmptyTank dan TankWithOverflow pada fitur tersebut, kemudian akan ditampilkan mengenai sketsa simulasi beserta metoda numerik atau ''coding''-nya.<br />
<br />
[[File:Emptytanks.PNG|500px|thumb|center|Fitur EmptyTanks]]<br />
<br />
[[File:Overflowtank.PNG|500px|thumb|center|Fitur TanksWithOverflow]]<br />
<br />
<br />
Kemudian, saya mencoba untuk melakukan ''simulate'' pada TankWithOverFlow yang sudah tersedia. Maka, saya memperoleh besaran angka mengenai tekanan dan properti lainnya. Di bawah ini adalah gambaran dari hasil perhitungan atau hasil ''simulate'' yang dilakukan.<br />
<br />
[[File:Hasiltank.PNG|500px|thumb|center]]<br />
<br />
but juga didapatkan besaran dari data yang telah disebutkan, seperti tekanan (1.589 bar), temperatur (20 degC), mass flow (2 kg/s), dan lain-lain<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 3 | Kamis 26 November 2020 ''' ==<br />
<br />
Pertemuan hari ini dibuka Pak Dai dengan memperkenalkan Pak Hariyo yang akan berbagi ilmu dengan kami terkait simulasi di open moelica. Selain itu, Pak Dai mengajak berdiskusi mahasiswa yang ada di kelas tentang definisi pemodelan sistem fluida. Lalu, yang saya dapat mengenai pemodelan sistem fluida dari penjelasan Pak Dai adalah sebagai berikut :<br />
<br />
Pemodelan fluida adalah usaha untuk mempelajari sistem aktual melalui suatu sistem yang disimplifikasi. Model tersebut adalah sistem yang disederhanakan yang bertujuan untuk mempresentasikan kondisi aktualnya. Permodelan itu sangat diperlukan karena bisa mempersulit proses saat menghadapi kondisi yang aktual yang komplek seperti skala yang besar, temperatur yang tidak tentu, dan semacamnya. <br />
<br />
Dari hal tersebut diperlukan pembuatan sistem untuk replika dari kondisi aktual tersebut. Sistem yang dibuat juga akan mempermudah dalam mempelajari mata kuliah terkait, yaitu Sistem Fluida dalam perubahan-perubahan variabel pada model dari sistem.<br />
<br />
Model dibagi menjadi 2, yaitu Model Fisik dan Model Virtual.<br />
<br />
Model Fisik merupakan pembuatan pemodelan dari alat tersebut. Sementara, Model Virtual adalah pembuatam pemodelan dengan cara menggunakan komputer atau komputasi yang memerlukan sistem fisika atau ilmu dasar, seperti prinsip fluida.<br />
<br />
Selain diskusi tersbut, Pak Hariyo memberikan arahan untuk simulasi menggunakan aplikasi OpenModelica mengenai Two Tanks, yaitu sebuah sistem fluida yang berbentuk horizontal & Empty Tank yang berbentuk vertikal.<br />
<br />
'''Analisa Two Tanks'''<br />
<br />
Pada deskripsi pada kolom di samping kanan. Terdapat penjelasan atau deskripsi singkat mengenai sistem example tersebut. Dikatakan bahwa terdapat dua pipa dengan ketinggian fluida pada tank satu dan dua berturut-turut adalah 0.9 dan 0.2 m beserta temperaturenya. Kemudain juga tertulis bahwa aliran akan mengalami titik equilibrium pada waktu 1.5 s dimana setelah itu tidak akan ada perubahan volume atau ketinggian air relative terhadap waktu. Dalam mencapai waktu 1.5 maka air akan mengalami perubahan yaitu penurunan volume pada tank 1 dan kenaikan pada tank 2 seiring terjadi perpindahan fluida dari tank 1 menuju tank 2 sampai tidak terjadi aliran kembali pada saat ketinggian fluida pada tank mencapa 0.5 m.<br />
[[File:Ysbp w3 1 1.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
[[File:Ysbp w3 1 2.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Berikut ini adalah laman coding dari pemodelan yang hendak disimulasikan.<br />
[[File:Ysbp w3 1 3.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Nomor 1 adalah maximum waktu dimana simulasi akan berhenti secara otomatis pada waktu 1.5 dan klik ok untuk melaksanakan simulasi.<br />
[[File:Ysbp w3 1 4.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Foto berikut adalah parameter atau dimensi pada tank. Baik tank satu dan dua memiliki area yang sama namun yang membedakan adalah ketinggian fluida pada masing-masing tangki.<br />
[[File:Ysbp w3 1 5.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Foto berikut adalah parameter atau dimensi pada pipa. Tentunya untuk dimensi dapat kita atur atau setting sedemikian rupa sesuai dengan kehendak dan kebutuhan kita dalam mensimulasikan suatu aliran fluida.<br />
[[File:Ysbp w3 1 6.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Jadi skema yang saya pikirkan adalah: Karena terdapat perbedaan ketinggian fluida pada tank satu dan dua sehingga sesuai dengan hukum aliran fluida, air akan mengalir dari daerah yang lebih tinggi menuju reservoir atau posisi yang lebih rendah. Maka pada simulasi ini tank 1 akan mengalami pengurangan volume dan tank dua akan mengalami kenaikan seiring adanya aliran fluida melalui pipa sampa pada titik equilibrium pada waktu 1.5 s dan ketinggian kedua tank adalah 0.5 m<br />
[[File:Ysbp w3 1 7.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
'''Analisis Empty Tanks'''<br />
<br />
Pada simulasi kedua ini, Pak Hariyo mencoba menggunakan fitur empty tanks yang dapat diakses dari libraries, yaitu: Modelica -> FLuid -> Examples -> Tanks -> Empty Tanks. Pada fitur ini dapat kita lihat pada default settingsnya terdapat dua tank yang dihubungkan oleh suatu pipa. Adapun fitur tersebut adalah empty tanks dimana pada simulasi ini terdapat dua tanki yang dihubungkan oleh satu pipa antara satu dengan lainnya. Berikut ini adalah penampang gambar fitur empty tanks:<br />
[[File:Ysbp w3 2 1.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Berikut ini adalah pemodelan dari dua buah tank (tank satu dan tank dua) yang dihubungkan melalui suatu pipa beserta asumsi gravitasional pada pojok kanan atas.<br />
[[File:Ysbp w3 2 2.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Berikut ini adalah bentuk coding dari pemodelan empty tanks.<br />
[[File:Ysbp w3 2 3.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Kemudian apabila kita mengklik pada tank maka akanterdapat settingan untuk mengatur parameter tank tersebut. Pada pemodelan ini cross section dan tinggi tank satu dan dua adalah sama (Volume sama juga). Namun yang membedakan adalah tinggi ataupun volume dari fluida yang terdapat di dalam tank. dimana pada tank satu sebesar 1 m^3 dan tank dua sebesar 10^-6 m^3.<br />
[[File:Ysbp w3 2 4.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Berikut ini adalah gambar parameter dari pipa yang menghubungkan tank satu dan dua.<br />
[[File:Ysbp w3 2 5.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Sebelum dilakukan simulasi, dilakukan terlebih dahulu setup simulasi dengan menentukan time start/stop. Pada simulasi ini time terset selama 50 detik. Setelah itu dapat mengklik 'Ok' untuk memulai simulasi.<br />
[[File:Ysbp w3 2 6.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Setelah dilakukan simulasi akan muncul fitur plotting secara otomatis pada layar. Dengan mencentang parameter volume pada tank satu dan dua, kita dapat melihat grafik perubahan volume pada pipa satu dan dua. Dimana volume pada tank satu berkurang sementara volume pada tank dua menunjukan kenaikan seiring terjadinya aliran fluida dari tank satu menuju tank dua melalui pipa. Sampai pada posisi pipa satu kosong dan pipa dua terisi sebanyak volume pipa satu yaitu sebanyak 1 m^3<br />
[[File:Ysbp w3 2 7.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
<br />
<br />
==='''Tugas 3: Analisis Pemodelan Sistem Dengan Tools Openmodellica'''===<br />
<br />
'''Open Modelica Heating System'''<br />
[[File:Tugas3_sifluu_1.png|center|400px|thumb|Heating System]]<br />
1. Deskripsi Uraian Fisik<br />
Pada model sistem fluida ''Heating System'', tujuan dari sistemnya adalah untuk memanaskan fluida melalui sebuah skema sistem fluida dan dipanaskan dengan suatu sistem pemanasan. Nemun, di situ juga terdapat keterlibatan dari komponen-komponen controlling system. Komponen tersebut berfungsi untuk memberikan feedback dan menyesuaikannya dengan temperatur fluida yang diinginkan.<br />
<br />
'''2. Prosedur analisa pemodelan'''<br />
<br />
'''3. Analisis dan Intepretasi Hasil Pemodelan'''<br />
<br />
'''4. Konsep utama hukum fisika yang diimplementasikan dalam pemodelan'''<br />
'''5. Hasil simulasi parameter untuk mendukung kesimpulan yang diperoleh'''<br />
<br />
<br />
'''Open Modelica Three Tanks'''<br />
[[File:Tugas3_sifluu_2.png|center|400px|thumb|Three Tanks]]<br />
<br />
'''1. Deskripsi Uraian Fisik'''<br />
Pada model sistem fluida ''Three Tanks'' menunjukkan adanya 3 buah tanki yang berisi fulida(air), disetiap tanki memiliki volume air yang berbeda, yaitu pada tanki pertama berisi air dengan volume 8 m^3,serta tangki kedua dan ketiga terisi air dengan volume 3 m^3 .<br />
<br />
'''2. Prosedur analisa pemodelan'''<br />
Dalam melakukan permodelan analisa three-tank di openmodelika, kita dapat dilakukan dengan langkah-langkah berikut:<br />
<br />
a.Membuka aplikasi openmodelica<br />
<br />
b.Membuka library openmodelica dengan memilih file Three Tank yang dapat ditemukan memalui cara berikut: (Modelica - >Fluid ->Example -> Tanks => Three Tanks)<br />
<br />
c.Cek gambar permodelan yang akan di analisis, jika sesuai maka check kodingan dengan mengklik symbol checklist berwarna hijau.<br />
<br />
d.Jika semua variable sudah sesuai, maka lakukan simulasi dengan meng klik symbol (->) berwarna hijau dan tunggu beberapa saat untuk mengatahui hasil simulasinya.<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 3 | Kamis 26 November 2020 ''' ==klik ploting yang terdapat di pojok kanan bawah sebelah model sehingga kita dapat melihat hasil simulasi dan dapat di replesentasikan dalam bentuk grafik dengan mencentang variable yang ingin dibandingkan.<br />
<br />
f.Jika ingin mensimulasikan pada interval waktu tertentu maka, kit abs klik symbol S pada bagian model dan mengubah stop time sesuai dengan interval waktu yang kita butuhkan<br />
<br />
<br />
'''3. Analisis dan Intepretasi Hasil Pemodelan'''<br />
<br />
'''4. Konsep utama hukum fisika yang diimplementasikan dalam pemodelan'''<br />
<br />
'''5. Hasil simulasi parameter untuk mendukung kesimpulan yang diperoleh'''<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 4 | Kamis 3 Desember 2020 ''' ==<br />
<br />
Pada pembelajaran kali ini, kami mempelajari simulasi di perangkat lunak OpenModelica. Materi kelasnya adalah remodeling dari examples pada open modelica. <br />
<br />
[[File:3des2020dokum1.jpg|500px]]<br />
<br />
1. Pertama menginput semua equipment pada modeling sheet.<br />
<br />
2. Lalu menyusun dan menyambungkan equipment menjadi sistem<br />
<br />
3. Lalu isi parameter di setiap equipment. Check modeling.<br />
<br />
4. Simulasikan.<br />
<br />
Berikut hasil remodelling dari example. Bagian kiri adalah example dan bagian kanan adalah remodelling.<br />
<br />
[[File:TT2.jpg|500px]]<br />
<br />
Lalu remodeling empty tank dan perbandingan hasilnya seperti ini<br />
<br />
[[File:ET001.jpg|500px]]<br />
<br />
Lalu melakukan permodelan konservasi massa pada control volume.<br />
<br />
[[File:consmass.jpg|700px]]<br />
<br />
Berikut kodingnya<br />
<br />
[[File:consmass1.jpg|700px]]<br />
<br />
dan berikut hasilnya<br />
<br />
[[File:consmass2.jpg|700px]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
==='''Tugas 4: Pemodelan Sistem Fluida dengan OpenModelica'''===<br />
<br />
Perhatikan gambar sistem fluida di dalam suatu Siklus Kombinasi Pembangkit Daya (Combined Cycle Power Plant) seperti diberikan dalam gambar, dan berilah uraian penjelasan pertanyaan berikut :<br />
<br />
[[File:Sistem Fluida pr4.png|500px|center|thumb|ThermoSysPro.Examples.CombinedCyclePowerPlant.CombinedCycle_Load_100_50]]<br />
<br />
<br />
'''1. Bagaimanakah analisa termodinamika (konservasi massa dan energi) pada sistem tersebut, buat skematik analisisnya.'''<br />
<br />
Model Combined Cycle Power Plant digunakan untuk mensimulasikan reduksi beban berlangkah pada power generator dari 100% menjadi 50% dalam waktu 800 detik. Terdapat 2 sistem dalam simulasi ini, yaitu sistem dengan ''gas turbine'' dan ''steam turbine.'' Berikut adalah keterangan mengenai sistem ''gas turbine'' dan steam turbine.''<br />
<br />
<br />
'''a. Gas Turbine'''<br />
[[File:Screen Shot 2020-12-10 at 02.27.41.png|200px|right|thumb|Gas Turbine dalam simulasi]]<br />
Komponen:<br />
<br />
(-) Compressor : Meningkatkan tekanan udara dan temperature udara sebelum dialirkan menuju combustion chamber . Proses pada compressor adalah isentropic-adiabatik<br />
<br />
(-) Combusition Chamber: Tempat dimana udara yang sudah dinaikan pressure dan temperature di kompresor disatukan dengan bahan bakar menyebabkan temperature udara meningkat dengan kondisi isobaric. Udara panas hasil ruang bakar diteruskan ke turbine.<br />
<br />
(-) Turbine : Gas panas yang memiliki temperature dan pressure tinggi diteruskan ke turbin untuk memutarkan turbin. Hasil dari turbin ada dua. Yaitu power yang nantinya akan diteruskan ke altenator generator dan udara panas hasil dari turbin gas yang akan diteruskan ke Heat Recovery Steam Generator.<br />
<br />
<br />
Sistem:<br />
<br />
Gas Turbine yang berputar akibat dari panas yang di hasilkan pada combustiom chamber yang di aliri oleh nozzle menuju turbin. Siklus yang terjadi dalam gas turbine adalah siklus rankine.<br />
[[File:Rankine-cycle.jpg|200px|center|thumb|Siklus Rankine]] <br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
'''b. Steam Turbine'''<br />
[[File:Screen Shot 2020-12-10 at 02.45.29.png|300px|right|thumb|Gas Turbine dalam simulasi]]<br />
Komponen:<br />
<br />
(-) Heat Recovery Steam Generator (HRSG) adalah equipment yang digunakan untuk menggunakan panas dari terusan turbin gas panas yang digunakan untuk memutarkan turbin multi stage dari HP, MP dan LP.<br />
<br />
<br />
Sistem :<br />
Panas turbin masuk HRSG dan dipanaskan kembali diteruskan ke turbin multi stage turbin dan memutarkan turbin. Semua turbin yang memutarkan shaft di searahkan di alternater agar menyelaraskan Gerakan shaft untuk memutarkan generator dan menghasilkan listrik. Pada LP turbine uap panas dimasukan ke condenser. Uap panas diubah menjadi liquid di condenser. Liquid dipompa kan lagi ke LP drum untuk di siklus ulang di HRSG. Gas Turbine Engine menggunakan siklus braytone dan Steam turbine menggunakan siklus rankine.<br />
[[File:Bryton-cycle.jpg|300px|center|thumb|Bryton Cycle]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
'''2. Lakukan identifikasi komponen-komponen utama pada sistem serta berilah deskripsi fungsi kerjanya dalam sistem dan penjelasan analisis parameter yang digunakan.'''<br />
<br />
<br />
'''Bagian 1: Turbin Gas'''<br />
<br />
*Rangkaian Gas Turbine<br />
[[File:TugasSistem16.PNG|400px|center|thumb|Rangkaian Gas Turbine]]<br />
<br />
<br />
*'''Compressor''': Meningkatkan tekanan udara dan temperature udara sebelum dialirkan menuju combustion chamber . Proses pada compressor adalah isentropic-adiabatik<br />
[[File:TugasSistem17.PNG|400px|center|thumb|Compressor]]<br />
<br />
<br />
*'''Gas Turbine:''' untuk mengubah energi dari tekanan pada suatu fluida menjadi energi kinetik yang nantinya digunakan untuk memutar generator.<br />
[[File:TugasSistem18.PNG|400px|center|thumb|Gas Turbine]]<br />
<br />
<br />
*'''Combustion Chamber:''' Ruang pembakaran/bertemunya bahan bakar dan udara untuk menghasilkan energi panas<br />
<br />
[[File:TugasSistem20.PNG|300px|left|thumb|Combustion Chamber(1)]]<br />
[[File:TugasSistem19.PNG|400px|center|thumb|Combustion Chamber(2)]]<br />
[[File:TugasSistem21.PNG|400px|center|thumb|Combustion Chamber(3)]]<br />
<br />
<br />
<br />
'''Bagian 2: HRSG (Steam Generator)'''<br />
*'''Condenser:''' Untuk mengkondensasikan uap hasil pembuangan ekstraksi turbin menjadi titik-titik air (air kondensat)<br />
[[File:TugasSistem2.PNG|400px|center|thumb|condenser]]<br />
<br />
<br />
*'''Drum:''' Tempat penampungan air panas dan tempat terbentuknya uap<br />
[[File:TugasSistem3.PNG|400px|center|thumb|Drum]]<br />
<br />
<br />
*'''Generator:''' Pembangkit listrik dengan mengubah energi mekanik menjadi energi listrik<br />
[[File:TugasSistem4.PNG|400px|center|Generator]]<br />
<br />
<br />
*Superheater Heat Exchanger: untuk memanaskan uap jenuh yang keluar dari steam drum, dengan memanfaatkan gas panas hasil pembakaran. Terdiri dari 3 komponen yaitu 3 yaitu superheater HP,MP dan LP.<br />
[[File:TugasSistem5.PNG|400px|center|Superheater Heat Exchanger]]<br />
<br />
<br />
*Evaporator Heat Exchanger<br />
[[File:TugasSistem6.PNG|400px|center|thumb|Evaporator]]<br />
<br />
<br />
<br />
*Economiser Heat Exchanger<br />
[[File:TugasSistem7.PNG|400px|center|thumb|Economiser]]<br />
<br />
<br />
<br />
*'''Pipe:'''sebagai penyaluran fluida di system.<br />
[[File:TugasSistem8.PNG|400px|center|thumb|Pipe]]<br />
<br />
<br />
*'''Pump:''' untuk menggerakan fluida dengan menaikkan tekanan pada fluida<br />
[[File:TugasSistem9.PNG|400px|center|thumb|Pump]]<br />
<br />
*'''Steam Turbine''' <br />
<br />
Stodola Turbine: mengubah energi potensial uap menjadi energi kinetik dan selanjutnya diubah menjadi energi mekanis dalam bentuk putaran poros turbin. Steam turbine berputar akibart dari uap panas HRSG. Pada steam turbine ada 3 turbine multistage dimana turbine High Pressure, Medium Pressure dan Low Pressure yang sama sama menggerakan shaft untuk memutarkan generator. Berikut parameter dari steam turbine.<br />
[[File:TugasSistem10.PNG|400px|center|thumb|Steam Turbine]]<br />
<br />
<br />
*'''Control Valve :''' valve yang digunakan sebagai pengontrol laju aliran fluida yang berada pada system yaitu control valve<br />
[[File:TugasSistem11.PNG|400px|center|thumb|Control Valve]]<br />
<br />
<br />
*'''Water Mixer:'''sebagai penyampur fluida di HRSG<br />
[[File:TugasSistem12.PNG|400px|center|thumb|Water Mixer]]<br />
[[File:TugasSistem13.PNG|400px|center|thumb|Water Mixer]]<br />
<br />
<br />
*'''Water Splitter'''<br />
[[File:TugasSistem14.PNG|400px|center|thumb|Water Splitter]]<br />
[[File:TugasSistem15.PNG|400px|center|thumb|Water Splitter]]<br />
<br />
<br />
'''3. Medium fluida kerja apa saja yang terjadi dalam proses siklus tersebut, dan bagaimanakah proses analisis perhitungan dalam pemodelan.'''<br />
<br />
Medium fluida kerja yang bekerja dalam proses tersebut sebagian besar adalah Mesin Fluida, yaitu:<br />
<br />
(-)Turbin Gas (Menghasilkan kerja) dari Natural Gas ke Superheated gas<br />
<br />
(-)Turbin Uap (Menghasilkan kerja) Uap panas dan superheated gas<br />
<br />
(-)Pompa Sentrifugal (Membutuhkan kerja) Fluida cair<br />
<br />
(-)Kompresor (Membutuhkan kerja) Natural gas<br />
<br />
Pada Analisa perhitungannya menggunakan hukum konservasi energi dan konservasi massa. Pada kompresor, pompa,turbin, dan HRSG mengalami proses adiabatik di mana proses adiabatik adalah proses yang tidak terjadi pergantian kalor dari sistem kelingkungan ataupun sebaliknya. Pada proses ini diasumsikan kondisi steady state dan energi kinetic potensial diabaikan.<br />
<br />
<br />
<br />
'''4. Jelaskan flow line (jalur koneksi) masing-masing yang diberi warna hitam, merah, dan biru sesuai dengan interkoneksi yang diberikan dalam diagram tersebut.'''<br />
<br />
- Jalur hitam<br />
<br />
Jalur koneksi warna hitam yang tebal pada sistem Combined Cycle Power Plant menunjukkan alur gas yang terjadi pada sistem tersebut. Pada sistem tersebut, jalur gas tersebut adalah jalur suplai udara pada Gas Turbine dan jalur exhaust dari Gas Turbine<br />
<br />
- Jalur merah<br />
<br />
Jalur koneksi warna merah pada sistem Combined Cycle Power Plant menunjukkan alur uap temperatur tinggi pada sistem. Jalur uap tersebut melalui bagian Heat Exchanger, dan menyuplai uap untuk menggerakkan Turbin Uap Stodola.<br />
<br />
- Jalur biru<br />
<br />
Jalur koneksi warna biru pada sistem Combined Cycle Power Plant menunjukkan alur uap temperatur rendah pada sistem. Jalur ini terdapat di proses Heat Exchanger terutama pada bagian economizer, dan tangki penyimpanan.<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 5 | Kamis 10 Desember 2020 ''' ==<br />
<br />
Pada pembelajaran sistem fluida hari ini, Pak Hariyo membahas kembali mengenai pemodelan sistem fluida. Salah satu pemodelan sistem yang dianalisa adalah model kompresor yang terdapat di dalam library ThermoSysPro.<br />
<br />
Kemudian kami diminta untuk melakukan remodelling dari kompresor. Pertama kita harus mengidentifikasi komponen-komponen yang terdapat pada model kompresor. Pada model kompresor, terdapat kompresor, pipa, dan sumber kondisi batas, dan pembuangan (sink).<br />
<br />
Pada komponen-komponen pada model kompresor, terdapat parameter-parameter yang dapat diubah. Seperti contoh pada komponen kompresor, terdapat parameter Compression Factor, Isentropic Efficiency, dan Power Losses due to hydrodynamic friction.<br />
<br />
<br />
OpenModelica menyediakan fitur skema kompresor yang dapat diakses dari librarynya dalam ThermoSysPro--> Examples--> SimpleExamples--> TestCompressor, dimana skemanya menapilkan gambaran seperti gambar berikut.<br />
<br />
[[File:TestKompresor.PNG|360px|center|thumb|Diagram Test Compressor dari OpenModelica]]<br />
<br />
Berangkat dari hal tersebut, kami diminta untuk mensimulasikan permodelan kompresor yang sama, hanya saja susunan komponen sistem fluidanya kami yang menyusun secara manual. Kemudian dari hal tersebut, kami diminta untuk membandingkan hasil simulasi template dari OpenModelica dengan hasil dari yang kami buat.<br />
<br />
Gambaran dari komponen kompressor tersebut dapat diakses dengan Machines--> Components--> Compressor, dan tampilannya sebagai berikut.<br />
<br />
[[File:KompresorVian.PNG|150px|center|thumb|Element kompresor dari environtment openmodelica]]<br />
<br />
setelah itu kami melakukan remodelling dari contoh sistem kompresor tersebut. Kemudian di akhir pertemuan pak Hariyo memberikan kami Tugas Besar<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 6 | Kamis 17 Desember 2020 ''' ==<br />
<br />
Pada minggu ini, kelas sistem fluida diisi oleh kuliah tamu yag diisi oleh Pak Dr. Harun alumni S3 DTM yg juga berkecimpung di sektor industri pembangkit tenaga listrik bersedia untuk memberikan materi. Beliau adalah CEO PT Indopower Internasional. <br />
<br />
Kuliah kali ini membahas mengenai Combined-Cycled Power Plant (CCPP) yang digunakan dalam industri untuk membangkitkan listrik menggunakan combined cycle.<br />
<br />
Evaluasi dari combined cycle salah satunya adalah efisiensi, harga, yang mnejadi patokan pemilihan tander. <br />
<br />
<br />
Sebelum membahas mengenai CCPP, pak Harun memberikan sedikit pengenalan mengenai turbin gas. Di awal tahun 1950, sekitar 224 turbin gas mulai beroperasi di seluruh dunia. Kapasista turbin gas pada saat itu berkisar sekitar 27.000kW. Turbin gas merupakan combustion turbine yang memiliki beberapa konfigurasi seperti turbojet, turboprop, turboshaft, high-bypass turbofan, low bypass afterburning turbofan. Sekedar pengetahuan, turboprop biasanya dipasang di pesawat karena paling hemat bahan bakar dibanding gas turbin lainnya. Turbin gas terdiri dari 2 tipe: 1.) Heavy Duty; 2.) Aeroderivative. Untuk siklus gas turbin yang digunakan adalah siklus Brayton.<br />
<br />
Terdapat beberapa pertimbangan dalam memilih turbin gas, beberapa pertimbangan tersebut adalah tahun dibuat produknya, efisiensi site, heat rate, dan fuel consumption<br />
<br />
CCPP merupakan pembangkit listrik yang menggunakan 2 siklus yaitu siklus dari turbin gas (Brayton Cycle) dan siklus dari turbin uap (Rankine Cycle). Secara garis besar digambarkan oleh flow berikut:<br />
<br />
[[File:Combined Cycle Power Plant FlowDiagram.jpg|thumb|Flow diagram sederhana dari Combined Cycle Power Plant|800px|center]]<br />
<br />
[[File:TurbinVian7.JPG|500px|center]]<br />
<br />
Dengan memanfaatkan energi sisa dari turbin gas untuk menggerakkan turbin uap, maka efisiensi dari pembangkit listrik jenis ini tinggi.<br />
<br />
=='''Sinopsis Tugas Besar'''==<br />
Pada tugas besar kali ini saya akan mensimulasikan suatu sistem fluida untuk pembangkitan daya listrik menggunakan mesin-mesin fluida. Kali ini, saya akan melakukan suatu simulasi pada drum boiler menggunakan perangkat openmodelica. Steam Drum atau drum boiler adalah salah satu komponen pada boiler pipa air yang berfungsi sebagai reservoir campuran air dan uap air, dan juga berfungsi untuk memisahkan uap air dengan air pada proses pembentukan uap superheater. Namun tidak semua boiler pipa air (water tube) yang menggunakan steam drum ini. Boiler supercritical beroperasi pada tekanan sangat tinggi di atas tekanan kritis, sehingga tidak dimungkinkan terbentuk gelembung-gelembung uap air, karena itulah boiler supercritical tidak memerlukan steam drum untuk memisahkan air dengan uap air.<br />
<br />
[[File:Boiler drum fig1.jpg|300px|center|thumb|Ilustrasi Boiler Drum Source: https://www.eurotherm.com/process-control-applications/boiler-drum-level-control/]]<br />
<br />
== ''' Tugas Besar''' ==<br />
<br />
==='''Judul: Pemodelan ''Drum Boiler'' untuk keperluan PLTU dengan Menggunakan Perangkat OpenModelica'''===<br />
<br />
Oleh:<br />
Iza Azmar Aminudin (1806233316)<br />
<br />
===Pendahuluan===<br />
Kebutuhan energi di Indonesia yang semakin sehari akan semakin meningkat seiring dengan semakin banyaknya pertumbuhan manusia dan juga mobilitas manusia modern yang sangat tinggi dan oerlu ditunjang oleh energi yang cukup. Salah satu sumber energi yang sering dimanfaatkan di Indoensia adalah listrik dari PLTU. Di sisi lain, Pembangkit uap atau boiler adalah satu komponen penting dalam PLTU, dimana bolier berperan merubah panas dari sumber energi menjadi ke fluida pendingin primer ke pendingin sekunder yang menghasilkan uap untuk menggerakkan turbin, kualitas uap yang dihasilkan berpengaruh terhadap keluaran daya listrik PLTU. Salah satu komponen pada boiler adalah Steam Drum yang berfungsi menampung air umpan sistem dalam pembuatan uap yang temperaturnya cukup tinggi dan memisahkan fluida antara fase gas dan fase cair. <br />
<br />
Pembangkit uap merupakan adalah proses yang kompleks dan rumit dan berperilaku nonlinier (Adam, 1999). Model matematika lengkap biasanya menggabungkan beberapa aspek. Untuk pemodelan boiler untuk skala besar biasa dilakukan dengan menggunakan software besar dan berbasar seperti RELAP, TRAC dan Reyes walau demikian software ini mahal dan rumit. Sedangkan model sederhana lebih cocok untuk digunakan dalam pemodelan sistem dan untuk dikembangkan dalam penelitan bidang kendali pada suatu universitas. Untuk itu, pada kesempatan ini, penulis akan membuat suatu pemudelan sederhana dengan menggunakan software open modelica sebagai perangkat untuk mensimulasikan salah satu aplikasi sistem fluida yaitu drum boiler.<br />
<br />
Tugas besar sistem fluida dilaksanakan untuk dapat membantu kami memahami aplikasi mata kuliah sistem fluida (perpipaan beserta mesin fluidanya) pada suatu sistem. Tugas besar berbentuk suatu simulasi yang dilakukan dengan mengaplikasian perangkat lunak OpenModelica karena kondisi secara ril dapat ditinjau dengan metode tersebut. Dengan menggunakan aplikasi ini, kami juga dapat mendapatkan gambaran dengan mudah terkait berbagai aspek pada waktu yang sesungguhnya sesuai dengan parameter dan variabel yang kita tentukam secara real time.<br />
<br />
Terdapat tiga proses perhitungan dalam sistem fluida, seperti yang pernah disebutkan di kelas, yaitu secara eksperimental, simulasi, dan perhitungan manual (teoritis) untuk validasi. Selain itu, apabila kami melakukan simulasi secara nyata dengan miniatur atau prototipe komponen, hal tersebut tidak memungkinkan. Jika melakukan perhitungan dengan teoritis, maka hal tersebut perlu dilatih pada saat kami berkuliah dan perhitungan manual akan melibatkan perhitungan yang rumit dan banyak faktor faktor yang diabaikan seperti kondisi yang dianggap steady state. Dengan begitu, kami melakukan simulasi ini akan dirasa paling cocok apabila menggunakan metode CFD (komputasi).<br />
<br />
<br />
<br />
===Dasar Teori===<br />
Boiler adalah bejana tertutup yang menyediakan sarana untuk mengkonversi air menjadi uap. Uap di bawah tekanan kemudian digunakan untuk mentransfer panas untuk selanjutnya menajadi uap. Boiler atau pembangkit uap uap adalah suatu sistem atau peralatan yang mengubah energi seperti energi kimia dari bahan bakar seperti batubara, minyak, gas atau energi nuklir menjadi energi panas dan menggunakan untuk memanaskan air menjadi uap air. Uap air yang dihasilkan kemudian digunakan untuk memanaskan bahan atau melakukan kerja mekanik melalui sebuah mesin berputar seperti turbin. Pada pembangkit lisrik maka turbin akan menggerakan generator penghasil arus listri. Secara umum, boiler ap memiliki dua subsistem utama. Subsistem pertama adalah tungku boiler dimana bahan bakar dan udara dicampur dan dibakar untuk menghasilkan gas panas buang. Sedangkan subsistem kedua adalah subsistem transfer panas yang biasanya terdiri steam drum. Steam Drum adalah suatu alat pada boiler yang berfungsi menampung air dari feedwater sistem dalam pembuatan uap yang temperaturnya cukup tinggi dan memisahkan fluida antara fase gas dan fase cair (steam).<br />
<br />
Besar/kualitas steam yang dihasilkan baik itu suhu, tekanan maupun laju aliran steam sangat dipengaruhi oleh aliran gas buang panas yang dihasilkan dari pembakaran di dalam turbin gas. Di samping itu, steam yang dihasilkan juga dipengaruhi oleh level dari drum itu sendiri. Untuk bisa dihasilkan steam dengan kualitas yang baik tersebut, maka berbagai parameter di dalamnya harus dapat dikontrol dengan baik, mengingat karakteristik dinamiknya yang sering berubah menyesuaikan beban proses yang ada. Salah satu komponen kontrol yang penting adalah High Pressure Steam Drum (HP Drum). Parameter kontrol yang harus dijaga dengan baik adalah level air pada steam drum tersebut yang harus selalu dijaga pada ketinggian tertentu. Apabila terlalu tinggi, maka steam akan basah sehingga berpotensi merusak peralatan-peralatan yang menggunakan steam tersebut, seperti steam turbine dan lain-lainnya. Sebaliknya apabila terlalu rendah, maka tube-tube dari boiler yang bersangkutan akan menjadi over heated sehingga umur boiler menjadi singkat.<br />
<br />
Sistem boiler merupakan sistem pembangkit uap panas (steam generator) yang memanfaatkan energi perpindahan panas dari hasil pembakaran untuk mengubah air menjadi produk utama berupa steam. Dua jenis pembangkit daya yaitu berupa turbin gas, dan turbin steam atau dikenal sebagai Combined Cycle (CC), maupun Combined Heat Power (CHP) menghasilkan energi listrik dan panas. Oleh sebab itu boiler dibedakan dalam dua tipe, yaitu:<br />
<br />
'''1.''' Boiler dengan pembakar (fired boiler) yang digunakan pada sistem pembangkit daya dengan turbin steam; <br />
<br />
'''2.''' Boiler tanpa pembakar (unfired boiler atau Heat Recovery Steam Generation/HRSG) yang berfungsi sebagai penukar panas (heat exchanger) untuk mengubah gas panas dan air menjadi steam.<br />
<br />
Karakteristik serta sirkulasi operasi kedua jenis boiler tersebut pada prinsipnya sama yaitu menghasilkan steam dari air dengan memanfaatkan energi panas. Keduanya mempunyai kehandalan (reliability) operasi serta perpindahan panas maksimum yang memegang peranan penting, dan sifatnya kritis terhadap perubahan suhu gas. Salah satu parameter operasi boiler yang harus dijaga dengan baik adalah level/ ketinggian permukaan air dalam HP drum. Untuk boiler dengan kapasitas besar, pengontrolan level steam drum dikenal dengan istilah tiga (three) elemen dan satu (single) elemen level control. Single element level control akan difungsikan pada saat produksi steam masih di bawah 30%, dan begitu lebih besar daripada 30%, maka sistem kontrol level secara otomatis pindah ke three elemen level control. Pada single element, level semata-mata dikontrol oleh level air pada steam drum, sedang pada three element, di mana parameter proses dikontrol adalah kombinasi dari level air pada steam drum, laju aliran steam yang dihasilkan, dan tekanan steam yang dihasilkan.<br />
<br />
Skema Steam Drum untuk produksi uap ditunjukkan pada Gambar berikut ini. dimana diperlihatkan produksi uap menggunakan unit drum-boiler. Air umpan disalurkan oleh pompa feedwater ke dalam steam drum. Karena gravitasi, air mengalir turun melalui downcomer-riser lingkaran tertutup menghasilkan uap jenuh, yang mengalir di sepanjang tabung riser sebelum dikumpulkan dan dimasukkan kembali ke dalam drum, uap jenuh mengalir melalui permukaan air sampai keluar setelah mencapai outlet Steam Drum untuk selanjutnya disalurkan ke turbin uap.<br />
<br />
<br />
[[File:Boiler drum fig1.jpg|300px|center|thumb|Ilustrasi Boiler Drum Source: https://www.eurotherm.com/process-control-applications/boiler-drum-level-control/]]<br />
<br />
<br />
<br />
===Tujuan Penelitian===<br />
Tujuan dari tugas besar ini adalah untuk mengembangkan model sistem Steam Drum pada sistem boiler sederhana yang akan digunakan pada penelitian lanjutan sebagai pengembangan algoritma kendali pada model sistem. Pengembangan yang dilakuan mengacu pada prisip-prinsip sistem fluida.<br />
<br />
<br />
<br />
===Metodologi===<br />
Variabel yang alan dianalisa dalam Steam Drum boiler adalah sebagai berikut:<br />
<br />
'''1. tekanan uap air;'''<br />
<br />
'''2. temperatur uap air;'''<br />
<br />
'''3. dan laju masa air dalam sistem'''<br />
<br />
Pengukuran tekanan air dan temperatur uap pada Steam Drum adalah hal yang sangat penting untuk safety dan efisiensi operasional dari boiler. Dapat dikatakan bahwa Steam Drum adalah jantung dari sebuah boiler. Oleh karenanya dalam merancang dan menganalisa sistem kendali pada bolier diperlukan suatu model Steam Drum yang sederhana ringkas namun mampu digunakan sebagai model sistem yang akan di uji. Varibel yang akan diuji adalah tekanan air normal, suhu air dan uap dalam sistem, dan laju massa air yang mengalir melewati sistem dari pump dan keberadaanya untuk menjadi uap adalah dalam waktunya antara 0 dan 500 detik. <br />
Steam Drum adalah sistem proses atau plant yang bersifat non-linear dan kompleks karena banyaknya interaksi dari variabel variable input dan output sistem. Oleh karenanya untuk menurunkan model matematika, struktur internal dan fungsi subsistem dari boiler harus dipelajari. Model matematika dari boiler ini diturunkan dari kesetimbangan massa dan energi. <br />
<br />
<br />
[[File:Rumus satu api.png |200px|center]]<br />
<br />
<br />
Dengan memenuhi kaidah gerak jatuh bebas maka debit fluida yang keluar dari Steam Drum akan setara akar dari dengan ketinggian fluida dalam Steam Drum dan dikalikan dengan faktor bukan kran/valve out.<br />
<br />
[[File:Rumus dua api.png |200px|center]]<br />
<br />
<br />
<br />
Kesetimbangan energi dapat dituliskan sebagai berikut<br />
<br />
[[File:Rumus tiga api.png |300px|center]]<br />
<br />
'''*Keterangan'''<br />
[[File:Keterangan Rumus.png|300px|left|thumb|keterangan rumus]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Untuk membangun model boiler maka persamaan matematika sistem Steam Drum boiler kemudian di aplikasikan dengan menggunakan paket program Matlabsimulink. Simulink adalah paket program yang sering digunakan untuk pemodelan, dan menganalisa sistem dinamik. Program ini mendukung sistem linier dan non linier dengan pemodelan berbasis waktu. Untuk melakukan ini sejumlah komponen model di pasang bersamaan untuk mensimulasi kelakuan boiler yang lengkap. Sistem yang dibangun adalah sistem multi input multi output (MIMO) dengan 2 masukan yaitu flow input (Fin) dan Kalor (Q) dan keluaran adalah level air (h) dan Suhu (T). <br />
<br />
Secara garis besar berikut adalah Langkah-langkah dalam pelaksanaan tugas besar.<br />
[[File:Diagram nih.png|300px|center]]<br />
<br />
<br />
<br />
===Pemodelan Sistem Fluida===<br />
Pembuatan model drum boiler menggunakan perangkat lunak openmodelica. Model ini menggunakan referensi dari sistem library yang ada dalam perangkat openmodelica. Berikut adalah pembahasan komponen yang digunakan dalam sistem ini.<br />
<br />
'''Komponen'''<br />
<br />
{|class="wikitable"<br />
| '''Simbol'''|| '''Parameter'''||'''Fungsi'''<br />
|-<br />
| <br />
'''Pump'''<br />
[[File:1. Part Pump.png|150px]]<br />
|| [[File:1. Desc pump.png|400px]]<br />
|Pompa yang digunakan adalah pompa sentrifugal. Ketika pompa ini bekerja, maka tekanan fluida akan meningkat dari inlet pompa menuju ke outletnya. Perubahan tekanan akan mendorong cairan ke seluruh sistem.<br />
|-<br />
| <br />
'''Evaporator'''<br />
[[File:2. Part Evaporator.png|150px]] <br />
|| [[File:2. desc evaporator.png |400px]]<br />
|Evaporator merupakan suatu alat yang memiliki fungsi untuk mengubah keseluruhan atau sebagian suatu pelarut dari sebuah larutan berbentuk cair menjadi uap sehingga hanya menyisakan larutan yang lebih padat atau kental, proses yang terjadi di dalam evaporator disebut dengan evaporasi.<br />
|-<br />
| <br />
'''Steam'''<br />
[[File:3. Part Steam.png|100px]] <br />
|| [[File:3. desc steam.png|400px]]<br />
|berfungsi sebagai reservoir campuran air dan uap air, dan juga berfungsi untuk memisahkan uap air dengan air pada proses pembentukan uap superheater. Namun tidak semua boiler pipa air (water tube) yang menggunakan steam drum ini.<br />
|-<br />
| <br />
'''Sink'''<br />
[[File:4. Part Sink.png|100px]] <br />
|| [[ File:4. desc steam.png|400px]]<br />
| Befungsi sebagai pembuang panas adalah penukar panas pasif yang memindahkan panas yang dihasilkan oleh alat elektronik atau mekanik ke sebuah medium fluida yang sering kali berupa pendingin udara atau cair, dan lalu panas akan dikeluarkan dari alatnya dan suhu alat akan tetap terjaga pada suhu yang optimal.<br />
|-<br />
| <br />
'''Furnace'''<br />
[[File:5. Part Furnace.png|100px]] <br />
|| [[File:5. desc furnace.png|400px]]<br />
|Bagian ini merupakan tempat terjadinya pembakaran bahan bakar yang akan menjadi sumber panas, proses penerimaan panas oleh media air dilakukan melalui pipa yang telah dialiri air, pipa tersebut menempel pada dinding tungku pembakaran.<br />
|-<br />
| <br />
|}<br />
<br />
<br />
'''Sensor'''<br />
<br />
{|class="wikitable"<br />
| '''Simbol'''|| '''Parameter'''||<br />
|-<br />
| <br />
'''Sensor Suhu'''<br />
[[File:6. sensor suhu.png|150px]]<br />
|| [[File:6. desc suhu.png|300px]]<br />
|-<br />
| <br />
'''Sensor Tekanan Fluida'''<br />
[[File:7. sensor tekanan.png|150px]] <br />
|| [[File:7. desc tekanan.png|300px]]<br />
|-<br />
| <br />
'''Sensor Laju Massa Fluida'''<br />
[[File:8. sensor mflow.png|100px]] <br />
|| [[File:8. desc mflow.png|300px]]<br />
|-<br />
| <br />
|}<br />
<br />
<br />
<br />
'''Ambient'''<br />
<br />
{|class="wikitable"<br />
| '''Simbol'''|| '''Parameter'''||<br />
|-<br />
| <br />
'''Ambient'''<br />
[[File:9. Ambient .png|150px]]<br />
|| [[File:9. Ambient desc .png|300px]]<br />
|-<br />
| <br />
|}<br />
<br />
<br />
Dan berikut adalah model drum boiler yaitu hasil rangkaian dari komponen-komponen yang telah ditentukan sebelumnya dengan asumsi serta karakteristik yang sudah disesuaikan dengan kebutuhan penelitian.<br />
[[File:Gambar Lengkap@air.eng.ui.ac.id.png|500px|center|thumb|Rangkaian Drum Boiler dalam openmodelica]].<br />
<br />
===Hasil dan Pembahasan Simulasi===<br />
Mula-mula, dilakuakn checking terhadap model yang sudah disusun beserta variabel serta asumsi yang hendak dicapai<br />
[[File:Hasil check.png|500px|center|thumb|hasil perhitungan]]<br />
<br />
Dengan menggunakan perangkat openmodelica. Dilakukanlah suatu simulasi dengan rincian perhitungan tekanan air normal, suhu air dan uap dalam sistem, dan laju massa air yang mengalir melewati sistem dari pump dan keberadaanya untuk menjadi uap adalah dalam waktunya antara 0 dan 500 detik. Berikut adalah grafik hasil perhitungannya.<br />
[[File:Hasil Perhitungantuantu.png|500px|center|thumb|Grafik Hasil Simulasi]]<br />
<br />
Dari hasil ini terlihat bahwa tekanan uap akan cenderung meningkat selama kurun waktu internal simulasi. Selain itu, karena adanya evaporator menyebabkan suhu air naik dan menyebabkan terjadinya boiling pada air sehingga beruha fasa menjadi uap air. Di sisi lain, sistem ini juga mempengaruhi laju aliran fluida di mana laju air justru terus meningkat sepanjang waktu interval simulasi karena terjadi perubahan tekanan pada sistem.<br />
<br />
<br />
<br />
===Kesimpulan===<br />
<br />
'''1.''' Dalam drum boiler, tekanan fluida (air) yang berbentuk cair berubah fasa menjadi akan cenderung meningkat selama kurun waktu internal simulasi hal ini berbanding lurus dengan kenaikan suhu yang terjadi pada fluida akibat dari adanya evaporator dan furnace.<br />
<br />
'''2.''' Sistem drum boiler akan mempengaruhi laju aliran karena perubahan suhu dan perubahan fasa yang terjadi pada fluida kaan meningkatkan kecepatan alir fluida yang menyebabkan laju aliran massanya pun akan meningkat.<br />
<br />
'''3.''' Dengan menggunakan perangkat openmodelica, kita bisa memodelkan suatu sistem fluida dalam drum boiler yang dapat digunakan untuk lebih memahami sistem fluida lebih dalam lagi dengan sederhana dan praktis.<br />
<br />
<br />
===Referensi===<br />
*Åhlander, Alexander. 2017. Maintaining Source Origin in a Modelica Compiler. Department of Computer Science Faculty of Engineering LTH. Lund University. ISSN 1650-2884 L<br />
<br />
*E. Adam and J. Marchetti, "Dynamic simulation of large boilers with natural recirculation," Computers & chemical engineering, vol. 23, pp. 1031-1040, 1999.<br />
<br />
*Prof. Dr. Ir. Harinaldi, M.Eng., Prof. Dr. Ir. Budiarso, M.Eng. ; editor, Ade M. Drajat, ST. Ade M. Drajat, (editor). Sistem fluida : prinsip dasar dan penerapan mesin fluida, sistem hidrolik, dan sistem pneumatik / Jakarta :; © 2015: Erlangga,, 2015<br />
<br />
*U.S.NRC, "TRAC-M Version 3.0 Theory Manual" https://www.nrc.gov/readingrm/doc-collections/nuregs/contract/ December 2015]. <br />
<br />
*J. N. Reyes Jr, "Governing equations in two-phase fluid natural circulation flows," Natural Circulation in Water Cooled Nuclear Power Plants, Annex, vol. 6, 2005. <br />
<br />
*K. J. Åström and K. Eklund, "A simplified non-linear model of a drum boiler-turbine unit," International Journal of Control, vol. 16, pp. 145-169, 1972.<br />
<br />
=='''Analisis Pemodelan Sistem Fluida Pneumatik dan Hidraulik'''==<br />
Proses-proses yang ada di industri pada umumnya membutuhkan benda atau zat untuk dipindahkan dari satu lokasi ke lokasi lain, atau kekuatan yang diterapkan untuk menahan, membentuk atau memampatkan suatu produk. Di banyak lokasi, semua penggerak utama adalah listrik. Gerakan rotasi dapat dilakukan dengan motor sederhana, dan gerakan linier dapat diperoleh dari gerakan berputar dengan perangkat seperti jack sekrup atau rak dan pinion. Namun, perangkat listrik bukanlah satu-satunya cara untuk menyediakan penggerak utama. Fluida tertutup (baik cairan maupun gas) juga dapat digunakan untuk mengalirkan energi dari satu lokasi ke lokasi lain dan, akibatnya, menghasilkan gerakan berputar atau linier atau menerapkan gaya. Sistem berbasis fluida yang menggunakan fluida sebagai media transmisi disebut sistem hidrolik. Sistem berbasis gas disebut sistem Pneumatik.<br />
<br />
===1. Pneumatic ===<br />
<br />
Sistem pneumatik adalah sebuah sistem fluida yang memanfaatkan udara terkompresi untuk menghasilkan efek gerakan mekanis. Secara istilah pneumatik mengacu pada mekanisme yang menggunakan tekanan udara untuk memberikan gaya mekanis dan kerja. Semua sistem yang menggunakan tenaga yang disimpan dalam bentuk udara yang dimampatkan untuk menghasilkan suatu kerja disebut dengan sistem Pneumatik.<br />
<br />
==== Hukum Dasar Sistem Pneumatic====<br />
<br />
'''''Hukum Pascal:'''''<br />
<br />
''“Jika tekanan eksternal diberikan pada sistem tertutup, tekanan pada setiap titik pada fluida tersebut akan meningkat sebanding dengan tekanan eksternal yang diberikan.”''<br />
<br />
[[File:Pascal Law Formula.png|100px|center]]<br />
<br />
dimana:<br />
<br />
P = Pressure (Pa)<br />
<br />
F = Force (N)<br />
<br />
A = Area (m<sup>2</sup>)<br />
<br />
'''''Hukum Boyle:'''''<br />
<br />
''“Pada suhu tetap, tekanan gas didalam suatu ruang tertutup berbanding terbalik dengan volumenya” ''<br />
<br />
[[File:Gas Law formula.png|200px|center]]<br />
<br />
dimana:<br />
<br />
P = Pressure (Pa)<br />
<br />
V = Volume (M<sup>3</sup>)<br />
<br />
T = Temperature (K)<br />
<br />
====Komponen Pada Sistem Pneumatik====<br />
<br />
Berikut adalah komponen-komponen umum pada sistem pneumatik:<br />
<br />
*'''Kompresor'''<br />
<br />
Kompresor adalah suatu alat mekanikal yang bertujuan untuk menaikkan tekanan suatu gas dengan cara menurunkan volumenya. Komponen inilah yabg mensupply udara bertekanan untuk sistem pneumatik, serta menjaga tekanan sistem agar tetap berada pada tekanan kerjanya.<br />
<br />
*'''Regulator & Gauge'''<br />
<br />
Regulator adalah komponen yang berfungsi untuk mengatur supply udara terkompresi masuk ke sisptem pneumatik. Sedangkan gauge berfungsi sebagai penunjuk besar tekanan udara di dalam sistem. Keduanya dapat berupa sistem mekanis maupun elektrik.<br />
<br />
*'''Check Valve'''<br />
<br />
Check Valve adalah valve atau katup yang berfungsi untuk mencegah adanya aliran balik dari fluida kerja, dalam hal ini udara terkompresi. Terutama adalah apabila pada sebuah sistem pneumatik tersebut dipergunakan tanki akumulator udara, sehingga Check Valve tersebut mencegah adanya udara dari akumulator untuk kembali menuju kompresor namun tetap mengalirkan udara bertekanan dari kompresor untuk masuk ke dalam akumulator.<br />
<br />
*'''Tanki Akumulator'''<br />
<br />
Tanki akumulator atau juga disebut buffer tank berfungsi sebagai cadangan (storage) tekanan udara terkompresi yang digunakan untuk penggerak aktuator. Selain itu tanki ini juga berfungsi untuk mencegah ketidakstabilan supply udara ke aktuator, lebih menstabilkan kerja kompresor agar tidak terlalu sering mematikan dan menyalakannya lagi, serta lebih memudahkan desain sistem dalam menempatkan kompresor jika diharusakan penempatan aktuator pneumatik lebih jauh dengan kompresor.<br />
<br />
*'''Saluran Pipa'''<br />
<br />
Pipa-pipa digunakan untuk mendistribusikan udara terkompresi dari kompresor atau tanki akumulator ke berbagai sistem aktuator. Diameter pipa yang digunakan pun bermacam-macam tergantung dari desain dan tujuan penggunaan sistem pneumatik tersebut. Pada sebuah sistem pneumatik besar (menggunakan lebih dari dua aktuator), untuk area sistem supply (area kompresor dan tanki) digunakan pipa berdiameter lebih besar daripada yang digunakan pada area aktuator. Namun jika sistem pneumatik yang ada kecil, misal hanya untuk menggerakkan satu saja aktuator, maka diameter pipa yang digunakan pun akan seragam di semua bagian.<br />
<br />
*'''Directional Valve'''<br />
<br />
Directional valve atau katub pengatur arah yang instalasinya berada tepat sebelum aktuator, adalah berfungsi untuk mengatur kerja aktuator dengan cara mengatur arah udara terkompresi yang masuk atau keluar dari aktuator. Satu valve ini didesain untuk dapat mengatur arah aliran fluida kerja di dua atau bahkan lebih arah aliran. Ia bekerja secara mekanis atau elektrik tergantung dari desain yang ada.<br />
<br />
*'''I/P Controller (Current to Pressure Controller)'''<br />
<br />
Pada aktuator pneumatik yang kerjanya dapat bermodulasi diperlukan satu alat kontrol supply udara bertekanan yang khusus bernama I/P Controller. I/P Controller ini mengubah perintah kontrol dari sistem kontrol yang berupa sinyal arus, menjadi besar tekanan udara yang harus disupply ke aktuator.<br />
<br />
*'''Aktuator'''<br />
<br />
Pneumatik aktuator adalah alat yang melakukan kerja pada sistem pneumatik. Ada berbagai macam jenis pneumatik aktuator sesuai dengan penggunaannya. Antara lain adalah silinder pneumatik, diafragma aktuator, serta pneumatik motor.<br />
<br />
<br />
<br />
====Contoh Sistem Pneumatic dalam OpenModelica====<br />
<br />
Berikut adalah contoh simulasi sistem Pneumatic dalam OpenModelica<br />
<br />
[[File:Csm PLdiagram a6f3719314.png|500px|center|thumb|Sistem Pneumatic dalam Openmodelica]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
===2. Hydraulic ===<br />
<br />
Sistem hidrolik adalah suatu sistem yang memanfaatkan tekanan fluida sebagai power (sumber tenaga) pada sebuah mekanisme, sehingga hidrolik digunakan untuk mengontrol, mengirimkan dan memanfaatkan tenaga dengan menggunakan tekanan fluida tersebut.<br />
<br />
<br />
====Hukum Dasar Sistem Hydraulic====<br />
<br />
'''''Hukum Pascal:'''''<br />
<br />
''“Jika tekanan eksternal diberikan pada sistem tertutup, tekanan pada setiap titik pada fluida tersebut akan meningkat sebanding dengan tekanan eksternal yang diberikan.”''<br />
<br />
[[File:Pascal Law Formula.png|100px|center]]<br />
<br />
dimana:<br />
<br />
P = Pressure (Pa)<br />
<br />
F = Force (N)<br />
<br />
A = Area (m<sup>2</sup>)<br />
<br />
'''''Hukum Hidrostatik'''''<br />
<br />
''“Tekanan hidrostatika tidak bergantung pada berat dari suatu fluida, tetapi sangat berhubungan dengan perbedaan ketinggian fluida tersebut” ''<br />
<br />
[[File:Hydrostatic Law.png|400px|center]]<br />
<br />
====Komponen Pada Sistem Hidrolik====<br />
<br />
'''Reservoir'''<br />
<br />
tujuan dari reservoir hidrolik adalah untuk menahan volume fluida, mentransfer panas dari sistem, memungkinkan kontaminan padat mengendap dan memfasilitasi pelepasan udara dan kelembaban dari fluida.<br />
<br />
'''Pump'''<br />
<br />
pompa hidrolik mentransmisikan energi mekanik menjadi energi hidrolik. Hal ini dilakukan oleh pergerakan fluida yang merupakan media transmisi. Ada beberapa jenis pompa hidrolik diantaranya gir, vane dan piston. Semua pompa ini memiliki subtipe berbeda yang ditujukan untuk aplikasi khusus seperti pompa piston sumbu bengkok atau pompa baling-baling kapasitas variabel. Semua pompa hidrolik bekerja dengan prinsip yang sama, yaitu memindahkan volume fluida terhadap beban atau tekanan yang resisten.<br />
<br />
'''Valves'''<br />
<br />
katup hidrolik digunakan dalam sistem untuk memulai, menghentikan dan mengarahkan aliran fluida. Katup hidrolik terdiri dari poppet atau gulungan dan dapat digerakkan dengan alat pneumatik, hidrolik, listrik, manual atau mekanis.<br />
<br />
'''Actuators'''<br />
<br />
merupakan hasil akhir dari hukum Pascal. Di sinilah energi hidrolik diubah kembali menjadi energi mekanik. Hal ini dapat dilakukan melalui penggunaan silinder hidrolik yang mengubah energi hidrolik menjadi gerak dan kerja linier, atau motor hidrolik yang mengubah energi hidrolik menjadi gerak dan kerja berputar. Seperti pompa hidrolik, silinder hidrolik dan motor hidrolik memiliki beberapa subtipe berbeda, masing-masing ditujukan untuk aplikasi desain tertentu.<br />
<br />
<br />
====Contoh Sistem Hidraulik dalam OpenModelica====<br />
<br />
Salah satu contih sistem hidraulik yang ada dalam library openmodelica diantaranya adalah sistem double acting cylinder test. Sistem ini memiliki tujuan untuk mengetest doule acting actuator. Pada sistem ini, motor menggerakan pompa sehingga menghasilkan tekanan untuk megalirkan fluida dari tangki. Jika kita ingin aktuator bekerja, maka fluida akan mengalir dari tangki mengisi ruang A. Lalu fluida di ruang B akan keluar dan kembali ke tangki fluida hidrolik. Jika kita ingin memundurkan aktuator, maka fluida akan masuk ke ruang B, sehingga fluida mendorong actuator bergerak mundur. Setelah itu, fluida diruang A akan kembali ke tangki.<br />
<br />
<br />
[[File:Hidraulic Sys.png|500px|center|thumb|Contoh Sistem Hidraulik dalam Openmodelica]]</div>
Iza Azmar
http://air.eng.ui.ac.id/index.php?title=Valve-Iza_Azmar_Aminudin&diff=56775
Valve-Iza Azmar Aminudin
2021-01-18T12:29:18Z
<p>Iza Azmar: /* Contoh Sistem Hidraulik dalam OpenModelica */</p>
<hr />
<div>Assalamu'alaikum Wr. Wb<br />
Salam Sejahtera untuk kita semua<br />
<br />
Perkenalkan saya:<br />
<br />
Nama : Iza Azmar Aminudin<br />
<br />
NPM : 1806233316<br />
<br />
Kelas : Sistem Fluida-03<br />
<br />
Pada Kesempatan kali ini, saya akan berbagi dengan teman-teman sekailan perihal pembelajaran Sistem Fulida di kelas Sistem Fluida-03. Selamat membaca dan mohon masukannya.<br />
<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 1 | Kamis 12 November 2020 ''' ==<br />
<br />
<br />
Pada kesempatan kali ini, kami mempelajari aliran fluida dalam valve. Kami menggunakan bantun aplikasi CFDSOF untuk menghitung losses yang terjadi pada aliran fluida dalam valve.Kami membahas mengenai ''opened gate valve'' dan simulasi aliran fluida yang sebelumnya sudah dijelaskan melalui dua ''part'' video ''tutorial'' simulasi di platform YouTube. Maka, setelah kelas pertama telah usai kami ditugaskan untuk melakukan hal yang sama kemudian ditambah simulasi tambahan satu ''gate valve''.<br />
<br />
Melalui laman ini, saya akan menjelaskan proses yang telah saya lakukan dalam menjalankan simulasi aliran fluida pada ''gate valve''. Simulasi yang saya lakukan adalah dua kali dengan ''gate valve'' yang sudah disediakan oleh Bang Edo kelas Sisflu 03 dan ''gate valve'' dari sumber lainnya.<br />
<br />
==='''Tugas 1: Simulasi Aliran dalam Valve menggunakan CFDSOF'''===<br />
<br />
'''T Valve''' <br />
<br />
''Valve'' ini sudah disediakan dalam bentuk .stl sehingga kita cukup melakukan simulasi saja. Berikut adalah hasil tangkapan layar dari proses simulasi yang telah dilakukan beserta penjelasannya.<br />
<br />
Berikut adalah hasil simulsi yang telah saya lakukan.<br />
[[File:Real madridtista.png|400px|thumb|center|Tampilan CFD SOF]]<br />
<br />
<br />
[[File:Barcilonaaa.png|400px|thumb|center|Tampilan CFD SOF]]<br />
<br />
<br />
[[File:11114.jpg|400px|thumb|center|Tampilan di Paraview]]<br />
<br />
'''Gate Water Valve'''<br />
<br />
Untuk simulasi objek kedua ini, perangkat lunak yang digunakan masih sama. Pada simulasi ini masih terjadi kendala dan hambatan yang serupa. Berikut penjelasan lebih lengkapnya.<br />
<br />
[[File:NewGateValve1.PNG|500px|center]]<br />
<br />
Simulasi pada perangkat lunak CFDSOF-NG menjalankan proses ''meshing'' dengan hasil yang baik. Gambar di atas adalah proses saat menjalankan proses iterasi.<br />
<br />
[[File:NewGateValve2.PNG|500px|center]]<br />
<br />
Sama seperti kendala sebelumnya, hasil simulasi pada CFDSOF-NG belum memberikan perbedaan distribusi tekanan pada ''valve'' saat di-''import'' ke perangkat lunak Paraview dan hanya memberikan warna biru secara keseluruhan. Hal tersebut membuat distribusi tekanan dan ''pressure drop'' tidak dapat diamati. Untuk kedepannya, akan dilakukan perbaikan dimulai dari perbaikan perangkat lunak yang digunakan.<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 2 | Kamis 19 November 2020 ''' ==<br />
Pada hari ini kami mempelajari bagaimana menggunakan modelica untuk menyelesaikan permasalahan yang ada di modelica.<br />
<br />
<br />
<br />
[[File:Antumisasi.png|400px|thumb|center|Tampilan Modelica]]<br />
<br />
<br />
<br />
[[File:Batamm.png|400px|thumb|center|Tampilan Modelica]]<br />
<br />
kami membahas juga mengenai sistem fluida itu sendiri, dimulai dari definisinya hingga pembahasan mengenai peran dari segitiga kecepatan pada ''blade'' mesin fluida.<br />
<br />
[[File:3_di_aireng.PNG|400px|center|thumb|pembahasan di kelas]]<br />
<br />
Sketsa tersebut menggambarkan juga tentang bagian-bagian dari blade, diantaranya ''hub'' dan ''tip''. Kedua komponen tersebut menyusun cara untuk menghitung spesifikasi dari mesin fluida terkait. Disampaikan juga bahwa analisis tersebut dapat menggunakan tiga metode, yaitu eksperimental, CFD (Computational Fluid Dynamics), dan teoritis. Ketiga metode tersebut saling melengkapi dan memiliki keuntungan-kerugiannya masing-masing. Eksperimental memiliki ''reliability'' paling tinggi karena secara real dilaksanakan sebuah penelitian terkait sebuah simulasi. Metode teoritis tidak lebih real daripada eksperimental, tetapi cukup efisien karena hanya memerlukan perhitungan (tidak perlu melakukan eksperimen), serta hanya bisa untuk sebuah kasus. Sementara itu, metode CFD adalah cara yang paling praktis untuk digunakan dan dapat dipraktekkan pada kondisi yang berubah-ubah, misal simulasi berputarnya sebuah turbin. Namun, CFD belum divalidasi secara langsung seperti kedua metode sebelumnya.<br />
<br />
[[File:5_di_aireng.PNG|400px|center|thumb|pembahasan di kelas]]<br />
<br />
Sesi kelas dilanjutkan dengan berdiskusi terkait perbedaan turbin impuls dan turbin reaksi. Kami juga berdiskusi terkait perbedaan mendasarnya, serta perbedaan bentuk dasar geometri ''blade''-nya, dimana ''blade'' turbin impuls lebih cekung.<br />
<br />
<br />
<br />
==='''Tugas 2: Mencoba Example dari Library OpenModelica'''===<br />
<br />
Tugas ketiga yang diberikan kepada kelas Sistem Fluida 03 adalah mengkaji dan mempelajari simulasi permodelan sistem fluida pada aplikasi OpenModelica, lebih spesifiknya adalah menggunakan fitur Examples di bagian Fluid Library. Kami ditugaskan untuk merekap hasil pembelajaran kita di air.eng.ui.ac.id seperti biasa.<br />
<br />
Melalui fitur yang ada di OpenModelica tersebut, contohnya Example (fluid library), sepertinya kita dapat melakukan simulasi aliran hingga sistem fluida (perpipaan).<br />
<br />
[[File:Fiturexample2.png|200px|center]]<br />
<br />
Gambar di atas adalah subfitur dari fitur Example yang terdapat di Library Fluid. Hasil pelajaran yang saya dapatkan adalah fitur-fitur tersebut dapat digunakan untuk menjalankan simulasi aliran sistem fluida. Kendati demikian, saya belum menemukan cara untuk dapat melakukan simulasi menggunakan aplikasi ini, proses tersebut masih saya lakukan dengan mencari referensi dan video di YouTube. Sejauh ini, saya menggunakan referensi modul OpenModelica, tayangan YouTube mengenai OpenModelica, dan bertanya kepada sesama rekan sekelas, dimana proses tersebut masih berlanjut hingga tulisan ini dibuat.<br />
<br />
Lebih dari itu, kita juga sudah dapat melakukan simulasi sistem fluida karena OpenModelica telah menyediakan ''template'' simulasi sistem fluida. ''Template'' tersebut dapat dilakukan dengan cara mengklik PumpingSystem pada fitur Examples. Berikut adalah ''template'' simulasi aliran fluida tersebut.<br />
<br />
[[File:Pumpsystem.PNG|500px|thumb|center|Simulasi aliran sistem fluida dari aplikasi OpenModelica]]<br />
<br />
<br />
Selain itu, ada pula fitur yang lain mengenai ''tank'' dengan masih melalui fitur Examples. Saya mencoba untuk ''input'' EmptyTank dan TankWithOverflow pada fitur tersebut, kemudian akan ditampilkan mengenai sketsa simulasi beserta metoda numerik atau ''coding''-nya.<br />
<br />
[[File:Emptytanks.PNG|500px|thumb|center|Fitur EmptyTanks]]<br />
<br />
[[File:Overflowtank.PNG|500px|thumb|center|Fitur TanksWithOverflow]]<br />
<br />
<br />
Kemudian, saya mencoba untuk melakukan ''simulate'' pada TankWithOverFlow yang sudah tersedia. Maka, saya memperoleh besaran angka mengenai tekanan dan properti lainnya. Di bawah ini adalah gambaran dari hasil perhitungan atau hasil ''simulate'' yang dilakukan.<br />
<br />
[[File:Hasiltank.PNG|500px|thumb|center]]<br />
<br />
but juga didapatkan besaran dari data yang telah disebutkan, seperti tekanan (1.589 bar), temperatur (20 degC), mass flow (2 kg/s), dan lain-lain<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 3 | Kamis 26 November 2020 ''' ==<br />
<br />
Pertemuan hari ini dibuka Pak Dai dengan memperkenalkan Pak Hariyo yang akan berbagi ilmu dengan kami terkait simulasi di open moelica. Selain itu, Pak Dai mengajak berdiskusi mahasiswa yang ada di kelas tentang definisi pemodelan sistem fluida. Lalu, yang saya dapat mengenai pemodelan sistem fluida dari penjelasan Pak Dai adalah sebagai berikut :<br />
<br />
Pemodelan fluida adalah usaha untuk mempelajari sistem aktual melalui suatu sistem yang disimplifikasi. Model tersebut adalah sistem yang disederhanakan yang bertujuan untuk mempresentasikan kondisi aktualnya. Permodelan itu sangat diperlukan karena bisa mempersulit proses saat menghadapi kondisi yang aktual yang komplek seperti skala yang besar, temperatur yang tidak tentu, dan semacamnya. <br />
<br />
Dari hal tersebut diperlukan pembuatan sistem untuk replika dari kondisi aktual tersebut. Sistem yang dibuat juga akan mempermudah dalam mempelajari mata kuliah terkait, yaitu Sistem Fluida dalam perubahan-perubahan variabel pada model dari sistem.<br />
<br />
Model dibagi menjadi 2, yaitu Model Fisik dan Model Virtual.<br />
<br />
Model Fisik merupakan pembuatan pemodelan dari alat tersebut. Sementara, Model Virtual adalah pembuatam pemodelan dengan cara menggunakan komputer atau komputasi yang memerlukan sistem fisika atau ilmu dasar, seperti prinsip fluida.<br />
<br />
Selain diskusi tersbut, Pak Hariyo memberikan arahan untuk simulasi menggunakan aplikasi OpenModelica mengenai Two Tanks, yaitu sebuah sistem fluida yang berbentuk horizontal & Empty Tank yang berbentuk vertikal.<br />
<br />
'''Analisa Two Tanks'''<br />
<br />
Pada deskripsi pada kolom di samping kanan. Terdapat penjelasan atau deskripsi singkat mengenai sistem example tersebut. Dikatakan bahwa terdapat dua pipa dengan ketinggian fluida pada tank satu dan dua berturut-turut adalah 0.9 dan 0.2 m beserta temperaturenya. Kemudain juga tertulis bahwa aliran akan mengalami titik equilibrium pada waktu 1.5 s dimana setelah itu tidak akan ada perubahan volume atau ketinggian air relative terhadap waktu. Dalam mencapai waktu 1.5 maka air akan mengalami perubahan yaitu penurunan volume pada tank 1 dan kenaikan pada tank 2 seiring terjadi perpindahan fluida dari tank 1 menuju tank 2 sampai tidak terjadi aliran kembali pada saat ketinggian fluida pada tank mencapa 0.5 m.<br />
[[File:Ysbp w3 1 1.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
[[File:Ysbp w3 1 2.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Berikut ini adalah laman coding dari pemodelan yang hendak disimulasikan.<br />
[[File:Ysbp w3 1 3.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Nomor 1 adalah maximum waktu dimana simulasi akan berhenti secara otomatis pada waktu 1.5 dan klik ok untuk melaksanakan simulasi.<br />
[[File:Ysbp w3 1 4.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Foto berikut adalah parameter atau dimensi pada tank. Baik tank satu dan dua memiliki area yang sama namun yang membedakan adalah ketinggian fluida pada masing-masing tangki.<br />
[[File:Ysbp w3 1 5.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Foto berikut adalah parameter atau dimensi pada pipa. Tentunya untuk dimensi dapat kita atur atau setting sedemikian rupa sesuai dengan kehendak dan kebutuhan kita dalam mensimulasikan suatu aliran fluida.<br />
[[File:Ysbp w3 1 6.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Jadi skema yang saya pikirkan adalah: Karena terdapat perbedaan ketinggian fluida pada tank satu dan dua sehingga sesuai dengan hukum aliran fluida, air akan mengalir dari daerah yang lebih tinggi menuju reservoir atau posisi yang lebih rendah. Maka pada simulasi ini tank 1 akan mengalami pengurangan volume dan tank dua akan mengalami kenaikan seiring adanya aliran fluida melalui pipa sampa pada titik equilibrium pada waktu 1.5 s dan ketinggian kedua tank adalah 0.5 m<br />
[[File:Ysbp w3 1 7.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
'''Analisis Empty Tanks'''<br />
<br />
Pada simulasi kedua ini, Pak Hariyo mencoba menggunakan fitur empty tanks yang dapat diakses dari libraries, yaitu: Modelica -> FLuid -> Examples -> Tanks -> Empty Tanks. Pada fitur ini dapat kita lihat pada default settingsnya terdapat dua tank yang dihubungkan oleh suatu pipa. Adapun fitur tersebut adalah empty tanks dimana pada simulasi ini terdapat dua tanki yang dihubungkan oleh satu pipa antara satu dengan lainnya. Berikut ini adalah penampang gambar fitur empty tanks:<br />
[[File:Ysbp w3 2 1.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Berikut ini adalah pemodelan dari dua buah tank (tank satu dan tank dua) yang dihubungkan melalui suatu pipa beserta asumsi gravitasional pada pojok kanan atas.<br />
[[File:Ysbp w3 2 2.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Berikut ini adalah bentuk coding dari pemodelan empty tanks.<br />
[[File:Ysbp w3 2 3.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Kemudian apabila kita mengklik pada tank maka akanterdapat settingan untuk mengatur parameter tank tersebut. Pada pemodelan ini cross section dan tinggi tank satu dan dua adalah sama (Volume sama juga). Namun yang membedakan adalah tinggi ataupun volume dari fluida yang terdapat di dalam tank. dimana pada tank satu sebesar 1 m^3 dan tank dua sebesar 10^-6 m^3.<br />
[[File:Ysbp w3 2 4.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Berikut ini adalah gambar parameter dari pipa yang menghubungkan tank satu dan dua.<br />
[[File:Ysbp w3 2 5.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Sebelum dilakukan simulasi, dilakukan terlebih dahulu setup simulasi dengan menentukan time start/stop. Pada simulasi ini time terset selama 50 detik. Setelah itu dapat mengklik 'Ok' untuk memulai simulasi.<br />
[[File:Ysbp w3 2 6.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Setelah dilakukan simulasi akan muncul fitur plotting secara otomatis pada layar. Dengan mencentang parameter volume pada tank satu dan dua, kita dapat melihat grafik perubahan volume pada pipa satu dan dua. Dimana volume pada tank satu berkurang sementara volume pada tank dua menunjukan kenaikan seiring terjadinya aliran fluida dari tank satu menuju tank dua melalui pipa. Sampai pada posisi pipa satu kosong dan pipa dua terisi sebanyak volume pipa satu yaitu sebanyak 1 m^3<br />
[[File:Ysbp w3 2 7.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
<br />
<br />
==='''Tugas 3: Analisis Pemodelan Sistem Dengan Tools Openmodellica'''===<br />
<br />
'''Open Modelica Heating System'''<br />
[[File:Tugas3_sifluu_1.png|center|400px|thumb|Heating System]]<br />
1. Deskripsi Uraian Fisik<br />
Pada model sistem fluida ''Heating System'', tujuan dari sistemnya adalah untuk memanaskan fluida melalui sebuah skema sistem fluida dan dipanaskan dengan suatu sistem pemanasan. Nemun, di situ juga terdapat keterlibatan dari komponen-komponen controlling system. Komponen tersebut berfungsi untuk memberikan feedback dan menyesuaikannya dengan temperatur fluida yang diinginkan.<br />
<br />
'''2. Prosedur analisa pemodelan'''<br />
<br />
'''3. Analisis dan Intepretasi Hasil Pemodelan'''<br />
<br />
'''4. Konsep utama hukum fisika yang diimplementasikan dalam pemodelan'''<br />
'''5. Hasil simulasi parameter untuk mendukung kesimpulan yang diperoleh'''<br />
<br />
<br />
'''Open Modelica Three Tanks'''<br />
[[File:Tugas3_sifluu_2.png|center|400px|thumb|Three Tanks]]<br />
<br />
'''1. Deskripsi Uraian Fisik'''<br />
Pada model sistem fluida ''Three Tanks'' menunjukkan adanya 3 buah tanki yang berisi fulida(air), disetiap tanki memiliki volume air yang berbeda, yaitu pada tanki pertama berisi air dengan volume 8 m^3,serta tangki kedua dan ketiga terisi air dengan volume 3 m^3 .<br />
<br />
'''2. Prosedur analisa pemodelan'''<br />
Dalam melakukan permodelan analisa three-tank di openmodelika, kita dapat dilakukan dengan langkah-langkah berikut:<br />
<br />
a.Membuka aplikasi openmodelica<br />
<br />
b.Membuka library openmodelica dengan memilih file Three Tank yang dapat ditemukan memalui cara berikut: (Modelica - >Fluid ->Example -> Tanks => Three Tanks)<br />
<br />
c.Cek gambar permodelan yang akan di analisis, jika sesuai maka check kodingan dengan mengklik symbol checklist berwarna hijau.<br />
<br />
d.Jika semua variable sudah sesuai, maka lakukan simulasi dengan meng klik symbol (->) berwarna hijau dan tunggu beberapa saat untuk mengatahui hasil simulasinya.<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 3 | Kamis 26 November 2020 ''' ==klik ploting yang terdapat di pojok kanan bawah sebelah model sehingga kita dapat melihat hasil simulasi dan dapat di replesentasikan dalam bentuk grafik dengan mencentang variable yang ingin dibandingkan.<br />
<br />
f.Jika ingin mensimulasikan pada interval waktu tertentu maka, kit abs klik symbol S pada bagian model dan mengubah stop time sesuai dengan interval waktu yang kita butuhkan<br />
<br />
<br />
'''3. Analisis dan Intepretasi Hasil Pemodelan'''<br />
<br />
'''4. Konsep utama hukum fisika yang diimplementasikan dalam pemodelan'''<br />
<br />
'''5. Hasil simulasi parameter untuk mendukung kesimpulan yang diperoleh'''<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 4 | Kamis 3 Desember 2020 ''' ==<br />
<br />
Pada pembelajaran kali ini, kami mempelajari simulasi di perangkat lunak OpenModelica. Materi kelasnya adalah remodeling dari examples pada open modelica. <br />
<br />
[[File:3des2020dokum1.jpg|500px]]<br />
<br />
1. Pertama menginput semua equipment pada modeling sheet.<br />
<br />
2. Lalu menyusun dan menyambungkan equipment menjadi sistem<br />
<br />
3. Lalu isi parameter di setiap equipment. Check modeling.<br />
<br />
4. Simulasikan.<br />
<br />
Berikut hasil remodelling dari example. Bagian kiri adalah example dan bagian kanan adalah remodelling.<br />
<br />
[[File:TT2.jpg|500px]]<br />
<br />
Lalu remodeling empty tank dan perbandingan hasilnya seperti ini<br />
<br />
[[File:ET001.jpg|500px]]<br />
<br />
Lalu melakukan permodelan konservasi massa pada control volume.<br />
<br />
[[File:consmass.jpg|700px]]<br />
<br />
Berikut kodingnya<br />
<br />
[[File:consmass1.jpg|700px]]<br />
<br />
dan berikut hasilnya<br />
<br />
[[File:consmass2.jpg|700px]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
==='''Tugas 4: Pemodelan Sistem Fluida dengan OpenModelica'''===<br />
<br />
Perhatikan gambar sistem fluida di dalam suatu Siklus Kombinasi Pembangkit Daya (Combined Cycle Power Plant) seperti diberikan dalam gambar, dan berilah uraian penjelasan pertanyaan berikut :<br />
<br />
[[File:Sistem Fluida pr4.png|500px|center|thumb|ThermoSysPro.Examples.CombinedCyclePowerPlant.CombinedCycle_Load_100_50]]<br />
<br />
<br />
'''1. Bagaimanakah analisa termodinamika (konservasi massa dan energi) pada sistem tersebut, buat skematik analisisnya.'''<br />
<br />
Model Combined Cycle Power Plant digunakan untuk mensimulasikan reduksi beban berlangkah pada power generator dari 100% menjadi 50% dalam waktu 800 detik. Terdapat 2 sistem dalam simulasi ini, yaitu sistem dengan ''gas turbine'' dan ''steam turbine.'' Berikut adalah keterangan mengenai sistem ''gas turbine'' dan steam turbine.''<br />
<br />
<br />
'''a. Gas Turbine'''<br />
[[File:Screen Shot 2020-12-10 at 02.27.41.png|200px|right|thumb|Gas Turbine dalam simulasi]]<br />
Komponen:<br />
<br />
(-) Compressor : Meningkatkan tekanan udara dan temperature udara sebelum dialirkan menuju combustion chamber . Proses pada compressor adalah isentropic-adiabatik<br />
<br />
(-) Combusition Chamber: Tempat dimana udara yang sudah dinaikan pressure dan temperature di kompresor disatukan dengan bahan bakar menyebabkan temperature udara meningkat dengan kondisi isobaric. Udara panas hasil ruang bakar diteruskan ke turbine.<br />
<br />
(-) Turbine : Gas panas yang memiliki temperature dan pressure tinggi diteruskan ke turbin untuk memutarkan turbin. Hasil dari turbin ada dua. Yaitu power yang nantinya akan diteruskan ke altenator generator dan udara panas hasil dari turbin gas yang akan diteruskan ke Heat Recovery Steam Generator.<br />
<br />
<br />
Sistem:<br />
<br />
Gas Turbine yang berputar akibat dari panas yang di hasilkan pada combustiom chamber yang di aliri oleh nozzle menuju turbin. Siklus yang terjadi dalam gas turbine adalah siklus rankine.<br />
[[File:Rankine-cycle.jpg|200px|center|thumb|Siklus Rankine]] <br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
'''b. Steam Turbine'''<br />
[[File:Screen Shot 2020-12-10 at 02.45.29.png|300px|right|thumb|Gas Turbine dalam simulasi]]<br />
Komponen:<br />
<br />
(-) Heat Recovery Steam Generator (HRSG) adalah equipment yang digunakan untuk menggunakan panas dari terusan turbin gas panas yang digunakan untuk memutarkan turbin multi stage dari HP, MP dan LP.<br />
<br />
<br />
Sistem :<br />
Panas turbin masuk HRSG dan dipanaskan kembali diteruskan ke turbin multi stage turbin dan memutarkan turbin. Semua turbin yang memutarkan shaft di searahkan di alternater agar menyelaraskan Gerakan shaft untuk memutarkan generator dan menghasilkan listrik. Pada LP turbine uap panas dimasukan ke condenser. Uap panas diubah menjadi liquid di condenser. Liquid dipompa kan lagi ke LP drum untuk di siklus ulang di HRSG. Gas Turbine Engine menggunakan siklus braytone dan Steam turbine menggunakan siklus rankine.<br />
[[File:Bryton-cycle.jpg|300px|center|thumb|Bryton Cycle]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
'''2. Lakukan identifikasi komponen-komponen utama pada sistem serta berilah deskripsi fungsi kerjanya dalam sistem dan penjelasan analisis parameter yang digunakan.'''<br />
<br />
<br />
'''Bagian 1: Turbin Gas'''<br />
<br />
*Rangkaian Gas Turbine<br />
[[File:TugasSistem16.PNG|400px|center|thumb|Rangkaian Gas Turbine]]<br />
<br />
<br />
*'''Compressor''': Meningkatkan tekanan udara dan temperature udara sebelum dialirkan menuju combustion chamber . Proses pada compressor adalah isentropic-adiabatik<br />
[[File:TugasSistem17.PNG|400px|center|thumb|Compressor]]<br />
<br />
<br />
*'''Gas Turbine:''' untuk mengubah energi dari tekanan pada suatu fluida menjadi energi kinetik yang nantinya digunakan untuk memutar generator.<br />
[[File:TugasSistem18.PNG|400px|center|thumb|Gas Turbine]]<br />
<br />
<br />
*'''Combustion Chamber:''' Ruang pembakaran/bertemunya bahan bakar dan udara untuk menghasilkan energi panas<br />
<br />
[[File:TugasSistem20.PNG|300px|left|thumb|Combustion Chamber(1)]]<br />
[[File:TugasSistem19.PNG|400px|center|thumb|Combustion Chamber(2)]]<br />
[[File:TugasSistem21.PNG|400px|center|thumb|Combustion Chamber(3)]]<br />
<br />
<br />
<br />
'''Bagian 2: HRSG (Steam Generator)'''<br />
*'''Condenser:''' Untuk mengkondensasikan uap hasil pembuangan ekstraksi turbin menjadi titik-titik air (air kondensat)<br />
[[File:TugasSistem2.PNG|400px|center|thumb|condenser]]<br />
<br />
<br />
*'''Drum:''' Tempat penampungan air panas dan tempat terbentuknya uap<br />
[[File:TugasSistem3.PNG|400px|center|thumb|Drum]]<br />
<br />
<br />
*'''Generator:''' Pembangkit listrik dengan mengubah energi mekanik menjadi energi listrik<br />
[[File:TugasSistem4.PNG|400px|center|Generator]]<br />
<br />
<br />
*Superheater Heat Exchanger: untuk memanaskan uap jenuh yang keluar dari steam drum, dengan memanfaatkan gas panas hasil pembakaran. Terdiri dari 3 komponen yaitu 3 yaitu superheater HP,MP dan LP.<br />
[[File:TugasSistem5.PNG|400px|center|Superheater Heat Exchanger]]<br />
<br />
<br />
*Evaporator Heat Exchanger<br />
[[File:TugasSistem6.PNG|400px|center|thumb|Evaporator]]<br />
<br />
<br />
<br />
*Economiser Heat Exchanger<br />
[[File:TugasSistem7.PNG|400px|center|thumb|Economiser]]<br />
<br />
<br />
<br />
*'''Pipe:'''sebagai penyaluran fluida di system.<br />
[[File:TugasSistem8.PNG|400px|center|thumb|Pipe]]<br />
<br />
<br />
*'''Pump:''' untuk menggerakan fluida dengan menaikkan tekanan pada fluida<br />
[[File:TugasSistem9.PNG|400px|center|thumb|Pump]]<br />
<br />
*'''Steam Turbine''' <br />
<br />
Stodola Turbine: mengubah energi potensial uap menjadi energi kinetik dan selanjutnya diubah menjadi energi mekanis dalam bentuk putaran poros turbin. Steam turbine berputar akibart dari uap panas HRSG. Pada steam turbine ada 3 turbine multistage dimana turbine High Pressure, Medium Pressure dan Low Pressure yang sama sama menggerakan shaft untuk memutarkan generator. Berikut parameter dari steam turbine.<br />
[[File:TugasSistem10.PNG|400px|center|thumb|Steam Turbine]]<br />
<br />
<br />
*'''Control Valve :''' valve yang digunakan sebagai pengontrol laju aliran fluida yang berada pada system yaitu control valve<br />
[[File:TugasSistem11.PNG|400px|center|thumb|Control Valve]]<br />
<br />
<br />
*'''Water Mixer:'''sebagai penyampur fluida di HRSG<br />
[[File:TugasSistem12.PNG|400px|center|thumb|Water Mixer]]<br />
[[File:TugasSistem13.PNG|400px|center|thumb|Water Mixer]]<br />
<br />
<br />
*'''Water Splitter'''<br />
[[File:TugasSistem14.PNG|400px|center|thumb|Water Splitter]]<br />
[[File:TugasSistem15.PNG|400px|center|thumb|Water Splitter]]<br />
<br />
<br />
'''3. Medium fluida kerja apa saja yang terjadi dalam proses siklus tersebut, dan bagaimanakah proses analisis perhitungan dalam pemodelan.'''<br />
<br />
Medium fluida kerja yang bekerja dalam proses tersebut sebagian besar adalah Mesin Fluida, yaitu:<br />
<br />
(-)Turbin Gas (Menghasilkan kerja) dari Natural Gas ke Superheated gas<br />
<br />
(-)Turbin Uap (Menghasilkan kerja) Uap panas dan superheated gas<br />
<br />
(-)Pompa Sentrifugal (Membutuhkan kerja) Fluida cair<br />
<br />
(-)Kompresor (Membutuhkan kerja) Natural gas<br />
<br />
Pada Analisa perhitungannya menggunakan hukum konservasi energi dan konservasi massa. Pada kompresor, pompa,turbin, dan HRSG mengalami proses adiabatik di mana proses adiabatik adalah proses yang tidak terjadi pergantian kalor dari sistem kelingkungan ataupun sebaliknya. Pada proses ini diasumsikan kondisi steady state dan energi kinetic potensial diabaikan.<br />
<br />
<br />
<br />
'''4. Jelaskan flow line (jalur koneksi) masing-masing yang diberi warna hitam, merah, dan biru sesuai dengan interkoneksi yang diberikan dalam diagram tersebut.'''<br />
<br />
- Jalur hitam<br />
<br />
Jalur koneksi warna hitam yang tebal pada sistem Combined Cycle Power Plant menunjukkan alur gas yang terjadi pada sistem tersebut. Pada sistem tersebut, jalur gas tersebut adalah jalur suplai udara pada Gas Turbine dan jalur exhaust dari Gas Turbine<br />
<br />
- Jalur merah<br />
<br />
Jalur koneksi warna merah pada sistem Combined Cycle Power Plant menunjukkan alur uap temperatur tinggi pada sistem. Jalur uap tersebut melalui bagian Heat Exchanger, dan menyuplai uap untuk menggerakkan Turbin Uap Stodola.<br />
<br />
- Jalur biru<br />
<br />
Jalur koneksi warna biru pada sistem Combined Cycle Power Plant menunjukkan alur uap temperatur rendah pada sistem. Jalur ini terdapat di proses Heat Exchanger terutama pada bagian economizer, dan tangki penyimpanan.<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 5 | Kamis 10 Desember 2020 ''' ==<br />
<br />
Pada pembelajaran sistem fluida hari ini, Pak Hariyo membahas kembali mengenai pemodelan sistem fluida. Salah satu pemodelan sistem yang dianalisa adalah model kompresor yang terdapat di dalam library ThermoSysPro.<br />
<br />
Kemudian kami diminta untuk melakukan remodelling dari kompresor. Pertama kita harus mengidentifikasi komponen-komponen yang terdapat pada model kompresor. Pada model kompresor, terdapat kompresor, pipa, dan sumber kondisi batas, dan pembuangan (sink).<br />
<br />
Pada komponen-komponen pada model kompresor, terdapat parameter-parameter yang dapat diubah. Seperti contoh pada komponen kompresor, terdapat parameter Compression Factor, Isentropic Efficiency, dan Power Losses due to hydrodynamic friction.<br />
<br />
<br />
OpenModelica menyediakan fitur skema kompresor yang dapat diakses dari librarynya dalam ThermoSysPro--> Examples--> SimpleExamples--> TestCompressor, dimana skemanya menapilkan gambaran seperti gambar berikut.<br />
<br />
[[File:TestKompresor.PNG|360px|center|thumb|Diagram Test Compressor dari OpenModelica]]<br />
<br />
Berangkat dari hal tersebut, kami diminta untuk mensimulasikan permodelan kompresor yang sama, hanya saja susunan komponen sistem fluidanya kami yang menyusun secara manual. Kemudian dari hal tersebut, kami diminta untuk membandingkan hasil simulasi template dari OpenModelica dengan hasil dari yang kami buat.<br />
<br />
Gambaran dari komponen kompressor tersebut dapat diakses dengan Machines--> Components--> Compressor, dan tampilannya sebagai berikut.<br />
<br />
[[File:KompresorVian.PNG|150px|center|thumb|Element kompresor dari environtment openmodelica]]<br />
<br />
setelah itu kami melakukan remodelling dari contoh sistem kompresor tersebut. Kemudian di akhir pertemuan pak Hariyo memberikan kami Tugas Besar<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 6 | Kamis 17 Desember 2020 ''' ==<br />
<br />
Pada minggu ini, kelas sistem fluida diisi oleh kuliah tamu yag diisi oleh Pak Dr. Harun alumni S3 DTM yg juga berkecimpung di sektor industri pembangkit tenaga listrik bersedia untuk memberikan materi. Beliau adalah CEO PT Indopower Internasional. <br />
<br />
Kuliah kali ini membahas mengenai Combined-Cycled Power Plant (CCPP) yang digunakan dalam industri untuk membangkitkan listrik menggunakan combined cycle.<br />
<br />
Evaluasi dari combined cycle salah satunya adalah efisiensi, harga, yang mnejadi patokan pemilihan tander. <br />
<br />
<br />
Sebelum membahas mengenai CCPP, pak Harun memberikan sedikit pengenalan mengenai turbin gas. Di awal tahun 1950, sekitar 224 turbin gas mulai beroperasi di seluruh dunia. Kapasista turbin gas pada saat itu berkisar sekitar 27.000kW. Turbin gas merupakan combustion turbine yang memiliki beberapa konfigurasi seperti turbojet, turboprop, turboshaft, high-bypass turbofan, low bypass afterburning turbofan. Sekedar pengetahuan, turboprop biasanya dipasang di pesawat karena paling hemat bahan bakar dibanding gas turbin lainnya. Turbin gas terdiri dari 2 tipe: 1.) Heavy Duty; 2.) Aeroderivative. Untuk siklus gas turbin yang digunakan adalah siklus Brayton.<br />
<br />
Terdapat beberapa pertimbangan dalam memilih turbin gas, beberapa pertimbangan tersebut adalah tahun dibuat produknya, efisiensi site, heat rate, dan fuel consumption<br />
<br />
CCPP merupakan pembangkit listrik yang menggunakan 2 siklus yaitu siklus dari turbin gas (Brayton Cycle) dan siklus dari turbin uap (Rankine Cycle). Secara garis besar digambarkan oleh flow berikut:<br />
<br />
[[File:Combined Cycle Power Plant FlowDiagram.jpg|thumb|Flow diagram sederhana dari Combined Cycle Power Plant|800px|center]]<br />
<br />
[[File:TurbinVian7.JPG|500px|center]]<br />
<br />
Dengan memanfaatkan energi sisa dari turbin gas untuk menggerakkan turbin uap, maka efisiensi dari pembangkit listrik jenis ini tinggi.<br />
<br />
=='''Sinopsis Tugas Besar'''==<br />
Pada tugas besar kali ini saya akan mensimulasikan suatu sistem fluida untuk pembangkitan daya listrik menggunakan mesin-mesin fluida. Kali ini, saya akan melakukan suatu simulasi pada drum boiler menggunakan perangkat openmodelica. Steam Drum atau drum boiler adalah salah satu komponen pada boiler pipa air yang berfungsi sebagai reservoir campuran air dan uap air, dan juga berfungsi untuk memisahkan uap air dengan air pada proses pembentukan uap superheater. Namun tidak semua boiler pipa air (water tube) yang menggunakan steam drum ini. Boiler supercritical beroperasi pada tekanan sangat tinggi di atas tekanan kritis, sehingga tidak dimungkinkan terbentuk gelembung-gelembung uap air, karena itulah boiler supercritical tidak memerlukan steam drum untuk memisahkan air dengan uap air.<br />
<br />
[[File:Boiler drum fig1.jpg|300px|center|thumb|Ilustrasi Boiler Drum Source: https://www.eurotherm.com/process-control-applications/boiler-drum-level-control/]]<br />
<br />
== ''' Tugas Besar''' ==<br />
<br />
==='''Judul: Pemodelan ''Drum Boiler'' untuk keperluan PLTU dengan Menggunakan Perangkat OpenModelica'''===<br />
<br />
Oleh:<br />
Iza Azmar Aminudin (1806233316)<br />
<br />
===Pendahuluan===<br />
Kebutuhan energi di Indonesia yang semakin sehari akan semakin meningkat seiring dengan semakin banyaknya pertumbuhan manusia dan juga mobilitas manusia modern yang sangat tinggi dan oerlu ditunjang oleh energi yang cukup. Salah satu sumber energi yang sering dimanfaatkan di Indoensia adalah listrik dari PLTU. Di sisi lain, Pembangkit uap atau boiler adalah satu komponen penting dalam PLTU, dimana bolier berperan merubah panas dari sumber energi menjadi ke fluida pendingin primer ke pendingin sekunder yang menghasilkan uap untuk menggerakkan turbin, kualitas uap yang dihasilkan berpengaruh terhadap keluaran daya listrik PLTU. Salah satu komponen pada boiler adalah Steam Drum yang berfungsi menampung air umpan sistem dalam pembuatan uap yang temperaturnya cukup tinggi dan memisahkan fluida antara fase gas dan fase cair. <br />
<br />
Pembangkit uap merupakan adalah proses yang kompleks dan rumit dan berperilaku nonlinier (Adam, 1999). Model matematika lengkap biasanya menggabungkan beberapa aspek. Untuk pemodelan boiler untuk skala besar biasa dilakukan dengan menggunakan software besar dan berbasar seperti RELAP, TRAC dan Reyes walau demikian software ini mahal dan rumit. Sedangkan model sederhana lebih cocok untuk digunakan dalam pemodelan sistem dan untuk dikembangkan dalam penelitan bidang kendali pada suatu universitas. Untuk itu, pada kesempatan ini, penulis akan membuat suatu pemudelan sederhana dengan menggunakan software open modelica sebagai perangkat untuk mensimulasikan salah satu aplikasi sistem fluida yaitu drum boiler.<br />
<br />
Tugas besar sistem fluida dilaksanakan untuk dapat membantu kami memahami aplikasi mata kuliah sistem fluida (perpipaan beserta mesin fluidanya) pada suatu sistem. Tugas besar berbentuk suatu simulasi yang dilakukan dengan mengaplikasian perangkat lunak OpenModelica karena kondisi secara ril dapat ditinjau dengan metode tersebut. Dengan menggunakan aplikasi ini, kami juga dapat mendapatkan gambaran dengan mudah terkait berbagai aspek pada waktu yang sesungguhnya sesuai dengan parameter dan variabel yang kita tentukam secara real time.<br />
<br />
Terdapat tiga proses perhitungan dalam sistem fluida, seperti yang pernah disebutkan di kelas, yaitu secara eksperimental, simulasi, dan perhitungan manual (teoritis) untuk validasi. Selain itu, apabila kami melakukan simulasi secara nyata dengan miniatur atau prototipe komponen, hal tersebut tidak memungkinkan. Jika melakukan perhitungan dengan teoritis, maka hal tersebut perlu dilatih pada saat kami berkuliah dan perhitungan manual akan melibatkan perhitungan yang rumit dan banyak faktor faktor yang diabaikan seperti kondisi yang dianggap steady state. Dengan begitu, kami melakukan simulasi ini akan dirasa paling cocok apabila menggunakan metode CFD (komputasi).<br />
<br />
<br />
<br />
===Dasar Teori===<br />
Boiler adalah bejana tertutup yang menyediakan sarana untuk mengkonversi air menjadi uap. Uap di bawah tekanan kemudian digunakan untuk mentransfer panas untuk selanjutnya menajadi uap. Boiler atau pembangkit uap uap adalah suatu sistem atau peralatan yang mengubah energi seperti energi kimia dari bahan bakar seperti batubara, minyak, gas atau energi nuklir menjadi energi panas dan menggunakan untuk memanaskan air menjadi uap air. Uap air yang dihasilkan kemudian digunakan untuk memanaskan bahan atau melakukan kerja mekanik melalui sebuah mesin berputar seperti turbin. Pada pembangkit lisrik maka turbin akan menggerakan generator penghasil arus listri. Secara umum, boiler ap memiliki dua subsistem utama. Subsistem pertama adalah tungku boiler dimana bahan bakar dan udara dicampur dan dibakar untuk menghasilkan gas panas buang. Sedangkan subsistem kedua adalah subsistem transfer panas yang biasanya terdiri steam drum. Steam Drum adalah suatu alat pada boiler yang berfungsi menampung air dari feedwater sistem dalam pembuatan uap yang temperaturnya cukup tinggi dan memisahkan fluida antara fase gas dan fase cair (steam).<br />
<br />
Besar/kualitas steam yang dihasilkan baik itu suhu, tekanan maupun laju aliran steam sangat dipengaruhi oleh aliran gas buang panas yang dihasilkan dari pembakaran di dalam turbin gas. Di samping itu, steam yang dihasilkan juga dipengaruhi oleh level dari drum itu sendiri. Untuk bisa dihasilkan steam dengan kualitas yang baik tersebut, maka berbagai parameter di dalamnya harus dapat dikontrol dengan baik, mengingat karakteristik dinamiknya yang sering berubah menyesuaikan beban proses yang ada. Salah satu komponen kontrol yang penting adalah High Pressure Steam Drum (HP Drum). Parameter kontrol yang harus dijaga dengan baik adalah level air pada steam drum tersebut yang harus selalu dijaga pada ketinggian tertentu. Apabila terlalu tinggi, maka steam akan basah sehingga berpotensi merusak peralatan-peralatan yang menggunakan steam tersebut, seperti steam turbine dan lain-lainnya. Sebaliknya apabila terlalu rendah, maka tube-tube dari boiler yang bersangkutan akan menjadi over heated sehingga umur boiler menjadi singkat.<br />
<br />
Sistem boiler merupakan sistem pembangkit uap panas (steam generator) yang memanfaatkan energi perpindahan panas dari hasil pembakaran untuk mengubah air menjadi produk utama berupa steam. Dua jenis pembangkit daya yaitu berupa turbin gas, dan turbin steam atau dikenal sebagai Combined Cycle (CC), maupun Combined Heat Power (CHP) menghasilkan energi listrik dan panas. Oleh sebab itu boiler dibedakan dalam dua tipe, yaitu:<br />
<br />
'''1.''' Boiler dengan pembakar (fired boiler) yang digunakan pada sistem pembangkit daya dengan turbin steam; <br />
<br />
'''2.''' Boiler tanpa pembakar (unfired boiler atau Heat Recovery Steam Generation/HRSG) yang berfungsi sebagai penukar panas (heat exchanger) untuk mengubah gas panas dan air menjadi steam.<br />
<br />
Karakteristik serta sirkulasi operasi kedua jenis boiler tersebut pada prinsipnya sama yaitu menghasilkan steam dari air dengan memanfaatkan energi panas. Keduanya mempunyai kehandalan (reliability) operasi serta perpindahan panas maksimum yang memegang peranan penting, dan sifatnya kritis terhadap perubahan suhu gas. Salah satu parameter operasi boiler yang harus dijaga dengan baik adalah level/ ketinggian permukaan air dalam HP drum. Untuk boiler dengan kapasitas besar, pengontrolan level steam drum dikenal dengan istilah tiga (three) elemen dan satu (single) elemen level control. Single element level control akan difungsikan pada saat produksi steam masih di bawah 30%, dan begitu lebih besar daripada 30%, maka sistem kontrol level secara otomatis pindah ke three elemen level control. Pada single element, level semata-mata dikontrol oleh level air pada steam drum, sedang pada three element, di mana parameter proses dikontrol adalah kombinasi dari level air pada steam drum, laju aliran steam yang dihasilkan, dan tekanan steam yang dihasilkan.<br />
<br />
Skema Steam Drum untuk produksi uap ditunjukkan pada Gambar berikut ini. dimana diperlihatkan produksi uap menggunakan unit drum-boiler. Air umpan disalurkan oleh pompa feedwater ke dalam steam drum. Karena gravitasi, air mengalir turun melalui downcomer-riser lingkaran tertutup menghasilkan uap jenuh, yang mengalir di sepanjang tabung riser sebelum dikumpulkan dan dimasukkan kembali ke dalam drum, uap jenuh mengalir melalui permukaan air sampai keluar setelah mencapai outlet Steam Drum untuk selanjutnya disalurkan ke turbin uap.<br />
<br />
<br />
[[File:Boiler drum fig1.jpg|300px|center|thumb|Ilustrasi Boiler Drum Source: https://www.eurotherm.com/process-control-applications/boiler-drum-level-control/]]<br />
<br />
<br />
<br />
===Tujuan Penelitian===<br />
Tujuan dari tugas besar ini adalah untuk mengembangkan model sistem Steam Drum pada sistem boiler sederhana yang akan digunakan pada penelitian lanjutan sebagai pengembangan algoritma kendali pada model sistem. Pengembangan yang dilakuan mengacu pada prisip-prinsip sistem fluida.<br />
<br />
<br />
<br />
===Metodologi===<br />
Variabel yang alan dianalisa dalam Steam Drum boiler adalah sebagai berikut:<br />
<br />
'''1. tekanan uap air;'''<br />
<br />
'''2. temperatur uap air;'''<br />
<br />
'''3. dan laju masa air dalam sistem'''<br />
<br />
Pengukuran tekanan air dan temperatur uap pada Steam Drum adalah hal yang sangat penting untuk safety dan efisiensi operasional dari boiler. Dapat dikatakan bahwa Steam Drum adalah jantung dari sebuah boiler. Oleh karenanya dalam merancang dan menganalisa sistem kendali pada bolier diperlukan suatu model Steam Drum yang sederhana ringkas namun mampu digunakan sebagai model sistem yang akan di uji. Varibel yang akan diuji adalah tekanan air normal, suhu air dan uap dalam sistem, dan laju massa air yang mengalir melewati sistem dari pump dan keberadaanya untuk menjadi uap adalah dalam waktunya antara 0 dan 500 detik. <br />
Steam Drum adalah sistem proses atau plant yang bersifat non-linear dan kompleks karena banyaknya interaksi dari variabel variable input dan output sistem. Oleh karenanya untuk menurunkan model matematika, struktur internal dan fungsi subsistem dari boiler harus dipelajari. Model matematika dari boiler ini diturunkan dari kesetimbangan massa dan energi. <br />
<br />
<br />
[[File:Rumus satu api.png |200px|center]]<br />
<br />
<br />
Dengan memenuhi kaidah gerak jatuh bebas maka debit fluida yang keluar dari Steam Drum akan setara akar dari dengan ketinggian fluida dalam Steam Drum dan dikalikan dengan faktor bukan kran/valve out.<br />
<br />
[[File:Rumus dua api.png |200px|center]]<br />
<br />
<br />
<br />
Kesetimbangan energi dapat dituliskan sebagai berikut<br />
<br />
[[File:Rumus tiga api.png |300px|center]]<br />
<br />
'''*Keterangan'''<br />
[[File:Keterangan Rumus.png|300px|left|thumb|keterangan rumus]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Untuk membangun model boiler maka persamaan matematika sistem Steam Drum boiler kemudian di aplikasikan dengan menggunakan paket program Matlabsimulink. Simulink adalah paket program yang sering digunakan untuk pemodelan, dan menganalisa sistem dinamik. Program ini mendukung sistem linier dan non linier dengan pemodelan berbasis waktu. Untuk melakukan ini sejumlah komponen model di pasang bersamaan untuk mensimulasi kelakuan boiler yang lengkap. Sistem yang dibangun adalah sistem multi input multi output (MIMO) dengan 2 masukan yaitu flow input (Fin) dan Kalor (Q) dan keluaran adalah level air (h) dan Suhu (T). <br />
<br />
Secara garis besar berikut adalah Langkah-langkah dalam pelaksanaan tugas besar.<br />
[[File:Diagram nih.png|300px|center]]<br />
<br />
<br />
<br />
===Pemodelan Sistem Fluida===<br />
Pembuatan model drum boiler menggunakan perangkat lunak openmodelica. Model ini menggunakan referensi dari sistem library yang ada dalam perangkat openmodelica. Berikut adalah pembahasan komponen yang digunakan dalam sistem ini.<br />
<br />
'''Komponen'''<br />
<br />
{|class="wikitable"<br />
| '''Simbol'''|| '''Parameter'''||'''Fungsi'''<br />
|-<br />
| <br />
'''Pump'''<br />
[[File:1. Part Pump.png|150px]]<br />
|| [[File:1. Desc pump.png|400px]]<br />
|Pompa yang digunakan adalah pompa sentrifugal. Ketika pompa ini bekerja, maka tekanan fluida akan meningkat dari inlet pompa menuju ke outletnya. Perubahan tekanan akan mendorong cairan ke seluruh sistem.<br />
|-<br />
| <br />
'''Evaporator'''<br />
[[File:2. Part Evaporator.png|150px]] <br />
|| [[File:2. desc evaporator.png |400px]]<br />
|Evaporator merupakan suatu alat yang memiliki fungsi untuk mengubah keseluruhan atau sebagian suatu pelarut dari sebuah larutan berbentuk cair menjadi uap sehingga hanya menyisakan larutan yang lebih padat atau kental, proses yang terjadi di dalam evaporator disebut dengan evaporasi.<br />
|-<br />
| <br />
'''Steam'''<br />
[[File:3. Part Steam.png|100px]] <br />
|| [[File:3. desc steam.png|400px]]<br />
|berfungsi sebagai reservoir campuran air dan uap air, dan juga berfungsi untuk memisahkan uap air dengan air pada proses pembentukan uap superheater. Namun tidak semua boiler pipa air (water tube) yang menggunakan steam drum ini.<br />
|-<br />
| <br />
'''Sink'''<br />
[[File:4. Part Sink.png|100px]] <br />
|| [[ File:4. desc steam.png|400px]]<br />
| Befungsi sebagai pembuang panas adalah penukar panas pasif yang memindahkan panas yang dihasilkan oleh alat elektronik atau mekanik ke sebuah medium fluida yang sering kali berupa pendingin udara atau cair, dan lalu panas akan dikeluarkan dari alatnya dan suhu alat akan tetap terjaga pada suhu yang optimal.<br />
|-<br />
| <br />
'''Furnace'''<br />
[[File:5. Part Furnace.png|100px]] <br />
|| [[File:5. desc furnace.png|400px]]<br />
|Bagian ini merupakan tempat terjadinya pembakaran bahan bakar yang akan menjadi sumber panas, proses penerimaan panas oleh media air dilakukan melalui pipa yang telah dialiri air, pipa tersebut menempel pada dinding tungku pembakaran.<br />
|-<br />
| <br />
|}<br />
<br />
<br />
'''Sensor'''<br />
<br />
{|class="wikitable"<br />
| '''Simbol'''|| '''Parameter'''||<br />
|-<br />
| <br />
'''Sensor Suhu'''<br />
[[File:6. sensor suhu.png|150px]]<br />
|| [[File:6. desc suhu.png|300px]]<br />
|-<br />
| <br />
'''Sensor Tekanan Fluida'''<br />
[[File:7. sensor tekanan.png|150px]] <br />
|| [[File:7. desc tekanan.png|300px]]<br />
|-<br />
| <br />
'''Sensor Laju Massa Fluida'''<br />
[[File:8. sensor mflow.png|100px]] <br />
|| [[File:8. desc mflow.png|300px]]<br />
|-<br />
| <br />
|}<br />
<br />
<br />
<br />
'''Ambient'''<br />
<br />
{|class="wikitable"<br />
| '''Simbol'''|| '''Parameter'''||<br />
|-<br />
| <br />
'''Ambient'''<br />
[[File:9. Ambient .png|150px]]<br />
|| [[File:9. Ambient desc .png|300px]]<br />
|-<br />
| <br />
|}<br />
<br />
<br />
Dan berikut adalah model drum boiler yaitu hasil rangkaian dari komponen-komponen yang telah ditentukan sebelumnya dengan asumsi serta karakteristik yang sudah disesuaikan dengan kebutuhan penelitian.<br />
[[File:Gambar Lengkap@air.eng.ui.ac.id.png|500px|center|thumb|Rangkaian Drum Boiler dalam openmodelica]].<br />
<br />
===Hasil dan Pembahasan Simulasi===<br />
Mula-mula, dilakuakn checking terhadap model yang sudah disusun beserta variabel serta asumsi yang hendak dicapai<br />
[[File:Hasil check.png|500px|center|thumb|hasil perhitungan]]<br />
<br />
Dengan menggunakan perangkat openmodelica. Dilakukanlah suatu simulasi dengan rincian perhitungan tekanan air normal, suhu air dan uap dalam sistem, dan laju massa air yang mengalir melewati sistem dari pump dan keberadaanya untuk menjadi uap adalah dalam waktunya antara 0 dan 500 detik. Berikut adalah grafik hasil perhitungannya.<br />
[[File:Hasil Perhitungantuantu.png|500px|center|thumb|Grafik Hasil Simulasi]]<br />
<br />
Dari hasil ini terlihat bahwa tekanan uap akan cenderung meningkat selama kurun waktu internal simulasi. Selain itu, karena adanya evaporator menyebabkan suhu air naik dan menyebabkan terjadinya boiling pada air sehingga beruha fasa menjadi uap air. Di sisi lain, sistem ini juga mempengaruhi laju aliran fluida di mana laju air justru terus meningkat sepanjang waktu interval simulasi karena terjadi perubahan tekanan pada sistem.<br />
<br />
<br />
<br />
===Kesimpulan===<br />
<br />
'''1.''' Dalam drum boiler, tekanan fluida (air) yang berbentuk cair berubah fasa menjadi akan cenderung meningkat selama kurun waktu internal simulasi hal ini berbanding lurus dengan kenaikan suhu yang terjadi pada fluida akibat dari adanya evaporator dan furnace.<br />
<br />
'''2.''' Sistem drum boiler akan mempengaruhi laju aliran karena perubahan suhu dan perubahan fasa yang terjadi pada fluida kaan meningkatkan kecepatan alir fluida yang menyebabkan laju aliran massanya pun akan meningkat.<br />
<br />
'''3.''' Dengan menggunakan perangkat openmodelica, kita bisa memodelkan suatu sistem fluida dalam drum boiler yang dapat digunakan untuk lebih memahami sistem fluida lebih dalam lagi dengan sederhana dan praktis.<br />
<br />
<br />
===Referensi===<br />
*Åhlander, Alexander. 2017. Maintaining Source Origin in a Modelica Compiler. Department of Computer Science Faculty of Engineering LTH. Lund University. ISSN 1650-2884 L<br />
<br />
*E. Adam and J. Marchetti, "Dynamic simulation of large boilers with natural recirculation," Computers & chemical engineering, vol. 23, pp. 1031-1040, 1999.<br />
<br />
*Prof. Dr. Ir. Harinaldi, M.Eng., Prof. Dr. Ir. Budiarso, M.Eng. ; editor, Ade M. Drajat, ST. Ade M. Drajat, (editor). Sistem fluida : prinsip dasar dan penerapan mesin fluida, sistem hidrolik, dan sistem pneumatik / Jakarta :; © 2015: Erlangga,, 2015<br />
<br />
*U.S.NRC, "TRAC-M Version 3.0 Theory Manual" https://www.nrc.gov/readingrm/doc-collections/nuregs/contract/ December 2015]. <br />
<br />
*J. N. Reyes Jr, "Governing equations in two-phase fluid natural circulation flows," Natural Circulation in Water Cooled Nuclear Power Plants, Annex, vol. 6, 2005. <br />
<br />
*K. J. Åström and K. Eklund, "A simplified non-linear model of a drum boiler-turbine unit," International Journal of Control, vol. 16, pp. 145-169, 1972.<br />
<br />
=='''Analisis Pemodelan Sistem Fluida Pneumatik dan Hidraulik'''==<br />
Proses-proses yang ada di industri pada umumnya membutuhkan benda atau zat untuk dipindahkan dari satu lokasi ke lokasi lain, atau kekuatan yang diterapkan untuk menahan, membentuk atau memampatkan suatu produk. Di banyak lokasi, semua penggerak utama adalah listrik. Gerakan rotasi dapat dilakukan dengan motor sederhana, dan gerakan linier dapat diperoleh dari gerakan berputar dengan perangkat seperti jack sekrup atau rak dan pinion. Namun, perangkat listrik bukanlah satu-satunya cara untuk menyediakan penggerak utama. Fluida tertutup (baik cairan maupun gas) juga dapat digunakan untuk mengalirkan energi dari satu lokasi ke lokasi lain dan, akibatnya, menghasilkan gerakan berputar atau linier atau menerapkan gaya. Sistem berbasis fluida yang menggunakan fluida sebagai media transmisi disebut sistem hidrolik. Sistem berbasis gas disebut sistem Pneumatik.<br />
<br />
===1. Pneumatic ===<br />
<br />
Sistem pneumatik adalah sebuah sistem fluida yang memanfaatkan udara terkompresi untuk menghasilkan efek gerakan mekanis. Secara istilah pneumatik mengacu pada mekanisme yang menggunakan tekanan udara untuk memberikan gaya mekanis dan kerja. Semua sistem yang menggunakan tenaga yang disimpan dalam bentuk udara yang dimampatkan untuk menghasilkan suatu kerja disebut dengan sistem Pneumatik.<br />
<br />
==== Hukum Dasar Sistem Pneumatic====<br />
<br />
'''''Hukum Pascal:'''''<br />
<br />
''“Jika tekanan eksternal diberikan pada sistem tertutup, tekanan pada setiap titik pada fluida tersebut akan meningkat sebanding dengan tekanan eksternal yang diberikan.”''<br />
<br />
[[File:Pascal Law Formula.png|100px|center]]<br />
<br />
dimana:<br />
<br />
P = Pressure (Pa)<br />
<br />
F = Force (N)<br />
<br />
A = Area (m<sup>2</sup>)<br />
<br />
'''''Hukum Boyle:'''''<br />
<br />
''“Pada suhu tetap, tekanan gas didalam suatu ruang tertutup berbanding terbalik dengan volumenya” ''<br />
<br />
[[File:Gas Law formula.png|200px|center]]<br />
<br />
dimana:<br />
<br />
P = Pressure (Pa)<br />
<br />
V = Volume (M<sup>3</sup>)<br />
<br />
T = Temperature (K)<br />
<br />
====Komponen Pada Sistem Pneumatik====<br />
<br />
Berikut adalah komponen-komponen umum pada sistem pneumatik:<br />
<br />
*'''Kompresor'''<br />
<br />
Kompresor adalah suatu alat mekanikal yang bertujuan untuk menaikkan tekanan suatu gas dengan cara menurunkan volumenya. Komponen inilah yabg mensupply udara bertekanan untuk sistem pneumatik, serta menjaga tekanan sistem agar tetap berada pada tekanan kerjanya.<br />
<br />
*'''Regulator & Gauge'''<br />
<br />
Regulator adalah komponen yang berfungsi untuk mengatur supply udara terkompresi masuk ke sisptem pneumatik. Sedangkan gauge berfungsi sebagai penunjuk besar tekanan udara di dalam sistem. Keduanya dapat berupa sistem mekanis maupun elektrik.<br />
<br />
*'''Check Valve'''<br />
<br />
Check Valve adalah valve atau katup yang berfungsi untuk mencegah adanya aliran balik dari fluida kerja, dalam hal ini udara terkompresi. Terutama adalah apabila pada sebuah sistem pneumatik tersebut dipergunakan tanki akumulator udara, sehingga Check Valve tersebut mencegah adanya udara dari akumulator untuk kembali menuju kompresor namun tetap mengalirkan udara bertekanan dari kompresor untuk masuk ke dalam akumulator.<br />
<br />
*'''Tanki Akumulator'''<br />
<br />
Tanki akumulator atau juga disebut buffer tank berfungsi sebagai cadangan (storage) tekanan udara terkompresi yang digunakan untuk penggerak aktuator. Selain itu tanki ini juga berfungsi untuk mencegah ketidakstabilan supply udara ke aktuator, lebih menstabilkan kerja kompresor agar tidak terlalu sering mematikan dan menyalakannya lagi, serta lebih memudahkan desain sistem dalam menempatkan kompresor jika diharusakan penempatan aktuator pneumatik lebih jauh dengan kompresor.<br />
<br />
*'''Saluran Pipa'''<br />
<br />
Pipa-pipa digunakan untuk mendistribusikan udara terkompresi dari kompresor atau tanki akumulator ke berbagai sistem aktuator. Diameter pipa yang digunakan pun bermacam-macam tergantung dari desain dan tujuan penggunaan sistem pneumatik tersebut. Pada sebuah sistem pneumatik besar (menggunakan lebih dari dua aktuator), untuk area sistem supply (area kompresor dan tanki) digunakan pipa berdiameter lebih besar daripada yang digunakan pada area aktuator. Namun jika sistem pneumatik yang ada kecil, misal hanya untuk menggerakkan satu saja aktuator, maka diameter pipa yang digunakan pun akan seragam di semua bagian.<br />
<br />
*'''Directional Valve'''<br />
<br />
Directional valve atau katub pengatur arah yang instalasinya berada tepat sebelum aktuator, adalah berfungsi untuk mengatur kerja aktuator dengan cara mengatur arah udara terkompresi yang masuk atau keluar dari aktuator. Satu valve ini didesain untuk dapat mengatur arah aliran fluida kerja di dua atau bahkan lebih arah aliran. Ia bekerja secara mekanis atau elektrik tergantung dari desain yang ada.<br />
<br />
*'''I/P Controller (Current to Pressure Controller)'''<br />
<br />
Pada aktuator pneumatik yang kerjanya dapat bermodulasi diperlukan satu alat kontrol supply udara bertekanan yang khusus bernama I/P Controller. I/P Controller ini mengubah perintah kontrol dari sistem kontrol yang berupa sinyal arus, menjadi besar tekanan udara yang harus disupply ke aktuator.<br />
<br />
*'''Aktuator'''<br />
<br />
Pneumatik aktuator adalah alat yang melakukan kerja pada sistem pneumatik. Ada berbagai macam jenis pneumatik aktuator sesuai dengan penggunaannya. Antara lain adalah silinder pneumatik, diafragma aktuator, serta pneumatik motor.<br />
<br />
<br />
<br />
====Contoh Sistem Pneumatic dalam OpenModelica====<br />
<br />
Berikut adalah contoh simulasi sistem Pneumatic dalam OpenModelica<br />
<br />
[[File:Csm PLdiagram a6f3719314.png|500px|center|thumb|Sistem Pneumatic dalam Openmodelica]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
===2. Hydraulic ===<br />
<br />
Sistem hidrolik adalah suatu sistem yang memanfaatkan tekanan fluida sebagai power (sumber tenaga) pada sebuah mekanisme, sehingga hidrolik digunakan untuk mengontrol, mengirimkan dan memanfaatkan tenaga dengan menggunakan tekanan fluida tersebut.<br />
<br />
<br />
====Hukum Dasar Sistem Hydraulic====<br />
<br />
'''''Hukum Pascal:'''''<br />
<br />
''“Jika tekanan eksternal diberikan pada sistem tertutup, tekanan pada setiap titik pada fluida tersebut akan meningkat sebanding dengan tekanan eksternal yang diberikan.”''<br />
<br />
[[File:Pascal Law Formula.png|100px|center]]<br />
<br />
dimana:<br />
<br />
P = Pressure (Pa)<br />
<br />
F = Force (N)<br />
<br />
A = Area (m<sup>2</sup>)<br />
<br />
'''''Hukum Hidrostatik'''''<br />
<br />
''“Tekanan hidrostatika tidak bergantung pada berat dari suatu fluida, tetapi sangat berhubungan dengan perbedaan ketinggian fluida tersebut” ''<br />
<br />
[[File:Hydrostatic Law.png|400px|center]]<br />
<br />
====Komponen Pada Sistem Hidrolik====<br />
<br />
'''Reservoir'''<br />
<br />
tujuan dari reservoir hidrolik adalah untuk menahan volume fluida, mentransfer panas dari sistem, memungkinkan kontaminan padat mengendap dan memfasilitasi pelepasan udara dan kelembaban dari fluida.<br />
<br />
'''Pump'''<br />
<br />
pompa hidrolik mentransmisikan energi mekanik menjadi energi hidrolik. Hal ini dilakukan oleh pergerakan fluida yang merupakan media transmisi. Ada beberapa jenis pompa hidrolik diantaranya gir, vane dan piston. Semua pompa ini memiliki subtipe berbeda yang ditujukan untuk aplikasi khusus seperti pompa piston sumbu bengkok atau pompa baling-baling kapasitas variabel. Semua pompa hidrolik bekerja dengan prinsip yang sama, yaitu memindahkan volume fluida terhadap beban atau tekanan yang resisten.<br />
<br />
'''Valves'''<br />
<br />
katup hidrolik digunakan dalam sistem untuk memulai, menghentikan dan mengarahkan aliran fluida. Katup hidrolik terdiri dari poppet atau gulungan dan dapat digerakkan dengan alat pneumatik, hidrolik, listrik, manual atau mekanis.<br />
<br />
'''Actuators'''<br />
<br />
merupakan hasil akhir dari hukum Pascal. Di sinilah energi hidrolik diubah kembali menjadi energi mekanik. Hal ini dapat dilakukan melalui penggunaan silinder hidrolik yang mengubah energi hidrolik menjadi gerak dan kerja linier, atau motor hidrolik yang mengubah energi hidrolik menjadi gerak dan kerja berputar. Seperti pompa hidrolik, silinder hidrolik dan motor hidrolik memiliki beberapa subtipe berbeda, masing-masing ditujukan untuk aplikasi desain tertentu.<br />
<br />
<br />
====Contoh Sistem Hidraulik dalam OpenModelica====<br />
<br />
Salah satu contih sistem hidraulik yang ada dalam library openmodelica diantaranya adalah sistem double acting cylinder test. Sistem ini memiliki tujuan untuk mengetest doule acting actuator. Pada sistem ini, motor menggerakan pompa sehingga menghasilkan tekanan untuk megalirkan fluida dari tangki. Jika kita ingin actuato maju, maka fluida akan mengalir dari tangki mengisi ruang A. Lalu fluida di ruang B akan keluar dan kembali ke tangki fluida hidrolik. Jika kita ingin memundurkan aktuator, maka fluida akan masuk ke ruang B, sehingga fluida mendorong actuator bergerak mundur. Setelah itu, fluida diruang A akan kembali ke tangki.<br />
<br />
<br />
[[File:Hidraulic Sys.png|500px|center|thumb|Contoh Sistem Hidraulik dalam Openmodelica]]</div>
Iza Azmar
http://air.eng.ui.ac.id/index.php?title=Valve-Iza_Azmar_Aminudin&diff=56774
Valve-Iza Azmar Aminudin
2021-01-18T12:28:48Z
<p>Iza Azmar: /* Contoh Sistem Hidraulik dalam OpenModelica */</p>
<hr />
<div>Assalamu'alaikum Wr. Wb<br />
Salam Sejahtera untuk kita semua<br />
<br />
Perkenalkan saya:<br />
<br />
Nama : Iza Azmar Aminudin<br />
<br />
NPM : 1806233316<br />
<br />
Kelas : Sistem Fluida-03<br />
<br />
Pada Kesempatan kali ini, saya akan berbagi dengan teman-teman sekailan perihal pembelajaran Sistem Fulida di kelas Sistem Fluida-03. Selamat membaca dan mohon masukannya.<br />
<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 1 | Kamis 12 November 2020 ''' ==<br />
<br />
<br />
Pada kesempatan kali ini, kami mempelajari aliran fluida dalam valve. Kami menggunakan bantun aplikasi CFDSOF untuk menghitung losses yang terjadi pada aliran fluida dalam valve.Kami membahas mengenai ''opened gate valve'' dan simulasi aliran fluida yang sebelumnya sudah dijelaskan melalui dua ''part'' video ''tutorial'' simulasi di platform YouTube. Maka, setelah kelas pertama telah usai kami ditugaskan untuk melakukan hal yang sama kemudian ditambah simulasi tambahan satu ''gate valve''.<br />
<br />
Melalui laman ini, saya akan menjelaskan proses yang telah saya lakukan dalam menjalankan simulasi aliran fluida pada ''gate valve''. Simulasi yang saya lakukan adalah dua kali dengan ''gate valve'' yang sudah disediakan oleh Bang Edo kelas Sisflu 03 dan ''gate valve'' dari sumber lainnya.<br />
<br />
==='''Tugas 1: Simulasi Aliran dalam Valve menggunakan CFDSOF'''===<br />
<br />
'''T Valve''' <br />
<br />
''Valve'' ini sudah disediakan dalam bentuk .stl sehingga kita cukup melakukan simulasi saja. Berikut adalah hasil tangkapan layar dari proses simulasi yang telah dilakukan beserta penjelasannya.<br />
<br />
Berikut adalah hasil simulsi yang telah saya lakukan.<br />
[[File:Real madridtista.png|400px|thumb|center|Tampilan CFD SOF]]<br />
<br />
<br />
[[File:Barcilonaaa.png|400px|thumb|center|Tampilan CFD SOF]]<br />
<br />
<br />
[[File:11114.jpg|400px|thumb|center|Tampilan di Paraview]]<br />
<br />
'''Gate Water Valve'''<br />
<br />
Untuk simulasi objek kedua ini, perangkat lunak yang digunakan masih sama. Pada simulasi ini masih terjadi kendala dan hambatan yang serupa. Berikut penjelasan lebih lengkapnya.<br />
<br />
[[File:NewGateValve1.PNG|500px|center]]<br />
<br />
Simulasi pada perangkat lunak CFDSOF-NG menjalankan proses ''meshing'' dengan hasil yang baik. Gambar di atas adalah proses saat menjalankan proses iterasi.<br />
<br />
[[File:NewGateValve2.PNG|500px|center]]<br />
<br />
Sama seperti kendala sebelumnya, hasil simulasi pada CFDSOF-NG belum memberikan perbedaan distribusi tekanan pada ''valve'' saat di-''import'' ke perangkat lunak Paraview dan hanya memberikan warna biru secara keseluruhan. Hal tersebut membuat distribusi tekanan dan ''pressure drop'' tidak dapat diamati. Untuk kedepannya, akan dilakukan perbaikan dimulai dari perbaikan perangkat lunak yang digunakan.<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 2 | Kamis 19 November 2020 ''' ==<br />
Pada hari ini kami mempelajari bagaimana menggunakan modelica untuk menyelesaikan permasalahan yang ada di modelica.<br />
<br />
<br />
<br />
[[File:Antumisasi.png|400px|thumb|center|Tampilan Modelica]]<br />
<br />
<br />
<br />
[[File:Batamm.png|400px|thumb|center|Tampilan Modelica]]<br />
<br />
kami membahas juga mengenai sistem fluida itu sendiri, dimulai dari definisinya hingga pembahasan mengenai peran dari segitiga kecepatan pada ''blade'' mesin fluida.<br />
<br />
[[File:3_di_aireng.PNG|400px|center|thumb|pembahasan di kelas]]<br />
<br />
Sketsa tersebut menggambarkan juga tentang bagian-bagian dari blade, diantaranya ''hub'' dan ''tip''. Kedua komponen tersebut menyusun cara untuk menghitung spesifikasi dari mesin fluida terkait. Disampaikan juga bahwa analisis tersebut dapat menggunakan tiga metode, yaitu eksperimental, CFD (Computational Fluid Dynamics), dan teoritis. Ketiga metode tersebut saling melengkapi dan memiliki keuntungan-kerugiannya masing-masing. Eksperimental memiliki ''reliability'' paling tinggi karena secara real dilaksanakan sebuah penelitian terkait sebuah simulasi. Metode teoritis tidak lebih real daripada eksperimental, tetapi cukup efisien karena hanya memerlukan perhitungan (tidak perlu melakukan eksperimen), serta hanya bisa untuk sebuah kasus. Sementara itu, metode CFD adalah cara yang paling praktis untuk digunakan dan dapat dipraktekkan pada kondisi yang berubah-ubah, misal simulasi berputarnya sebuah turbin. Namun, CFD belum divalidasi secara langsung seperti kedua metode sebelumnya.<br />
<br />
[[File:5_di_aireng.PNG|400px|center|thumb|pembahasan di kelas]]<br />
<br />
Sesi kelas dilanjutkan dengan berdiskusi terkait perbedaan turbin impuls dan turbin reaksi. Kami juga berdiskusi terkait perbedaan mendasarnya, serta perbedaan bentuk dasar geometri ''blade''-nya, dimana ''blade'' turbin impuls lebih cekung.<br />
<br />
<br />
<br />
==='''Tugas 2: Mencoba Example dari Library OpenModelica'''===<br />
<br />
Tugas ketiga yang diberikan kepada kelas Sistem Fluida 03 adalah mengkaji dan mempelajari simulasi permodelan sistem fluida pada aplikasi OpenModelica, lebih spesifiknya adalah menggunakan fitur Examples di bagian Fluid Library. Kami ditugaskan untuk merekap hasil pembelajaran kita di air.eng.ui.ac.id seperti biasa.<br />
<br />
Melalui fitur yang ada di OpenModelica tersebut, contohnya Example (fluid library), sepertinya kita dapat melakukan simulasi aliran hingga sistem fluida (perpipaan).<br />
<br />
[[File:Fiturexample2.png|200px|center]]<br />
<br />
Gambar di atas adalah subfitur dari fitur Example yang terdapat di Library Fluid. Hasil pelajaran yang saya dapatkan adalah fitur-fitur tersebut dapat digunakan untuk menjalankan simulasi aliran sistem fluida. Kendati demikian, saya belum menemukan cara untuk dapat melakukan simulasi menggunakan aplikasi ini, proses tersebut masih saya lakukan dengan mencari referensi dan video di YouTube. Sejauh ini, saya menggunakan referensi modul OpenModelica, tayangan YouTube mengenai OpenModelica, dan bertanya kepada sesama rekan sekelas, dimana proses tersebut masih berlanjut hingga tulisan ini dibuat.<br />
<br />
Lebih dari itu, kita juga sudah dapat melakukan simulasi sistem fluida karena OpenModelica telah menyediakan ''template'' simulasi sistem fluida. ''Template'' tersebut dapat dilakukan dengan cara mengklik PumpingSystem pada fitur Examples. Berikut adalah ''template'' simulasi aliran fluida tersebut.<br />
<br />
[[File:Pumpsystem.PNG|500px|thumb|center|Simulasi aliran sistem fluida dari aplikasi OpenModelica]]<br />
<br />
<br />
Selain itu, ada pula fitur yang lain mengenai ''tank'' dengan masih melalui fitur Examples. Saya mencoba untuk ''input'' EmptyTank dan TankWithOverflow pada fitur tersebut, kemudian akan ditampilkan mengenai sketsa simulasi beserta metoda numerik atau ''coding''-nya.<br />
<br />
[[File:Emptytanks.PNG|500px|thumb|center|Fitur EmptyTanks]]<br />
<br />
[[File:Overflowtank.PNG|500px|thumb|center|Fitur TanksWithOverflow]]<br />
<br />
<br />
Kemudian, saya mencoba untuk melakukan ''simulate'' pada TankWithOverFlow yang sudah tersedia. Maka, saya memperoleh besaran angka mengenai tekanan dan properti lainnya. Di bawah ini adalah gambaran dari hasil perhitungan atau hasil ''simulate'' yang dilakukan.<br />
<br />
[[File:Hasiltank.PNG|500px|thumb|center]]<br />
<br />
but juga didapatkan besaran dari data yang telah disebutkan, seperti tekanan (1.589 bar), temperatur (20 degC), mass flow (2 kg/s), dan lain-lain<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 3 | Kamis 26 November 2020 ''' ==<br />
<br />
Pertemuan hari ini dibuka Pak Dai dengan memperkenalkan Pak Hariyo yang akan berbagi ilmu dengan kami terkait simulasi di open moelica. Selain itu, Pak Dai mengajak berdiskusi mahasiswa yang ada di kelas tentang definisi pemodelan sistem fluida. Lalu, yang saya dapat mengenai pemodelan sistem fluida dari penjelasan Pak Dai adalah sebagai berikut :<br />
<br />
Pemodelan fluida adalah usaha untuk mempelajari sistem aktual melalui suatu sistem yang disimplifikasi. Model tersebut adalah sistem yang disederhanakan yang bertujuan untuk mempresentasikan kondisi aktualnya. Permodelan itu sangat diperlukan karena bisa mempersulit proses saat menghadapi kondisi yang aktual yang komplek seperti skala yang besar, temperatur yang tidak tentu, dan semacamnya. <br />
<br />
Dari hal tersebut diperlukan pembuatan sistem untuk replika dari kondisi aktual tersebut. Sistem yang dibuat juga akan mempermudah dalam mempelajari mata kuliah terkait, yaitu Sistem Fluida dalam perubahan-perubahan variabel pada model dari sistem.<br />
<br />
Model dibagi menjadi 2, yaitu Model Fisik dan Model Virtual.<br />
<br />
Model Fisik merupakan pembuatan pemodelan dari alat tersebut. Sementara, Model Virtual adalah pembuatam pemodelan dengan cara menggunakan komputer atau komputasi yang memerlukan sistem fisika atau ilmu dasar, seperti prinsip fluida.<br />
<br />
Selain diskusi tersbut, Pak Hariyo memberikan arahan untuk simulasi menggunakan aplikasi OpenModelica mengenai Two Tanks, yaitu sebuah sistem fluida yang berbentuk horizontal & Empty Tank yang berbentuk vertikal.<br />
<br />
'''Analisa Two Tanks'''<br />
<br />
Pada deskripsi pada kolom di samping kanan. Terdapat penjelasan atau deskripsi singkat mengenai sistem example tersebut. Dikatakan bahwa terdapat dua pipa dengan ketinggian fluida pada tank satu dan dua berturut-turut adalah 0.9 dan 0.2 m beserta temperaturenya. Kemudain juga tertulis bahwa aliran akan mengalami titik equilibrium pada waktu 1.5 s dimana setelah itu tidak akan ada perubahan volume atau ketinggian air relative terhadap waktu. Dalam mencapai waktu 1.5 maka air akan mengalami perubahan yaitu penurunan volume pada tank 1 dan kenaikan pada tank 2 seiring terjadi perpindahan fluida dari tank 1 menuju tank 2 sampai tidak terjadi aliran kembali pada saat ketinggian fluida pada tank mencapa 0.5 m.<br />
[[File:Ysbp w3 1 1.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
[[File:Ysbp w3 1 2.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Berikut ini adalah laman coding dari pemodelan yang hendak disimulasikan.<br />
[[File:Ysbp w3 1 3.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Nomor 1 adalah maximum waktu dimana simulasi akan berhenti secara otomatis pada waktu 1.5 dan klik ok untuk melaksanakan simulasi.<br />
[[File:Ysbp w3 1 4.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Foto berikut adalah parameter atau dimensi pada tank. Baik tank satu dan dua memiliki area yang sama namun yang membedakan adalah ketinggian fluida pada masing-masing tangki.<br />
[[File:Ysbp w3 1 5.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Foto berikut adalah parameter atau dimensi pada pipa. Tentunya untuk dimensi dapat kita atur atau setting sedemikian rupa sesuai dengan kehendak dan kebutuhan kita dalam mensimulasikan suatu aliran fluida.<br />
[[File:Ysbp w3 1 6.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Jadi skema yang saya pikirkan adalah: Karena terdapat perbedaan ketinggian fluida pada tank satu dan dua sehingga sesuai dengan hukum aliran fluida, air akan mengalir dari daerah yang lebih tinggi menuju reservoir atau posisi yang lebih rendah. Maka pada simulasi ini tank 1 akan mengalami pengurangan volume dan tank dua akan mengalami kenaikan seiring adanya aliran fluida melalui pipa sampa pada titik equilibrium pada waktu 1.5 s dan ketinggian kedua tank adalah 0.5 m<br />
[[File:Ysbp w3 1 7.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
'''Analisis Empty Tanks'''<br />
<br />
Pada simulasi kedua ini, Pak Hariyo mencoba menggunakan fitur empty tanks yang dapat diakses dari libraries, yaitu: Modelica -> FLuid -> Examples -> Tanks -> Empty Tanks. Pada fitur ini dapat kita lihat pada default settingsnya terdapat dua tank yang dihubungkan oleh suatu pipa. Adapun fitur tersebut adalah empty tanks dimana pada simulasi ini terdapat dua tanki yang dihubungkan oleh satu pipa antara satu dengan lainnya. Berikut ini adalah penampang gambar fitur empty tanks:<br />
[[File:Ysbp w3 2 1.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Berikut ini adalah pemodelan dari dua buah tank (tank satu dan tank dua) yang dihubungkan melalui suatu pipa beserta asumsi gravitasional pada pojok kanan atas.<br />
[[File:Ysbp w3 2 2.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Berikut ini adalah bentuk coding dari pemodelan empty tanks.<br />
[[File:Ysbp w3 2 3.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Kemudian apabila kita mengklik pada tank maka akanterdapat settingan untuk mengatur parameter tank tersebut. Pada pemodelan ini cross section dan tinggi tank satu dan dua adalah sama (Volume sama juga). Namun yang membedakan adalah tinggi ataupun volume dari fluida yang terdapat di dalam tank. dimana pada tank satu sebesar 1 m^3 dan tank dua sebesar 10^-6 m^3.<br />
[[File:Ysbp w3 2 4.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Berikut ini adalah gambar parameter dari pipa yang menghubungkan tank satu dan dua.<br />
[[File:Ysbp w3 2 5.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Sebelum dilakukan simulasi, dilakukan terlebih dahulu setup simulasi dengan menentukan time start/stop. Pada simulasi ini time terset selama 50 detik. Setelah itu dapat mengklik 'Ok' untuk memulai simulasi.<br />
[[File:Ysbp w3 2 6.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Setelah dilakukan simulasi akan muncul fitur plotting secara otomatis pada layar. Dengan mencentang parameter volume pada tank satu dan dua, kita dapat melihat grafik perubahan volume pada pipa satu dan dua. Dimana volume pada tank satu berkurang sementara volume pada tank dua menunjukan kenaikan seiring terjadinya aliran fluida dari tank satu menuju tank dua melalui pipa. Sampai pada posisi pipa satu kosong dan pipa dua terisi sebanyak volume pipa satu yaitu sebanyak 1 m^3<br />
[[File:Ysbp w3 2 7.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
<br />
<br />
==='''Tugas 3: Analisis Pemodelan Sistem Dengan Tools Openmodellica'''===<br />
<br />
'''Open Modelica Heating System'''<br />
[[File:Tugas3_sifluu_1.png|center|400px|thumb|Heating System]]<br />
1. Deskripsi Uraian Fisik<br />
Pada model sistem fluida ''Heating System'', tujuan dari sistemnya adalah untuk memanaskan fluida melalui sebuah skema sistem fluida dan dipanaskan dengan suatu sistem pemanasan. Nemun, di situ juga terdapat keterlibatan dari komponen-komponen controlling system. Komponen tersebut berfungsi untuk memberikan feedback dan menyesuaikannya dengan temperatur fluida yang diinginkan.<br />
<br />
'''2. Prosedur analisa pemodelan'''<br />
<br />
'''3. Analisis dan Intepretasi Hasil Pemodelan'''<br />
<br />
'''4. Konsep utama hukum fisika yang diimplementasikan dalam pemodelan'''<br />
'''5. Hasil simulasi parameter untuk mendukung kesimpulan yang diperoleh'''<br />
<br />
<br />
'''Open Modelica Three Tanks'''<br />
[[File:Tugas3_sifluu_2.png|center|400px|thumb|Three Tanks]]<br />
<br />
'''1. Deskripsi Uraian Fisik'''<br />
Pada model sistem fluida ''Three Tanks'' menunjukkan adanya 3 buah tanki yang berisi fulida(air), disetiap tanki memiliki volume air yang berbeda, yaitu pada tanki pertama berisi air dengan volume 8 m^3,serta tangki kedua dan ketiga terisi air dengan volume 3 m^3 .<br />
<br />
'''2. Prosedur analisa pemodelan'''<br />
Dalam melakukan permodelan analisa three-tank di openmodelika, kita dapat dilakukan dengan langkah-langkah berikut:<br />
<br />
a.Membuka aplikasi openmodelica<br />
<br />
b.Membuka library openmodelica dengan memilih file Three Tank yang dapat ditemukan memalui cara berikut: (Modelica - >Fluid ->Example -> Tanks => Three Tanks)<br />
<br />
c.Cek gambar permodelan yang akan di analisis, jika sesuai maka check kodingan dengan mengklik symbol checklist berwarna hijau.<br />
<br />
d.Jika semua variable sudah sesuai, maka lakukan simulasi dengan meng klik symbol (->) berwarna hijau dan tunggu beberapa saat untuk mengatahui hasil simulasinya.<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 3 | Kamis 26 November 2020 ''' ==klik ploting yang terdapat di pojok kanan bawah sebelah model sehingga kita dapat melihat hasil simulasi dan dapat di replesentasikan dalam bentuk grafik dengan mencentang variable yang ingin dibandingkan.<br />
<br />
f.Jika ingin mensimulasikan pada interval waktu tertentu maka, kit abs klik symbol S pada bagian model dan mengubah stop time sesuai dengan interval waktu yang kita butuhkan<br />
<br />
<br />
'''3. Analisis dan Intepretasi Hasil Pemodelan'''<br />
<br />
'''4. Konsep utama hukum fisika yang diimplementasikan dalam pemodelan'''<br />
<br />
'''5. Hasil simulasi parameter untuk mendukung kesimpulan yang diperoleh'''<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 4 | Kamis 3 Desember 2020 ''' ==<br />
<br />
Pada pembelajaran kali ini, kami mempelajari simulasi di perangkat lunak OpenModelica. Materi kelasnya adalah remodeling dari examples pada open modelica. <br />
<br />
[[File:3des2020dokum1.jpg|500px]]<br />
<br />
1. Pertama menginput semua equipment pada modeling sheet.<br />
<br />
2. Lalu menyusun dan menyambungkan equipment menjadi sistem<br />
<br />
3. Lalu isi parameter di setiap equipment. Check modeling.<br />
<br />
4. Simulasikan.<br />
<br />
Berikut hasil remodelling dari example. Bagian kiri adalah example dan bagian kanan adalah remodelling.<br />
<br />
[[File:TT2.jpg|500px]]<br />
<br />
Lalu remodeling empty tank dan perbandingan hasilnya seperti ini<br />
<br />
[[File:ET001.jpg|500px]]<br />
<br />
Lalu melakukan permodelan konservasi massa pada control volume.<br />
<br />
[[File:consmass.jpg|700px]]<br />
<br />
Berikut kodingnya<br />
<br />
[[File:consmass1.jpg|700px]]<br />
<br />
dan berikut hasilnya<br />
<br />
[[File:consmass2.jpg|700px]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
==='''Tugas 4: Pemodelan Sistem Fluida dengan OpenModelica'''===<br />
<br />
Perhatikan gambar sistem fluida di dalam suatu Siklus Kombinasi Pembangkit Daya (Combined Cycle Power Plant) seperti diberikan dalam gambar, dan berilah uraian penjelasan pertanyaan berikut :<br />
<br />
[[File:Sistem Fluida pr4.png|500px|center|thumb|ThermoSysPro.Examples.CombinedCyclePowerPlant.CombinedCycle_Load_100_50]]<br />
<br />
<br />
'''1. Bagaimanakah analisa termodinamika (konservasi massa dan energi) pada sistem tersebut, buat skematik analisisnya.'''<br />
<br />
Model Combined Cycle Power Plant digunakan untuk mensimulasikan reduksi beban berlangkah pada power generator dari 100% menjadi 50% dalam waktu 800 detik. Terdapat 2 sistem dalam simulasi ini, yaitu sistem dengan ''gas turbine'' dan ''steam turbine.'' Berikut adalah keterangan mengenai sistem ''gas turbine'' dan steam turbine.''<br />
<br />
<br />
'''a. Gas Turbine'''<br />
[[File:Screen Shot 2020-12-10 at 02.27.41.png|200px|right|thumb|Gas Turbine dalam simulasi]]<br />
Komponen:<br />
<br />
(-) Compressor : Meningkatkan tekanan udara dan temperature udara sebelum dialirkan menuju combustion chamber . Proses pada compressor adalah isentropic-adiabatik<br />
<br />
(-) Combusition Chamber: Tempat dimana udara yang sudah dinaikan pressure dan temperature di kompresor disatukan dengan bahan bakar menyebabkan temperature udara meningkat dengan kondisi isobaric. Udara panas hasil ruang bakar diteruskan ke turbine.<br />
<br />
(-) Turbine : Gas panas yang memiliki temperature dan pressure tinggi diteruskan ke turbin untuk memutarkan turbin. Hasil dari turbin ada dua. Yaitu power yang nantinya akan diteruskan ke altenator generator dan udara panas hasil dari turbin gas yang akan diteruskan ke Heat Recovery Steam Generator.<br />
<br />
<br />
Sistem:<br />
<br />
Gas Turbine yang berputar akibat dari panas yang di hasilkan pada combustiom chamber yang di aliri oleh nozzle menuju turbin. Siklus yang terjadi dalam gas turbine adalah siklus rankine.<br />
[[File:Rankine-cycle.jpg|200px|center|thumb|Siklus Rankine]] <br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
'''b. Steam Turbine'''<br />
[[File:Screen Shot 2020-12-10 at 02.45.29.png|300px|right|thumb|Gas Turbine dalam simulasi]]<br />
Komponen:<br />
<br />
(-) Heat Recovery Steam Generator (HRSG) adalah equipment yang digunakan untuk menggunakan panas dari terusan turbin gas panas yang digunakan untuk memutarkan turbin multi stage dari HP, MP dan LP.<br />
<br />
<br />
Sistem :<br />
Panas turbin masuk HRSG dan dipanaskan kembali diteruskan ke turbin multi stage turbin dan memutarkan turbin. Semua turbin yang memutarkan shaft di searahkan di alternater agar menyelaraskan Gerakan shaft untuk memutarkan generator dan menghasilkan listrik. Pada LP turbine uap panas dimasukan ke condenser. Uap panas diubah menjadi liquid di condenser. Liquid dipompa kan lagi ke LP drum untuk di siklus ulang di HRSG. Gas Turbine Engine menggunakan siklus braytone dan Steam turbine menggunakan siklus rankine.<br />
[[File:Bryton-cycle.jpg|300px|center|thumb|Bryton Cycle]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
'''2. Lakukan identifikasi komponen-komponen utama pada sistem serta berilah deskripsi fungsi kerjanya dalam sistem dan penjelasan analisis parameter yang digunakan.'''<br />
<br />
<br />
'''Bagian 1: Turbin Gas'''<br />
<br />
*Rangkaian Gas Turbine<br />
[[File:TugasSistem16.PNG|400px|center|thumb|Rangkaian Gas Turbine]]<br />
<br />
<br />
*'''Compressor''': Meningkatkan tekanan udara dan temperature udara sebelum dialirkan menuju combustion chamber . Proses pada compressor adalah isentropic-adiabatik<br />
[[File:TugasSistem17.PNG|400px|center|thumb|Compressor]]<br />
<br />
<br />
*'''Gas Turbine:''' untuk mengubah energi dari tekanan pada suatu fluida menjadi energi kinetik yang nantinya digunakan untuk memutar generator.<br />
[[File:TugasSistem18.PNG|400px|center|thumb|Gas Turbine]]<br />
<br />
<br />
*'''Combustion Chamber:''' Ruang pembakaran/bertemunya bahan bakar dan udara untuk menghasilkan energi panas<br />
<br />
[[File:TugasSistem20.PNG|300px|left|thumb|Combustion Chamber(1)]]<br />
[[File:TugasSistem19.PNG|400px|center|thumb|Combustion Chamber(2)]]<br />
[[File:TugasSistem21.PNG|400px|center|thumb|Combustion Chamber(3)]]<br />
<br />
<br />
<br />
'''Bagian 2: HRSG (Steam Generator)'''<br />
*'''Condenser:''' Untuk mengkondensasikan uap hasil pembuangan ekstraksi turbin menjadi titik-titik air (air kondensat)<br />
[[File:TugasSistem2.PNG|400px|center|thumb|condenser]]<br />
<br />
<br />
*'''Drum:''' Tempat penampungan air panas dan tempat terbentuknya uap<br />
[[File:TugasSistem3.PNG|400px|center|thumb|Drum]]<br />
<br />
<br />
*'''Generator:''' Pembangkit listrik dengan mengubah energi mekanik menjadi energi listrik<br />
[[File:TugasSistem4.PNG|400px|center|Generator]]<br />
<br />
<br />
*Superheater Heat Exchanger: untuk memanaskan uap jenuh yang keluar dari steam drum, dengan memanfaatkan gas panas hasil pembakaran. Terdiri dari 3 komponen yaitu 3 yaitu superheater HP,MP dan LP.<br />
[[File:TugasSistem5.PNG|400px|center|Superheater Heat Exchanger]]<br />
<br />
<br />
*Evaporator Heat Exchanger<br />
[[File:TugasSistem6.PNG|400px|center|thumb|Evaporator]]<br />
<br />
<br />
<br />
*Economiser Heat Exchanger<br />
[[File:TugasSistem7.PNG|400px|center|thumb|Economiser]]<br />
<br />
<br />
<br />
*'''Pipe:'''sebagai penyaluran fluida di system.<br />
[[File:TugasSistem8.PNG|400px|center|thumb|Pipe]]<br />
<br />
<br />
*'''Pump:''' untuk menggerakan fluida dengan menaikkan tekanan pada fluida<br />
[[File:TugasSistem9.PNG|400px|center|thumb|Pump]]<br />
<br />
*'''Steam Turbine''' <br />
<br />
Stodola Turbine: mengubah energi potensial uap menjadi energi kinetik dan selanjutnya diubah menjadi energi mekanis dalam bentuk putaran poros turbin. Steam turbine berputar akibart dari uap panas HRSG. Pada steam turbine ada 3 turbine multistage dimana turbine High Pressure, Medium Pressure dan Low Pressure yang sama sama menggerakan shaft untuk memutarkan generator. Berikut parameter dari steam turbine.<br />
[[File:TugasSistem10.PNG|400px|center|thumb|Steam Turbine]]<br />
<br />
<br />
*'''Control Valve :''' valve yang digunakan sebagai pengontrol laju aliran fluida yang berada pada system yaitu control valve<br />
[[File:TugasSistem11.PNG|400px|center|thumb|Control Valve]]<br />
<br />
<br />
*'''Water Mixer:'''sebagai penyampur fluida di HRSG<br />
[[File:TugasSistem12.PNG|400px|center|thumb|Water Mixer]]<br />
[[File:TugasSistem13.PNG|400px|center|thumb|Water Mixer]]<br />
<br />
<br />
*'''Water Splitter'''<br />
[[File:TugasSistem14.PNG|400px|center|thumb|Water Splitter]]<br />
[[File:TugasSistem15.PNG|400px|center|thumb|Water Splitter]]<br />
<br />
<br />
'''3. Medium fluida kerja apa saja yang terjadi dalam proses siklus tersebut, dan bagaimanakah proses analisis perhitungan dalam pemodelan.'''<br />
<br />
Medium fluida kerja yang bekerja dalam proses tersebut sebagian besar adalah Mesin Fluida, yaitu:<br />
<br />
(-)Turbin Gas (Menghasilkan kerja) dari Natural Gas ke Superheated gas<br />
<br />
(-)Turbin Uap (Menghasilkan kerja) Uap panas dan superheated gas<br />
<br />
(-)Pompa Sentrifugal (Membutuhkan kerja) Fluida cair<br />
<br />
(-)Kompresor (Membutuhkan kerja) Natural gas<br />
<br />
Pada Analisa perhitungannya menggunakan hukum konservasi energi dan konservasi massa. Pada kompresor, pompa,turbin, dan HRSG mengalami proses adiabatik di mana proses adiabatik adalah proses yang tidak terjadi pergantian kalor dari sistem kelingkungan ataupun sebaliknya. Pada proses ini diasumsikan kondisi steady state dan energi kinetic potensial diabaikan.<br />
<br />
<br />
<br />
'''4. Jelaskan flow line (jalur koneksi) masing-masing yang diberi warna hitam, merah, dan biru sesuai dengan interkoneksi yang diberikan dalam diagram tersebut.'''<br />
<br />
- Jalur hitam<br />
<br />
Jalur koneksi warna hitam yang tebal pada sistem Combined Cycle Power Plant menunjukkan alur gas yang terjadi pada sistem tersebut. Pada sistem tersebut, jalur gas tersebut adalah jalur suplai udara pada Gas Turbine dan jalur exhaust dari Gas Turbine<br />
<br />
- Jalur merah<br />
<br />
Jalur koneksi warna merah pada sistem Combined Cycle Power Plant menunjukkan alur uap temperatur tinggi pada sistem. Jalur uap tersebut melalui bagian Heat Exchanger, dan menyuplai uap untuk menggerakkan Turbin Uap Stodola.<br />
<br />
- Jalur biru<br />
<br />
Jalur koneksi warna biru pada sistem Combined Cycle Power Plant menunjukkan alur uap temperatur rendah pada sistem. Jalur ini terdapat di proses Heat Exchanger terutama pada bagian economizer, dan tangki penyimpanan.<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 5 | Kamis 10 Desember 2020 ''' ==<br />
<br />
Pada pembelajaran sistem fluida hari ini, Pak Hariyo membahas kembali mengenai pemodelan sistem fluida. Salah satu pemodelan sistem yang dianalisa adalah model kompresor yang terdapat di dalam library ThermoSysPro.<br />
<br />
Kemudian kami diminta untuk melakukan remodelling dari kompresor. Pertama kita harus mengidentifikasi komponen-komponen yang terdapat pada model kompresor. Pada model kompresor, terdapat kompresor, pipa, dan sumber kondisi batas, dan pembuangan (sink).<br />
<br />
Pada komponen-komponen pada model kompresor, terdapat parameter-parameter yang dapat diubah. Seperti contoh pada komponen kompresor, terdapat parameter Compression Factor, Isentropic Efficiency, dan Power Losses due to hydrodynamic friction.<br />
<br />
<br />
OpenModelica menyediakan fitur skema kompresor yang dapat diakses dari librarynya dalam ThermoSysPro--> Examples--> SimpleExamples--> TestCompressor, dimana skemanya menapilkan gambaran seperti gambar berikut.<br />
<br />
[[File:TestKompresor.PNG|360px|center|thumb|Diagram Test Compressor dari OpenModelica]]<br />
<br />
Berangkat dari hal tersebut, kami diminta untuk mensimulasikan permodelan kompresor yang sama, hanya saja susunan komponen sistem fluidanya kami yang menyusun secara manual. Kemudian dari hal tersebut, kami diminta untuk membandingkan hasil simulasi template dari OpenModelica dengan hasil dari yang kami buat.<br />
<br />
Gambaran dari komponen kompressor tersebut dapat diakses dengan Machines--> Components--> Compressor, dan tampilannya sebagai berikut.<br />
<br />
[[File:KompresorVian.PNG|150px|center|thumb|Element kompresor dari environtment openmodelica]]<br />
<br />
setelah itu kami melakukan remodelling dari contoh sistem kompresor tersebut. Kemudian di akhir pertemuan pak Hariyo memberikan kami Tugas Besar<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 6 | Kamis 17 Desember 2020 ''' ==<br />
<br />
Pada minggu ini, kelas sistem fluida diisi oleh kuliah tamu yag diisi oleh Pak Dr. Harun alumni S3 DTM yg juga berkecimpung di sektor industri pembangkit tenaga listrik bersedia untuk memberikan materi. Beliau adalah CEO PT Indopower Internasional. <br />
<br />
Kuliah kali ini membahas mengenai Combined-Cycled Power Plant (CCPP) yang digunakan dalam industri untuk membangkitkan listrik menggunakan combined cycle.<br />
<br />
Evaluasi dari combined cycle salah satunya adalah efisiensi, harga, yang mnejadi patokan pemilihan tander. <br />
<br />
<br />
Sebelum membahas mengenai CCPP, pak Harun memberikan sedikit pengenalan mengenai turbin gas. Di awal tahun 1950, sekitar 224 turbin gas mulai beroperasi di seluruh dunia. Kapasista turbin gas pada saat itu berkisar sekitar 27.000kW. Turbin gas merupakan combustion turbine yang memiliki beberapa konfigurasi seperti turbojet, turboprop, turboshaft, high-bypass turbofan, low bypass afterburning turbofan. Sekedar pengetahuan, turboprop biasanya dipasang di pesawat karena paling hemat bahan bakar dibanding gas turbin lainnya. Turbin gas terdiri dari 2 tipe: 1.) Heavy Duty; 2.) Aeroderivative. Untuk siklus gas turbin yang digunakan adalah siklus Brayton.<br />
<br />
Terdapat beberapa pertimbangan dalam memilih turbin gas, beberapa pertimbangan tersebut adalah tahun dibuat produknya, efisiensi site, heat rate, dan fuel consumption<br />
<br />
CCPP merupakan pembangkit listrik yang menggunakan 2 siklus yaitu siklus dari turbin gas (Brayton Cycle) dan siklus dari turbin uap (Rankine Cycle). Secara garis besar digambarkan oleh flow berikut:<br />
<br />
[[File:Combined Cycle Power Plant FlowDiagram.jpg|thumb|Flow diagram sederhana dari Combined Cycle Power Plant|800px|center]]<br />
<br />
[[File:TurbinVian7.JPG|500px|center]]<br />
<br />
Dengan memanfaatkan energi sisa dari turbin gas untuk menggerakkan turbin uap, maka efisiensi dari pembangkit listrik jenis ini tinggi.<br />
<br />
=='''Sinopsis Tugas Besar'''==<br />
Pada tugas besar kali ini saya akan mensimulasikan suatu sistem fluida untuk pembangkitan daya listrik menggunakan mesin-mesin fluida. Kali ini, saya akan melakukan suatu simulasi pada drum boiler menggunakan perangkat openmodelica. Steam Drum atau drum boiler adalah salah satu komponen pada boiler pipa air yang berfungsi sebagai reservoir campuran air dan uap air, dan juga berfungsi untuk memisahkan uap air dengan air pada proses pembentukan uap superheater. Namun tidak semua boiler pipa air (water tube) yang menggunakan steam drum ini. Boiler supercritical beroperasi pada tekanan sangat tinggi di atas tekanan kritis, sehingga tidak dimungkinkan terbentuk gelembung-gelembung uap air, karena itulah boiler supercritical tidak memerlukan steam drum untuk memisahkan air dengan uap air.<br />
<br />
[[File:Boiler drum fig1.jpg|300px|center|thumb|Ilustrasi Boiler Drum Source: https://www.eurotherm.com/process-control-applications/boiler-drum-level-control/]]<br />
<br />
== ''' Tugas Besar''' ==<br />
<br />
==='''Judul: Pemodelan ''Drum Boiler'' untuk keperluan PLTU dengan Menggunakan Perangkat OpenModelica'''===<br />
<br />
Oleh:<br />
Iza Azmar Aminudin (1806233316)<br />
<br />
===Pendahuluan===<br />
Kebutuhan energi di Indonesia yang semakin sehari akan semakin meningkat seiring dengan semakin banyaknya pertumbuhan manusia dan juga mobilitas manusia modern yang sangat tinggi dan oerlu ditunjang oleh energi yang cukup. Salah satu sumber energi yang sering dimanfaatkan di Indoensia adalah listrik dari PLTU. Di sisi lain, Pembangkit uap atau boiler adalah satu komponen penting dalam PLTU, dimana bolier berperan merubah panas dari sumber energi menjadi ke fluida pendingin primer ke pendingin sekunder yang menghasilkan uap untuk menggerakkan turbin, kualitas uap yang dihasilkan berpengaruh terhadap keluaran daya listrik PLTU. Salah satu komponen pada boiler adalah Steam Drum yang berfungsi menampung air umpan sistem dalam pembuatan uap yang temperaturnya cukup tinggi dan memisahkan fluida antara fase gas dan fase cair. <br />
<br />
Pembangkit uap merupakan adalah proses yang kompleks dan rumit dan berperilaku nonlinier (Adam, 1999). Model matematika lengkap biasanya menggabungkan beberapa aspek. Untuk pemodelan boiler untuk skala besar biasa dilakukan dengan menggunakan software besar dan berbasar seperti RELAP, TRAC dan Reyes walau demikian software ini mahal dan rumit. Sedangkan model sederhana lebih cocok untuk digunakan dalam pemodelan sistem dan untuk dikembangkan dalam penelitan bidang kendali pada suatu universitas. Untuk itu, pada kesempatan ini, penulis akan membuat suatu pemudelan sederhana dengan menggunakan software open modelica sebagai perangkat untuk mensimulasikan salah satu aplikasi sistem fluida yaitu drum boiler.<br />
<br />
Tugas besar sistem fluida dilaksanakan untuk dapat membantu kami memahami aplikasi mata kuliah sistem fluida (perpipaan beserta mesin fluidanya) pada suatu sistem. Tugas besar berbentuk suatu simulasi yang dilakukan dengan mengaplikasian perangkat lunak OpenModelica karena kondisi secara ril dapat ditinjau dengan metode tersebut. Dengan menggunakan aplikasi ini, kami juga dapat mendapatkan gambaran dengan mudah terkait berbagai aspek pada waktu yang sesungguhnya sesuai dengan parameter dan variabel yang kita tentukam secara real time.<br />
<br />
Terdapat tiga proses perhitungan dalam sistem fluida, seperti yang pernah disebutkan di kelas, yaitu secara eksperimental, simulasi, dan perhitungan manual (teoritis) untuk validasi. Selain itu, apabila kami melakukan simulasi secara nyata dengan miniatur atau prototipe komponen, hal tersebut tidak memungkinkan. Jika melakukan perhitungan dengan teoritis, maka hal tersebut perlu dilatih pada saat kami berkuliah dan perhitungan manual akan melibatkan perhitungan yang rumit dan banyak faktor faktor yang diabaikan seperti kondisi yang dianggap steady state. Dengan begitu, kami melakukan simulasi ini akan dirasa paling cocok apabila menggunakan metode CFD (komputasi).<br />
<br />
<br />
<br />
===Dasar Teori===<br />
Boiler adalah bejana tertutup yang menyediakan sarana untuk mengkonversi air menjadi uap. Uap di bawah tekanan kemudian digunakan untuk mentransfer panas untuk selanjutnya menajadi uap. Boiler atau pembangkit uap uap adalah suatu sistem atau peralatan yang mengubah energi seperti energi kimia dari bahan bakar seperti batubara, minyak, gas atau energi nuklir menjadi energi panas dan menggunakan untuk memanaskan air menjadi uap air. Uap air yang dihasilkan kemudian digunakan untuk memanaskan bahan atau melakukan kerja mekanik melalui sebuah mesin berputar seperti turbin. Pada pembangkit lisrik maka turbin akan menggerakan generator penghasil arus listri. Secara umum, boiler ap memiliki dua subsistem utama. Subsistem pertama adalah tungku boiler dimana bahan bakar dan udara dicampur dan dibakar untuk menghasilkan gas panas buang. Sedangkan subsistem kedua adalah subsistem transfer panas yang biasanya terdiri steam drum. Steam Drum adalah suatu alat pada boiler yang berfungsi menampung air dari feedwater sistem dalam pembuatan uap yang temperaturnya cukup tinggi dan memisahkan fluida antara fase gas dan fase cair (steam).<br />
<br />
Besar/kualitas steam yang dihasilkan baik itu suhu, tekanan maupun laju aliran steam sangat dipengaruhi oleh aliran gas buang panas yang dihasilkan dari pembakaran di dalam turbin gas. Di samping itu, steam yang dihasilkan juga dipengaruhi oleh level dari drum itu sendiri. Untuk bisa dihasilkan steam dengan kualitas yang baik tersebut, maka berbagai parameter di dalamnya harus dapat dikontrol dengan baik, mengingat karakteristik dinamiknya yang sering berubah menyesuaikan beban proses yang ada. Salah satu komponen kontrol yang penting adalah High Pressure Steam Drum (HP Drum). Parameter kontrol yang harus dijaga dengan baik adalah level air pada steam drum tersebut yang harus selalu dijaga pada ketinggian tertentu. Apabila terlalu tinggi, maka steam akan basah sehingga berpotensi merusak peralatan-peralatan yang menggunakan steam tersebut, seperti steam turbine dan lain-lainnya. Sebaliknya apabila terlalu rendah, maka tube-tube dari boiler yang bersangkutan akan menjadi over heated sehingga umur boiler menjadi singkat.<br />
<br />
Sistem boiler merupakan sistem pembangkit uap panas (steam generator) yang memanfaatkan energi perpindahan panas dari hasil pembakaran untuk mengubah air menjadi produk utama berupa steam. Dua jenis pembangkit daya yaitu berupa turbin gas, dan turbin steam atau dikenal sebagai Combined Cycle (CC), maupun Combined Heat Power (CHP) menghasilkan energi listrik dan panas. Oleh sebab itu boiler dibedakan dalam dua tipe, yaitu:<br />
<br />
'''1.''' Boiler dengan pembakar (fired boiler) yang digunakan pada sistem pembangkit daya dengan turbin steam; <br />
<br />
'''2.''' Boiler tanpa pembakar (unfired boiler atau Heat Recovery Steam Generation/HRSG) yang berfungsi sebagai penukar panas (heat exchanger) untuk mengubah gas panas dan air menjadi steam.<br />
<br />
Karakteristik serta sirkulasi operasi kedua jenis boiler tersebut pada prinsipnya sama yaitu menghasilkan steam dari air dengan memanfaatkan energi panas. Keduanya mempunyai kehandalan (reliability) operasi serta perpindahan panas maksimum yang memegang peranan penting, dan sifatnya kritis terhadap perubahan suhu gas. Salah satu parameter operasi boiler yang harus dijaga dengan baik adalah level/ ketinggian permukaan air dalam HP drum. Untuk boiler dengan kapasitas besar, pengontrolan level steam drum dikenal dengan istilah tiga (three) elemen dan satu (single) elemen level control. Single element level control akan difungsikan pada saat produksi steam masih di bawah 30%, dan begitu lebih besar daripada 30%, maka sistem kontrol level secara otomatis pindah ke three elemen level control. Pada single element, level semata-mata dikontrol oleh level air pada steam drum, sedang pada three element, di mana parameter proses dikontrol adalah kombinasi dari level air pada steam drum, laju aliran steam yang dihasilkan, dan tekanan steam yang dihasilkan.<br />
<br />
Skema Steam Drum untuk produksi uap ditunjukkan pada Gambar berikut ini. dimana diperlihatkan produksi uap menggunakan unit drum-boiler. Air umpan disalurkan oleh pompa feedwater ke dalam steam drum. Karena gravitasi, air mengalir turun melalui downcomer-riser lingkaran tertutup menghasilkan uap jenuh, yang mengalir di sepanjang tabung riser sebelum dikumpulkan dan dimasukkan kembali ke dalam drum, uap jenuh mengalir melalui permukaan air sampai keluar setelah mencapai outlet Steam Drum untuk selanjutnya disalurkan ke turbin uap.<br />
<br />
<br />
[[File:Boiler drum fig1.jpg|300px|center|thumb|Ilustrasi Boiler Drum Source: https://www.eurotherm.com/process-control-applications/boiler-drum-level-control/]]<br />
<br />
<br />
<br />
===Tujuan Penelitian===<br />
Tujuan dari tugas besar ini adalah untuk mengembangkan model sistem Steam Drum pada sistem boiler sederhana yang akan digunakan pada penelitian lanjutan sebagai pengembangan algoritma kendali pada model sistem. Pengembangan yang dilakuan mengacu pada prisip-prinsip sistem fluida.<br />
<br />
<br />
<br />
===Metodologi===<br />
Variabel yang alan dianalisa dalam Steam Drum boiler adalah sebagai berikut:<br />
<br />
'''1. tekanan uap air;'''<br />
<br />
'''2. temperatur uap air;'''<br />
<br />
'''3. dan laju masa air dalam sistem'''<br />
<br />
Pengukuran tekanan air dan temperatur uap pada Steam Drum adalah hal yang sangat penting untuk safety dan efisiensi operasional dari boiler. Dapat dikatakan bahwa Steam Drum adalah jantung dari sebuah boiler. Oleh karenanya dalam merancang dan menganalisa sistem kendali pada bolier diperlukan suatu model Steam Drum yang sederhana ringkas namun mampu digunakan sebagai model sistem yang akan di uji. Varibel yang akan diuji adalah tekanan air normal, suhu air dan uap dalam sistem, dan laju massa air yang mengalir melewati sistem dari pump dan keberadaanya untuk menjadi uap adalah dalam waktunya antara 0 dan 500 detik. <br />
Steam Drum adalah sistem proses atau plant yang bersifat non-linear dan kompleks karena banyaknya interaksi dari variabel variable input dan output sistem. Oleh karenanya untuk menurunkan model matematika, struktur internal dan fungsi subsistem dari boiler harus dipelajari. Model matematika dari boiler ini diturunkan dari kesetimbangan massa dan energi. <br />
<br />
<br />
[[File:Rumus satu api.png |200px|center]]<br />
<br />
<br />
Dengan memenuhi kaidah gerak jatuh bebas maka debit fluida yang keluar dari Steam Drum akan setara akar dari dengan ketinggian fluida dalam Steam Drum dan dikalikan dengan faktor bukan kran/valve out.<br />
<br />
[[File:Rumus dua api.png |200px|center]]<br />
<br />
<br />
<br />
Kesetimbangan energi dapat dituliskan sebagai berikut<br />
<br />
[[File:Rumus tiga api.png |300px|center]]<br />
<br />
'''*Keterangan'''<br />
[[File:Keterangan Rumus.png|300px|left|thumb|keterangan rumus]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Untuk membangun model boiler maka persamaan matematika sistem Steam Drum boiler kemudian di aplikasikan dengan menggunakan paket program Matlabsimulink. Simulink adalah paket program yang sering digunakan untuk pemodelan, dan menganalisa sistem dinamik. Program ini mendukung sistem linier dan non linier dengan pemodelan berbasis waktu. Untuk melakukan ini sejumlah komponen model di pasang bersamaan untuk mensimulasi kelakuan boiler yang lengkap. Sistem yang dibangun adalah sistem multi input multi output (MIMO) dengan 2 masukan yaitu flow input (Fin) dan Kalor (Q) dan keluaran adalah level air (h) dan Suhu (T). <br />
<br />
Secara garis besar berikut adalah Langkah-langkah dalam pelaksanaan tugas besar.<br />
[[File:Diagram nih.png|300px|center]]<br />
<br />
<br />
<br />
===Pemodelan Sistem Fluida===<br />
Pembuatan model drum boiler menggunakan perangkat lunak openmodelica. Model ini menggunakan referensi dari sistem library yang ada dalam perangkat openmodelica. Berikut adalah pembahasan komponen yang digunakan dalam sistem ini.<br />
<br />
'''Komponen'''<br />
<br />
{|class="wikitable"<br />
| '''Simbol'''|| '''Parameter'''||'''Fungsi'''<br />
|-<br />
| <br />
'''Pump'''<br />
[[File:1. Part Pump.png|150px]]<br />
|| [[File:1. Desc pump.png|400px]]<br />
|Pompa yang digunakan adalah pompa sentrifugal. Ketika pompa ini bekerja, maka tekanan fluida akan meningkat dari inlet pompa menuju ke outletnya. Perubahan tekanan akan mendorong cairan ke seluruh sistem.<br />
|-<br />
| <br />
'''Evaporator'''<br />
[[File:2. Part Evaporator.png|150px]] <br />
|| [[File:2. desc evaporator.png |400px]]<br />
|Evaporator merupakan suatu alat yang memiliki fungsi untuk mengubah keseluruhan atau sebagian suatu pelarut dari sebuah larutan berbentuk cair menjadi uap sehingga hanya menyisakan larutan yang lebih padat atau kental, proses yang terjadi di dalam evaporator disebut dengan evaporasi.<br />
|-<br />
| <br />
'''Steam'''<br />
[[File:3. Part Steam.png|100px]] <br />
|| [[File:3. desc steam.png|400px]]<br />
|berfungsi sebagai reservoir campuran air dan uap air, dan juga berfungsi untuk memisahkan uap air dengan air pada proses pembentukan uap superheater. Namun tidak semua boiler pipa air (water tube) yang menggunakan steam drum ini.<br />
|-<br />
| <br />
'''Sink'''<br />
[[File:4. Part Sink.png|100px]] <br />
|| [[ File:4. desc steam.png|400px]]<br />
| Befungsi sebagai pembuang panas adalah penukar panas pasif yang memindahkan panas yang dihasilkan oleh alat elektronik atau mekanik ke sebuah medium fluida yang sering kali berupa pendingin udara atau cair, dan lalu panas akan dikeluarkan dari alatnya dan suhu alat akan tetap terjaga pada suhu yang optimal.<br />
|-<br />
| <br />
'''Furnace'''<br />
[[File:5. Part Furnace.png|100px]] <br />
|| [[File:5. desc furnace.png|400px]]<br />
|Bagian ini merupakan tempat terjadinya pembakaran bahan bakar yang akan menjadi sumber panas, proses penerimaan panas oleh media air dilakukan melalui pipa yang telah dialiri air, pipa tersebut menempel pada dinding tungku pembakaran.<br />
|-<br />
| <br />
|}<br />
<br />
<br />
'''Sensor'''<br />
<br />
{|class="wikitable"<br />
| '''Simbol'''|| '''Parameter'''||<br />
|-<br />
| <br />
'''Sensor Suhu'''<br />
[[File:6. sensor suhu.png|150px]]<br />
|| [[File:6. desc suhu.png|300px]]<br />
|-<br />
| <br />
'''Sensor Tekanan Fluida'''<br />
[[File:7. sensor tekanan.png|150px]] <br />
|| [[File:7. desc tekanan.png|300px]]<br />
|-<br />
| <br />
'''Sensor Laju Massa Fluida'''<br />
[[File:8. sensor mflow.png|100px]] <br />
|| [[File:8. desc mflow.png|300px]]<br />
|-<br />
| <br />
|}<br />
<br />
<br />
<br />
'''Ambient'''<br />
<br />
{|class="wikitable"<br />
| '''Simbol'''|| '''Parameter'''||<br />
|-<br />
| <br />
'''Ambient'''<br />
[[File:9. Ambient .png|150px]]<br />
|| [[File:9. Ambient desc .png|300px]]<br />
|-<br />
| <br />
|}<br />
<br />
<br />
Dan berikut adalah model drum boiler yaitu hasil rangkaian dari komponen-komponen yang telah ditentukan sebelumnya dengan asumsi serta karakteristik yang sudah disesuaikan dengan kebutuhan penelitian.<br />
[[File:Gambar Lengkap@air.eng.ui.ac.id.png|500px|center|thumb|Rangkaian Drum Boiler dalam openmodelica]].<br />
<br />
===Hasil dan Pembahasan Simulasi===<br />
Mula-mula, dilakuakn checking terhadap model yang sudah disusun beserta variabel serta asumsi yang hendak dicapai<br />
[[File:Hasil check.png|500px|center|thumb|hasil perhitungan]]<br />
<br />
Dengan menggunakan perangkat openmodelica. Dilakukanlah suatu simulasi dengan rincian perhitungan tekanan air normal, suhu air dan uap dalam sistem, dan laju massa air yang mengalir melewati sistem dari pump dan keberadaanya untuk menjadi uap adalah dalam waktunya antara 0 dan 500 detik. Berikut adalah grafik hasil perhitungannya.<br />
[[File:Hasil Perhitungantuantu.png|500px|center|thumb|Grafik Hasil Simulasi]]<br />
<br />
Dari hasil ini terlihat bahwa tekanan uap akan cenderung meningkat selama kurun waktu internal simulasi. Selain itu, karena adanya evaporator menyebabkan suhu air naik dan menyebabkan terjadinya boiling pada air sehingga beruha fasa menjadi uap air. Di sisi lain, sistem ini juga mempengaruhi laju aliran fluida di mana laju air justru terus meningkat sepanjang waktu interval simulasi karena terjadi perubahan tekanan pada sistem.<br />
<br />
<br />
<br />
===Kesimpulan===<br />
<br />
'''1.''' Dalam drum boiler, tekanan fluida (air) yang berbentuk cair berubah fasa menjadi akan cenderung meningkat selama kurun waktu internal simulasi hal ini berbanding lurus dengan kenaikan suhu yang terjadi pada fluida akibat dari adanya evaporator dan furnace.<br />
<br />
'''2.''' Sistem drum boiler akan mempengaruhi laju aliran karena perubahan suhu dan perubahan fasa yang terjadi pada fluida kaan meningkatkan kecepatan alir fluida yang menyebabkan laju aliran massanya pun akan meningkat.<br />
<br />
'''3.''' Dengan menggunakan perangkat openmodelica, kita bisa memodelkan suatu sistem fluida dalam drum boiler yang dapat digunakan untuk lebih memahami sistem fluida lebih dalam lagi dengan sederhana dan praktis.<br />
<br />
<br />
===Referensi===<br />
*Åhlander, Alexander. 2017. Maintaining Source Origin in a Modelica Compiler. Department of Computer Science Faculty of Engineering LTH. Lund University. ISSN 1650-2884 L<br />
<br />
*E. Adam and J. Marchetti, "Dynamic simulation of large boilers with natural recirculation," Computers & chemical engineering, vol. 23, pp. 1031-1040, 1999.<br />
<br />
*Prof. Dr. Ir. Harinaldi, M.Eng., Prof. Dr. Ir. Budiarso, M.Eng. ; editor, Ade M. Drajat, ST. Ade M. Drajat, (editor). Sistem fluida : prinsip dasar dan penerapan mesin fluida, sistem hidrolik, dan sistem pneumatik / Jakarta :; © 2015: Erlangga,, 2015<br />
<br />
*U.S.NRC, "TRAC-M Version 3.0 Theory Manual" https://www.nrc.gov/readingrm/doc-collections/nuregs/contract/ December 2015]. <br />
<br />
*J. N. Reyes Jr, "Governing equations in two-phase fluid natural circulation flows," Natural Circulation in Water Cooled Nuclear Power Plants, Annex, vol. 6, 2005. <br />
<br />
*K. J. Åström and K. Eklund, "A simplified non-linear model of a drum boiler-turbine unit," International Journal of Control, vol. 16, pp. 145-169, 1972.<br />
<br />
=='''Analisis Pemodelan Sistem Fluida Pneumatik dan Hidraulik'''==<br />
Proses-proses yang ada di industri pada umumnya membutuhkan benda atau zat untuk dipindahkan dari satu lokasi ke lokasi lain, atau kekuatan yang diterapkan untuk menahan, membentuk atau memampatkan suatu produk. Di banyak lokasi, semua penggerak utama adalah listrik. Gerakan rotasi dapat dilakukan dengan motor sederhana, dan gerakan linier dapat diperoleh dari gerakan berputar dengan perangkat seperti jack sekrup atau rak dan pinion. Namun, perangkat listrik bukanlah satu-satunya cara untuk menyediakan penggerak utama. Fluida tertutup (baik cairan maupun gas) juga dapat digunakan untuk mengalirkan energi dari satu lokasi ke lokasi lain dan, akibatnya, menghasilkan gerakan berputar atau linier atau menerapkan gaya. Sistem berbasis fluida yang menggunakan fluida sebagai media transmisi disebut sistem hidrolik. Sistem berbasis gas disebut sistem Pneumatik.<br />
<br />
===1. Pneumatic ===<br />
<br />
Sistem pneumatik adalah sebuah sistem fluida yang memanfaatkan udara terkompresi untuk menghasilkan efek gerakan mekanis. Secara istilah pneumatik mengacu pada mekanisme yang menggunakan tekanan udara untuk memberikan gaya mekanis dan kerja. Semua sistem yang menggunakan tenaga yang disimpan dalam bentuk udara yang dimampatkan untuk menghasilkan suatu kerja disebut dengan sistem Pneumatik.<br />
<br />
==== Hukum Dasar Sistem Pneumatic====<br />
<br />
'''''Hukum Pascal:'''''<br />
<br />
''“Jika tekanan eksternal diberikan pada sistem tertutup, tekanan pada setiap titik pada fluida tersebut akan meningkat sebanding dengan tekanan eksternal yang diberikan.”''<br />
<br />
[[File:Pascal Law Formula.png|100px|center]]<br />
<br />
dimana:<br />
<br />
P = Pressure (Pa)<br />
<br />
F = Force (N)<br />
<br />
A = Area (m<sup>2</sup>)<br />
<br />
'''''Hukum Boyle:'''''<br />
<br />
''“Pada suhu tetap, tekanan gas didalam suatu ruang tertutup berbanding terbalik dengan volumenya” ''<br />
<br />
[[File:Gas Law formula.png|200px|center]]<br />
<br />
dimana:<br />
<br />
P = Pressure (Pa)<br />
<br />
V = Volume (M<sup>3</sup>)<br />
<br />
T = Temperature (K)<br />
<br />
====Komponen Pada Sistem Pneumatik====<br />
<br />
Berikut adalah komponen-komponen umum pada sistem pneumatik:<br />
<br />
*'''Kompresor'''<br />
<br />
Kompresor adalah suatu alat mekanikal yang bertujuan untuk menaikkan tekanan suatu gas dengan cara menurunkan volumenya. Komponen inilah yabg mensupply udara bertekanan untuk sistem pneumatik, serta menjaga tekanan sistem agar tetap berada pada tekanan kerjanya.<br />
<br />
*'''Regulator & Gauge'''<br />
<br />
Regulator adalah komponen yang berfungsi untuk mengatur supply udara terkompresi masuk ke sisptem pneumatik. Sedangkan gauge berfungsi sebagai penunjuk besar tekanan udara di dalam sistem. Keduanya dapat berupa sistem mekanis maupun elektrik.<br />
<br />
*'''Check Valve'''<br />
<br />
Check Valve adalah valve atau katup yang berfungsi untuk mencegah adanya aliran balik dari fluida kerja, dalam hal ini udara terkompresi. Terutama adalah apabila pada sebuah sistem pneumatik tersebut dipergunakan tanki akumulator udara, sehingga Check Valve tersebut mencegah adanya udara dari akumulator untuk kembali menuju kompresor namun tetap mengalirkan udara bertekanan dari kompresor untuk masuk ke dalam akumulator.<br />
<br />
*'''Tanki Akumulator'''<br />
<br />
Tanki akumulator atau juga disebut buffer tank berfungsi sebagai cadangan (storage) tekanan udara terkompresi yang digunakan untuk penggerak aktuator. Selain itu tanki ini juga berfungsi untuk mencegah ketidakstabilan supply udara ke aktuator, lebih menstabilkan kerja kompresor agar tidak terlalu sering mematikan dan menyalakannya lagi, serta lebih memudahkan desain sistem dalam menempatkan kompresor jika diharusakan penempatan aktuator pneumatik lebih jauh dengan kompresor.<br />
<br />
*'''Saluran Pipa'''<br />
<br />
Pipa-pipa digunakan untuk mendistribusikan udara terkompresi dari kompresor atau tanki akumulator ke berbagai sistem aktuator. Diameter pipa yang digunakan pun bermacam-macam tergantung dari desain dan tujuan penggunaan sistem pneumatik tersebut. Pada sebuah sistem pneumatik besar (menggunakan lebih dari dua aktuator), untuk area sistem supply (area kompresor dan tanki) digunakan pipa berdiameter lebih besar daripada yang digunakan pada area aktuator. Namun jika sistem pneumatik yang ada kecil, misal hanya untuk menggerakkan satu saja aktuator, maka diameter pipa yang digunakan pun akan seragam di semua bagian.<br />
<br />
*'''Directional Valve'''<br />
<br />
Directional valve atau katub pengatur arah yang instalasinya berada tepat sebelum aktuator, adalah berfungsi untuk mengatur kerja aktuator dengan cara mengatur arah udara terkompresi yang masuk atau keluar dari aktuator. Satu valve ini didesain untuk dapat mengatur arah aliran fluida kerja di dua atau bahkan lebih arah aliran. Ia bekerja secara mekanis atau elektrik tergantung dari desain yang ada.<br />
<br />
*'''I/P Controller (Current to Pressure Controller)'''<br />
<br />
Pada aktuator pneumatik yang kerjanya dapat bermodulasi diperlukan satu alat kontrol supply udara bertekanan yang khusus bernama I/P Controller. I/P Controller ini mengubah perintah kontrol dari sistem kontrol yang berupa sinyal arus, menjadi besar tekanan udara yang harus disupply ke aktuator.<br />
<br />
*'''Aktuator'''<br />
<br />
Pneumatik aktuator adalah alat yang melakukan kerja pada sistem pneumatik. Ada berbagai macam jenis pneumatik aktuator sesuai dengan penggunaannya. Antara lain adalah silinder pneumatik, diafragma aktuator, serta pneumatik motor.<br />
<br />
<br />
<br />
====Contoh Sistem Pneumatic dalam OpenModelica====<br />
<br />
Berikut adalah contoh simulasi sistem Pneumatic dalam OpenModelica<br />
<br />
[[File:Csm PLdiagram a6f3719314.png|500px|center|thumb|Sistem Pneumatic dalam Openmodelica]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
===2. Hydraulic ===<br />
<br />
Sistem hidrolik adalah suatu sistem yang memanfaatkan tekanan fluida sebagai power (sumber tenaga) pada sebuah mekanisme, sehingga hidrolik digunakan untuk mengontrol, mengirimkan dan memanfaatkan tenaga dengan menggunakan tekanan fluida tersebut.<br />
<br />
<br />
====Hukum Dasar Sistem Hydraulic====<br />
<br />
'''''Hukum Pascal:'''''<br />
<br />
''“Jika tekanan eksternal diberikan pada sistem tertutup, tekanan pada setiap titik pada fluida tersebut akan meningkat sebanding dengan tekanan eksternal yang diberikan.”''<br />
<br />
[[File:Pascal Law Formula.png|100px|center]]<br />
<br />
dimana:<br />
<br />
P = Pressure (Pa)<br />
<br />
F = Force (N)<br />
<br />
A = Area (m<sup>2</sup>)<br />
<br />
'''''Hukum Hidrostatik'''''<br />
<br />
''“Tekanan hidrostatika tidak bergantung pada berat dari suatu fluida, tetapi sangat berhubungan dengan perbedaan ketinggian fluida tersebut” ''<br />
<br />
[[File:Hydrostatic Law.png|400px|center]]<br />
<br />
====Komponen Pada Sistem Hidrolik====<br />
<br />
'''Reservoir'''<br />
<br />
tujuan dari reservoir hidrolik adalah untuk menahan volume fluida, mentransfer panas dari sistem, memungkinkan kontaminan padat mengendap dan memfasilitasi pelepasan udara dan kelembaban dari fluida.<br />
<br />
'''Pump'''<br />
<br />
pompa hidrolik mentransmisikan energi mekanik menjadi energi hidrolik. Hal ini dilakukan oleh pergerakan fluida yang merupakan media transmisi. Ada beberapa jenis pompa hidrolik diantaranya gir, vane dan piston. Semua pompa ini memiliki subtipe berbeda yang ditujukan untuk aplikasi khusus seperti pompa piston sumbu bengkok atau pompa baling-baling kapasitas variabel. Semua pompa hidrolik bekerja dengan prinsip yang sama, yaitu memindahkan volume fluida terhadap beban atau tekanan yang resisten.<br />
<br />
'''Valves'''<br />
<br />
katup hidrolik digunakan dalam sistem untuk memulai, menghentikan dan mengarahkan aliran fluida. Katup hidrolik terdiri dari poppet atau gulungan dan dapat digerakkan dengan alat pneumatik, hidrolik, listrik, manual atau mekanis.<br />
<br />
'''Actuators'''<br />
<br />
merupakan hasil akhir dari hukum Pascal. Di sinilah energi hidrolik diubah kembali menjadi energi mekanik. Hal ini dapat dilakukan melalui penggunaan silinder hidrolik yang mengubah energi hidrolik menjadi gerak dan kerja linier, atau motor hidrolik yang mengubah energi hidrolik menjadi gerak dan kerja berputar. Seperti pompa hidrolik, silinder hidrolik dan motor hidrolik memiliki beberapa subtipe berbeda, masing-masing ditujukan untuk aplikasi desain tertentu.<br />
<br />
<br />
====Contoh Sistem Hidraulik dalam OpenModelica====<br />
<br />
Salah satu contih sistem hidraulik yang ada dalam library openmodelica diantaranya adalah sistem double acting cylinder test. Sistem ini memiliki tujuan untuk mengetest doule acting actuator. Pada sistem ini, motor menggerakan pompa sehingga menghasilkan tekanan untuk megalirkan fluida dari tangki. Jika kita ingin actuato maju, maka fluida akan mengalir dari tangki mengisi ruang A. Lalu fluida di ruang B akan keluar dan kembali ke tangki fluida hidrolik. Jika kita ingin memundurkan aktuator, maka fluida akan masuk ke ruang B, sehingga fluida mendorong actuator bergerak mundur. Dan fluida diruang A akan kembali ke tangki.<br />
<br />
<br />
[[File:Hidraulic Sys.png|500px|center|thumb|Contoh Sistem Hidraulik dalam Openmodelica]]</div>
Iza Azmar
http://air.eng.ui.ac.id/index.php?title=File:Hidraulic_Sys.png&diff=56773
File:Hidraulic Sys.png
2021-01-18T12:28:11Z
<p>Iza Azmar: </p>
<hr />
<div></div>
Iza Azmar
http://air.eng.ui.ac.id/index.php?title=Valve-Iza_Azmar_Aminudin&diff=56772
Valve-Iza Azmar Aminudin
2021-01-18T12:27:56Z
<p>Iza Azmar: /* 2. Hydraulic */</p>
<hr />
<div>Assalamu'alaikum Wr. Wb<br />
Salam Sejahtera untuk kita semua<br />
<br />
Perkenalkan saya:<br />
<br />
Nama : Iza Azmar Aminudin<br />
<br />
NPM : 1806233316<br />
<br />
Kelas : Sistem Fluida-03<br />
<br />
Pada Kesempatan kali ini, saya akan berbagi dengan teman-teman sekailan perihal pembelajaran Sistem Fulida di kelas Sistem Fluida-03. Selamat membaca dan mohon masukannya.<br />
<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 1 | Kamis 12 November 2020 ''' ==<br />
<br />
<br />
Pada kesempatan kali ini, kami mempelajari aliran fluida dalam valve. Kami menggunakan bantun aplikasi CFDSOF untuk menghitung losses yang terjadi pada aliran fluida dalam valve.Kami membahas mengenai ''opened gate valve'' dan simulasi aliran fluida yang sebelumnya sudah dijelaskan melalui dua ''part'' video ''tutorial'' simulasi di platform YouTube. Maka, setelah kelas pertama telah usai kami ditugaskan untuk melakukan hal yang sama kemudian ditambah simulasi tambahan satu ''gate valve''.<br />
<br />
Melalui laman ini, saya akan menjelaskan proses yang telah saya lakukan dalam menjalankan simulasi aliran fluida pada ''gate valve''. Simulasi yang saya lakukan adalah dua kali dengan ''gate valve'' yang sudah disediakan oleh Bang Edo kelas Sisflu 03 dan ''gate valve'' dari sumber lainnya.<br />
<br />
==='''Tugas 1: Simulasi Aliran dalam Valve menggunakan CFDSOF'''===<br />
<br />
'''T Valve''' <br />
<br />
''Valve'' ini sudah disediakan dalam bentuk .stl sehingga kita cukup melakukan simulasi saja. Berikut adalah hasil tangkapan layar dari proses simulasi yang telah dilakukan beserta penjelasannya.<br />
<br />
Berikut adalah hasil simulsi yang telah saya lakukan.<br />
[[File:Real madridtista.png|400px|thumb|center|Tampilan CFD SOF]]<br />
<br />
<br />
[[File:Barcilonaaa.png|400px|thumb|center|Tampilan CFD SOF]]<br />
<br />
<br />
[[File:11114.jpg|400px|thumb|center|Tampilan di Paraview]]<br />
<br />
'''Gate Water Valve'''<br />
<br />
Untuk simulasi objek kedua ini, perangkat lunak yang digunakan masih sama. Pada simulasi ini masih terjadi kendala dan hambatan yang serupa. Berikut penjelasan lebih lengkapnya.<br />
<br />
[[File:NewGateValve1.PNG|500px|center]]<br />
<br />
Simulasi pada perangkat lunak CFDSOF-NG menjalankan proses ''meshing'' dengan hasil yang baik. Gambar di atas adalah proses saat menjalankan proses iterasi.<br />
<br />
[[File:NewGateValve2.PNG|500px|center]]<br />
<br />
Sama seperti kendala sebelumnya, hasil simulasi pada CFDSOF-NG belum memberikan perbedaan distribusi tekanan pada ''valve'' saat di-''import'' ke perangkat lunak Paraview dan hanya memberikan warna biru secara keseluruhan. Hal tersebut membuat distribusi tekanan dan ''pressure drop'' tidak dapat diamati. Untuk kedepannya, akan dilakukan perbaikan dimulai dari perbaikan perangkat lunak yang digunakan.<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 2 | Kamis 19 November 2020 ''' ==<br />
Pada hari ini kami mempelajari bagaimana menggunakan modelica untuk menyelesaikan permasalahan yang ada di modelica.<br />
<br />
<br />
<br />
[[File:Antumisasi.png|400px|thumb|center|Tampilan Modelica]]<br />
<br />
<br />
<br />
[[File:Batamm.png|400px|thumb|center|Tampilan Modelica]]<br />
<br />
kami membahas juga mengenai sistem fluida itu sendiri, dimulai dari definisinya hingga pembahasan mengenai peran dari segitiga kecepatan pada ''blade'' mesin fluida.<br />
<br />
[[File:3_di_aireng.PNG|400px|center|thumb|pembahasan di kelas]]<br />
<br />
Sketsa tersebut menggambarkan juga tentang bagian-bagian dari blade, diantaranya ''hub'' dan ''tip''. Kedua komponen tersebut menyusun cara untuk menghitung spesifikasi dari mesin fluida terkait. Disampaikan juga bahwa analisis tersebut dapat menggunakan tiga metode, yaitu eksperimental, CFD (Computational Fluid Dynamics), dan teoritis. Ketiga metode tersebut saling melengkapi dan memiliki keuntungan-kerugiannya masing-masing. Eksperimental memiliki ''reliability'' paling tinggi karena secara real dilaksanakan sebuah penelitian terkait sebuah simulasi. Metode teoritis tidak lebih real daripada eksperimental, tetapi cukup efisien karena hanya memerlukan perhitungan (tidak perlu melakukan eksperimen), serta hanya bisa untuk sebuah kasus. Sementara itu, metode CFD adalah cara yang paling praktis untuk digunakan dan dapat dipraktekkan pada kondisi yang berubah-ubah, misal simulasi berputarnya sebuah turbin. Namun, CFD belum divalidasi secara langsung seperti kedua metode sebelumnya.<br />
<br />
[[File:5_di_aireng.PNG|400px|center|thumb|pembahasan di kelas]]<br />
<br />
Sesi kelas dilanjutkan dengan berdiskusi terkait perbedaan turbin impuls dan turbin reaksi. Kami juga berdiskusi terkait perbedaan mendasarnya, serta perbedaan bentuk dasar geometri ''blade''-nya, dimana ''blade'' turbin impuls lebih cekung.<br />
<br />
<br />
<br />
==='''Tugas 2: Mencoba Example dari Library OpenModelica'''===<br />
<br />
Tugas ketiga yang diberikan kepada kelas Sistem Fluida 03 adalah mengkaji dan mempelajari simulasi permodelan sistem fluida pada aplikasi OpenModelica, lebih spesifiknya adalah menggunakan fitur Examples di bagian Fluid Library. Kami ditugaskan untuk merekap hasil pembelajaran kita di air.eng.ui.ac.id seperti biasa.<br />
<br />
Melalui fitur yang ada di OpenModelica tersebut, contohnya Example (fluid library), sepertinya kita dapat melakukan simulasi aliran hingga sistem fluida (perpipaan).<br />
<br />
[[File:Fiturexample2.png|200px|center]]<br />
<br />
Gambar di atas adalah subfitur dari fitur Example yang terdapat di Library Fluid. Hasil pelajaran yang saya dapatkan adalah fitur-fitur tersebut dapat digunakan untuk menjalankan simulasi aliran sistem fluida. Kendati demikian, saya belum menemukan cara untuk dapat melakukan simulasi menggunakan aplikasi ini, proses tersebut masih saya lakukan dengan mencari referensi dan video di YouTube. Sejauh ini, saya menggunakan referensi modul OpenModelica, tayangan YouTube mengenai OpenModelica, dan bertanya kepada sesama rekan sekelas, dimana proses tersebut masih berlanjut hingga tulisan ini dibuat.<br />
<br />
Lebih dari itu, kita juga sudah dapat melakukan simulasi sistem fluida karena OpenModelica telah menyediakan ''template'' simulasi sistem fluida. ''Template'' tersebut dapat dilakukan dengan cara mengklik PumpingSystem pada fitur Examples. Berikut adalah ''template'' simulasi aliran fluida tersebut.<br />
<br />
[[File:Pumpsystem.PNG|500px|thumb|center|Simulasi aliran sistem fluida dari aplikasi OpenModelica]]<br />
<br />
<br />
Selain itu, ada pula fitur yang lain mengenai ''tank'' dengan masih melalui fitur Examples. Saya mencoba untuk ''input'' EmptyTank dan TankWithOverflow pada fitur tersebut, kemudian akan ditampilkan mengenai sketsa simulasi beserta metoda numerik atau ''coding''-nya.<br />
<br />
[[File:Emptytanks.PNG|500px|thumb|center|Fitur EmptyTanks]]<br />
<br />
[[File:Overflowtank.PNG|500px|thumb|center|Fitur TanksWithOverflow]]<br />
<br />
<br />
Kemudian, saya mencoba untuk melakukan ''simulate'' pada TankWithOverFlow yang sudah tersedia. Maka, saya memperoleh besaran angka mengenai tekanan dan properti lainnya. Di bawah ini adalah gambaran dari hasil perhitungan atau hasil ''simulate'' yang dilakukan.<br />
<br />
[[File:Hasiltank.PNG|500px|thumb|center]]<br />
<br />
but juga didapatkan besaran dari data yang telah disebutkan, seperti tekanan (1.589 bar), temperatur (20 degC), mass flow (2 kg/s), dan lain-lain<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 3 | Kamis 26 November 2020 ''' ==<br />
<br />
Pertemuan hari ini dibuka Pak Dai dengan memperkenalkan Pak Hariyo yang akan berbagi ilmu dengan kami terkait simulasi di open moelica. Selain itu, Pak Dai mengajak berdiskusi mahasiswa yang ada di kelas tentang definisi pemodelan sistem fluida. Lalu, yang saya dapat mengenai pemodelan sistem fluida dari penjelasan Pak Dai adalah sebagai berikut :<br />
<br />
Pemodelan fluida adalah usaha untuk mempelajari sistem aktual melalui suatu sistem yang disimplifikasi. Model tersebut adalah sistem yang disederhanakan yang bertujuan untuk mempresentasikan kondisi aktualnya. Permodelan itu sangat diperlukan karena bisa mempersulit proses saat menghadapi kondisi yang aktual yang komplek seperti skala yang besar, temperatur yang tidak tentu, dan semacamnya. <br />
<br />
Dari hal tersebut diperlukan pembuatan sistem untuk replika dari kondisi aktual tersebut. Sistem yang dibuat juga akan mempermudah dalam mempelajari mata kuliah terkait, yaitu Sistem Fluida dalam perubahan-perubahan variabel pada model dari sistem.<br />
<br />
Model dibagi menjadi 2, yaitu Model Fisik dan Model Virtual.<br />
<br />
Model Fisik merupakan pembuatan pemodelan dari alat tersebut. Sementara, Model Virtual adalah pembuatam pemodelan dengan cara menggunakan komputer atau komputasi yang memerlukan sistem fisika atau ilmu dasar, seperti prinsip fluida.<br />
<br />
Selain diskusi tersbut, Pak Hariyo memberikan arahan untuk simulasi menggunakan aplikasi OpenModelica mengenai Two Tanks, yaitu sebuah sistem fluida yang berbentuk horizontal & Empty Tank yang berbentuk vertikal.<br />
<br />
'''Analisa Two Tanks'''<br />
<br />
Pada deskripsi pada kolom di samping kanan. Terdapat penjelasan atau deskripsi singkat mengenai sistem example tersebut. Dikatakan bahwa terdapat dua pipa dengan ketinggian fluida pada tank satu dan dua berturut-turut adalah 0.9 dan 0.2 m beserta temperaturenya. Kemudain juga tertulis bahwa aliran akan mengalami titik equilibrium pada waktu 1.5 s dimana setelah itu tidak akan ada perubahan volume atau ketinggian air relative terhadap waktu. Dalam mencapai waktu 1.5 maka air akan mengalami perubahan yaitu penurunan volume pada tank 1 dan kenaikan pada tank 2 seiring terjadi perpindahan fluida dari tank 1 menuju tank 2 sampai tidak terjadi aliran kembali pada saat ketinggian fluida pada tank mencapa 0.5 m.<br />
[[File:Ysbp w3 1 1.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
[[File:Ysbp w3 1 2.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Berikut ini adalah laman coding dari pemodelan yang hendak disimulasikan.<br />
[[File:Ysbp w3 1 3.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Nomor 1 adalah maximum waktu dimana simulasi akan berhenti secara otomatis pada waktu 1.5 dan klik ok untuk melaksanakan simulasi.<br />
[[File:Ysbp w3 1 4.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Foto berikut adalah parameter atau dimensi pada tank. Baik tank satu dan dua memiliki area yang sama namun yang membedakan adalah ketinggian fluida pada masing-masing tangki.<br />
[[File:Ysbp w3 1 5.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Foto berikut adalah parameter atau dimensi pada pipa. Tentunya untuk dimensi dapat kita atur atau setting sedemikian rupa sesuai dengan kehendak dan kebutuhan kita dalam mensimulasikan suatu aliran fluida.<br />
[[File:Ysbp w3 1 6.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Jadi skema yang saya pikirkan adalah: Karena terdapat perbedaan ketinggian fluida pada tank satu dan dua sehingga sesuai dengan hukum aliran fluida, air akan mengalir dari daerah yang lebih tinggi menuju reservoir atau posisi yang lebih rendah. Maka pada simulasi ini tank 1 akan mengalami pengurangan volume dan tank dua akan mengalami kenaikan seiring adanya aliran fluida melalui pipa sampa pada titik equilibrium pada waktu 1.5 s dan ketinggian kedua tank adalah 0.5 m<br />
[[File:Ysbp w3 1 7.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
'''Analisis Empty Tanks'''<br />
<br />
Pada simulasi kedua ini, Pak Hariyo mencoba menggunakan fitur empty tanks yang dapat diakses dari libraries, yaitu: Modelica -> FLuid -> Examples -> Tanks -> Empty Tanks. Pada fitur ini dapat kita lihat pada default settingsnya terdapat dua tank yang dihubungkan oleh suatu pipa. Adapun fitur tersebut adalah empty tanks dimana pada simulasi ini terdapat dua tanki yang dihubungkan oleh satu pipa antara satu dengan lainnya. Berikut ini adalah penampang gambar fitur empty tanks:<br />
[[File:Ysbp w3 2 1.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Berikut ini adalah pemodelan dari dua buah tank (tank satu dan tank dua) yang dihubungkan melalui suatu pipa beserta asumsi gravitasional pada pojok kanan atas.<br />
[[File:Ysbp w3 2 2.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Berikut ini adalah bentuk coding dari pemodelan empty tanks.<br />
[[File:Ysbp w3 2 3.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Kemudian apabila kita mengklik pada tank maka akanterdapat settingan untuk mengatur parameter tank tersebut. Pada pemodelan ini cross section dan tinggi tank satu dan dua adalah sama (Volume sama juga). Namun yang membedakan adalah tinggi ataupun volume dari fluida yang terdapat di dalam tank. dimana pada tank satu sebesar 1 m^3 dan tank dua sebesar 10^-6 m^3.<br />
[[File:Ysbp w3 2 4.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Berikut ini adalah gambar parameter dari pipa yang menghubungkan tank satu dan dua.<br />
[[File:Ysbp w3 2 5.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Sebelum dilakukan simulasi, dilakukan terlebih dahulu setup simulasi dengan menentukan time start/stop. Pada simulasi ini time terset selama 50 detik. Setelah itu dapat mengklik 'Ok' untuk memulai simulasi.<br />
[[File:Ysbp w3 2 6.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Setelah dilakukan simulasi akan muncul fitur plotting secara otomatis pada layar. Dengan mencentang parameter volume pada tank satu dan dua, kita dapat melihat grafik perubahan volume pada pipa satu dan dua. Dimana volume pada tank satu berkurang sementara volume pada tank dua menunjukan kenaikan seiring terjadinya aliran fluida dari tank satu menuju tank dua melalui pipa. Sampai pada posisi pipa satu kosong dan pipa dua terisi sebanyak volume pipa satu yaitu sebanyak 1 m^3<br />
[[File:Ysbp w3 2 7.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
<br />
<br />
==='''Tugas 3: Analisis Pemodelan Sistem Dengan Tools Openmodellica'''===<br />
<br />
'''Open Modelica Heating System'''<br />
[[File:Tugas3_sifluu_1.png|center|400px|thumb|Heating System]]<br />
1. Deskripsi Uraian Fisik<br />
Pada model sistem fluida ''Heating System'', tujuan dari sistemnya adalah untuk memanaskan fluida melalui sebuah skema sistem fluida dan dipanaskan dengan suatu sistem pemanasan. Nemun, di situ juga terdapat keterlibatan dari komponen-komponen controlling system. Komponen tersebut berfungsi untuk memberikan feedback dan menyesuaikannya dengan temperatur fluida yang diinginkan.<br />
<br />
'''2. Prosedur analisa pemodelan'''<br />
<br />
'''3. Analisis dan Intepretasi Hasil Pemodelan'''<br />
<br />
'''4. Konsep utama hukum fisika yang diimplementasikan dalam pemodelan'''<br />
'''5. Hasil simulasi parameter untuk mendukung kesimpulan yang diperoleh'''<br />
<br />
<br />
'''Open Modelica Three Tanks'''<br />
[[File:Tugas3_sifluu_2.png|center|400px|thumb|Three Tanks]]<br />
<br />
'''1. Deskripsi Uraian Fisik'''<br />
Pada model sistem fluida ''Three Tanks'' menunjukkan adanya 3 buah tanki yang berisi fulida(air), disetiap tanki memiliki volume air yang berbeda, yaitu pada tanki pertama berisi air dengan volume 8 m^3,serta tangki kedua dan ketiga terisi air dengan volume 3 m^3 .<br />
<br />
'''2. Prosedur analisa pemodelan'''<br />
Dalam melakukan permodelan analisa three-tank di openmodelika, kita dapat dilakukan dengan langkah-langkah berikut:<br />
<br />
a.Membuka aplikasi openmodelica<br />
<br />
b.Membuka library openmodelica dengan memilih file Three Tank yang dapat ditemukan memalui cara berikut: (Modelica - >Fluid ->Example -> Tanks => Three Tanks)<br />
<br />
c.Cek gambar permodelan yang akan di analisis, jika sesuai maka check kodingan dengan mengklik symbol checklist berwarna hijau.<br />
<br />
d.Jika semua variable sudah sesuai, maka lakukan simulasi dengan meng klik symbol (->) berwarna hijau dan tunggu beberapa saat untuk mengatahui hasil simulasinya.<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 3 | Kamis 26 November 2020 ''' ==klik ploting yang terdapat di pojok kanan bawah sebelah model sehingga kita dapat melihat hasil simulasi dan dapat di replesentasikan dalam bentuk grafik dengan mencentang variable yang ingin dibandingkan.<br />
<br />
f.Jika ingin mensimulasikan pada interval waktu tertentu maka, kit abs klik symbol S pada bagian model dan mengubah stop time sesuai dengan interval waktu yang kita butuhkan<br />
<br />
<br />
'''3. Analisis dan Intepretasi Hasil Pemodelan'''<br />
<br />
'''4. Konsep utama hukum fisika yang diimplementasikan dalam pemodelan'''<br />
<br />
'''5. Hasil simulasi parameter untuk mendukung kesimpulan yang diperoleh'''<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 4 | Kamis 3 Desember 2020 ''' ==<br />
<br />
Pada pembelajaran kali ini, kami mempelajari simulasi di perangkat lunak OpenModelica. Materi kelasnya adalah remodeling dari examples pada open modelica. <br />
<br />
[[File:3des2020dokum1.jpg|500px]]<br />
<br />
1. Pertama menginput semua equipment pada modeling sheet.<br />
<br />
2. Lalu menyusun dan menyambungkan equipment menjadi sistem<br />
<br />
3. Lalu isi parameter di setiap equipment. Check modeling.<br />
<br />
4. Simulasikan.<br />
<br />
Berikut hasil remodelling dari example. Bagian kiri adalah example dan bagian kanan adalah remodelling.<br />
<br />
[[File:TT2.jpg|500px]]<br />
<br />
Lalu remodeling empty tank dan perbandingan hasilnya seperti ini<br />
<br />
[[File:ET001.jpg|500px]]<br />
<br />
Lalu melakukan permodelan konservasi massa pada control volume.<br />
<br />
[[File:consmass.jpg|700px]]<br />
<br />
Berikut kodingnya<br />
<br />
[[File:consmass1.jpg|700px]]<br />
<br />
dan berikut hasilnya<br />
<br />
[[File:consmass2.jpg|700px]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
==='''Tugas 4: Pemodelan Sistem Fluida dengan OpenModelica'''===<br />
<br />
Perhatikan gambar sistem fluida di dalam suatu Siklus Kombinasi Pembangkit Daya (Combined Cycle Power Plant) seperti diberikan dalam gambar, dan berilah uraian penjelasan pertanyaan berikut :<br />
<br />
[[File:Sistem Fluida pr4.png|500px|center|thumb|ThermoSysPro.Examples.CombinedCyclePowerPlant.CombinedCycle_Load_100_50]]<br />
<br />
<br />
'''1. Bagaimanakah analisa termodinamika (konservasi massa dan energi) pada sistem tersebut, buat skematik analisisnya.'''<br />
<br />
Model Combined Cycle Power Plant digunakan untuk mensimulasikan reduksi beban berlangkah pada power generator dari 100% menjadi 50% dalam waktu 800 detik. Terdapat 2 sistem dalam simulasi ini, yaitu sistem dengan ''gas turbine'' dan ''steam turbine.'' Berikut adalah keterangan mengenai sistem ''gas turbine'' dan steam turbine.''<br />
<br />
<br />
'''a. Gas Turbine'''<br />
[[File:Screen Shot 2020-12-10 at 02.27.41.png|200px|right|thumb|Gas Turbine dalam simulasi]]<br />
Komponen:<br />
<br />
(-) Compressor : Meningkatkan tekanan udara dan temperature udara sebelum dialirkan menuju combustion chamber . Proses pada compressor adalah isentropic-adiabatik<br />
<br />
(-) Combusition Chamber: Tempat dimana udara yang sudah dinaikan pressure dan temperature di kompresor disatukan dengan bahan bakar menyebabkan temperature udara meningkat dengan kondisi isobaric. Udara panas hasil ruang bakar diteruskan ke turbine.<br />
<br />
(-) Turbine : Gas panas yang memiliki temperature dan pressure tinggi diteruskan ke turbin untuk memutarkan turbin. Hasil dari turbin ada dua. Yaitu power yang nantinya akan diteruskan ke altenator generator dan udara panas hasil dari turbin gas yang akan diteruskan ke Heat Recovery Steam Generator.<br />
<br />
<br />
Sistem:<br />
<br />
Gas Turbine yang berputar akibat dari panas yang di hasilkan pada combustiom chamber yang di aliri oleh nozzle menuju turbin. Siklus yang terjadi dalam gas turbine adalah siklus rankine.<br />
[[File:Rankine-cycle.jpg|200px|center|thumb|Siklus Rankine]] <br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
'''b. Steam Turbine'''<br />
[[File:Screen Shot 2020-12-10 at 02.45.29.png|300px|right|thumb|Gas Turbine dalam simulasi]]<br />
Komponen:<br />
<br />
(-) Heat Recovery Steam Generator (HRSG) adalah equipment yang digunakan untuk menggunakan panas dari terusan turbin gas panas yang digunakan untuk memutarkan turbin multi stage dari HP, MP dan LP.<br />
<br />
<br />
Sistem :<br />
Panas turbin masuk HRSG dan dipanaskan kembali diteruskan ke turbin multi stage turbin dan memutarkan turbin. Semua turbin yang memutarkan shaft di searahkan di alternater agar menyelaraskan Gerakan shaft untuk memutarkan generator dan menghasilkan listrik. Pada LP turbine uap panas dimasukan ke condenser. Uap panas diubah menjadi liquid di condenser. Liquid dipompa kan lagi ke LP drum untuk di siklus ulang di HRSG. Gas Turbine Engine menggunakan siklus braytone dan Steam turbine menggunakan siklus rankine.<br />
[[File:Bryton-cycle.jpg|300px|center|thumb|Bryton Cycle]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
'''2. Lakukan identifikasi komponen-komponen utama pada sistem serta berilah deskripsi fungsi kerjanya dalam sistem dan penjelasan analisis parameter yang digunakan.'''<br />
<br />
<br />
'''Bagian 1: Turbin Gas'''<br />
<br />
*Rangkaian Gas Turbine<br />
[[File:TugasSistem16.PNG|400px|center|thumb|Rangkaian Gas Turbine]]<br />
<br />
<br />
*'''Compressor''': Meningkatkan tekanan udara dan temperature udara sebelum dialirkan menuju combustion chamber . Proses pada compressor adalah isentropic-adiabatik<br />
[[File:TugasSistem17.PNG|400px|center|thumb|Compressor]]<br />
<br />
<br />
*'''Gas Turbine:''' untuk mengubah energi dari tekanan pada suatu fluida menjadi energi kinetik yang nantinya digunakan untuk memutar generator.<br />
[[File:TugasSistem18.PNG|400px|center|thumb|Gas Turbine]]<br />
<br />
<br />
*'''Combustion Chamber:''' Ruang pembakaran/bertemunya bahan bakar dan udara untuk menghasilkan energi panas<br />
<br />
[[File:TugasSistem20.PNG|300px|left|thumb|Combustion Chamber(1)]]<br />
[[File:TugasSistem19.PNG|400px|center|thumb|Combustion Chamber(2)]]<br />
[[File:TugasSistem21.PNG|400px|center|thumb|Combustion Chamber(3)]]<br />
<br />
<br />
<br />
'''Bagian 2: HRSG (Steam Generator)'''<br />
*'''Condenser:''' Untuk mengkondensasikan uap hasil pembuangan ekstraksi turbin menjadi titik-titik air (air kondensat)<br />
[[File:TugasSistem2.PNG|400px|center|thumb|condenser]]<br />
<br />
<br />
*'''Drum:''' Tempat penampungan air panas dan tempat terbentuknya uap<br />
[[File:TugasSistem3.PNG|400px|center|thumb|Drum]]<br />
<br />
<br />
*'''Generator:''' Pembangkit listrik dengan mengubah energi mekanik menjadi energi listrik<br />
[[File:TugasSistem4.PNG|400px|center|Generator]]<br />
<br />
<br />
*Superheater Heat Exchanger: untuk memanaskan uap jenuh yang keluar dari steam drum, dengan memanfaatkan gas panas hasil pembakaran. Terdiri dari 3 komponen yaitu 3 yaitu superheater HP,MP dan LP.<br />
[[File:TugasSistem5.PNG|400px|center|Superheater Heat Exchanger]]<br />
<br />
<br />
*Evaporator Heat Exchanger<br />
[[File:TugasSistem6.PNG|400px|center|thumb|Evaporator]]<br />
<br />
<br />
<br />
*Economiser Heat Exchanger<br />
[[File:TugasSistem7.PNG|400px|center|thumb|Economiser]]<br />
<br />
<br />
<br />
*'''Pipe:'''sebagai penyaluran fluida di system.<br />
[[File:TugasSistem8.PNG|400px|center|thumb|Pipe]]<br />
<br />
<br />
*'''Pump:''' untuk menggerakan fluida dengan menaikkan tekanan pada fluida<br />
[[File:TugasSistem9.PNG|400px|center|thumb|Pump]]<br />
<br />
*'''Steam Turbine''' <br />
<br />
Stodola Turbine: mengubah energi potensial uap menjadi energi kinetik dan selanjutnya diubah menjadi energi mekanis dalam bentuk putaran poros turbin. Steam turbine berputar akibart dari uap panas HRSG. Pada steam turbine ada 3 turbine multistage dimana turbine High Pressure, Medium Pressure dan Low Pressure yang sama sama menggerakan shaft untuk memutarkan generator. Berikut parameter dari steam turbine.<br />
[[File:TugasSistem10.PNG|400px|center|thumb|Steam Turbine]]<br />
<br />
<br />
*'''Control Valve :''' valve yang digunakan sebagai pengontrol laju aliran fluida yang berada pada system yaitu control valve<br />
[[File:TugasSistem11.PNG|400px|center|thumb|Control Valve]]<br />
<br />
<br />
*'''Water Mixer:'''sebagai penyampur fluida di HRSG<br />
[[File:TugasSistem12.PNG|400px|center|thumb|Water Mixer]]<br />
[[File:TugasSistem13.PNG|400px|center|thumb|Water Mixer]]<br />
<br />
<br />
*'''Water Splitter'''<br />
[[File:TugasSistem14.PNG|400px|center|thumb|Water Splitter]]<br />
[[File:TugasSistem15.PNG|400px|center|thumb|Water Splitter]]<br />
<br />
<br />
'''3. Medium fluida kerja apa saja yang terjadi dalam proses siklus tersebut, dan bagaimanakah proses analisis perhitungan dalam pemodelan.'''<br />
<br />
Medium fluida kerja yang bekerja dalam proses tersebut sebagian besar adalah Mesin Fluida, yaitu:<br />
<br />
(-)Turbin Gas (Menghasilkan kerja) dari Natural Gas ke Superheated gas<br />
<br />
(-)Turbin Uap (Menghasilkan kerja) Uap panas dan superheated gas<br />
<br />
(-)Pompa Sentrifugal (Membutuhkan kerja) Fluida cair<br />
<br />
(-)Kompresor (Membutuhkan kerja) Natural gas<br />
<br />
Pada Analisa perhitungannya menggunakan hukum konservasi energi dan konservasi massa. Pada kompresor, pompa,turbin, dan HRSG mengalami proses adiabatik di mana proses adiabatik adalah proses yang tidak terjadi pergantian kalor dari sistem kelingkungan ataupun sebaliknya. Pada proses ini diasumsikan kondisi steady state dan energi kinetic potensial diabaikan.<br />
<br />
<br />
<br />
'''4. Jelaskan flow line (jalur koneksi) masing-masing yang diberi warna hitam, merah, dan biru sesuai dengan interkoneksi yang diberikan dalam diagram tersebut.'''<br />
<br />
- Jalur hitam<br />
<br />
Jalur koneksi warna hitam yang tebal pada sistem Combined Cycle Power Plant menunjukkan alur gas yang terjadi pada sistem tersebut. Pada sistem tersebut, jalur gas tersebut adalah jalur suplai udara pada Gas Turbine dan jalur exhaust dari Gas Turbine<br />
<br />
- Jalur merah<br />
<br />
Jalur koneksi warna merah pada sistem Combined Cycle Power Plant menunjukkan alur uap temperatur tinggi pada sistem. Jalur uap tersebut melalui bagian Heat Exchanger, dan menyuplai uap untuk menggerakkan Turbin Uap Stodola.<br />
<br />
- Jalur biru<br />
<br />
Jalur koneksi warna biru pada sistem Combined Cycle Power Plant menunjukkan alur uap temperatur rendah pada sistem. Jalur ini terdapat di proses Heat Exchanger terutama pada bagian economizer, dan tangki penyimpanan.<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 5 | Kamis 10 Desember 2020 ''' ==<br />
<br />
Pada pembelajaran sistem fluida hari ini, Pak Hariyo membahas kembali mengenai pemodelan sistem fluida. Salah satu pemodelan sistem yang dianalisa adalah model kompresor yang terdapat di dalam library ThermoSysPro.<br />
<br />
Kemudian kami diminta untuk melakukan remodelling dari kompresor. Pertama kita harus mengidentifikasi komponen-komponen yang terdapat pada model kompresor. Pada model kompresor, terdapat kompresor, pipa, dan sumber kondisi batas, dan pembuangan (sink).<br />
<br />
Pada komponen-komponen pada model kompresor, terdapat parameter-parameter yang dapat diubah. Seperti contoh pada komponen kompresor, terdapat parameter Compression Factor, Isentropic Efficiency, dan Power Losses due to hydrodynamic friction.<br />
<br />
<br />
OpenModelica menyediakan fitur skema kompresor yang dapat diakses dari librarynya dalam ThermoSysPro--> Examples--> SimpleExamples--> TestCompressor, dimana skemanya menapilkan gambaran seperti gambar berikut.<br />
<br />
[[File:TestKompresor.PNG|360px|center|thumb|Diagram Test Compressor dari OpenModelica]]<br />
<br />
Berangkat dari hal tersebut, kami diminta untuk mensimulasikan permodelan kompresor yang sama, hanya saja susunan komponen sistem fluidanya kami yang menyusun secara manual. Kemudian dari hal tersebut, kami diminta untuk membandingkan hasil simulasi template dari OpenModelica dengan hasil dari yang kami buat.<br />
<br />
Gambaran dari komponen kompressor tersebut dapat diakses dengan Machines--> Components--> Compressor, dan tampilannya sebagai berikut.<br />
<br />
[[File:KompresorVian.PNG|150px|center|thumb|Element kompresor dari environtment openmodelica]]<br />
<br />
setelah itu kami melakukan remodelling dari contoh sistem kompresor tersebut. Kemudian di akhir pertemuan pak Hariyo memberikan kami Tugas Besar<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 6 | Kamis 17 Desember 2020 ''' ==<br />
<br />
Pada minggu ini, kelas sistem fluida diisi oleh kuliah tamu yag diisi oleh Pak Dr. Harun alumni S3 DTM yg juga berkecimpung di sektor industri pembangkit tenaga listrik bersedia untuk memberikan materi. Beliau adalah CEO PT Indopower Internasional. <br />
<br />
Kuliah kali ini membahas mengenai Combined-Cycled Power Plant (CCPP) yang digunakan dalam industri untuk membangkitkan listrik menggunakan combined cycle.<br />
<br />
Evaluasi dari combined cycle salah satunya adalah efisiensi, harga, yang mnejadi patokan pemilihan tander. <br />
<br />
<br />
Sebelum membahas mengenai CCPP, pak Harun memberikan sedikit pengenalan mengenai turbin gas. Di awal tahun 1950, sekitar 224 turbin gas mulai beroperasi di seluruh dunia. Kapasista turbin gas pada saat itu berkisar sekitar 27.000kW. Turbin gas merupakan combustion turbine yang memiliki beberapa konfigurasi seperti turbojet, turboprop, turboshaft, high-bypass turbofan, low bypass afterburning turbofan. Sekedar pengetahuan, turboprop biasanya dipasang di pesawat karena paling hemat bahan bakar dibanding gas turbin lainnya. Turbin gas terdiri dari 2 tipe: 1.) Heavy Duty; 2.) Aeroderivative. Untuk siklus gas turbin yang digunakan adalah siklus Brayton.<br />
<br />
Terdapat beberapa pertimbangan dalam memilih turbin gas, beberapa pertimbangan tersebut adalah tahun dibuat produknya, efisiensi site, heat rate, dan fuel consumption<br />
<br />
CCPP merupakan pembangkit listrik yang menggunakan 2 siklus yaitu siklus dari turbin gas (Brayton Cycle) dan siklus dari turbin uap (Rankine Cycle). Secara garis besar digambarkan oleh flow berikut:<br />
<br />
[[File:Combined Cycle Power Plant FlowDiagram.jpg|thumb|Flow diagram sederhana dari Combined Cycle Power Plant|800px|center]]<br />
<br />
[[File:TurbinVian7.JPG|500px|center]]<br />
<br />
Dengan memanfaatkan energi sisa dari turbin gas untuk menggerakkan turbin uap, maka efisiensi dari pembangkit listrik jenis ini tinggi.<br />
<br />
=='''Sinopsis Tugas Besar'''==<br />
Pada tugas besar kali ini saya akan mensimulasikan suatu sistem fluida untuk pembangkitan daya listrik menggunakan mesin-mesin fluida. Kali ini, saya akan melakukan suatu simulasi pada drum boiler menggunakan perangkat openmodelica. Steam Drum atau drum boiler adalah salah satu komponen pada boiler pipa air yang berfungsi sebagai reservoir campuran air dan uap air, dan juga berfungsi untuk memisahkan uap air dengan air pada proses pembentukan uap superheater. Namun tidak semua boiler pipa air (water tube) yang menggunakan steam drum ini. Boiler supercritical beroperasi pada tekanan sangat tinggi di atas tekanan kritis, sehingga tidak dimungkinkan terbentuk gelembung-gelembung uap air, karena itulah boiler supercritical tidak memerlukan steam drum untuk memisahkan air dengan uap air.<br />
<br />
[[File:Boiler drum fig1.jpg|300px|center|thumb|Ilustrasi Boiler Drum Source: https://www.eurotherm.com/process-control-applications/boiler-drum-level-control/]]<br />
<br />
== ''' Tugas Besar''' ==<br />
<br />
==='''Judul: Pemodelan ''Drum Boiler'' untuk keperluan PLTU dengan Menggunakan Perangkat OpenModelica'''===<br />
<br />
Oleh:<br />
Iza Azmar Aminudin (1806233316)<br />
<br />
===Pendahuluan===<br />
Kebutuhan energi di Indonesia yang semakin sehari akan semakin meningkat seiring dengan semakin banyaknya pertumbuhan manusia dan juga mobilitas manusia modern yang sangat tinggi dan oerlu ditunjang oleh energi yang cukup. Salah satu sumber energi yang sering dimanfaatkan di Indoensia adalah listrik dari PLTU. Di sisi lain, Pembangkit uap atau boiler adalah satu komponen penting dalam PLTU, dimana bolier berperan merubah panas dari sumber energi menjadi ke fluida pendingin primer ke pendingin sekunder yang menghasilkan uap untuk menggerakkan turbin, kualitas uap yang dihasilkan berpengaruh terhadap keluaran daya listrik PLTU. Salah satu komponen pada boiler adalah Steam Drum yang berfungsi menampung air umpan sistem dalam pembuatan uap yang temperaturnya cukup tinggi dan memisahkan fluida antara fase gas dan fase cair. <br />
<br />
Pembangkit uap merupakan adalah proses yang kompleks dan rumit dan berperilaku nonlinier (Adam, 1999). Model matematika lengkap biasanya menggabungkan beberapa aspek. Untuk pemodelan boiler untuk skala besar biasa dilakukan dengan menggunakan software besar dan berbasar seperti RELAP, TRAC dan Reyes walau demikian software ini mahal dan rumit. Sedangkan model sederhana lebih cocok untuk digunakan dalam pemodelan sistem dan untuk dikembangkan dalam penelitan bidang kendali pada suatu universitas. Untuk itu, pada kesempatan ini, penulis akan membuat suatu pemudelan sederhana dengan menggunakan software open modelica sebagai perangkat untuk mensimulasikan salah satu aplikasi sistem fluida yaitu drum boiler.<br />
<br />
Tugas besar sistem fluida dilaksanakan untuk dapat membantu kami memahami aplikasi mata kuliah sistem fluida (perpipaan beserta mesin fluidanya) pada suatu sistem. Tugas besar berbentuk suatu simulasi yang dilakukan dengan mengaplikasian perangkat lunak OpenModelica karena kondisi secara ril dapat ditinjau dengan metode tersebut. Dengan menggunakan aplikasi ini, kami juga dapat mendapatkan gambaran dengan mudah terkait berbagai aspek pada waktu yang sesungguhnya sesuai dengan parameter dan variabel yang kita tentukam secara real time.<br />
<br />
Terdapat tiga proses perhitungan dalam sistem fluida, seperti yang pernah disebutkan di kelas, yaitu secara eksperimental, simulasi, dan perhitungan manual (teoritis) untuk validasi. Selain itu, apabila kami melakukan simulasi secara nyata dengan miniatur atau prototipe komponen, hal tersebut tidak memungkinkan. Jika melakukan perhitungan dengan teoritis, maka hal tersebut perlu dilatih pada saat kami berkuliah dan perhitungan manual akan melibatkan perhitungan yang rumit dan banyak faktor faktor yang diabaikan seperti kondisi yang dianggap steady state. Dengan begitu, kami melakukan simulasi ini akan dirasa paling cocok apabila menggunakan metode CFD (komputasi).<br />
<br />
<br />
<br />
===Dasar Teori===<br />
Boiler adalah bejana tertutup yang menyediakan sarana untuk mengkonversi air menjadi uap. Uap di bawah tekanan kemudian digunakan untuk mentransfer panas untuk selanjutnya menajadi uap. Boiler atau pembangkit uap uap adalah suatu sistem atau peralatan yang mengubah energi seperti energi kimia dari bahan bakar seperti batubara, minyak, gas atau energi nuklir menjadi energi panas dan menggunakan untuk memanaskan air menjadi uap air. Uap air yang dihasilkan kemudian digunakan untuk memanaskan bahan atau melakukan kerja mekanik melalui sebuah mesin berputar seperti turbin. Pada pembangkit lisrik maka turbin akan menggerakan generator penghasil arus listri. Secara umum, boiler ap memiliki dua subsistem utama. Subsistem pertama adalah tungku boiler dimana bahan bakar dan udara dicampur dan dibakar untuk menghasilkan gas panas buang. Sedangkan subsistem kedua adalah subsistem transfer panas yang biasanya terdiri steam drum. Steam Drum adalah suatu alat pada boiler yang berfungsi menampung air dari feedwater sistem dalam pembuatan uap yang temperaturnya cukup tinggi dan memisahkan fluida antara fase gas dan fase cair (steam).<br />
<br />
Besar/kualitas steam yang dihasilkan baik itu suhu, tekanan maupun laju aliran steam sangat dipengaruhi oleh aliran gas buang panas yang dihasilkan dari pembakaran di dalam turbin gas. Di samping itu, steam yang dihasilkan juga dipengaruhi oleh level dari drum itu sendiri. Untuk bisa dihasilkan steam dengan kualitas yang baik tersebut, maka berbagai parameter di dalamnya harus dapat dikontrol dengan baik, mengingat karakteristik dinamiknya yang sering berubah menyesuaikan beban proses yang ada. Salah satu komponen kontrol yang penting adalah High Pressure Steam Drum (HP Drum). Parameter kontrol yang harus dijaga dengan baik adalah level air pada steam drum tersebut yang harus selalu dijaga pada ketinggian tertentu. Apabila terlalu tinggi, maka steam akan basah sehingga berpotensi merusak peralatan-peralatan yang menggunakan steam tersebut, seperti steam turbine dan lain-lainnya. Sebaliknya apabila terlalu rendah, maka tube-tube dari boiler yang bersangkutan akan menjadi over heated sehingga umur boiler menjadi singkat.<br />
<br />
Sistem boiler merupakan sistem pembangkit uap panas (steam generator) yang memanfaatkan energi perpindahan panas dari hasil pembakaran untuk mengubah air menjadi produk utama berupa steam. Dua jenis pembangkit daya yaitu berupa turbin gas, dan turbin steam atau dikenal sebagai Combined Cycle (CC), maupun Combined Heat Power (CHP) menghasilkan energi listrik dan panas. Oleh sebab itu boiler dibedakan dalam dua tipe, yaitu:<br />
<br />
'''1.''' Boiler dengan pembakar (fired boiler) yang digunakan pada sistem pembangkit daya dengan turbin steam; <br />
<br />
'''2.''' Boiler tanpa pembakar (unfired boiler atau Heat Recovery Steam Generation/HRSG) yang berfungsi sebagai penukar panas (heat exchanger) untuk mengubah gas panas dan air menjadi steam.<br />
<br />
Karakteristik serta sirkulasi operasi kedua jenis boiler tersebut pada prinsipnya sama yaitu menghasilkan steam dari air dengan memanfaatkan energi panas. Keduanya mempunyai kehandalan (reliability) operasi serta perpindahan panas maksimum yang memegang peranan penting, dan sifatnya kritis terhadap perubahan suhu gas. Salah satu parameter operasi boiler yang harus dijaga dengan baik adalah level/ ketinggian permukaan air dalam HP drum. Untuk boiler dengan kapasitas besar, pengontrolan level steam drum dikenal dengan istilah tiga (three) elemen dan satu (single) elemen level control. Single element level control akan difungsikan pada saat produksi steam masih di bawah 30%, dan begitu lebih besar daripada 30%, maka sistem kontrol level secara otomatis pindah ke three elemen level control. Pada single element, level semata-mata dikontrol oleh level air pada steam drum, sedang pada three element, di mana parameter proses dikontrol adalah kombinasi dari level air pada steam drum, laju aliran steam yang dihasilkan, dan tekanan steam yang dihasilkan.<br />
<br />
Skema Steam Drum untuk produksi uap ditunjukkan pada Gambar berikut ini. dimana diperlihatkan produksi uap menggunakan unit drum-boiler. Air umpan disalurkan oleh pompa feedwater ke dalam steam drum. Karena gravitasi, air mengalir turun melalui downcomer-riser lingkaran tertutup menghasilkan uap jenuh, yang mengalir di sepanjang tabung riser sebelum dikumpulkan dan dimasukkan kembali ke dalam drum, uap jenuh mengalir melalui permukaan air sampai keluar setelah mencapai outlet Steam Drum untuk selanjutnya disalurkan ke turbin uap.<br />
<br />
<br />
[[File:Boiler drum fig1.jpg|300px|center|thumb|Ilustrasi Boiler Drum Source: https://www.eurotherm.com/process-control-applications/boiler-drum-level-control/]]<br />
<br />
<br />
<br />
===Tujuan Penelitian===<br />
Tujuan dari tugas besar ini adalah untuk mengembangkan model sistem Steam Drum pada sistem boiler sederhana yang akan digunakan pada penelitian lanjutan sebagai pengembangan algoritma kendali pada model sistem. Pengembangan yang dilakuan mengacu pada prisip-prinsip sistem fluida.<br />
<br />
<br />
<br />
===Metodologi===<br />
Variabel yang alan dianalisa dalam Steam Drum boiler adalah sebagai berikut:<br />
<br />
'''1. tekanan uap air;'''<br />
<br />
'''2. temperatur uap air;'''<br />
<br />
'''3. dan laju masa air dalam sistem'''<br />
<br />
Pengukuran tekanan air dan temperatur uap pada Steam Drum adalah hal yang sangat penting untuk safety dan efisiensi operasional dari boiler. Dapat dikatakan bahwa Steam Drum adalah jantung dari sebuah boiler. Oleh karenanya dalam merancang dan menganalisa sistem kendali pada bolier diperlukan suatu model Steam Drum yang sederhana ringkas namun mampu digunakan sebagai model sistem yang akan di uji. Varibel yang akan diuji adalah tekanan air normal, suhu air dan uap dalam sistem, dan laju massa air yang mengalir melewati sistem dari pump dan keberadaanya untuk menjadi uap adalah dalam waktunya antara 0 dan 500 detik. <br />
Steam Drum adalah sistem proses atau plant yang bersifat non-linear dan kompleks karena banyaknya interaksi dari variabel variable input dan output sistem. Oleh karenanya untuk menurunkan model matematika, struktur internal dan fungsi subsistem dari boiler harus dipelajari. Model matematika dari boiler ini diturunkan dari kesetimbangan massa dan energi. <br />
<br />
<br />
[[File:Rumus satu api.png |200px|center]]<br />
<br />
<br />
Dengan memenuhi kaidah gerak jatuh bebas maka debit fluida yang keluar dari Steam Drum akan setara akar dari dengan ketinggian fluida dalam Steam Drum dan dikalikan dengan faktor bukan kran/valve out.<br />
<br />
[[File:Rumus dua api.png |200px|center]]<br />
<br />
<br />
<br />
Kesetimbangan energi dapat dituliskan sebagai berikut<br />
<br />
[[File:Rumus tiga api.png |300px|center]]<br />
<br />
'''*Keterangan'''<br />
[[File:Keterangan Rumus.png|300px|left|thumb|keterangan rumus]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Untuk membangun model boiler maka persamaan matematika sistem Steam Drum boiler kemudian di aplikasikan dengan menggunakan paket program Matlabsimulink. Simulink adalah paket program yang sering digunakan untuk pemodelan, dan menganalisa sistem dinamik. Program ini mendukung sistem linier dan non linier dengan pemodelan berbasis waktu. Untuk melakukan ini sejumlah komponen model di pasang bersamaan untuk mensimulasi kelakuan boiler yang lengkap. Sistem yang dibangun adalah sistem multi input multi output (MIMO) dengan 2 masukan yaitu flow input (Fin) dan Kalor (Q) dan keluaran adalah level air (h) dan Suhu (T). <br />
<br />
Secara garis besar berikut adalah Langkah-langkah dalam pelaksanaan tugas besar.<br />
[[File:Diagram nih.png|300px|center]]<br />
<br />
<br />
<br />
===Pemodelan Sistem Fluida===<br />
Pembuatan model drum boiler menggunakan perangkat lunak openmodelica. Model ini menggunakan referensi dari sistem library yang ada dalam perangkat openmodelica. Berikut adalah pembahasan komponen yang digunakan dalam sistem ini.<br />
<br />
'''Komponen'''<br />
<br />
{|class="wikitable"<br />
| '''Simbol'''|| '''Parameter'''||'''Fungsi'''<br />
|-<br />
| <br />
'''Pump'''<br />
[[File:1. Part Pump.png|150px]]<br />
|| [[File:1. Desc pump.png|400px]]<br />
|Pompa yang digunakan adalah pompa sentrifugal. Ketika pompa ini bekerja, maka tekanan fluida akan meningkat dari inlet pompa menuju ke outletnya. Perubahan tekanan akan mendorong cairan ke seluruh sistem.<br />
|-<br />
| <br />
'''Evaporator'''<br />
[[File:2. Part Evaporator.png|150px]] <br />
|| [[File:2. desc evaporator.png |400px]]<br />
|Evaporator merupakan suatu alat yang memiliki fungsi untuk mengubah keseluruhan atau sebagian suatu pelarut dari sebuah larutan berbentuk cair menjadi uap sehingga hanya menyisakan larutan yang lebih padat atau kental, proses yang terjadi di dalam evaporator disebut dengan evaporasi.<br />
|-<br />
| <br />
'''Steam'''<br />
[[File:3. Part Steam.png|100px]] <br />
|| [[File:3. desc steam.png|400px]]<br />
|berfungsi sebagai reservoir campuran air dan uap air, dan juga berfungsi untuk memisahkan uap air dengan air pada proses pembentukan uap superheater. Namun tidak semua boiler pipa air (water tube) yang menggunakan steam drum ini.<br />
|-<br />
| <br />
'''Sink'''<br />
[[File:4. Part Sink.png|100px]] <br />
|| [[ File:4. desc steam.png|400px]]<br />
| Befungsi sebagai pembuang panas adalah penukar panas pasif yang memindahkan panas yang dihasilkan oleh alat elektronik atau mekanik ke sebuah medium fluida yang sering kali berupa pendingin udara atau cair, dan lalu panas akan dikeluarkan dari alatnya dan suhu alat akan tetap terjaga pada suhu yang optimal.<br />
|-<br />
| <br />
'''Furnace'''<br />
[[File:5. Part Furnace.png|100px]] <br />
|| [[File:5. desc furnace.png|400px]]<br />
|Bagian ini merupakan tempat terjadinya pembakaran bahan bakar yang akan menjadi sumber panas, proses penerimaan panas oleh media air dilakukan melalui pipa yang telah dialiri air, pipa tersebut menempel pada dinding tungku pembakaran.<br />
|-<br />
| <br />
|}<br />
<br />
<br />
'''Sensor'''<br />
<br />
{|class="wikitable"<br />
| '''Simbol'''|| '''Parameter'''||<br />
|-<br />
| <br />
'''Sensor Suhu'''<br />
[[File:6. sensor suhu.png|150px]]<br />
|| [[File:6. desc suhu.png|300px]]<br />
|-<br />
| <br />
'''Sensor Tekanan Fluida'''<br />
[[File:7. sensor tekanan.png|150px]] <br />
|| [[File:7. desc tekanan.png|300px]]<br />
|-<br />
| <br />
'''Sensor Laju Massa Fluida'''<br />
[[File:8. sensor mflow.png|100px]] <br />
|| [[File:8. desc mflow.png|300px]]<br />
|-<br />
| <br />
|}<br />
<br />
<br />
<br />
'''Ambient'''<br />
<br />
{|class="wikitable"<br />
| '''Simbol'''|| '''Parameter'''||<br />
|-<br />
| <br />
'''Ambient'''<br />
[[File:9. Ambient .png|150px]]<br />
|| [[File:9. Ambient desc .png|300px]]<br />
|-<br />
| <br />
|}<br />
<br />
<br />
Dan berikut adalah model drum boiler yaitu hasil rangkaian dari komponen-komponen yang telah ditentukan sebelumnya dengan asumsi serta karakteristik yang sudah disesuaikan dengan kebutuhan penelitian.<br />
[[File:Gambar Lengkap@air.eng.ui.ac.id.png|500px|center|thumb|Rangkaian Drum Boiler dalam openmodelica]].<br />
<br />
===Hasil dan Pembahasan Simulasi===<br />
Mula-mula, dilakuakn checking terhadap model yang sudah disusun beserta variabel serta asumsi yang hendak dicapai<br />
[[File:Hasil check.png|500px|center|thumb|hasil perhitungan]]<br />
<br />
Dengan menggunakan perangkat openmodelica. Dilakukanlah suatu simulasi dengan rincian perhitungan tekanan air normal, suhu air dan uap dalam sistem, dan laju massa air yang mengalir melewati sistem dari pump dan keberadaanya untuk menjadi uap adalah dalam waktunya antara 0 dan 500 detik. Berikut adalah grafik hasil perhitungannya.<br />
[[File:Hasil Perhitungantuantu.png|500px|center|thumb|Grafik Hasil Simulasi]]<br />
<br />
Dari hasil ini terlihat bahwa tekanan uap akan cenderung meningkat selama kurun waktu internal simulasi. Selain itu, karena adanya evaporator menyebabkan suhu air naik dan menyebabkan terjadinya boiling pada air sehingga beruha fasa menjadi uap air. Di sisi lain, sistem ini juga mempengaruhi laju aliran fluida di mana laju air justru terus meningkat sepanjang waktu interval simulasi karena terjadi perubahan tekanan pada sistem.<br />
<br />
<br />
<br />
===Kesimpulan===<br />
<br />
'''1.''' Dalam drum boiler, tekanan fluida (air) yang berbentuk cair berubah fasa menjadi akan cenderung meningkat selama kurun waktu internal simulasi hal ini berbanding lurus dengan kenaikan suhu yang terjadi pada fluida akibat dari adanya evaporator dan furnace.<br />
<br />
'''2.''' Sistem drum boiler akan mempengaruhi laju aliran karena perubahan suhu dan perubahan fasa yang terjadi pada fluida kaan meningkatkan kecepatan alir fluida yang menyebabkan laju aliran massanya pun akan meningkat.<br />
<br />
'''3.''' Dengan menggunakan perangkat openmodelica, kita bisa memodelkan suatu sistem fluida dalam drum boiler yang dapat digunakan untuk lebih memahami sistem fluida lebih dalam lagi dengan sederhana dan praktis.<br />
<br />
<br />
===Referensi===<br />
*Åhlander, Alexander. 2017. Maintaining Source Origin in a Modelica Compiler. Department of Computer Science Faculty of Engineering LTH. Lund University. ISSN 1650-2884 L<br />
<br />
*E. Adam and J. Marchetti, "Dynamic simulation of large boilers with natural recirculation," Computers & chemical engineering, vol. 23, pp. 1031-1040, 1999.<br />
<br />
*Prof. Dr. Ir. Harinaldi, M.Eng., Prof. Dr. Ir. Budiarso, M.Eng. ; editor, Ade M. Drajat, ST. Ade M. Drajat, (editor). Sistem fluida : prinsip dasar dan penerapan mesin fluida, sistem hidrolik, dan sistem pneumatik / Jakarta :; © 2015: Erlangga,, 2015<br />
<br />
*U.S.NRC, "TRAC-M Version 3.0 Theory Manual" https://www.nrc.gov/readingrm/doc-collections/nuregs/contract/ December 2015]. <br />
<br />
*J. N. Reyes Jr, "Governing equations in two-phase fluid natural circulation flows," Natural Circulation in Water Cooled Nuclear Power Plants, Annex, vol. 6, 2005. <br />
<br />
*K. J. Åström and K. Eklund, "A simplified non-linear model of a drum boiler-turbine unit," International Journal of Control, vol. 16, pp. 145-169, 1972.<br />
<br />
=='''Analisis Pemodelan Sistem Fluida Pneumatik dan Hidraulik'''==<br />
Proses-proses yang ada di industri pada umumnya membutuhkan benda atau zat untuk dipindahkan dari satu lokasi ke lokasi lain, atau kekuatan yang diterapkan untuk menahan, membentuk atau memampatkan suatu produk. Di banyak lokasi, semua penggerak utama adalah listrik. Gerakan rotasi dapat dilakukan dengan motor sederhana, dan gerakan linier dapat diperoleh dari gerakan berputar dengan perangkat seperti jack sekrup atau rak dan pinion. Namun, perangkat listrik bukanlah satu-satunya cara untuk menyediakan penggerak utama. Fluida tertutup (baik cairan maupun gas) juga dapat digunakan untuk mengalirkan energi dari satu lokasi ke lokasi lain dan, akibatnya, menghasilkan gerakan berputar atau linier atau menerapkan gaya. Sistem berbasis fluida yang menggunakan fluida sebagai media transmisi disebut sistem hidrolik. Sistem berbasis gas disebut sistem Pneumatik.<br />
<br />
===1. Pneumatic ===<br />
<br />
Sistem pneumatik adalah sebuah sistem fluida yang memanfaatkan udara terkompresi untuk menghasilkan efek gerakan mekanis. Secara istilah pneumatik mengacu pada mekanisme yang menggunakan tekanan udara untuk memberikan gaya mekanis dan kerja. Semua sistem yang menggunakan tenaga yang disimpan dalam bentuk udara yang dimampatkan untuk menghasilkan suatu kerja disebut dengan sistem Pneumatik.<br />
<br />
==== Hukum Dasar Sistem Pneumatic====<br />
<br />
'''''Hukum Pascal:'''''<br />
<br />
''“Jika tekanan eksternal diberikan pada sistem tertutup, tekanan pada setiap titik pada fluida tersebut akan meningkat sebanding dengan tekanan eksternal yang diberikan.”''<br />
<br />
[[File:Pascal Law Formula.png|100px|center]]<br />
<br />
dimana:<br />
<br />
P = Pressure (Pa)<br />
<br />
F = Force (N)<br />
<br />
A = Area (m<sup>2</sup>)<br />
<br />
'''''Hukum Boyle:'''''<br />
<br />
''“Pada suhu tetap, tekanan gas didalam suatu ruang tertutup berbanding terbalik dengan volumenya” ''<br />
<br />
[[File:Gas Law formula.png|200px|center]]<br />
<br />
dimana:<br />
<br />
P = Pressure (Pa)<br />
<br />
V = Volume (M<sup>3</sup>)<br />
<br />
T = Temperature (K)<br />
<br />
====Komponen Pada Sistem Pneumatik====<br />
<br />
Berikut adalah komponen-komponen umum pada sistem pneumatik:<br />
<br />
*'''Kompresor'''<br />
<br />
Kompresor adalah suatu alat mekanikal yang bertujuan untuk menaikkan tekanan suatu gas dengan cara menurunkan volumenya. Komponen inilah yabg mensupply udara bertekanan untuk sistem pneumatik, serta menjaga tekanan sistem agar tetap berada pada tekanan kerjanya.<br />
<br />
*'''Regulator & Gauge'''<br />
<br />
Regulator adalah komponen yang berfungsi untuk mengatur supply udara terkompresi masuk ke sisptem pneumatik. Sedangkan gauge berfungsi sebagai penunjuk besar tekanan udara di dalam sistem. Keduanya dapat berupa sistem mekanis maupun elektrik.<br />
<br />
*'''Check Valve'''<br />
<br />
Check Valve adalah valve atau katup yang berfungsi untuk mencegah adanya aliran balik dari fluida kerja, dalam hal ini udara terkompresi. Terutama adalah apabila pada sebuah sistem pneumatik tersebut dipergunakan tanki akumulator udara, sehingga Check Valve tersebut mencegah adanya udara dari akumulator untuk kembali menuju kompresor namun tetap mengalirkan udara bertekanan dari kompresor untuk masuk ke dalam akumulator.<br />
<br />
*'''Tanki Akumulator'''<br />
<br />
Tanki akumulator atau juga disebut buffer tank berfungsi sebagai cadangan (storage) tekanan udara terkompresi yang digunakan untuk penggerak aktuator. Selain itu tanki ini juga berfungsi untuk mencegah ketidakstabilan supply udara ke aktuator, lebih menstabilkan kerja kompresor agar tidak terlalu sering mematikan dan menyalakannya lagi, serta lebih memudahkan desain sistem dalam menempatkan kompresor jika diharusakan penempatan aktuator pneumatik lebih jauh dengan kompresor.<br />
<br />
*'''Saluran Pipa'''<br />
<br />
Pipa-pipa digunakan untuk mendistribusikan udara terkompresi dari kompresor atau tanki akumulator ke berbagai sistem aktuator. Diameter pipa yang digunakan pun bermacam-macam tergantung dari desain dan tujuan penggunaan sistem pneumatik tersebut. Pada sebuah sistem pneumatik besar (menggunakan lebih dari dua aktuator), untuk area sistem supply (area kompresor dan tanki) digunakan pipa berdiameter lebih besar daripada yang digunakan pada area aktuator. Namun jika sistem pneumatik yang ada kecil, misal hanya untuk menggerakkan satu saja aktuator, maka diameter pipa yang digunakan pun akan seragam di semua bagian.<br />
<br />
*'''Directional Valve'''<br />
<br />
Directional valve atau katub pengatur arah yang instalasinya berada tepat sebelum aktuator, adalah berfungsi untuk mengatur kerja aktuator dengan cara mengatur arah udara terkompresi yang masuk atau keluar dari aktuator. Satu valve ini didesain untuk dapat mengatur arah aliran fluida kerja di dua atau bahkan lebih arah aliran. Ia bekerja secara mekanis atau elektrik tergantung dari desain yang ada.<br />
<br />
*'''I/P Controller (Current to Pressure Controller)'''<br />
<br />
Pada aktuator pneumatik yang kerjanya dapat bermodulasi diperlukan satu alat kontrol supply udara bertekanan yang khusus bernama I/P Controller. I/P Controller ini mengubah perintah kontrol dari sistem kontrol yang berupa sinyal arus, menjadi besar tekanan udara yang harus disupply ke aktuator.<br />
<br />
*'''Aktuator'''<br />
<br />
Pneumatik aktuator adalah alat yang melakukan kerja pada sistem pneumatik. Ada berbagai macam jenis pneumatik aktuator sesuai dengan penggunaannya. Antara lain adalah silinder pneumatik, diafragma aktuator, serta pneumatik motor.<br />
<br />
<br />
<br />
====Contoh Sistem Pneumatic dalam OpenModelica====<br />
<br />
Berikut adalah contoh simulasi sistem Pneumatic dalam OpenModelica<br />
<br />
[[File:Csm PLdiagram a6f3719314.png|500px|center|thumb|Sistem Pneumatic dalam Openmodelica]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
===2. Hydraulic ===<br />
<br />
Sistem hidrolik adalah suatu sistem yang memanfaatkan tekanan fluida sebagai power (sumber tenaga) pada sebuah mekanisme, sehingga hidrolik digunakan untuk mengontrol, mengirimkan dan memanfaatkan tenaga dengan menggunakan tekanan fluida tersebut.<br />
<br />
<br />
====Hukum Dasar Sistem Hydraulic====<br />
<br />
'''''Hukum Pascal:'''''<br />
<br />
''“Jika tekanan eksternal diberikan pada sistem tertutup, tekanan pada setiap titik pada fluida tersebut akan meningkat sebanding dengan tekanan eksternal yang diberikan.”''<br />
<br />
[[File:Pascal Law Formula.png|100px|center]]<br />
<br />
dimana:<br />
<br />
P = Pressure (Pa)<br />
<br />
F = Force (N)<br />
<br />
A = Area (m<sup>2</sup>)<br />
<br />
'''''Hukum Hidrostatik'''''<br />
<br />
''“Tekanan hidrostatika tidak bergantung pada berat dari suatu fluida, tetapi sangat berhubungan dengan perbedaan ketinggian fluida tersebut” ''<br />
<br />
[[File:Hydrostatic Law.png|400px|center]]<br />
<br />
====Komponen Pada Sistem Hidrolik====<br />
<br />
'''Reservoir'''<br />
<br />
tujuan dari reservoir hidrolik adalah untuk menahan volume fluida, mentransfer panas dari sistem, memungkinkan kontaminan padat mengendap dan memfasilitasi pelepasan udara dan kelembaban dari fluida.<br />
<br />
'''Pump'''<br />
<br />
pompa hidrolik mentransmisikan energi mekanik menjadi energi hidrolik. Hal ini dilakukan oleh pergerakan fluida yang merupakan media transmisi. Ada beberapa jenis pompa hidrolik diantaranya gir, vane dan piston. Semua pompa ini memiliki subtipe berbeda yang ditujukan untuk aplikasi khusus seperti pompa piston sumbu bengkok atau pompa baling-baling kapasitas variabel. Semua pompa hidrolik bekerja dengan prinsip yang sama, yaitu memindahkan volume fluida terhadap beban atau tekanan yang resisten.<br />
<br />
'''Valves'''<br />
<br />
katup hidrolik digunakan dalam sistem untuk memulai, menghentikan dan mengarahkan aliran fluida. Katup hidrolik terdiri dari poppet atau gulungan dan dapat digerakkan dengan alat pneumatik, hidrolik, listrik, manual atau mekanis.<br />
<br />
'''Actuators'''<br />
<br />
merupakan hasil akhir dari hukum Pascal. Di sinilah energi hidrolik diubah kembali menjadi energi mekanik. Hal ini dapat dilakukan melalui penggunaan silinder hidrolik yang mengubah energi hidrolik menjadi gerak dan kerja linier, atau motor hidrolik yang mengubah energi hidrolik menjadi gerak dan kerja berputar. Seperti pompa hidrolik, silinder hidrolik dan motor hidrolik memiliki beberapa subtipe berbeda, masing-masing ditujukan untuk aplikasi desain tertentu.<br />
<br />
<br />
====Contoh Sistem Hidraulik dalam OpenModelica====<br />
<br />
Salah satu contih sistem hidraulik yang ada dalam library openmodelica diantaranya adalah sistem double acting cylinder test. Sistem ini memiliki tujuan untuk mengetest doule acting actuator. Pada sistem ini, motor menggerakan pompa sehingga menghasilkan tekanan untuk megalirkan fluida dari tangki. Jika kita ingin actuato maju, maka fluida akan mengalir dari tangki mengisi ruang A. Lalu fluida di ruang B akan keluar dan kembali ke tangki fluida hidrolik. Jika kita ingin memundurkan aktuator, maka fluida akan masuk ke ruang B, sehingga fluida mendorong actuator bergerak mundur. Dan fluida diruang A akan kembali ke tangki.<br />
<br />
<br />
[[file:Hidraulic Sys.png|500px|center|thumb|Contoh Sistem Hidraulik dalam Openmodelica]]</div>
Iza Azmar
http://air.eng.ui.ac.id/index.php?title=Valve-Iza_Azmar_Aminudin&diff=56771
Valve-Iza Azmar Aminudin
2021-01-18T12:25:30Z
<p>Iza Azmar: /* Analisis Pemodelan Sistem Fluida Pneumatik dan Hidraulik */</p>
<hr />
<div>Assalamu'alaikum Wr. Wb<br />
Salam Sejahtera untuk kita semua<br />
<br />
Perkenalkan saya:<br />
<br />
Nama : Iza Azmar Aminudin<br />
<br />
NPM : 1806233316<br />
<br />
Kelas : Sistem Fluida-03<br />
<br />
Pada Kesempatan kali ini, saya akan berbagi dengan teman-teman sekailan perihal pembelajaran Sistem Fulida di kelas Sistem Fluida-03. Selamat membaca dan mohon masukannya.<br />
<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 1 | Kamis 12 November 2020 ''' ==<br />
<br />
<br />
Pada kesempatan kali ini, kami mempelajari aliran fluida dalam valve. Kami menggunakan bantun aplikasi CFDSOF untuk menghitung losses yang terjadi pada aliran fluida dalam valve.Kami membahas mengenai ''opened gate valve'' dan simulasi aliran fluida yang sebelumnya sudah dijelaskan melalui dua ''part'' video ''tutorial'' simulasi di platform YouTube. Maka, setelah kelas pertama telah usai kami ditugaskan untuk melakukan hal yang sama kemudian ditambah simulasi tambahan satu ''gate valve''.<br />
<br />
Melalui laman ini, saya akan menjelaskan proses yang telah saya lakukan dalam menjalankan simulasi aliran fluida pada ''gate valve''. Simulasi yang saya lakukan adalah dua kali dengan ''gate valve'' yang sudah disediakan oleh Bang Edo kelas Sisflu 03 dan ''gate valve'' dari sumber lainnya.<br />
<br />
==='''Tugas 1: Simulasi Aliran dalam Valve menggunakan CFDSOF'''===<br />
<br />
'''T Valve''' <br />
<br />
''Valve'' ini sudah disediakan dalam bentuk .stl sehingga kita cukup melakukan simulasi saja. Berikut adalah hasil tangkapan layar dari proses simulasi yang telah dilakukan beserta penjelasannya.<br />
<br />
Berikut adalah hasil simulsi yang telah saya lakukan.<br />
[[File:Real madridtista.png|400px|thumb|center|Tampilan CFD SOF]]<br />
<br />
<br />
[[File:Barcilonaaa.png|400px|thumb|center|Tampilan CFD SOF]]<br />
<br />
<br />
[[File:11114.jpg|400px|thumb|center|Tampilan di Paraview]]<br />
<br />
'''Gate Water Valve'''<br />
<br />
Untuk simulasi objek kedua ini, perangkat lunak yang digunakan masih sama. Pada simulasi ini masih terjadi kendala dan hambatan yang serupa. Berikut penjelasan lebih lengkapnya.<br />
<br />
[[File:NewGateValve1.PNG|500px|center]]<br />
<br />
Simulasi pada perangkat lunak CFDSOF-NG menjalankan proses ''meshing'' dengan hasil yang baik. Gambar di atas adalah proses saat menjalankan proses iterasi.<br />
<br />
[[File:NewGateValve2.PNG|500px|center]]<br />
<br />
Sama seperti kendala sebelumnya, hasil simulasi pada CFDSOF-NG belum memberikan perbedaan distribusi tekanan pada ''valve'' saat di-''import'' ke perangkat lunak Paraview dan hanya memberikan warna biru secara keseluruhan. Hal tersebut membuat distribusi tekanan dan ''pressure drop'' tidak dapat diamati. Untuk kedepannya, akan dilakukan perbaikan dimulai dari perbaikan perangkat lunak yang digunakan.<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 2 | Kamis 19 November 2020 ''' ==<br />
Pada hari ini kami mempelajari bagaimana menggunakan modelica untuk menyelesaikan permasalahan yang ada di modelica.<br />
<br />
<br />
<br />
[[File:Antumisasi.png|400px|thumb|center|Tampilan Modelica]]<br />
<br />
<br />
<br />
[[File:Batamm.png|400px|thumb|center|Tampilan Modelica]]<br />
<br />
kami membahas juga mengenai sistem fluida itu sendiri, dimulai dari definisinya hingga pembahasan mengenai peran dari segitiga kecepatan pada ''blade'' mesin fluida.<br />
<br />
[[File:3_di_aireng.PNG|400px|center|thumb|pembahasan di kelas]]<br />
<br />
Sketsa tersebut menggambarkan juga tentang bagian-bagian dari blade, diantaranya ''hub'' dan ''tip''. Kedua komponen tersebut menyusun cara untuk menghitung spesifikasi dari mesin fluida terkait. Disampaikan juga bahwa analisis tersebut dapat menggunakan tiga metode, yaitu eksperimental, CFD (Computational Fluid Dynamics), dan teoritis. Ketiga metode tersebut saling melengkapi dan memiliki keuntungan-kerugiannya masing-masing. Eksperimental memiliki ''reliability'' paling tinggi karena secara real dilaksanakan sebuah penelitian terkait sebuah simulasi. Metode teoritis tidak lebih real daripada eksperimental, tetapi cukup efisien karena hanya memerlukan perhitungan (tidak perlu melakukan eksperimen), serta hanya bisa untuk sebuah kasus. Sementara itu, metode CFD adalah cara yang paling praktis untuk digunakan dan dapat dipraktekkan pada kondisi yang berubah-ubah, misal simulasi berputarnya sebuah turbin. Namun, CFD belum divalidasi secara langsung seperti kedua metode sebelumnya.<br />
<br />
[[File:5_di_aireng.PNG|400px|center|thumb|pembahasan di kelas]]<br />
<br />
Sesi kelas dilanjutkan dengan berdiskusi terkait perbedaan turbin impuls dan turbin reaksi. Kami juga berdiskusi terkait perbedaan mendasarnya, serta perbedaan bentuk dasar geometri ''blade''-nya, dimana ''blade'' turbin impuls lebih cekung.<br />
<br />
<br />
<br />
==='''Tugas 2: Mencoba Example dari Library OpenModelica'''===<br />
<br />
Tugas ketiga yang diberikan kepada kelas Sistem Fluida 03 adalah mengkaji dan mempelajari simulasi permodelan sistem fluida pada aplikasi OpenModelica, lebih spesifiknya adalah menggunakan fitur Examples di bagian Fluid Library. Kami ditugaskan untuk merekap hasil pembelajaran kita di air.eng.ui.ac.id seperti biasa.<br />
<br />
Melalui fitur yang ada di OpenModelica tersebut, contohnya Example (fluid library), sepertinya kita dapat melakukan simulasi aliran hingga sistem fluida (perpipaan).<br />
<br />
[[File:Fiturexample2.png|200px|center]]<br />
<br />
Gambar di atas adalah subfitur dari fitur Example yang terdapat di Library Fluid. Hasil pelajaran yang saya dapatkan adalah fitur-fitur tersebut dapat digunakan untuk menjalankan simulasi aliran sistem fluida. Kendati demikian, saya belum menemukan cara untuk dapat melakukan simulasi menggunakan aplikasi ini, proses tersebut masih saya lakukan dengan mencari referensi dan video di YouTube. Sejauh ini, saya menggunakan referensi modul OpenModelica, tayangan YouTube mengenai OpenModelica, dan bertanya kepada sesama rekan sekelas, dimana proses tersebut masih berlanjut hingga tulisan ini dibuat.<br />
<br />
Lebih dari itu, kita juga sudah dapat melakukan simulasi sistem fluida karena OpenModelica telah menyediakan ''template'' simulasi sistem fluida. ''Template'' tersebut dapat dilakukan dengan cara mengklik PumpingSystem pada fitur Examples. Berikut adalah ''template'' simulasi aliran fluida tersebut.<br />
<br />
[[File:Pumpsystem.PNG|500px|thumb|center|Simulasi aliran sistem fluida dari aplikasi OpenModelica]]<br />
<br />
<br />
Selain itu, ada pula fitur yang lain mengenai ''tank'' dengan masih melalui fitur Examples. Saya mencoba untuk ''input'' EmptyTank dan TankWithOverflow pada fitur tersebut, kemudian akan ditampilkan mengenai sketsa simulasi beserta metoda numerik atau ''coding''-nya.<br />
<br />
[[File:Emptytanks.PNG|500px|thumb|center|Fitur EmptyTanks]]<br />
<br />
[[File:Overflowtank.PNG|500px|thumb|center|Fitur TanksWithOverflow]]<br />
<br />
<br />
Kemudian, saya mencoba untuk melakukan ''simulate'' pada TankWithOverFlow yang sudah tersedia. Maka, saya memperoleh besaran angka mengenai tekanan dan properti lainnya. Di bawah ini adalah gambaran dari hasil perhitungan atau hasil ''simulate'' yang dilakukan.<br />
<br />
[[File:Hasiltank.PNG|500px|thumb|center]]<br />
<br />
but juga didapatkan besaran dari data yang telah disebutkan, seperti tekanan (1.589 bar), temperatur (20 degC), mass flow (2 kg/s), dan lain-lain<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 3 | Kamis 26 November 2020 ''' ==<br />
<br />
Pertemuan hari ini dibuka Pak Dai dengan memperkenalkan Pak Hariyo yang akan berbagi ilmu dengan kami terkait simulasi di open moelica. Selain itu, Pak Dai mengajak berdiskusi mahasiswa yang ada di kelas tentang definisi pemodelan sistem fluida. Lalu, yang saya dapat mengenai pemodelan sistem fluida dari penjelasan Pak Dai adalah sebagai berikut :<br />
<br />
Pemodelan fluida adalah usaha untuk mempelajari sistem aktual melalui suatu sistem yang disimplifikasi. Model tersebut adalah sistem yang disederhanakan yang bertujuan untuk mempresentasikan kondisi aktualnya. Permodelan itu sangat diperlukan karena bisa mempersulit proses saat menghadapi kondisi yang aktual yang komplek seperti skala yang besar, temperatur yang tidak tentu, dan semacamnya. <br />
<br />
Dari hal tersebut diperlukan pembuatan sistem untuk replika dari kondisi aktual tersebut. Sistem yang dibuat juga akan mempermudah dalam mempelajari mata kuliah terkait, yaitu Sistem Fluida dalam perubahan-perubahan variabel pada model dari sistem.<br />
<br />
Model dibagi menjadi 2, yaitu Model Fisik dan Model Virtual.<br />
<br />
Model Fisik merupakan pembuatan pemodelan dari alat tersebut. Sementara, Model Virtual adalah pembuatam pemodelan dengan cara menggunakan komputer atau komputasi yang memerlukan sistem fisika atau ilmu dasar, seperti prinsip fluida.<br />
<br />
Selain diskusi tersbut, Pak Hariyo memberikan arahan untuk simulasi menggunakan aplikasi OpenModelica mengenai Two Tanks, yaitu sebuah sistem fluida yang berbentuk horizontal & Empty Tank yang berbentuk vertikal.<br />
<br />
'''Analisa Two Tanks'''<br />
<br />
Pada deskripsi pada kolom di samping kanan. Terdapat penjelasan atau deskripsi singkat mengenai sistem example tersebut. Dikatakan bahwa terdapat dua pipa dengan ketinggian fluida pada tank satu dan dua berturut-turut adalah 0.9 dan 0.2 m beserta temperaturenya. Kemudain juga tertulis bahwa aliran akan mengalami titik equilibrium pada waktu 1.5 s dimana setelah itu tidak akan ada perubahan volume atau ketinggian air relative terhadap waktu. Dalam mencapai waktu 1.5 maka air akan mengalami perubahan yaitu penurunan volume pada tank 1 dan kenaikan pada tank 2 seiring terjadi perpindahan fluida dari tank 1 menuju tank 2 sampai tidak terjadi aliran kembali pada saat ketinggian fluida pada tank mencapa 0.5 m.<br />
[[File:Ysbp w3 1 1.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
[[File:Ysbp w3 1 2.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Berikut ini adalah laman coding dari pemodelan yang hendak disimulasikan.<br />
[[File:Ysbp w3 1 3.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Nomor 1 adalah maximum waktu dimana simulasi akan berhenti secara otomatis pada waktu 1.5 dan klik ok untuk melaksanakan simulasi.<br />
[[File:Ysbp w3 1 4.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Foto berikut adalah parameter atau dimensi pada tank. Baik tank satu dan dua memiliki area yang sama namun yang membedakan adalah ketinggian fluida pada masing-masing tangki.<br />
[[File:Ysbp w3 1 5.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Foto berikut adalah parameter atau dimensi pada pipa. Tentunya untuk dimensi dapat kita atur atau setting sedemikian rupa sesuai dengan kehendak dan kebutuhan kita dalam mensimulasikan suatu aliran fluida.<br />
[[File:Ysbp w3 1 6.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Jadi skema yang saya pikirkan adalah: Karena terdapat perbedaan ketinggian fluida pada tank satu dan dua sehingga sesuai dengan hukum aliran fluida, air akan mengalir dari daerah yang lebih tinggi menuju reservoir atau posisi yang lebih rendah. Maka pada simulasi ini tank 1 akan mengalami pengurangan volume dan tank dua akan mengalami kenaikan seiring adanya aliran fluida melalui pipa sampa pada titik equilibrium pada waktu 1.5 s dan ketinggian kedua tank adalah 0.5 m<br />
[[File:Ysbp w3 1 7.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
'''Analisis Empty Tanks'''<br />
<br />
Pada simulasi kedua ini, Pak Hariyo mencoba menggunakan fitur empty tanks yang dapat diakses dari libraries, yaitu: Modelica -> FLuid -> Examples -> Tanks -> Empty Tanks. Pada fitur ini dapat kita lihat pada default settingsnya terdapat dua tank yang dihubungkan oleh suatu pipa. Adapun fitur tersebut adalah empty tanks dimana pada simulasi ini terdapat dua tanki yang dihubungkan oleh satu pipa antara satu dengan lainnya. Berikut ini adalah penampang gambar fitur empty tanks:<br />
[[File:Ysbp w3 2 1.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Berikut ini adalah pemodelan dari dua buah tank (tank satu dan tank dua) yang dihubungkan melalui suatu pipa beserta asumsi gravitasional pada pojok kanan atas.<br />
[[File:Ysbp w3 2 2.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Berikut ini adalah bentuk coding dari pemodelan empty tanks.<br />
[[File:Ysbp w3 2 3.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Kemudian apabila kita mengklik pada tank maka akanterdapat settingan untuk mengatur parameter tank tersebut. Pada pemodelan ini cross section dan tinggi tank satu dan dua adalah sama (Volume sama juga). Namun yang membedakan adalah tinggi ataupun volume dari fluida yang terdapat di dalam tank. dimana pada tank satu sebesar 1 m^3 dan tank dua sebesar 10^-6 m^3.<br />
[[File:Ysbp w3 2 4.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Berikut ini adalah gambar parameter dari pipa yang menghubungkan tank satu dan dua.<br />
[[File:Ysbp w3 2 5.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Sebelum dilakukan simulasi, dilakukan terlebih dahulu setup simulasi dengan menentukan time start/stop. Pada simulasi ini time terset selama 50 detik. Setelah itu dapat mengklik 'Ok' untuk memulai simulasi.<br />
[[File:Ysbp w3 2 6.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Setelah dilakukan simulasi akan muncul fitur plotting secara otomatis pada layar. Dengan mencentang parameter volume pada tank satu dan dua, kita dapat melihat grafik perubahan volume pada pipa satu dan dua. Dimana volume pada tank satu berkurang sementara volume pada tank dua menunjukan kenaikan seiring terjadinya aliran fluida dari tank satu menuju tank dua melalui pipa. Sampai pada posisi pipa satu kosong dan pipa dua terisi sebanyak volume pipa satu yaitu sebanyak 1 m^3<br />
[[File:Ysbp w3 2 7.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
<br />
<br />
==='''Tugas 3: Analisis Pemodelan Sistem Dengan Tools Openmodellica'''===<br />
<br />
'''Open Modelica Heating System'''<br />
[[File:Tugas3_sifluu_1.png|center|400px|thumb|Heating System]]<br />
1. Deskripsi Uraian Fisik<br />
Pada model sistem fluida ''Heating System'', tujuan dari sistemnya adalah untuk memanaskan fluida melalui sebuah skema sistem fluida dan dipanaskan dengan suatu sistem pemanasan. Nemun, di situ juga terdapat keterlibatan dari komponen-komponen controlling system. Komponen tersebut berfungsi untuk memberikan feedback dan menyesuaikannya dengan temperatur fluida yang diinginkan.<br />
<br />
'''2. Prosedur analisa pemodelan'''<br />
<br />
'''3. Analisis dan Intepretasi Hasil Pemodelan'''<br />
<br />
'''4. Konsep utama hukum fisika yang diimplementasikan dalam pemodelan'''<br />
'''5. Hasil simulasi parameter untuk mendukung kesimpulan yang diperoleh'''<br />
<br />
<br />
'''Open Modelica Three Tanks'''<br />
[[File:Tugas3_sifluu_2.png|center|400px|thumb|Three Tanks]]<br />
<br />
'''1. Deskripsi Uraian Fisik'''<br />
Pada model sistem fluida ''Three Tanks'' menunjukkan adanya 3 buah tanki yang berisi fulida(air), disetiap tanki memiliki volume air yang berbeda, yaitu pada tanki pertama berisi air dengan volume 8 m^3,serta tangki kedua dan ketiga terisi air dengan volume 3 m^3 .<br />
<br />
'''2. Prosedur analisa pemodelan'''<br />
Dalam melakukan permodelan analisa three-tank di openmodelika, kita dapat dilakukan dengan langkah-langkah berikut:<br />
<br />
a.Membuka aplikasi openmodelica<br />
<br />
b.Membuka library openmodelica dengan memilih file Three Tank yang dapat ditemukan memalui cara berikut: (Modelica - >Fluid ->Example -> Tanks => Three Tanks)<br />
<br />
c.Cek gambar permodelan yang akan di analisis, jika sesuai maka check kodingan dengan mengklik symbol checklist berwarna hijau.<br />
<br />
d.Jika semua variable sudah sesuai, maka lakukan simulasi dengan meng klik symbol (->) berwarna hijau dan tunggu beberapa saat untuk mengatahui hasil simulasinya.<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 3 | Kamis 26 November 2020 ''' ==klik ploting yang terdapat di pojok kanan bawah sebelah model sehingga kita dapat melihat hasil simulasi dan dapat di replesentasikan dalam bentuk grafik dengan mencentang variable yang ingin dibandingkan.<br />
<br />
f.Jika ingin mensimulasikan pada interval waktu tertentu maka, kit abs klik symbol S pada bagian model dan mengubah stop time sesuai dengan interval waktu yang kita butuhkan<br />
<br />
<br />
'''3. Analisis dan Intepretasi Hasil Pemodelan'''<br />
<br />
'''4. Konsep utama hukum fisika yang diimplementasikan dalam pemodelan'''<br />
<br />
'''5. Hasil simulasi parameter untuk mendukung kesimpulan yang diperoleh'''<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 4 | Kamis 3 Desember 2020 ''' ==<br />
<br />
Pada pembelajaran kali ini, kami mempelajari simulasi di perangkat lunak OpenModelica. Materi kelasnya adalah remodeling dari examples pada open modelica. <br />
<br />
[[File:3des2020dokum1.jpg|500px]]<br />
<br />
1. Pertama menginput semua equipment pada modeling sheet.<br />
<br />
2. Lalu menyusun dan menyambungkan equipment menjadi sistem<br />
<br />
3. Lalu isi parameter di setiap equipment. Check modeling.<br />
<br />
4. Simulasikan.<br />
<br />
Berikut hasil remodelling dari example. Bagian kiri adalah example dan bagian kanan adalah remodelling.<br />
<br />
[[File:TT2.jpg|500px]]<br />
<br />
Lalu remodeling empty tank dan perbandingan hasilnya seperti ini<br />
<br />
[[File:ET001.jpg|500px]]<br />
<br />
Lalu melakukan permodelan konservasi massa pada control volume.<br />
<br />
[[File:consmass.jpg|700px]]<br />
<br />
Berikut kodingnya<br />
<br />
[[File:consmass1.jpg|700px]]<br />
<br />
dan berikut hasilnya<br />
<br />
[[File:consmass2.jpg|700px]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
==='''Tugas 4: Pemodelan Sistem Fluida dengan OpenModelica'''===<br />
<br />
Perhatikan gambar sistem fluida di dalam suatu Siklus Kombinasi Pembangkit Daya (Combined Cycle Power Plant) seperti diberikan dalam gambar, dan berilah uraian penjelasan pertanyaan berikut :<br />
<br />
[[File:Sistem Fluida pr4.png|500px|center|thumb|ThermoSysPro.Examples.CombinedCyclePowerPlant.CombinedCycle_Load_100_50]]<br />
<br />
<br />
'''1. Bagaimanakah analisa termodinamika (konservasi massa dan energi) pada sistem tersebut, buat skematik analisisnya.'''<br />
<br />
Model Combined Cycle Power Plant digunakan untuk mensimulasikan reduksi beban berlangkah pada power generator dari 100% menjadi 50% dalam waktu 800 detik. Terdapat 2 sistem dalam simulasi ini, yaitu sistem dengan ''gas turbine'' dan ''steam turbine.'' Berikut adalah keterangan mengenai sistem ''gas turbine'' dan steam turbine.''<br />
<br />
<br />
'''a. Gas Turbine'''<br />
[[File:Screen Shot 2020-12-10 at 02.27.41.png|200px|right|thumb|Gas Turbine dalam simulasi]]<br />
Komponen:<br />
<br />
(-) Compressor : Meningkatkan tekanan udara dan temperature udara sebelum dialirkan menuju combustion chamber . Proses pada compressor adalah isentropic-adiabatik<br />
<br />
(-) Combusition Chamber: Tempat dimana udara yang sudah dinaikan pressure dan temperature di kompresor disatukan dengan bahan bakar menyebabkan temperature udara meningkat dengan kondisi isobaric. Udara panas hasil ruang bakar diteruskan ke turbine.<br />
<br />
(-) Turbine : Gas panas yang memiliki temperature dan pressure tinggi diteruskan ke turbin untuk memutarkan turbin. Hasil dari turbin ada dua. Yaitu power yang nantinya akan diteruskan ke altenator generator dan udara panas hasil dari turbin gas yang akan diteruskan ke Heat Recovery Steam Generator.<br />
<br />
<br />
Sistem:<br />
<br />
Gas Turbine yang berputar akibat dari panas yang di hasilkan pada combustiom chamber yang di aliri oleh nozzle menuju turbin. Siklus yang terjadi dalam gas turbine adalah siklus rankine.<br />
[[File:Rankine-cycle.jpg|200px|center|thumb|Siklus Rankine]] <br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
'''b. Steam Turbine'''<br />
[[File:Screen Shot 2020-12-10 at 02.45.29.png|300px|right|thumb|Gas Turbine dalam simulasi]]<br />
Komponen:<br />
<br />
(-) Heat Recovery Steam Generator (HRSG) adalah equipment yang digunakan untuk menggunakan panas dari terusan turbin gas panas yang digunakan untuk memutarkan turbin multi stage dari HP, MP dan LP.<br />
<br />
<br />
Sistem :<br />
Panas turbin masuk HRSG dan dipanaskan kembali diteruskan ke turbin multi stage turbin dan memutarkan turbin. Semua turbin yang memutarkan shaft di searahkan di alternater agar menyelaraskan Gerakan shaft untuk memutarkan generator dan menghasilkan listrik. Pada LP turbine uap panas dimasukan ke condenser. Uap panas diubah menjadi liquid di condenser. Liquid dipompa kan lagi ke LP drum untuk di siklus ulang di HRSG. Gas Turbine Engine menggunakan siklus braytone dan Steam turbine menggunakan siklus rankine.<br />
[[File:Bryton-cycle.jpg|300px|center|thumb|Bryton Cycle]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
'''2. Lakukan identifikasi komponen-komponen utama pada sistem serta berilah deskripsi fungsi kerjanya dalam sistem dan penjelasan analisis parameter yang digunakan.'''<br />
<br />
<br />
'''Bagian 1: Turbin Gas'''<br />
<br />
*Rangkaian Gas Turbine<br />
[[File:TugasSistem16.PNG|400px|center|thumb|Rangkaian Gas Turbine]]<br />
<br />
<br />
*'''Compressor''': Meningkatkan tekanan udara dan temperature udara sebelum dialirkan menuju combustion chamber . Proses pada compressor adalah isentropic-adiabatik<br />
[[File:TugasSistem17.PNG|400px|center|thumb|Compressor]]<br />
<br />
<br />
*'''Gas Turbine:''' untuk mengubah energi dari tekanan pada suatu fluida menjadi energi kinetik yang nantinya digunakan untuk memutar generator.<br />
[[File:TugasSistem18.PNG|400px|center|thumb|Gas Turbine]]<br />
<br />
<br />
*'''Combustion Chamber:''' Ruang pembakaran/bertemunya bahan bakar dan udara untuk menghasilkan energi panas<br />
<br />
[[File:TugasSistem20.PNG|300px|left|thumb|Combustion Chamber(1)]]<br />
[[File:TugasSistem19.PNG|400px|center|thumb|Combustion Chamber(2)]]<br />
[[File:TugasSistem21.PNG|400px|center|thumb|Combustion Chamber(3)]]<br />
<br />
<br />
<br />
'''Bagian 2: HRSG (Steam Generator)'''<br />
*'''Condenser:''' Untuk mengkondensasikan uap hasil pembuangan ekstraksi turbin menjadi titik-titik air (air kondensat)<br />
[[File:TugasSistem2.PNG|400px|center|thumb|condenser]]<br />
<br />
<br />
*'''Drum:''' Tempat penampungan air panas dan tempat terbentuknya uap<br />
[[File:TugasSistem3.PNG|400px|center|thumb|Drum]]<br />
<br />
<br />
*'''Generator:''' Pembangkit listrik dengan mengubah energi mekanik menjadi energi listrik<br />
[[File:TugasSistem4.PNG|400px|center|Generator]]<br />
<br />
<br />
*Superheater Heat Exchanger: untuk memanaskan uap jenuh yang keluar dari steam drum, dengan memanfaatkan gas panas hasil pembakaran. Terdiri dari 3 komponen yaitu 3 yaitu superheater HP,MP dan LP.<br />
[[File:TugasSistem5.PNG|400px|center|Superheater Heat Exchanger]]<br />
<br />
<br />
*Evaporator Heat Exchanger<br />
[[File:TugasSistem6.PNG|400px|center|thumb|Evaporator]]<br />
<br />
<br />
<br />
*Economiser Heat Exchanger<br />
[[File:TugasSistem7.PNG|400px|center|thumb|Economiser]]<br />
<br />
<br />
<br />
*'''Pipe:'''sebagai penyaluran fluida di system.<br />
[[File:TugasSistem8.PNG|400px|center|thumb|Pipe]]<br />
<br />
<br />
*'''Pump:''' untuk menggerakan fluida dengan menaikkan tekanan pada fluida<br />
[[File:TugasSistem9.PNG|400px|center|thumb|Pump]]<br />
<br />
*'''Steam Turbine''' <br />
<br />
Stodola Turbine: mengubah energi potensial uap menjadi energi kinetik dan selanjutnya diubah menjadi energi mekanis dalam bentuk putaran poros turbin. Steam turbine berputar akibart dari uap panas HRSG. Pada steam turbine ada 3 turbine multistage dimana turbine High Pressure, Medium Pressure dan Low Pressure yang sama sama menggerakan shaft untuk memutarkan generator. Berikut parameter dari steam turbine.<br />
[[File:TugasSistem10.PNG|400px|center|thumb|Steam Turbine]]<br />
<br />
<br />
*'''Control Valve :''' valve yang digunakan sebagai pengontrol laju aliran fluida yang berada pada system yaitu control valve<br />
[[File:TugasSistem11.PNG|400px|center|thumb|Control Valve]]<br />
<br />
<br />
*'''Water Mixer:'''sebagai penyampur fluida di HRSG<br />
[[File:TugasSistem12.PNG|400px|center|thumb|Water Mixer]]<br />
[[File:TugasSistem13.PNG|400px|center|thumb|Water Mixer]]<br />
<br />
<br />
*'''Water Splitter'''<br />
[[File:TugasSistem14.PNG|400px|center|thumb|Water Splitter]]<br />
[[File:TugasSistem15.PNG|400px|center|thumb|Water Splitter]]<br />
<br />
<br />
'''3. Medium fluida kerja apa saja yang terjadi dalam proses siklus tersebut, dan bagaimanakah proses analisis perhitungan dalam pemodelan.'''<br />
<br />
Medium fluida kerja yang bekerja dalam proses tersebut sebagian besar adalah Mesin Fluida, yaitu:<br />
<br />
(-)Turbin Gas (Menghasilkan kerja) dari Natural Gas ke Superheated gas<br />
<br />
(-)Turbin Uap (Menghasilkan kerja) Uap panas dan superheated gas<br />
<br />
(-)Pompa Sentrifugal (Membutuhkan kerja) Fluida cair<br />
<br />
(-)Kompresor (Membutuhkan kerja) Natural gas<br />
<br />
Pada Analisa perhitungannya menggunakan hukum konservasi energi dan konservasi massa. Pada kompresor, pompa,turbin, dan HRSG mengalami proses adiabatik di mana proses adiabatik adalah proses yang tidak terjadi pergantian kalor dari sistem kelingkungan ataupun sebaliknya. Pada proses ini diasumsikan kondisi steady state dan energi kinetic potensial diabaikan.<br />
<br />
<br />
<br />
'''4. Jelaskan flow line (jalur koneksi) masing-masing yang diberi warna hitam, merah, dan biru sesuai dengan interkoneksi yang diberikan dalam diagram tersebut.'''<br />
<br />
- Jalur hitam<br />
<br />
Jalur koneksi warna hitam yang tebal pada sistem Combined Cycle Power Plant menunjukkan alur gas yang terjadi pada sistem tersebut. Pada sistem tersebut, jalur gas tersebut adalah jalur suplai udara pada Gas Turbine dan jalur exhaust dari Gas Turbine<br />
<br />
- Jalur merah<br />
<br />
Jalur koneksi warna merah pada sistem Combined Cycle Power Plant menunjukkan alur uap temperatur tinggi pada sistem. Jalur uap tersebut melalui bagian Heat Exchanger, dan menyuplai uap untuk menggerakkan Turbin Uap Stodola.<br />
<br />
- Jalur biru<br />
<br />
Jalur koneksi warna biru pada sistem Combined Cycle Power Plant menunjukkan alur uap temperatur rendah pada sistem. Jalur ini terdapat di proses Heat Exchanger terutama pada bagian economizer, dan tangki penyimpanan.<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 5 | Kamis 10 Desember 2020 ''' ==<br />
<br />
Pada pembelajaran sistem fluida hari ini, Pak Hariyo membahas kembali mengenai pemodelan sistem fluida. Salah satu pemodelan sistem yang dianalisa adalah model kompresor yang terdapat di dalam library ThermoSysPro.<br />
<br />
Kemudian kami diminta untuk melakukan remodelling dari kompresor. Pertama kita harus mengidentifikasi komponen-komponen yang terdapat pada model kompresor. Pada model kompresor, terdapat kompresor, pipa, dan sumber kondisi batas, dan pembuangan (sink).<br />
<br />
Pada komponen-komponen pada model kompresor, terdapat parameter-parameter yang dapat diubah. Seperti contoh pada komponen kompresor, terdapat parameter Compression Factor, Isentropic Efficiency, dan Power Losses due to hydrodynamic friction.<br />
<br />
<br />
OpenModelica menyediakan fitur skema kompresor yang dapat diakses dari librarynya dalam ThermoSysPro--> Examples--> SimpleExamples--> TestCompressor, dimana skemanya menapilkan gambaran seperti gambar berikut.<br />
<br />
[[File:TestKompresor.PNG|360px|center|thumb|Diagram Test Compressor dari OpenModelica]]<br />
<br />
Berangkat dari hal tersebut, kami diminta untuk mensimulasikan permodelan kompresor yang sama, hanya saja susunan komponen sistem fluidanya kami yang menyusun secara manual. Kemudian dari hal tersebut, kami diminta untuk membandingkan hasil simulasi template dari OpenModelica dengan hasil dari yang kami buat.<br />
<br />
Gambaran dari komponen kompressor tersebut dapat diakses dengan Machines--> Components--> Compressor, dan tampilannya sebagai berikut.<br />
<br />
[[File:KompresorVian.PNG|150px|center|thumb|Element kompresor dari environtment openmodelica]]<br />
<br />
setelah itu kami melakukan remodelling dari contoh sistem kompresor tersebut. Kemudian di akhir pertemuan pak Hariyo memberikan kami Tugas Besar<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 6 | Kamis 17 Desember 2020 ''' ==<br />
<br />
Pada minggu ini, kelas sistem fluida diisi oleh kuliah tamu yag diisi oleh Pak Dr. Harun alumni S3 DTM yg juga berkecimpung di sektor industri pembangkit tenaga listrik bersedia untuk memberikan materi. Beliau adalah CEO PT Indopower Internasional. <br />
<br />
Kuliah kali ini membahas mengenai Combined-Cycled Power Plant (CCPP) yang digunakan dalam industri untuk membangkitkan listrik menggunakan combined cycle.<br />
<br />
Evaluasi dari combined cycle salah satunya adalah efisiensi, harga, yang mnejadi patokan pemilihan tander. <br />
<br />
<br />
Sebelum membahas mengenai CCPP, pak Harun memberikan sedikit pengenalan mengenai turbin gas. Di awal tahun 1950, sekitar 224 turbin gas mulai beroperasi di seluruh dunia. Kapasista turbin gas pada saat itu berkisar sekitar 27.000kW. Turbin gas merupakan combustion turbine yang memiliki beberapa konfigurasi seperti turbojet, turboprop, turboshaft, high-bypass turbofan, low bypass afterburning turbofan. Sekedar pengetahuan, turboprop biasanya dipasang di pesawat karena paling hemat bahan bakar dibanding gas turbin lainnya. Turbin gas terdiri dari 2 tipe: 1.) Heavy Duty; 2.) Aeroderivative. Untuk siklus gas turbin yang digunakan adalah siklus Brayton.<br />
<br />
Terdapat beberapa pertimbangan dalam memilih turbin gas, beberapa pertimbangan tersebut adalah tahun dibuat produknya, efisiensi site, heat rate, dan fuel consumption<br />
<br />
CCPP merupakan pembangkit listrik yang menggunakan 2 siklus yaitu siklus dari turbin gas (Brayton Cycle) dan siklus dari turbin uap (Rankine Cycle). Secara garis besar digambarkan oleh flow berikut:<br />
<br />
[[File:Combined Cycle Power Plant FlowDiagram.jpg|thumb|Flow diagram sederhana dari Combined Cycle Power Plant|800px|center]]<br />
<br />
[[File:TurbinVian7.JPG|500px|center]]<br />
<br />
Dengan memanfaatkan energi sisa dari turbin gas untuk menggerakkan turbin uap, maka efisiensi dari pembangkit listrik jenis ini tinggi.<br />
<br />
=='''Sinopsis Tugas Besar'''==<br />
Pada tugas besar kali ini saya akan mensimulasikan suatu sistem fluida untuk pembangkitan daya listrik menggunakan mesin-mesin fluida. Kali ini, saya akan melakukan suatu simulasi pada drum boiler menggunakan perangkat openmodelica. Steam Drum atau drum boiler adalah salah satu komponen pada boiler pipa air yang berfungsi sebagai reservoir campuran air dan uap air, dan juga berfungsi untuk memisahkan uap air dengan air pada proses pembentukan uap superheater. Namun tidak semua boiler pipa air (water tube) yang menggunakan steam drum ini. Boiler supercritical beroperasi pada tekanan sangat tinggi di atas tekanan kritis, sehingga tidak dimungkinkan terbentuk gelembung-gelembung uap air, karena itulah boiler supercritical tidak memerlukan steam drum untuk memisahkan air dengan uap air.<br />
<br />
[[File:Boiler drum fig1.jpg|300px|center|thumb|Ilustrasi Boiler Drum Source: https://www.eurotherm.com/process-control-applications/boiler-drum-level-control/]]<br />
<br />
== ''' Tugas Besar''' ==<br />
<br />
==='''Judul: Pemodelan ''Drum Boiler'' untuk keperluan PLTU dengan Menggunakan Perangkat OpenModelica'''===<br />
<br />
Oleh:<br />
Iza Azmar Aminudin (1806233316)<br />
<br />
===Pendahuluan===<br />
Kebutuhan energi di Indonesia yang semakin sehari akan semakin meningkat seiring dengan semakin banyaknya pertumbuhan manusia dan juga mobilitas manusia modern yang sangat tinggi dan oerlu ditunjang oleh energi yang cukup. Salah satu sumber energi yang sering dimanfaatkan di Indoensia adalah listrik dari PLTU. Di sisi lain, Pembangkit uap atau boiler adalah satu komponen penting dalam PLTU, dimana bolier berperan merubah panas dari sumber energi menjadi ke fluida pendingin primer ke pendingin sekunder yang menghasilkan uap untuk menggerakkan turbin, kualitas uap yang dihasilkan berpengaruh terhadap keluaran daya listrik PLTU. Salah satu komponen pada boiler adalah Steam Drum yang berfungsi menampung air umpan sistem dalam pembuatan uap yang temperaturnya cukup tinggi dan memisahkan fluida antara fase gas dan fase cair. <br />
<br />
Pembangkit uap merupakan adalah proses yang kompleks dan rumit dan berperilaku nonlinier (Adam, 1999). Model matematika lengkap biasanya menggabungkan beberapa aspek. Untuk pemodelan boiler untuk skala besar biasa dilakukan dengan menggunakan software besar dan berbasar seperti RELAP, TRAC dan Reyes walau demikian software ini mahal dan rumit. Sedangkan model sederhana lebih cocok untuk digunakan dalam pemodelan sistem dan untuk dikembangkan dalam penelitan bidang kendali pada suatu universitas. Untuk itu, pada kesempatan ini, penulis akan membuat suatu pemudelan sederhana dengan menggunakan software open modelica sebagai perangkat untuk mensimulasikan salah satu aplikasi sistem fluida yaitu drum boiler.<br />
<br />
Tugas besar sistem fluida dilaksanakan untuk dapat membantu kami memahami aplikasi mata kuliah sistem fluida (perpipaan beserta mesin fluidanya) pada suatu sistem. Tugas besar berbentuk suatu simulasi yang dilakukan dengan mengaplikasian perangkat lunak OpenModelica karena kondisi secara ril dapat ditinjau dengan metode tersebut. Dengan menggunakan aplikasi ini, kami juga dapat mendapatkan gambaran dengan mudah terkait berbagai aspek pada waktu yang sesungguhnya sesuai dengan parameter dan variabel yang kita tentukam secara real time.<br />
<br />
Terdapat tiga proses perhitungan dalam sistem fluida, seperti yang pernah disebutkan di kelas, yaitu secara eksperimental, simulasi, dan perhitungan manual (teoritis) untuk validasi. Selain itu, apabila kami melakukan simulasi secara nyata dengan miniatur atau prototipe komponen, hal tersebut tidak memungkinkan. Jika melakukan perhitungan dengan teoritis, maka hal tersebut perlu dilatih pada saat kami berkuliah dan perhitungan manual akan melibatkan perhitungan yang rumit dan banyak faktor faktor yang diabaikan seperti kondisi yang dianggap steady state. Dengan begitu, kami melakukan simulasi ini akan dirasa paling cocok apabila menggunakan metode CFD (komputasi).<br />
<br />
<br />
<br />
===Dasar Teori===<br />
Boiler adalah bejana tertutup yang menyediakan sarana untuk mengkonversi air menjadi uap. Uap di bawah tekanan kemudian digunakan untuk mentransfer panas untuk selanjutnya menajadi uap. Boiler atau pembangkit uap uap adalah suatu sistem atau peralatan yang mengubah energi seperti energi kimia dari bahan bakar seperti batubara, minyak, gas atau energi nuklir menjadi energi panas dan menggunakan untuk memanaskan air menjadi uap air. Uap air yang dihasilkan kemudian digunakan untuk memanaskan bahan atau melakukan kerja mekanik melalui sebuah mesin berputar seperti turbin. Pada pembangkit lisrik maka turbin akan menggerakan generator penghasil arus listri. Secara umum, boiler ap memiliki dua subsistem utama. Subsistem pertama adalah tungku boiler dimana bahan bakar dan udara dicampur dan dibakar untuk menghasilkan gas panas buang. Sedangkan subsistem kedua adalah subsistem transfer panas yang biasanya terdiri steam drum. Steam Drum adalah suatu alat pada boiler yang berfungsi menampung air dari feedwater sistem dalam pembuatan uap yang temperaturnya cukup tinggi dan memisahkan fluida antara fase gas dan fase cair (steam).<br />
<br />
Besar/kualitas steam yang dihasilkan baik itu suhu, tekanan maupun laju aliran steam sangat dipengaruhi oleh aliran gas buang panas yang dihasilkan dari pembakaran di dalam turbin gas. Di samping itu, steam yang dihasilkan juga dipengaruhi oleh level dari drum itu sendiri. Untuk bisa dihasilkan steam dengan kualitas yang baik tersebut, maka berbagai parameter di dalamnya harus dapat dikontrol dengan baik, mengingat karakteristik dinamiknya yang sering berubah menyesuaikan beban proses yang ada. Salah satu komponen kontrol yang penting adalah High Pressure Steam Drum (HP Drum). Parameter kontrol yang harus dijaga dengan baik adalah level air pada steam drum tersebut yang harus selalu dijaga pada ketinggian tertentu. Apabila terlalu tinggi, maka steam akan basah sehingga berpotensi merusak peralatan-peralatan yang menggunakan steam tersebut, seperti steam turbine dan lain-lainnya. Sebaliknya apabila terlalu rendah, maka tube-tube dari boiler yang bersangkutan akan menjadi over heated sehingga umur boiler menjadi singkat.<br />
<br />
Sistem boiler merupakan sistem pembangkit uap panas (steam generator) yang memanfaatkan energi perpindahan panas dari hasil pembakaran untuk mengubah air menjadi produk utama berupa steam. Dua jenis pembangkit daya yaitu berupa turbin gas, dan turbin steam atau dikenal sebagai Combined Cycle (CC), maupun Combined Heat Power (CHP) menghasilkan energi listrik dan panas. Oleh sebab itu boiler dibedakan dalam dua tipe, yaitu:<br />
<br />
'''1.''' Boiler dengan pembakar (fired boiler) yang digunakan pada sistem pembangkit daya dengan turbin steam; <br />
<br />
'''2.''' Boiler tanpa pembakar (unfired boiler atau Heat Recovery Steam Generation/HRSG) yang berfungsi sebagai penukar panas (heat exchanger) untuk mengubah gas panas dan air menjadi steam.<br />
<br />
Karakteristik serta sirkulasi operasi kedua jenis boiler tersebut pada prinsipnya sama yaitu menghasilkan steam dari air dengan memanfaatkan energi panas. Keduanya mempunyai kehandalan (reliability) operasi serta perpindahan panas maksimum yang memegang peranan penting, dan sifatnya kritis terhadap perubahan suhu gas. Salah satu parameter operasi boiler yang harus dijaga dengan baik adalah level/ ketinggian permukaan air dalam HP drum. Untuk boiler dengan kapasitas besar, pengontrolan level steam drum dikenal dengan istilah tiga (three) elemen dan satu (single) elemen level control. Single element level control akan difungsikan pada saat produksi steam masih di bawah 30%, dan begitu lebih besar daripada 30%, maka sistem kontrol level secara otomatis pindah ke three elemen level control. Pada single element, level semata-mata dikontrol oleh level air pada steam drum, sedang pada three element, di mana parameter proses dikontrol adalah kombinasi dari level air pada steam drum, laju aliran steam yang dihasilkan, dan tekanan steam yang dihasilkan.<br />
<br />
Skema Steam Drum untuk produksi uap ditunjukkan pada Gambar berikut ini. dimana diperlihatkan produksi uap menggunakan unit drum-boiler. Air umpan disalurkan oleh pompa feedwater ke dalam steam drum. Karena gravitasi, air mengalir turun melalui downcomer-riser lingkaran tertutup menghasilkan uap jenuh, yang mengalir di sepanjang tabung riser sebelum dikumpulkan dan dimasukkan kembali ke dalam drum, uap jenuh mengalir melalui permukaan air sampai keluar setelah mencapai outlet Steam Drum untuk selanjutnya disalurkan ke turbin uap.<br />
<br />
<br />
[[File:Boiler drum fig1.jpg|300px|center|thumb|Ilustrasi Boiler Drum Source: https://www.eurotherm.com/process-control-applications/boiler-drum-level-control/]]<br />
<br />
<br />
<br />
===Tujuan Penelitian===<br />
Tujuan dari tugas besar ini adalah untuk mengembangkan model sistem Steam Drum pada sistem boiler sederhana yang akan digunakan pada penelitian lanjutan sebagai pengembangan algoritma kendali pada model sistem. Pengembangan yang dilakuan mengacu pada prisip-prinsip sistem fluida.<br />
<br />
<br />
<br />
===Metodologi===<br />
Variabel yang alan dianalisa dalam Steam Drum boiler adalah sebagai berikut:<br />
<br />
'''1. tekanan uap air;'''<br />
<br />
'''2. temperatur uap air;'''<br />
<br />
'''3. dan laju masa air dalam sistem'''<br />
<br />
Pengukuran tekanan air dan temperatur uap pada Steam Drum adalah hal yang sangat penting untuk safety dan efisiensi operasional dari boiler. Dapat dikatakan bahwa Steam Drum adalah jantung dari sebuah boiler. Oleh karenanya dalam merancang dan menganalisa sistem kendali pada bolier diperlukan suatu model Steam Drum yang sederhana ringkas namun mampu digunakan sebagai model sistem yang akan di uji. Varibel yang akan diuji adalah tekanan air normal, suhu air dan uap dalam sistem, dan laju massa air yang mengalir melewati sistem dari pump dan keberadaanya untuk menjadi uap adalah dalam waktunya antara 0 dan 500 detik. <br />
Steam Drum adalah sistem proses atau plant yang bersifat non-linear dan kompleks karena banyaknya interaksi dari variabel variable input dan output sistem. Oleh karenanya untuk menurunkan model matematika, struktur internal dan fungsi subsistem dari boiler harus dipelajari. Model matematika dari boiler ini diturunkan dari kesetimbangan massa dan energi. <br />
<br />
<br />
[[File:Rumus satu api.png |200px|center]]<br />
<br />
<br />
Dengan memenuhi kaidah gerak jatuh bebas maka debit fluida yang keluar dari Steam Drum akan setara akar dari dengan ketinggian fluida dalam Steam Drum dan dikalikan dengan faktor bukan kran/valve out.<br />
<br />
[[File:Rumus dua api.png |200px|center]]<br />
<br />
<br />
<br />
Kesetimbangan energi dapat dituliskan sebagai berikut<br />
<br />
[[File:Rumus tiga api.png |300px|center]]<br />
<br />
'''*Keterangan'''<br />
[[File:Keterangan Rumus.png|300px|left|thumb|keterangan rumus]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Untuk membangun model boiler maka persamaan matematika sistem Steam Drum boiler kemudian di aplikasikan dengan menggunakan paket program Matlabsimulink. Simulink adalah paket program yang sering digunakan untuk pemodelan, dan menganalisa sistem dinamik. Program ini mendukung sistem linier dan non linier dengan pemodelan berbasis waktu. Untuk melakukan ini sejumlah komponen model di pasang bersamaan untuk mensimulasi kelakuan boiler yang lengkap. Sistem yang dibangun adalah sistem multi input multi output (MIMO) dengan 2 masukan yaitu flow input (Fin) dan Kalor (Q) dan keluaran adalah level air (h) dan Suhu (T). <br />
<br />
Secara garis besar berikut adalah Langkah-langkah dalam pelaksanaan tugas besar.<br />
[[File:Diagram nih.png|300px|center]]<br />
<br />
<br />
<br />
===Pemodelan Sistem Fluida===<br />
Pembuatan model drum boiler menggunakan perangkat lunak openmodelica. Model ini menggunakan referensi dari sistem library yang ada dalam perangkat openmodelica. Berikut adalah pembahasan komponen yang digunakan dalam sistem ini.<br />
<br />
'''Komponen'''<br />
<br />
{|class="wikitable"<br />
| '''Simbol'''|| '''Parameter'''||'''Fungsi'''<br />
|-<br />
| <br />
'''Pump'''<br />
[[File:1. Part Pump.png|150px]]<br />
|| [[File:1. Desc pump.png|400px]]<br />
|Pompa yang digunakan adalah pompa sentrifugal. Ketika pompa ini bekerja, maka tekanan fluida akan meningkat dari inlet pompa menuju ke outletnya. Perubahan tekanan akan mendorong cairan ke seluruh sistem.<br />
|-<br />
| <br />
'''Evaporator'''<br />
[[File:2. Part Evaporator.png|150px]] <br />
|| [[File:2. desc evaporator.png |400px]]<br />
|Evaporator merupakan suatu alat yang memiliki fungsi untuk mengubah keseluruhan atau sebagian suatu pelarut dari sebuah larutan berbentuk cair menjadi uap sehingga hanya menyisakan larutan yang lebih padat atau kental, proses yang terjadi di dalam evaporator disebut dengan evaporasi.<br />
|-<br />
| <br />
'''Steam'''<br />
[[File:3. Part Steam.png|100px]] <br />
|| [[File:3. desc steam.png|400px]]<br />
|berfungsi sebagai reservoir campuran air dan uap air, dan juga berfungsi untuk memisahkan uap air dengan air pada proses pembentukan uap superheater. Namun tidak semua boiler pipa air (water tube) yang menggunakan steam drum ini.<br />
|-<br />
| <br />
'''Sink'''<br />
[[File:4. Part Sink.png|100px]] <br />
|| [[ File:4. desc steam.png|400px]]<br />
| Befungsi sebagai pembuang panas adalah penukar panas pasif yang memindahkan panas yang dihasilkan oleh alat elektronik atau mekanik ke sebuah medium fluida yang sering kali berupa pendingin udara atau cair, dan lalu panas akan dikeluarkan dari alatnya dan suhu alat akan tetap terjaga pada suhu yang optimal.<br />
|-<br />
| <br />
'''Furnace'''<br />
[[File:5. Part Furnace.png|100px]] <br />
|| [[File:5. desc furnace.png|400px]]<br />
|Bagian ini merupakan tempat terjadinya pembakaran bahan bakar yang akan menjadi sumber panas, proses penerimaan panas oleh media air dilakukan melalui pipa yang telah dialiri air, pipa tersebut menempel pada dinding tungku pembakaran.<br />
|-<br />
| <br />
|}<br />
<br />
<br />
'''Sensor'''<br />
<br />
{|class="wikitable"<br />
| '''Simbol'''|| '''Parameter'''||<br />
|-<br />
| <br />
'''Sensor Suhu'''<br />
[[File:6. sensor suhu.png|150px]]<br />
|| [[File:6. desc suhu.png|300px]]<br />
|-<br />
| <br />
'''Sensor Tekanan Fluida'''<br />
[[File:7. sensor tekanan.png|150px]] <br />
|| [[File:7. desc tekanan.png|300px]]<br />
|-<br />
| <br />
'''Sensor Laju Massa Fluida'''<br />
[[File:8. sensor mflow.png|100px]] <br />
|| [[File:8. desc mflow.png|300px]]<br />
|-<br />
| <br />
|}<br />
<br />
<br />
<br />
'''Ambient'''<br />
<br />
{|class="wikitable"<br />
| '''Simbol'''|| '''Parameter'''||<br />
|-<br />
| <br />
'''Ambient'''<br />
[[File:9. Ambient .png|150px]]<br />
|| [[File:9. Ambient desc .png|300px]]<br />
|-<br />
| <br />
|}<br />
<br />
<br />
Dan berikut adalah model drum boiler yaitu hasil rangkaian dari komponen-komponen yang telah ditentukan sebelumnya dengan asumsi serta karakteristik yang sudah disesuaikan dengan kebutuhan penelitian.<br />
[[File:Gambar Lengkap@air.eng.ui.ac.id.png|500px|center|thumb|Rangkaian Drum Boiler dalam openmodelica]].<br />
<br />
===Hasil dan Pembahasan Simulasi===<br />
Mula-mula, dilakuakn checking terhadap model yang sudah disusun beserta variabel serta asumsi yang hendak dicapai<br />
[[File:Hasil check.png|500px|center|thumb|hasil perhitungan]]<br />
<br />
Dengan menggunakan perangkat openmodelica. Dilakukanlah suatu simulasi dengan rincian perhitungan tekanan air normal, suhu air dan uap dalam sistem, dan laju massa air yang mengalir melewati sistem dari pump dan keberadaanya untuk menjadi uap adalah dalam waktunya antara 0 dan 500 detik. Berikut adalah grafik hasil perhitungannya.<br />
[[File:Hasil Perhitungantuantu.png|500px|center|thumb|Grafik Hasil Simulasi]]<br />
<br />
Dari hasil ini terlihat bahwa tekanan uap akan cenderung meningkat selama kurun waktu internal simulasi. Selain itu, karena adanya evaporator menyebabkan suhu air naik dan menyebabkan terjadinya boiling pada air sehingga beruha fasa menjadi uap air. Di sisi lain, sistem ini juga mempengaruhi laju aliran fluida di mana laju air justru terus meningkat sepanjang waktu interval simulasi karena terjadi perubahan tekanan pada sistem.<br />
<br />
<br />
<br />
===Kesimpulan===<br />
<br />
'''1.''' Dalam drum boiler, tekanan fluida (air) yang berbentuk cair berubah fasa menjadi akan cenderung meningkat selama kurun waktu internal simulasi hal ini berbanding lurus dengan kenaikan suhu yang terjadi pada fluida akibat dari adanya evaporator dan furnace.<br />
<br />
'''2.''' Sistem drum boiler akan mempengaruhi laju aliran karena perubahan suhu dan perubahan fasa yang terjadi pada fluida kaan meningkatkan kecepatan alir fluida yang menyebabkan laju aliran massanya pun akan meningkat.<br />
<br />
'''3.''' Dengan menggunakan perangkat openmodelica, kita bisa memodelkan suatu sistem fluida dalam drum boiler yang dapat digunakan untuk lebih memahami sistem fluida lebih dalam lagi dengan sederhana dan praktis.<br />
<br />
<br />
===Referensi===<br />
*Åhlander, Alexander. 2017. Maintaining Source Origin in a Modelica Compiler. Department of Computer Science Faculty of Engineering LTH. Lund University. ISSN 1650-2884 L<br />
<br />
*E. Adam and J. Marchetti, "Dynamic simulation of large boilers with natural recirculation," Computers & chemical engineering, vol. 23, pp. 1031-1040, 1999.<br />
<br />
*Prof. Dr. Ir. Harinaldi, M.Eng., Prof. Dr. Ir. Budiarso, M.Eng. ; editor, Ade M. Drajat, ST. Ade M. Drajat, (editor). Sistem fluida : prinsip dasar dan penerapan mesin fluida, sistem hidrolik, dan sistem pneumatik / Jakarta :; © 2015: Erlangga,, 2015<br />
<br />
*U.S.NRC, "TRAC-M Version 3.0 Theory Manual" https://www.nrc.gov/readingrm/doc-collections/nuregs/contract/ December 2015]. <br />
<br />
*J. N. Reyes Jr, "Governing equations in two-phase fluid natural circulation flows," Natural Circulation in Water Cooled Nuclear Power Plants, Annex, vol. 6, 2005. <br />
<br />
*K. J. Åström and K. Eklund, "A simplified non-linear model of a drum boiler-turbine unit," International Journal of Control, vol. 16, pp. 145-169, 1972.<br />
<br />
=='''Analisis Pemodelan Sistem Fluida Pneumatik dan Hidraulik'''==<br />
Proses-proses yang ada di industri pada umumnya membutuhkan benda atau zat untuk dipindahkan dari satu lokasi ke lokasi lain, atau kekuatan yang diterapkan untuk menahan, membentuk atau memampatkan suatu produk. Di banyak lokasi, semua penggerak utama adalah listrik. Gerakan rotasi dapat dilakukan dengan motor sederhana, dan gerakan linier dapat diperoleh dari gerakan berputar dengan perangkat seperti jack sekrup atau rak dan pinion. Namun, perangkat listrik bukanlah satu-satunya cara untuk menyediakan penggerak utama. Fluida tertutup (baik cairan maupun gas) juga dapat digunakan untuk mengalirkan energi dari satu lokasi ke lokasi lain dan, akibatnya, menghasilkan gerakan berputar atau linier atau menerapkan gaya. Sistem berbasis fluida yang menggunakan fluida sebagai media transmisi disebut sistem hidrolik. Sistem berbasis gas disebut sistem Pneumatik.<br />
<br />
===1. Pneumatic ===<br />
<br />
Sistem pneumatik adalah sebuah sistem fluida yang memanfaatkan udara terkompresi untuk menghasilkan efek gerakan mekanis. Secara istilah pneumatik mengacu pada mekanisme yang menggunakan tekanan udara untuk memberikan gaya mekanis dan kerja. Semua sistem yang menggunakan tenaga yang disimpan dalam bentuk udara yang dimampatkan untuk menghasilkan suatu kerja disebut dengan sistem Pneumatik.<br />
<br />
==== Hukum Dasar Sistem Pneumatic====<br />
<br />
'''''Hukum Pascal:'''''<br />
<br />
''“Jika tekanan eksternal diberikan pada sistem tertutup, tekanan pada setiap titik pada fluida tersebut akan meningkat sebanding dengan tekanan eksternal yang diberikan.”''<br />
<br />
[[File:Pascal Law Formula.png|100px|center]]<br />
<br />
dimana:<br />
<br />
P = Pressure (Pa)<br />
<br />
F = Force (N)<br />
<br />
A = Area (m<sup>2</sup>)<br />
<br />
'''''Hukum Boyle:'''''<br />
<br />
''“Pada suhu tetap, tekanan gas didalam suatu ruang tertutup berbanding terbalik dengan volumenya” ''<br />
<br />
[[File:Gas Law formula.png|200px|center]]<br />
<br />
dimana:<br />
<br />
P = Pressure (Pa)<br />
<br />
V = Volume (M<sup>3</sup>)<br />
<br />
T = Temperature (K)<br />
<br />
====Komponen Pada Sistem Pneumatik====<br />
<br />
Berikut adalah komponen-komponen umum pada sistem pneumatik:<br />
<br />
*'''Kompresor'''<br />
<br />
Kompresor adalah suatu alat mekanikal yang bertujuan untuk menaikkan tekanan suatu gas dengan cara menurunkan volumenya. Komponen inilah yabg mensupply udara bertekanan untuk sistem pneumatik, serta menjaga tekanan sistem agar tetap berada pada tekanan kerjanya.<br />
<br />
*'''Regulator & Gauge'''<br />
<br />
Regulator adalah komponen yang berfungsi untuk mengatur supply udara terkompresi masuk ke sisptem pneumatik. Sedangkan gauge berfungsi sebagai penunjuk besar tekanan udara di dalam sistem. Keduanya dapat berupa sistem mekanis maupun elektrik.<br />
<br />
*'''Check Valve'''<br />
<br />
Check Valve adalah valve atau katup yang berfungsi untuk mencegah adanya aliran balik dari fluida kerja, dalam hal ini udara terkompresi. Terutama adalah apabila pada sebuah sistem pneumatik tersebut dipergunakan tanki akumulator udara, sehingga Check Valve tersebut mencegah adanya udara dari akumulator untuk kembali menuju kompresor namun tetap mengalirkan udara bertekanan dari kompresor untuk masuk ke dalam akumulator.<br />
<br />
*'''Tanki Akumulator'''<br />
<br />
Tanki akumulator atau juga disebut buffer tank berfungsi sebagai cadangan (storage) tekanan udara terkompresi yang digunakan untuk penggerak aktuator. Selain itu tanki ini juga berfungsi untuk mencegah ketidakstabilan supply udara ke aktuator, lebih menstabilkan kerja kompresor agar tidak terlalu sering mematikan dan menyalakannya lagi, serta lebih memudahkan desain sistem dalam menempatkan kompresor jika diharusakan penempatan aktuator pneumatik lebih jauh dengan kompresor.<br />
<br />
*'''Saluran Pipa'''<br />
<br />
Pipa-pipa digunakan untuk mendistribusikan udara terkompresi dari kompresor atau tanki akumulator ke berbagai sistem aktuator. Diameter pipa yang digunakan pun bermacam-macam tergantung dari desain dan tujuan penggunaan sistem pneumatik tersebut. Pada sebuah sistem pneumatik besar (menggunakan lebih dari dua aktuator), untuk area sistem supply (area kompresor dan tanki) digunakan pipa berdiameter lebih besar daripada yang digunakan pada area aktuator. Namun jika sistem pneumatik yang ada kecil, misal hanya untuk menggerakkan satu saja aktuator, maka diameter pipa yang digunakan pun akan seragam di semua bagian.<br />
<br />
*'''Directional Valve'''<br />
<br />
Directional valve atau katub pengatur arah yang instalasinya berada tepat sebelum aktuator, adalah berfungsi untuk mengatur kerja aktuator dengan cara mengatur arah udara terkompresi yang masuk atau keluar dari aktuator. Satu valve ini didesain untuk dapat mengatur arah aliran fluida kerja di dua atau bahkan lebih arah aliran. Ia bekerja secara mekanis atau elektrik tergantung dari desain yang ada.<br />
<br />
*'''I/P Controller (Current to Pressure Controller)'''<br />
<br />
Pada aktuator pneumatik yang kerjanya dapat bermodulasi diperlukan satu alat kontrol supply udara bertekanan yang khusus bernama I/P Controller. I/P Controller ini mengubah perintah kontrol dari sistem kontrol yang berupa sinyal arus, menjadi besar tekanan udara yang harus disupply ke aktuator.<br />
<br />
*'''Aktuator'''<br />
<br />
Pneumatik aktuator adalah alat yang melakukan kerja pada sistem pneumatik. Ada berbagai macam jenis pneumatik aktuator sesuai dengan penggunaannya. Antara lain adalah silinder pneumatik, diafragma aktuator, serta pneumatik motor.<br />
<br />
<br />
<br />
====Contoh Sistem Pneumatic dalam OpenModelica====<br />
<br />
Berikut adalah contoh simulasi sistem Pneumatic dalam OpenModelica<br />
<br />
[[File:Csm PLdiagram a6f3719314.png|500px|center|thumb|Sistem Pneumatic dalam Openmodelica]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
===2. Hydraulic ===<br />
<br />
Sistem hidrolik adalah suatu sistem yang memanfaatkan tekanan fluida sebagai power (sumber tenaga) pada sebuah mekanisme, sehingga hidrolik digunakan untuk mengontrol, mengirimkan dan memanfaatkan tenaga dengan menggunakan tekanan fluida tersebut.<br />
<br />
<br />
====Hukum Dasar Sistem Hydraulic====<br />
<br />
'''''Hukum Pascal:'''''<br />
<br />
''“Jika tekanan eksternal diberikan pada sistem tertutup, tekanan pada setiap titik pada fluida tersebut akan meningkat sebanding dengan tekanan eksternal yang diberikan.”''<br />
<br />
[[File:Pascal Law Formula.png|100px|center]]<br />
<br />
dimana:<br />
<br />
P = Pressure (Pa)<br />
<br />
F = Force (N)<br />
<br />
A = Area (m<sup>2</sup>)<br />
<br />
'''''Hukum Hidrostatik'''''<br />
<br />
''“Tekanan hidrostatika tidak bergantung pada berat dari suatu fluida, tetapi sangat berhubungan dengan perbedaan ketinggian fluida tersebut” ''<br />
<br />
[[File:Hydrostatic Law.png|400px|center]]<br />
<br />
====Komponen Pada Sistem Hidrolik====<br />
<br />
'''Reservoir'''<br />
<br />
tujuan dari reservoir hidrolik adalah untuk menahan volume fluida, mentransfer panas dari sistem, memungkinkan kontaminan padat mengendap dan memfasilitasi pelepasan udara dan kelembaban dari fluida.<br />
<br />
'''Pump'''<br />
<br />
pompa hidrolik mentransmisikan energi mekanik menjadi energi hidrolik. Hal ini dilakukan oleh pergerakan fluida yang merupakan media transmisi. Ada beberapa jenis pompa hidrolik diantaranya gir, vane dan piston. Semua pompa ini memiliki subtipe berbeda yang ditujukan untuk aplikasi khusus seperti pompa piston sumbu bengkok atau pompa baling-baling kapasitas variabel. Semua pompa hidrolik bekerja dengan prinsip yang sama, yaitu memindahkan volume fluida terhadap beban atau tekanan yang resisten.<br />
<br />
'''Valves'''<br />
<br />
katup hidrolik digunakan dalam sistem untuk memulai, menghentikan dan mengarahkan aliran fluida. Katup hidrolik terdiri dari poppet atau gulungan dan dapat digerakkan dengan alat pneumatik, hidrolik, listrik, manual atau mekanis.<br />
<br />
'''Actuators'''<br />
<br />
merupakan hasil akhir dari hukum Pascal. Di sinilah energi hidrolik diubah kembali menjadi energi mekanik. Hal ini dapat dilakukan melalui penggunaan silinder hidrolik yang mengubah energi hidrolik menjadi gerak dan kerja linier, atau motor hidrolik yang mengubah energi hidrolik menjadi gerak dan kerja berputar. Seperti pompa hidrolik, silinder hidrolik dan motor hidrolik memiliki beberapa subtipe berbeda, masing-masing ditujukan untuk aplikasi desain tertentu.</div>
Iza Azmar
http://air.eng.ui.ac.id/index.php?title=Valve-Iza_Azmar_Aminudin&diff=56770
Valve-Iza Azmar Aminudin
2021-01-18T12:24:46Z
<p>Iza Azmar: /* Contoh Sistem Pneumatic dalam OpenModelica */</p>
<hr />
<div>Assalamu'alaikum Wr. Wb<br />
Salam Sejahtera untuk kita semua<br />
<br />
Perkenalkan saya:<br />
<br />
Nama : Iza Azmar Aminudin<br />
<br />
NPM : 1806233316<br />
<br />
Kelas : Sistem Fluida-03<br />
<br />
Pada Kesempatan kali ini, saya akan berbagi dengan teman-teman sekailan perihal pembelajaran Sistem Fulida di kelas Sistem Fluida-03. Selamat membaca dan mohon masukannya.<br />
<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 1 | Kamis 12 November 2020 ''' ==<br />
<br />
<br />
Pada kesempatan kali ini, kami mempelajari aliran fluida dalam valve. Kami menggunakan bantun aplikasi CFDSOF untuk menghitung losses yang terjadi pada aliran fluida dalam valve.Kami membahas mengenai ''opened gate valve'' dan simulasi aliran fluida yang sebelumnya sudah dijelaskan melalui dua ''part'' video ''tutorial'' simulasi di platform YouTube. Maka, setelah kelas pertama telah usai kami ditugaskan untuk melakukan hal yang sama kemudian ditambah simulasi tambahan satu ''gate valve''.<br />
<br />
Melalui laman ini, saya akan menjelaskan proses yang telah saya lakukan dalam menjalankan simulasi aliran fluida pada ''gate valve''. Simulasi yang saya lakukan adalah dua kali dengan ''gate valve'' yang sudah disediakan oleh Bang Edo kelas Sisflu 03 dan ''gate valve'' dari sumber lainnya.<br />
<br />
==='''Tugas 1: Simulasi Aliran dalam Valve menggunakan CFDSOF'''===<br />
<br />
'''T Valve''' <br />
<br />
''Valve'' ini sudah disediakan dalam bentuk .stl sehingga kita cukup melakukan simulasi saja. Berikut adalah hasil tangkapan layar dari proses simulasi yang telah dilakukan beserta penjelasannya.<br />
<br />
Berikut adalah hasil simulsi yang telah saya lakukan.<br />
[[File:Real madridtista.png|400px|thumb|center|Tampilan CFD SOF]]<br />
<br />
<br />
[[File:Barcilonaaa.png|400px|thumb|center|Tampilan CFD SOF]]<br />
<br />
<br />
[[File:11114.jpg|400px|thumb|center|Tampilan di Paraview]]<br />
<br />
'''Gate Water Valve'''<br />
<br />
Untuk simulasi objek kedua ini, perangkat lunak yang digunakan masih sama. Pada simulasi ini masih terjadi kendala dan hambatan yang serupa. Berikut penjelasan lebih lengkapnya.<br />
<br />
[[File:NewGateValve1.PNG|500px|center]]<br />
<br />
Simulasi pada perangkat lunak CFDSOF-NG menjalankan proses ''meshing'' dengan hasil yang baik. Gambar di atas adalah proses saat menjalankan proses iterasi.<br />
<br />
[[File:NewGateValve2.PNG|500px|center]]<br />
<br />
Sama seperti kendala sebelumnya, hasil simulasi pada CFDSOF-NG belum memberikan perbedaan distribusi tekanan pada ''valve'' saat di-''import'' ke perangkat lunak Paraview dan hanya memberikan warna biru secara keseluruhan. Hal tersebut membuat distribusi tekanan dan ''pressure drop'' tidak dapat diamati. Untuk kedepannya, akan dilakukan perbaikan dimulai dari perbaikan perangkat lunak yang digunakan.<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 2 | Kamis 19 November 2020 ''' ==<br />
Pada hari ini kami mempelajari bagaimana menggunakan modelica untuk menyelesaikan permasalahan yang ada di modelica.<br />
<br />
<br />
<br />
[[File:Antumisasi.png|400px|thumb|center|Tampilan Modelica]]<br />
<br />
<br />
<br />
[[File:Batamm.png|400px|thumb|center|Tampilan Modelica]]<br />
<br />
kami membahas juga mengenai sistem fluida itu sendiri, dimulai dari definisinya hingga pembahasan mengenai peran dari segitiga kecepatan pada ''blade'' mesin fluida.<br />
<br />
[[File:3_di_aireng.PNG|400px|center|thumb|pembahasan di kelas]]<br />
<br />
Sketsa tersebut menggambarkan juga tentang bagian-bagian dari blade, diantaranya ''hub'' dan ''tip''. Kedua komponen tersebut menyusun cara untuk menghitung spesifikasi dari mesin fluida terkait. Disampaikan juga bahwa analisis tersebut dapat menggunakan tiga metode, yaitu eksperimental, CFD (Computational Fluid Dynamics), dan teoritis. Ketiga metode tersebut saling melengkapi dan memiliki keuntungan-kerugiannya masing-masing. Eksperimental memiliki ''reliability'' paling tinggi karena secara real dilaksanakan sebuah penelitian terkait sebuah simulasi. Metode teoritis tidak lebih real daripada eksperimental, tetapi cukup efisien karena hanya memerlukan perhitungan (tidak perlu melakukan eksperimen), serta hanya bisa untuk sebuah kasus. Sementara itu, metode CFD adalah cara yang paling praktis untuk digunakan dan dapat dipraktekkan pada kondisi yang berubah-ubah, misal simulasi berputarnya sebuah turbin. Namun, CFD belum divalidasi secara langsung seperti kedua metode sebelumnya.<br />
<br />
[[File:5_di_aireng.PNG|400px|center|thumb|pembahasan di kelas]]<br />
<br />
Sesi kelas dilanjutkan dengan berdiskusi terkait perbedaan turbin impuls dan turbin reaksi. Kami juga berdiskusi terkait perbedaan mendasarnya, serta perbedaan bentuk dasar geometri ''blade''-nya, dimana ''blade'' turbin impuls lebih cekung.<br />
<br />
<br />
<br />
==='''Tugas 2: Mencoba Example dari Library OpenModelica'''===<br />
<br />
Tugas ketiga yang diberikan kepada kelas Sistem Fluida 03 adalah mengkaji dan mempelajari simulasi permodelan sistem fluida pada aplikasi OpenModelica, lebih spesifiknya adalah menggunakan fitur Examples di bagian Fluid Library. Kami ditugaskan untuk merekap hasil pembelajaran kita di air.eng.ui.ac.id seperti biasa.<br />
<br />
Melalui fitur yang ada di OpenModelica tersebut, contohnya Example (fluid library), sepertinya kita dapat melakukan simulasi aliran hingga sistem fluida (perpipaan).<br />
<br />
[[File:Fiturexample2.png|200px|center]]<br />
<br />
Gambar di atas adalah subfitur dari fitur Example yang terdapat di Library Fluid. Hasil pelajaran yang saya dapatkan adalah fitur-fitur tersebut dapat digunakan untuk menjalankan simulasi aliran sistem fluida. Kendati demikian, saya belum menemukan cara untuk dapat melakukan simulasi menggunakan aplikasi ini, proses tersebut masih saya lakukan dengan mencari referensi dan video di YouTube. Sejauh ini, saya menggunakan referensi modul OpenModelica, tayangan YouTube mengenai OpenModelica, dan bertanya kepada sesama rekan sekelas, dimana proses tersebut masih berlanjut hingga tulisan ini dibuat.<br />
<br />
Lebih dari itu, kita juga sudah dapat melakukan simulasi sistem fluida karena OpenModelica telah menyediakan ''template'' simulasi sistem fluida. ''Template'' tersebut dapat dilakukan dengan cara mengklik PumpingSystem pada fitur Examples. Berikut adalah ''template'' simulasi aliran fluida tersebut.<br />
<br />
[[File:Pumpsystem.PNG|500px|thumb|center|Simulasi aliran sistem fluida dari aplikasi OpenModelica]]<br />
<br />
<br />
Selain itu, ada pula fitur yang lain mengenai ''tank'' dengan masih melalui fitur Examples. Saya mencoba untuk ''input'' EmptyTank dan TankWithOverflow pada fitur tersebut, kemudian akan ditampilkan mengenai sketsa simulasi beserta metoda numerik atau ''coding''-nya.<br />
<br />
[[File:Emptytanks.PNG|500px|thumb|center|Fitur EmptyTanks]]<br />
<br />
[[File:Overflowtank.PNG|500px|thumb|center|Fitur TanksWithOverflow]]<br />
<br />
<br />
Kemudian, saya mencoba untuk melakukan ''simulate'' pada TankWithOverFlow yang sudah tersedia. Maka, saya memperoleh besaran angka mengenai tekanan dan properti lainnya. Di bawah ini adalah gambaran dari hasil perhitungan atau hasil ''simulate'' yang dilakukan.<br />
<br />
[[File:Hasiltank.PNG|500px|thumb|center]]<br />
<br />
but juga didapatkan besaran dari data yang telah disebutkan, seperti tekanan (1.589 bar), temperatur (20 degC), mass flow (2 kg/s), dan lain-lain<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 3 | Kamis 26 November 2020 ''' ==<br />
<br />
Pertemuan hari ini dibuka Pak Dai dengan memperkenalkan Pak Hariyo yang akan berbagi ilmu dengan kami terkait simulasi di open moelica. Selain itu, Pak Dai mengajak berdiskusi mahasiswa yang ada di kelas tentang definisi pemodelan sistem fluida. Lalu, yang saya dapat mengenai pemodelan sistem fluida dari penjelasan Pak Dai adalah sebagai berikut :<br />
<br />
Pemodelan fluida adalah usaha untuk mempelajari sistem aktual melalui suatu sistem yang disimplifikasi. Model tersebut adalah sistem yang disederhanakan yang bertujuan untuk mempresentasikan kondisi aktualnya. Permodelan itu sangat diperlukan karena bisa mempersulit proses saat menghadapi kondisi yang aktual yang komplek seperti skala yang besar, temperatur yang tidak tentu, dan semacamnya. <br />
<br />
Dari hal tersebut diperlukan pembuatan sistem untuk replika dari kondisi aktual tersebut. Sistem yang dibuat juga akan mempermudah dalam mempelajari mata kuliah terkait, yaitu Sistem Fluida dalam perubahan-perubahan variabel pada model dari sistem.<br />
<br />
Model dibagi menjadi 2, yaitu Model Fisik dan Model Virtual.<br />
<br />
Model Fisik merupakan pembuatan pemodelan dari alat tersebut. Sementara, Model Virtual adalah pembuatam pemodelan dengan cara menggunakan komputer atau komputasi yang memerlukan sistem fisika atau ilmu dasar, seperti prinsip fluida.<br />
<br />
Selain diskusi tersbut, Pak Hariyo memberikan arahan untuk simulasi menggunakan aplikasi OpenModelica mengenai Two Tanks, yaitu sebuah sistem fluida yang berbentuk horizontal & Empty Tank yang berbentuk vertikal.<br />
<br />
'''Analisa Two Tanks'''<br />
<br />
Pada deskripsi pada kolom di samping kanan. Terdapat penjelasan atau deskripsi singkat mengenai sistem example tersebut. Dikatakan bahwa terdapat dua pipa dengan ketinggian fluida pada tank satu dan dua berturut-turut adalah 0.9 dan 0.2 m beserta temperaturenya. Kemudain juga tertulis bahwa aliran akan mengalami titik equilibrium pada waktu 1.5 s dimana setelah itu tidak akan ada perubahan volume atau ketinggian air relative terhadap waktu. Dalam mencapai waktu 1.5 maka air akan mengalami perubahan yaitu penurunan volume pada tank 1 dan kenaikan pada tank 2 seiring terjadi perpindahan fluida dari tank 1 menuju tank 2 sampai tidak terjadi aliran kembali pada saat ketinggian fluida pada tank mencapa 0.5 m.<br />
[[File:Ysbp w3 1 1.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
[[File:Ysbp w3 1 2.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Berikut ini adalah laman coding dari pemodelan yang hendak disimulasikan.<br />
[[File:Ysbp w3 1 3.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Nomor 1 adalah maximum waktu dimana simulasi akan berhenti secara otomatis pada waktu 1.5 dan klik ok untuk melaksanakan simulasi.<br />
[[File:Ysbp w3 1 4.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Foto berikut adalah parameter atau dimensi pada tank. Baik tank satu dan dua memiliki area yang sama namun yang membedakan adalah ketinggian fluida pada masing-masing tangki.<br />
[[File:Ysbp w3 1 5.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Foto berikut adalah parameter atau dimensi pada pipa. Tentunya untuk dimensi dapat kita atur atau setting sedemikian rupa sesuai dengan kehendak dan kebutuhan kita dalam mensimulasikan suatu aliran fluida.<br />
[[File:Ysbp w3 1 6.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Jadi skema yang saya pikirkan adalah: Karena terdapat perbedaan ketinggian fluida pada tank satu dan dua sehingga sesuai dengan hukum aliran fluida, air akan mengalir dari daerah yang lebih tinggi menuju reservoir atau posisi yang lebih rendah. Maka pada simulasi ini tank 1 akan mengalami pengurangan volume dan tank dua akan mengalami kenaikan seiring adanya aliran fluida melalui pipa sampa pada titik equilibrium pada waktu 1.5 s dan ketinggian kedua tank adalah 0.5 m<br />
[[File:Ysbp w3 1 7.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
'''Analisis Empty Tanks'''<br />
<br />
Pada simulasi kedua ini, Pak Hariyo mencoba menggunakan fitur empty tanks yang dapat diakses dari libraries, yaitu: Modelica -> FLuid -> Examples -> Tanks -> Empty Tanks. Pada fitur ini dapat kita lihat pada default settingsnya terdapat dua tank yang dihubungkan oleh suatu pipa. Adapun fitur tersebut adalah empty tanks dimana pada simulasi ini terdapat dua tanki yang dihubungkan oleh satu pipa antara satu dengan lainnya. Berikut ini adalah penampang gambar fitur empty tanks:<br />
[[File:Ysbp w3 2 1.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Berikut ini adalah pemodelan dari dua buah tank (tank satu dan tank dua) yang dihubungkan melalui suatu pipa beserta asumsi gravitasional pada pojok kanan atas.<br />
[[File:Ysbp w3 2 2.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Berikut ini adalah bentuk coding dari pemodelan empty tanks.<br />
[[File:Ysbp w3 2 3.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Kemudian apabila kita mengklik pada tank maka akanterdapat settingan untuk mengatur parameter tank tersebut. Pada pemodelan ini cross section dan tinggi tank satu dan dua adalah sama (Volume sama juga). Namun yang membedakan adalah tinggi ataupun volume dari fluida yang terdapat di dalam tank. dimana pada tank satu sebesar 1 m^3 dan tank dua sebesar 10^-6 m^3.<br />
[[File:Ysbp w3 2 4.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Berikut ini adalah gambar parameter dari pipa yang menghubungkan tank satu dan dua.<br />
[[File:Ysbp w3 2 5.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Sebelum dilakukan simulasi, dilakukan terlebih dahulu setup simulasi dengan menentukan time start/stop. Pada simulasi ini time terset selama 50 detik. Setelah itu dapat mengklik 'Ok' untuk memulai simulasi.<br />
[[File:Ysbp w3 2 6.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Setelah dilakukan simulasi akan muncul fitur plotting secara otomatis pada layar. Dengan mencentang parameter volume pada tank satu dan dua, kita dapat melihat grafik perubahan volume pada pipa satu dan dua. Dimana volume pada tank satu berkurang sementara volume pada tank dua menunjukan kenaikan seiring terjadinya aliran fluida dari tank satu menuju tank dua melalui pipa. Sampai pada posisi pipa satu kosong dan pipa dua terisi sebanyak volume pipa satu yaitu sebanyak 1 m^3<br />
[[File:Ysbp w3 2 7.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
<br />
<br />
==='''Tugas 3: Analisis Pemodelan Sistem Dengan Tools Openmodellica'''===<br />
<br />
'''Open Modelica Heating System'''<br />
[[File:Tugas3_sifluu_1.png|center|400px|thumb|Heating System]]<br />
1. Deskripsi Uraian Fisik<br />
Pada model sistem fluida ''Heating System'', tujuan dari sistemnya adalah untuk memanaskan fluida melalui sebuah skema sistem fluida dan dipanaskan dengan suatu sistem pemanasan. Nemun, di situ juga terdapat keterlibatan dari komponen-komponen controlling system. Komponen tersebut berfungsi untuk memberikan feedback dan menyesuaikannya dengan temperatur fluida yang diinginkan.<br />
<br />
'''2. Prosedur analisa pemodelan'''<br />
<br />
'''3. Analisis dan Intepretasi Hasil Pemodelan'''<br />
<br />
'''4. Konsep utama hukum fisika yang diimplementasikan dalam pemodelan'''<br />
'''5. Hasil simulasi parameter untuk mendukung kesimpulan yang diperoleh'''<br />
<br />
<br />
'''Open Modelica Three Tanks'''<br />
[[File:Tugas3_sifluu_2.png|center|400px|thumb|Three Tanks]]<br />
<br />
'''1. Deskripsi Uraian Fisik'''<br />
Pada model sistem fluida ''Three Tanks'' menunjukkan adanya 3 buah tanki yang berisi fulida(air), disetiap tanki memiliki volume air yang berbeda, yaitu pada tanki pertama berisi air dengan volume 8 m^3,serta tangki kedua dan ketiga terisi air dengan volume 3 m^3 .<br />
<br />
'''2. Prosedur analisa pemodelan'''<br />
Dalam melakukan permodelan analisa three-tank di openmodelika, kita dapat dilakukan dengan langkah-langkah berikut:<br />
<br />
a.Membuka aplikasi openmodelica<br />
<br />
b.Membuka library openmodelica dengan memilih file Three Tank yang dapat ditemukan memalui cara berikut: (Modelica - >Fluid ->Example -> Tanks => Three Tanks)<br />
<br />
c.Cek gambar permodelan yang akan di analisis, jika sesuai maka check kodingan dengan mengklik symbol checklist berwarna hijau.<br />
<br />
d.Jika semua variable sudah sesuai, maka lakukan simulasi dengan meng klik symbol (->) berwarna hijau dan tunggu beberapa saat untuk mengatahui hasil simulasinya.<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 3 | Kamis 26 November 2020 ''' ==klik ploting yang terdapat di pojok kanan bawah sebelah model sehingga kita dapat melihat hasil simulasi dan dapat di replesentasikan dalam bentuk grafik dengan mencentang variable yang ingin dibandingkan.<br />
<br />
f.Jika ingin mensimulasikan pada interval waktu tertentu maka, kit abs klik symbol S pada bagian model dan mengubah stop time sesuai dengan interval waktu yang kita butuhkan<br />
<br />
<br />
'''3. Analisis dan Intepretasi Hasil Pemodelan'''<br />
<br />
'''4. Konsep utama hukum fisika yang diimplementasikan dalam pemodelan'''<br />
<br />
'''5. Hasil simulasi parameter untuk mendukung kesimpulan yang diperoleh'''<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 4 | Kamis 3 Desember 2020 ''' ==<br />
<br />
Pada pembelajaran kali ini, kami mempelajari simulasi di perangkat lunak OpenModelica. Materi kelasnya adalah remodeling dari examples pada open modelica. <br />
<br />
[[File:3des2020dokum1.jpg|500px]]<br />
<br />
1. Pertama menginput semua equipment pada modeling sheet.<br />
<br />
2. Lalu menyusun dan menyambungkan equipment menjadi sistem<br />
<br />
3. Lalu isi parameter di setiap equipment. Check modeling.<br />
<br />
4. Simulasikan.<br />
<br />
Berikut hasil remodelling dari example. Bagian kiri adalah example dan bagian kanan adalah remodelling.<br />
<br />
[[File:TT2.jpg|500px]]<br />
<br />
Lalu remodeling empty tank dan perbandingan hasilnya seperti ini<br />
<br />
[[File:ET001.jpg|500px]]<br />
<br />
Lalu melakukan permodelan konservasi massa pada control volume.<br />
<br />
[[File:consmass.jpg|700px]]<br />
<br />
Berikut kodingnya<br />
<br />
[[File:consmass1.jpg|700px]]<br />
<br />
dan berikut hasilnya<br />
<br />
[[File:consmass2.jpg|700px]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
==='''Tugas 4: Pemodelan Sistem Fluida dengan OpenModelica'''===<br />
<br />
Perhatikan gambar sistem fluida di dalam suatu Siklus Kombinasi Pembangkit Daya (Combined Cycle Power Plant) seperti diberikan dalam gambar, dan berilah uraian penjelasan pertanyaan berikut :<br />
<br />
[[File:Sistem Fluida pr4.png|500px|center|thumb|ThermoSysPro.Examples.CombinedCyclePowerPlant.CombinedCycle_Load_100_50]]<br />
<br />
<br />
'''1. Bagaimanakah analisa termodinamika (konservasi massa dan energi) pada sistem tersebut, buat skematik analisisnya.'''<br />
<br />
Model Combined Cycle Power Plant digunakan untuk mensimulasikan reduksi beban berlangkah pada power generator dari 100% menjadi 50% dalam waktu 800 detik. Terdapat 2 sistem dalam simulasi ini, yaitu sistem dengan ''gas turbine'' dan ''steam turbine.'' Berikut adalah keterangan mengenai sistem ''gas turbine'' dan steam turbine.''<br />
<br />
<br />
'''a. Gas Turbine'''<br />
[[File:Screen Shot 2020-12-10 at 02.27.41.png|200px|right|thumb|Gas Turbine dalam simulasi]]<br />
Komponen:<br />
<br />
(-) Compressor : Meningkatkan tekanan udara dan temperature udara sebelum dialirkan menuju combustion chamber . Proses pada compressor adalah isentropic-adiabatik<br />
<br />
(-) Combusition Chamber: Tempat dimana udara yang sudah dinaikan pressure dan temperature di kompresor disatukan dengan bahan bakar menyebabkan temperature udara meningkat dengan kondisi isobaric. Udara panas hasil ruang bakar diteruskan ke turbine.<br />
<br />
(-) Turbine : Gas panas yang memiliki temperature dan pressure tinggi diteruskan ke turbin untuk memutarkan turbin. Hasil dari turbin ada dua. Yaitu power yang nantinya akan diteruskan ke altenator generator dan udara panas hasil dari turbin gas yang akan diteruskan ke Heat Recovery Steam Generator.<br />
<br />
<br />
Sistem:<br />
<br />
Gas Turbine yang berputar akibat dari panas yang di hasilkan pada combustiom chamber yang di aliri oleh nozzle menuju turbin. Siklus yang terjadi dalam gas turbine adalah siklus rankine.<br />
[[File:Rankine-cycle.jpg|200px|center|thumb|Siklus Rankine]] <br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
'''b. Steam Turbine'''<br />
[[File:Screen Shot 2020-12-10 at 02.45.29.png|300px|right|thumb|Gas Turbine dalam simulasi]]<br />
Komponen:<br />
<br />
(-) Heat Recovery Steam Generator (HRSG) adalah equipment yang digunakan untuk menggunakan panas dari terusan turbin gas panas yang digunakan untuk memutarkan turbin multi stage dari HP, MP dan LP.<br />
<br />
<br />
Sistem :<br />
Panas turbin masuk HRSG dan dipanaskan kembali diteruskan ke turbin multi stage turbin dan memutarkan turbin. Semua turbin yang memutarkan shaft di searahkan di alternater agar menyelaraskan Gerakan shaft untuk memutarkan generator dan menghasilkan listrik. Pada LP turbine uap panas dimasukan ke condenser. Uap panas diubah menjadi liquid di condenser. Liquid dipompa kan lagi ke LP drum untuk di siklus ulang di HRSG. Gas Turbine Engine menggunakan siklus braytone dan Steam turbine menggunakan siklus rankine.<br />
[[File:Bryton-cycle.jpg|300px|center|thumb|Bryton Cycle]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
'''2. Lakukan identifikasi komponen-komponen utama pada sistem serta berilah deskripsi fungsi kerjanya dalam sistem dan penjelasan analisis parameter yang digunakan.'''<br />
<br />
<br />
'''Bagian 1: Turbin Gas'''<br />
<br />
*Rangkaian Gas Turbine<br />
[[File:TugasSistem16.PNG|400px|center|thumb|Rangkaian Gas Turbine]]<br />
<br />
<br />
*'''Compressor''': Meningkatkan tekanan udara dan temperature udara sebelum dialirkan menuju combustion chamber . Proses pada compressor adalah isentropic-adiabatik<br />
[[File:TugasSistem17.PNG|400px|center|thumb|Compressor]]<br />
<br />
<br />
*'''Gas Turbine:''' untuk mengubah energi dari tekanan pada suatu fluida menjadi energi kinetik yang nantinya digunakan untuk memutar generator.<br />
[[File:TugasSistem18.PNG|400px|center|thumb|Gas Turbine]]<br />
<br />
<br />
*'''Combustion Chamber:''' Ruang pembakaran/bertemunya bahan bakar dan udara untuk menghasilkan energi panas<br />
<br />
[[File:TugasSistem20.PNG|300px|left|thumb|Combustion Chamber(1)]]<br />
[[File:TugasSistem19.PNG|400px|center|thumb|Combustion Chamber(2)]]<br />
[[File:TugasSistem21.PNG|400px|center|thumb|Combustion Chamber(3)]]<br />
<br />
<br />
<br />
'''Bagian 2: HRSG (Steam Generator)'''<br />
*'''Condenser:''' Untuk mengkondensasikan uap hasil pembuangan ekstraksi turbin menjadi titik-titik air (air kondensat)<br />
[[File:TugasSistem2.PNG|400px|center|thumb|condenser]]<br />
<br />
<br />
*'''Drum:''' Tempat penampungan air panas dan tempat terbentuknya uap<br />
[[File:TugasSistem3.PNG|400px|center|thumb|Drum]]<br />
<br />
<br />
*'''Generator:''' Pembangkit listrik dengan mengubah energi mekanik menjadi energi listrik<br />
[[File:TugasSistem4.PNG|400px|center|Generator]]<br />
<br />
<br />
*Superheater Heat Exchanger: untuk memanaskan uap jenuh yang keluar dari steam drum, dengan memanfaatkan gas panas hasil pembakaran. Terdiri dari 3 komponen yaitu 3 yaitu superheater HP,MP dan LP.<br />
[[File:TugasSistem5.PNG|400px|center|Superheater Heat Exchanger]]<br />
<br />
<br />
*Evaporator Heat Exchanger<br />
[[File:TugasSistem6.PNG|400px|center|thumb|Evaporator]]<br />
<br />
<br />
<br />
*Economiser Heat Exchanger<br />
[[File:TugasSistem7.PNG|400px|center|thumb|Economiser]]<br />
<br />
<br />
<br />
*'''Pipe:'''sebagai penyaluran fluida di system.<br />
[[File:TugasSistem8.PNG|400px|center|thumb|Pipe]]<br />
<br />
<br />
*'''Pump:''' untuk menggerakan fluida dengan menaikkan tekanan pada fluida<br />
[[File:TugasSistem9.PNG|400px|center|thumb|Pump]]<br />
<br />
*'''Steam Turbine''' <br />
<br />
Stodola Turbine: mengubah energi potensial uap menjadi energi kinetik dan selanjutnya diubah menjadi energi mekanis dalam bentuk putaran poros turbin. Steam turbine berputar akibart dari uap panas HRSG. Pada steam turbine ada 3 turbine multistage dimana turbine High Pressure, Medium Pressure dan Low Pressure yang sama sama menggerakan shaft untuk memutarkan generator. Berikut parameter dari steam turbine.<br />
[[File:TugasSistem10.PNG|400px|center|thumb|Steam Turbine]]<br />
<br />
<br />
*'''Control Valve :''' valve yang digunakan sebagai pengontrol laju aliran fluida yang berada pada system yaitu control valve<br />
[[File:TugasSistem11.PNG|400px|center|thumb|Control Valve]]<br />
<br />
<br />
*'''Water Mixer:'''sebagai penyampur fluida di HRSG<br />
[[File:TugasSistem12.PNG|400px|center|thumb|Water Mixer]]<br />
[[File:TugasSistem13.PNG|400px|center|thumb|Water Mixer]]<br />
<br />
<br />
*'''Water Splitter'''<br />
[[File:TugasSistem14.PNG|400px|center|thumb|Water Splitter]]<br />
[[File:TugasSistem15.PNG|400px|center|thumb|Water Splitter]]<br />
<br />
<br />
'''3. Medium fluida kerja apa saja yang terjadi dalam proses siklus tersebut, dan bagaimanakah proses analisis perhitungan dalam pemodelan.'''<br />
<br />
Medium fluida kerja yang bekerja dalam proses tersebut sebagian besar adalah Mesin Fluida, yaitu:<br />
<br />
(-)Turbin Gas (Menghasilkan kerja) dari Natural Gas ke Superheated gas<br />
<br />
(-)Turbin Uap (Menghasilkan kerja) Uap panas dan superheated gas<br />
<br />
(-)Pompa Sentrifugal (Membutuhkan kerja) Fluida cair<br />
<br />
(-)Kompresor (Membutuhkan kerja) Natural gas<br />
<br />
Pada Analisa perhitungannya menggunakan hukum konservasi energi dan konservasi massa. Pada kompresor, pompa,turbin, dan HRSG mengalami proses adiabatik di mana proses adiabatik adalah proses yang tidak terjadi pergantian kalor dari sistem kelingkungan ataupun sebaliknya. Pada proses ini diasumsikan kondisi steady state dan energi kinetic potensial diabaikan.<br />
<br />
<br />
<br />
'''4. Jelaskan flow line (jalur koneksi) masing-masing yang diberi warna hitam, merah, dan biru sesuai dengan interkoneksi yang diberikan dalam diagram tersebut.'''<br />
<br />
- Jalur hitam<br />
<br />
Jalur koneksi warna hitam yang tebal pada sistem Combined Cycle Power Plant menunjukkan alur gas yang terjadi pada sistem tersebut. Pada sistem tersebut, jalur gas tersebut adalah jalur suplai udara pada Gas Turbine dan jalur exhaust dari Gas Turbine<br />
<br />
- Jalur merah<br />
<br />
Jalur koneksi warna merah pada sistem Combined Cycle Power Plant menunjukkan alur uap temperatur tinggi pada sistem. Jalur uap tersebut melalui bagian Heat Exchanger, dan menyuplai uap untuk menggerakkan Turbin Uap Stodola.<br />
<br />
- Jalur biru<br />
<br />
Jalur koneksi warna biru pada sistem Combined Cycle Power Plant menunjukkan alur uap temperatur rendah pada sistem. Jalur ini terdapat di proses Heat Exchanger terutama pada bagian economizer, dan tangki penyimpanan.<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 5 | Kamis 10 Desember 2020 ''' ==<br />
<br />
Pada pembelajaran sistem fluida hari ini, Pak Hariyo membahas kembali mengenai pemodelan sistem fluida. Salah satu pemodelan sistem yang dianalisa adalah model kompresor yang terdapat di dalam library ThermoSysPro.<br />
<br />
Kemudian kami diminta untuk melakukan remodelling dari kompresor. Pertama kita harus mengidentifikasi komponen-komponen yang terdapat pada model kompresor. Pada model kompresor, terdapat kompresor, pipa, dan sumber kondisi batas, dan pembuangan (sink).<br />
<br />
Pada komponen-komponen pada model kompresor, terdapat parameter-parameter yang dapat diubah. Seperti contoh pada komponen kompresor, terdapat parameter Compression Factor, Isentropic Efficiency, dan Power Losses due to hydrodynamic friction.<br />
<br />
<br />
OpenModelica menyediakan fitur skema kompresor yang dapat diakses dari librarynya dalam ThermoSysPro--> Examples--> SimpleExamples--> TestCompressor, dimana skemanya menapilkan gambaran seperti gambar berikut.<br />
<br />
[[File:TestKompresor.PNG|360px|center|thumb|Diagram Test Compressor dari OpenModelica]]<br />
<br />
Berangkat dari hal tersebut, kami diminta untuk mensimulasikan permodelan kompresor yang sama, hanya saja susunan komponen sistem fluidanya kami yang menyusun secara manual. Kemudian dari hal tersebut, kami diminta untuk membandingkan hasil simulasi template dari OpenModelica dengan hasil dari yang kami buat.<br />
<br />
Gambaran dari komponen kompressor tersebut dapat diakses dengan Machines--> Components--> Compressor, dan tampilannya sebagai berikut.<br />
<br />
[[File:KompresorVian.PNG|150px|center|thumb|Element kompresor dari environtment openmodelica]]<br />
<br />
setelah itu kami melakukan remodelling dari contoh sistem kompresor tersebut. Kemudian di akhir pertemuan pak Hariyo memberikan kami Tugas Besar<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 6 | Kamis 17 Desember 2020 ''' ==<br />
<br />
Pada minggu ini, kelas sistem fluida diisi oleh kuliah tamu yag diisi oleh Pak Dr. Harun alumni S3 DTM yg juga berkecimpung di sektor industri pembangkit tenaga listrik bersedia untuk memberikan materi. Beliau adalah CEO PT Indopower Internasional. <br />
<br />
Kuliah kali ini membahas mengenai Combined-Cycled Power Plant (CCPP) yang digunakan dalam industri untuk membangkitkan listrik menggunakan combined cycle.<br />
<br />
Evaluasi dari combined cycle salah satunya adalah efisiensi, harga, yang mnejadi patokan pemilihan tander. <br />
<br />
<br />
Sebelum membahas mengenai CCPP, pak Harun memberikan sedikit pengenalan mengenai turbin gas. Di awal tahun 1950, sekitar 224 turbin gas mulai beroperasi di seluruh dunia. Kapasista turbin gas pada saat itu berkisar sekitar 27.000kW. Turbin gas merupakan combustion turbine yang memiliki beberapa konfigurasi seperti turbojet, turboprop, turboshaft, high-bypass turbofan, low bypass afterburning turbofan. Sekedar pengetahuan, turboprop biasanya dipasang di pesawat karena paling hemat bahan bakar dibanding gas turbin lainnya. Turbin gas terdiri dari 2 tipe: 1.) Heavy Duty; 2.) Aeroderivative. Untuk siklus gas turbin yang digunakan adalah siklus Brayton.<br />
<br />
Terdapat beberapa pertimbangan dalam memilih turbin gas, beberapa pertimbangan tersebut adalah tahun dibuat produknya, efisiensi site, heat rate, dan fuel consumption<br />
<br />
CCPP merupakan pembangkit listrik yang menggunakan 2 siklus yaitu siklus dari turbin gas (Brayton Cycle) dan siklus dari turbin uap (Rankine Cycle). Secara garis besar digambarkan oleh flow berikut:<br />
<br />
[[File:Combined Cycle Power Plant FlowDiagram.jpg|thumb|Flow diagram sederhana dari Combined Cycle Power Plant|800px|center]]<br />
<br />
[[File:TurbinVian7.JPG|500px|center]]<br />
<br />
Dengan memanfaatkan energi sisa dari turbin gas untuk menggerakkan turbin uap, maka efisiensi dari pembangkit listrik jenis ini tinggi.<br />
<br />
=='''Sinopsis Tugas Besar'''==<br />
Pada tugas besar kali ini saya akan mensimulasikan suatu sistem fluida untuk pembangkitan daya listrik menggunakan mesin-mesin fluida. Kali ini, saya akan melakukan suatu simulasi pada drum boiler menggunakan perangkat openmodelica. Steam Drum atau drum boiler adalah salah satu komponen pada boiler pipa air yang berfungsi sebagai reservoir campuran air dan uap air, dan juga berfungsi untuk memisahkan uap air dengan air pada proses pembentukan uap superheater. Namun tidak semua boiler pipa air (water tube) yang menggunakan steam drum ini. Boiler supercritical beroperasi pada tekanan sangat tinggi di atas tekanan kritis, sehingga tidak dimungkinkan terbentuk gelembung-gelembung uap air, karena itulah boiler supercritical tidak memerlukan steam drum untuk memisahkan air dengan uap air.<br />
<br />
[[File:Boiler drum fig1.jpg|300px|center|thumb|Ilustrasi Boiler Drum Source: https://www.eurotherm.com/process-control-applications/boiler-drum-level-control/]]<br />
<br />
== ''' Tugas Besar''' ==<br />
<br />
==='''Judul: Pemodelan ''Drum Boiler'' untuk keperluan PLTU dengan Menggunakan Perangkat OpenModelica'''===<br />
<br />
Oleh:<br />
Iza Azmar Aminudin (1806233316)<br />
<br />
===Pendahuluan===<br />
Kebutuhan energi di Indonesia yang semakin sehari akan semakin meningkat seiring dengan semakin banyaknya pertumbuhan manusia dan juga mobilitas manusia modern yang sangat tinggi dan oerlu ditunjang oleh energi yang cukup. Salah satu sumber energi yang sering dimanfaatkan di Indoensia adalah listrik dari PLTU. Di sisi lain, Pembangkit uap atau boiler adalah satu komponen penting dalam PLTU, dimana bolier berperan merubah panas dari sumber energi menjadi ke fluida pendingin primer ke pendingin sekunder yang menghasilkan uap untuk menggerakkan turbin, kualitas uap yang dihasilkan berpengaruh terhadap keluaran daya listrik PLTU. Salah satu komponen pada boiler adalah Steam Drum yang berfungsi menampung air umpan sistem dalam pembuatan uap yang temperaturnya cukup tinggi dan memisahkan fluida antara fase gas dan fase cair. <br />
<br />
Pembangkit uap merupakan adalah proses yang kompleks dan rumit dan berperilaku nonlinier (Adam, 1999). Model matematika lengkap biasanya menggabungkan beberapa aspek. Untuk pemodelan boiler untuk skala besar biasa dilakukan dengan menggunakan software besar dan berbasar seperti RELAP, TRAC dan Reyes walau demikian software ini mahal dan rumit. Sedangkan model sederhana lebih cocok untuk digunakan dalam pemodelan sistem dan untuk dikembangkan dalam penelitan bidang kendali pada suatu universitas. Untuk itu, pada kesempatan ini, penulis akan membuat suatu pemudelan sederhana dengan menggunakan software open modelica sebagai perangkat untuk mensimulasikan salah satu aplikasi sistem fluida yaitu drum boiler.<br />
<br />
Tugas besar sistem fluida dilaksanakan untuk dapat membantu kami memahami aplikasi mata kuliah sistem fluida (perpipaan beserta mesin fluidanya) pada suatu sistem. Tugas besar berbentuk suatu simulasi yang dilakukan dengan mengaplikasian perangkat lunak OpenModelica karena kondisi secara ril dapat ditinjau dengan metode tersebut. Dengan menggunakan aplikasi ini, kami juga dapat mendapatkan gambaran dengan mudah terkait berbagai aspek pada waktu yang sesungguhnya sesuai dengan parameter dan variabel yang kita tentukam secara real time.<br />
<br />
Terdapat tiga proses perhitungan dalam sistem fluida, seperti yang pernah disebutkan di kelas, yaitu secara eksperimental, simulasi, dan perhitungan manual (teoritis) untuk validasi. Selain itu, apabila kami melakukan simulasi secara nyata dengan miniatur atau prototipe komponen, hal tersebut tidak memungkinkan. Jika melakukan perhitungan dengan teoritis, maka hal tersebut perlu dilatih pada saat kami berkuliah dan perhitungan manual akan melibatkan perhitungan yang rumit dan banyak faktor faktor yang diabaikan seperti kondisi yang dianggap steady state. Dengan begitu, kami melakukan simulasi ini akan dirasa paling cocok apabila menggunakan metode CFD (komputasi).<br />
<br />
<br />
<br />
===Dasar Teori===<br />
Boiler adalah bejana tertutup yang menyediakan sarana untuk mengkonversi air menjadi uap. Uap di bawah tekanan kemudian digunakan untuk mentransfer panas untuk selanjutnya menajadi uap. Boiler atau pembangkit uap uap adalah suatu sistem atau peralatan yang mengubah energi seperti energi kimia dari bahan bakar seperti batubara, minyak, gas atau energi nuklir menjadi energi panas dan menggunakan untuk memanaskan air menjadi uap air. Uap air yang dihasilkan kemudian digunakan untuk memanaskan bahan atau melakukan kerja mekanik melalui sebuah mesin berputar seperti turbin. Pada pembangkit lisrik maka turbin akan menggerakan generator penghasil arus listri. Secara umum, boiler ap memiliki dua subsistem utama. Subsistem pertama adalah tungku boiler dimana bahan bakar dan udara dicampur dan dibakar untuk menghasilkan gas panas buang. Sedangkan subsistem kedua adalah subsistem transfer panas yang biasanya terdiri steam drum. Steam Drum adalah suatu alat pada boiler yang berfungsi menampung air dari feedwater sistem dalam pembuatan uap yang temperaturnya cukup tinggi dan memisahkan fluida antara fase gas dan fase cair (steam).<br />
<br />
Besar/kualitas steam yang dihasilkan baik itu suhu, tekanan maupun laju aliran steam sangat dipengaruhi oleh aliran gas buang panas yang dihasilkan dari pembakaran di dalam turbin gas. Di samping itu, steam yang dihasilkan juga dipengaruhi oleh level dari drum itu sendiri. Untuk bisa dihasilkan steam dengan kualitas yang baik tersebut, maka berbagai parameter di dalamnya harus dapat dikontrol dengan baik, mengingat karakteristik dinamiknya yang sering berubah menyesuaikan beban proses yang ada. Salah satu komponen kontrol yang penting adalah High Pressure Steam Drum (HP Drum). Parameter kontrol yang harus dijaga dengan baik adalah level air pada steam drum tersebut yang harus selalu dijaga pada ketinggian tertentu. Apabila terlalu tinggi, maka steam akan basah sehingga berpotensi merusak peralatan-peralatan yang menggunakan steam tersebut, seperti steam turbine dan lain-lainnya. Sebaliknya apabila terlalu rendah, maka tube-tube dari boiler yang bersangkutan akan menjadi over heated sehingga umur boiler menjadi singkat.<br />
<br />
Sistem boiler merupakan sistem pembangkit uap panas (steam generator) yang memanfaatkan energi perpindahan panas dari hasil pembakaran untuk mengubah air menjadi produk utama berupa steam. Dua jenis pembangkit daya yaitu berupa turbin gas, dan turbin steam atau dikenal sebagai Combined Cycle (CC), maupun Combined Heat Power (CHP) menghasilkan energi listrik dan panas. Oleh sebab itu boiler dibedakan dalam dua tipe, yaitu:<br />
<br />
'''1.''' Boiler dengan pembakar (fired boiler) yang digunakan pada sistem pembangkit daya dengan turbin steam; <br />
<br />
'''2.''' Boiler tanpa pembakar (unfired boiler atau Heat Recovery Steam Generation/HRSG) yang berfungsi sebagai penukar panas (heat exchanger) untuk mengubah gas panas dan air menjadi steam.<br />
<br />
Karakteristik serta sirkulasi operasi kedua jenis boiler tersebut pada prinsipnya sama yaitu menghasilkan steam dari air dengan memanfaatkan energi panas. Keduanya mempunyai kehandalan (reliability) operasi serta perpindahan panas maksimum yang memegang peranan penting, dan sifatnya kritis terhadap perubahan suhu gas. Salah satu parameter operasi boiler yang harus dijaga dengan baik adalah level/ ketinggian permukaan air dalam HP drum. Untuk boiler dengan kapasitas besar, pengontrolan level steam drum dikenal dengan istilah tiga (three) elemen dan satu (single) elemen level control. Single element level control akan difungsikan pada saat produksi steam masih di bawah 30%, dan begitu lebih besar daripada 30%, maka sistem kontrol level secara otomatis pindah ke three elemen level control. Pada single element, level semata-mata dikontrol oleh level air pada steam drum, sedang pada three element, di mana parameter proses dikontrol adalah kombinasi dari level air pada steam drum, laju aliran steam yang dihasilkan, dan tekanan steam yang dihasilkan.<br />
<br />
Skema Steam Drum untuk produksi uap ditunjukkan pada Gambar berikut ini. dimana diperlihatkan produksi uap menggunakan unit drum-boiler. Air umpan disalurkan oleh pompa feedwater ke dalam steam drum. Karena gravitasi, air mengalir turun melalui downcomer-riser lingkaran tertutup menghasilkan uap jenuh, yang mengalir di sepanjang tabung riser sebelum dikumpulkan dan dimasukkan kembali ke dalam drum, uap jenuh mengalir melalui permukaan air sampai keluar setelah mencapai outlet Steam Drum untuk selanjutnya disalurkan ke turbin uap.<br />
<br />
<br />
[[File:Boiler drum fig1.jpg|300px|center|thumb|Ilustrasi Boiler Drum Source: https://www.eurotherm.com/process-control-applications/boiler-drum-level-control/]]<br />
<br />
<br />
<br />
===Tujuan Penelitian===<br />
Tujuan dari tugas besar ini adalah untuk mengembangkan model sistem Steam Drum pada sistem boiler sederhana yang akan digunakan pada penelitian lanjutan sebagai pengembangan algoritma kendali pada model sistem. Pengembangan yang dilakuan mengacu pada prisip-prinsip sistem fluida.<br />
<br />
<br />
<br />
===Metodologi===<br />
Variabel yang alan dianalisa dalam Steam Drum boiler adalah sebagai berikut:<br />
<br />
'''1. tekanan uap air;'''<br />
<br />
'''2. temperatur uap air;'''<br />
<br />
'''3. dan laju masa air dalam sistem'''<br />
<br />
Pengukuran tekanan air dan temperatur uap pada Steam Drum adalah hal yang sangat penting untuk safety dan efisiensi operasional dari boiler. Dapat dikatakan bahwa Steam Drum adalah jantung dari sebuah boiler. Oleh karenanya dalam merancang dan menganalisa sistem kendali pada bolier diperlukan suatu model Steam Drum yang sederhana ringkas namun mampu digunakan sebagai model sistem yang akan di uji. Varibel yang akan diuji adalah tekanan air normal, suhu air dan uap dalam sistem, dan laju massa air yang mengalir melewati sistem dari pump dan keberadaanya untuk menjadi uap adalah dalam waktunya antara 0 dan 500 detik. <br />
Steam Drum adalah sistem proses atau plant yang bersifat non-linear dan kompleks karena banyaknya interaksi dari variabel variable input dan output sistem. Oleh karenanya untuk menurunkan model matematika, struktur internal dan fungsi subsistem dari boiler harus dipelajari. Model matematika dari boiler ini diturunkan dari kesetimbangan massa dan energi. <br />
<br />
<br />
[[File:Rumus satu api.png |200px|center]]<br />
<br />
<br />
Dengan memenuhi kaidah gerak jatuh bebas maka debit fluida yang keluar dari Steam Drum akan setara akar dari dengan ketinggian fluida dalam Steam Drum dan dikalikan dengan faktor bukan kran/valve out.<br />
<br />
[[File:Rumus dua api.png |200px|center]]<br />
<br />
<br />
<br />
Kesetimbangan energi dapat dituliskan sebagai berikut<br />
<br />
[[File:Rumus tiga api.png |300px|center]]<br />
<br />
'''*Keterangan'''<br />
[[File:Keterangan Rumus.png|300px|left|thumb|keterangan rumus]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Untuk membangun model boiler maka persamaan matematika sistem Steam Drum boiler kemudian di aplikasikan dengan menggunakan paket program Matlabsimulink. Simulink adalah paket program yang sering digunakan untuk pemodelan, dan menganalisa sistem dinamik. Program ini mendukung sistem linier dan non linier dengan pemodelan berbasis waktu. Untuk melakukan ini sejumlah komponen model di pasang bersamaan untuk mensimulasi kelakuan boiler yang lengkap. Sistem yang dibangun adalah sistem multi input multi output (MIMO) dengan 2 masukan yaitu flow input (Fin) dan Kalor (Q) dan keluaran adalah level air (h) dan Suhu (T). <br />
<br />
Secara garis besar berikut adalah Langkah-langkah dalam pelaksanaan tugas besar.<br />
[[File:Diagram nih.png|300px|center]]<br />
<br />
<br />
<br />
===Pemodelan Sistem Fluida===<br />
Pembuatan model drum boiler menggunakan perangkat lunak openmodelica. Model ini menggunakan referensi dari sistem library yang ada dalam perangkat openmodelica. Berikut adalah pembahasan komponen yang digunakan dalam sistem ini.<br />
<br />
'''Komponen'''<br />
<br />
{|class="wikitable"<br />
| '''Simbol'''|| '''Parameter'''||'''Fungsi'''<br />
|-<br />
| <br />
'''Pump'''<br />
[[File:1. Part Pump.png|150px]]<br />
|| [[File:1. Desc pump.png|400px]]<br />
|Pompa yang digunakan adalah pompa sentrifugal. Ketika pompa ini bekerja, maka tekanan fluida akan meningkat dari inlet pompa menuju ke outletnya. Perubahan tekanan akan mendorong cairan ke seluruh sistem.<br />
|-<br />
| <br />
'''Evaporator'''<br />
[[File:2. Part Evaporator.png|150px]] <br />
|| [[File:2. desc evaporator.png |400px]]<br />
|Evaporator merupakan suatu alat yang memiliki fungsi untuk mengubah keseluruhan atau sebagian suatu pelarut dari sebuah larutan berbentuk cair menjadi uap sehingga hanya menyisakan larutan yang lebih padat atau kental, proses yang terjadi di dalam evaporator disebut dengan evaporasi.<br />
|-<br />
| <br />
'''Steam'''<br />
[[File:3. Part Steam.png|100px]] <br />
|| [[File:3. desc steam.png|400px]]<br />
|berfungsi sebagai reservoir campuran air dan uap air, dan juga berfungsi untuk memisahkan uap air dengan air pada proses pembentukan uap superheater. Namun tidak semua boiler pipa air (water tube) yang menggunakan steam drum ini.<br />
|-<br />
| <br />
'''Sink'''<br />
[[File:4. Part Sink.png|100px]] <br />
|| [[ File:4. desc steam.png|400px]]<br />
| Befungsi sebagai pembuang panas adalah penukar panas pasif yang memindahkan panas yang dihasilkan oleh alat elektronik atau mekanik ke sebuah medium fluida yang sering kali berupa pendingin udara atau cair, dan lalu panas akan dikeluarkan dari alatnya dan suhu alat akan tetap terjaga pada suhu yang optimal.<br />
|-<br />
| <br />
'''Furnace'''<br />
[[File:5. Part Furnace.png|100px]] <br />
|| [[File:5. desc furnace.png|400px]]<br />
|Bagian ini merupakan tempat terjadinya pembakaran bahan bakar yang akan menjadi sumber panas, proses penerimaan panas oleh media air dilakukan melalui pipa yang telah dialiri air, pipa tersebut menempel pada dinding tungku pembakaran.<br />
|-<br />
| <br />
|}<br />
<br />
<br />
'''Sensor'''<br />
<br />
{|class="wikitable"<br />
| '''Simbol'''|| '''Parameter'''||<br />
|-<br />
| <br />
'''Sensor Suhu'''<br />
[[File:6. sensor suhu.png|150px]]<br />
|| [[File:6. desc suhu.png|300px]]<br />
|-<br />
| <br />
'''Sensor Tekanan Fluida'''<br />
[[File:7. sensor tekanan.png|150px]] <br />
|| [[File:7. desc tekanan.png|300px]]<br />
|-<br />
| <br />
'''Sensor Laju Massa Fluida'''<br />
[[File:8. sensor mflow.png|100px]] <br />
|| [[File:8. desc mflow.png|300px]]<br />
|-<br />
| <br />
|}<br />
<br />
<br />
<br />
'''Ambient'''<br />
<br />
{|class="wikitable"<br />
| '''Simbol'''|| '''Parameter'''||<br />
|-<br />
| <br />
'''Ambient'''<br />
[[File:9. Ambient .png|150px]]<br />
|| [[File:9. Ambient desc .png|300px]]<br />
|-<br />
| <br />
|}<br />
<br />
<br />
Dan berikut adalah model drum boiler yaitu hasil rangkaian dari komponen-komponen yang telah ditentukan sebelumnya dengan asumsi serta karakteristik yang sudah disesuaikan dengan kebutuhan penelitian.<br />
[[File:Gambar Lengkap@air.eng.ui.ac.id.png|500px|center|thumb|Rangkaian Drum Boiler dalam openmodelica]].<br />
<br />
===Hasil dan Pembahasan Simulasi===<br />
Mula-mula, dilakuakn checking terhadap model yang sudah disusun beserta variabel serta asumsi yang hendak dicapai<br />
[[File:Hasil check.png|500px|center|thumb|hasil perhitungan]]<br />
<br />
Dengan menggunakan perangkat openmodelica. Dilakukanlah suatu simulasi dengan rincian perhitungan tekanan air normal, suhu air dan uap dalam sistem, dan laju massa air yang mengalir melewati sistem dari pump dan keberadaanya untuk menjadi uap adalah dalam waktunya antara 0 dan 500 detik. Berikut adalah grafik hasil perhitungannya.<br />
[[File:Hasil Perhitungantuantu.png|500px|center|thumb|Grafik Hasil Simulasi]]<br />
<br />
Dari hasil ini terlihat bahwa tekanan uap akan cenderung meningkat selama kurun waktu internal simulasi. Selain itu, karena adanya evaporator menyebabkan suhu air naik dan menyebabkan terjadinya boiling pada air sehingga beruha fasa menjadi uap air. Di sisi lain, sistem ini juga mempengaruhi laju aliran fluida di mana laju air justru terus meningkat sepanjang waktu interval simulasi karena terjadi perubahan tekanan pada sistem.<br />
<br />
<br />
<br />
===Kesimpulan===<br />
<br />
'''1.''' Dalam drum boiler, tekanan fluida (air) yang berbentuk cair berubah fasa menjadi akan cenderung meningkat selama kurun waktu internal simulasi hal ini berbanding lurus dengan kenaikan suhu yang terjadi pada fluida akibat dari adanya evaporator dan furnace.<br />
<br />
'''2.''' Sistem drum boiler akan mempengaruhi laju aliran karena perubahan suhu dan perubahan fasa yang terjadi pada fluida kaan meningkatkan kecepatan alir fluida yang menyebabkan laju aliran massanya pun akan meningkat.<br />
<br />
'''3.''' Dengan menggunakan perangkat openmodelica, kita bisa memodelkan suatu sistem fluida dalam drum boiler yang dapat digunakan untuk lebih memahami sistem fluida lebih dalam lagi dengan sederhana dan praktis.<br />
<br />
<br />
===Referensi===<br />
*Åhlander, Alexander. 2017. Maintaining Source Origin in a Modelica Compiler. Department of Computer Science Faculty of Engineering LTH. Lund University. ISSN 1650-2884 L<br />
<br />
*E. Adam and J. Marchetti, "Dynamic simulation of large boilers with natural recirculation," Computers & chemical engineering, vol. 23, pp. 1031-1040, 1999.<br />
<br />
*Prof. Dr. Ir. Harinaldi, M.Eng., Prof. Dr. Ir. Budiarso, M.Eng. ; editor, Ade M. Drajat, ST. Ade M. Drajat, (editor). Sistem fluida : prinsip dasar dan penerapan mesin fluida, sistem hidrolik, dan sistem pneumatik / Jakarta :; © 2015: Erlangga,, 2015<br />
<br />
*U.S.NRC, "TRAC-M Version 3.0 Theory Manual" https://www.nrc.gov/readingrm/doc-collections/nuregs/contract/ December 2015]. <br />
<br />
*J. N. Reyes Jr, "Governing equations in two-phase fluid natural circulation flows," Natural Circulation in Water Cooled Nuclear Power Plants, Annex, vol. 6, 2005. <br />
<br />
*K. J. Åström and K. Eklund, "A simplified non-linear model of a drum boiler-turbine unit," International Journal of Control, vol. 16, pp. 145-169, 1972.<br />
<br />
=='''Analisis Pemodelan Sistem Fluida Pneumatik dan Hidraulik'''==<br />
Proses-proses yang ada di industri pada umumnya membutuhkan benda atau zat untuk dipindahkan dari satu lokasi ke lokasi lain, atau kekuatan yang diterapkan untuk menahan, membentuk atau memampatkan suatu produk. Di banyak lokasi, semua penggerak utama adalah listrik. Gerakan rotasi dapat dilakukan dengan motor sederhana, dan gerakan linier dapat diperoleh dari gerakan berputar dengan perangkat seperti jack sekrup atau rak dan pinion. Namun, perangkat listrik bukanlah satu-satunya cara untuk menyediakan penggerak utama. Fluida tertutup (baik cairan maupun gas) juga dapat digunakan untuk mengalirkan energi dari satu lokasi ke lokasi lain dan, akibatnya, menghasilkan gerakan berputar atau linier atau menerapkan gaya. Sistem berbasis fluida yang menggunakan fluida sebagai media transmisi disebut sistem hidrolik. Sistem berbasis gas disebut sistem Pneumatik.<br />
<br />
===1. Pneumatic ===<br />
<br />
Sistem pneumatik adalah sebuah sistem fluida yang memanfaatkan udara terkompresi untuk menghasilkan efek gerakan mekanis. Secara istilah pneumatik mengacu pada mekanisme yang menggunakan tekanan udara untuk memberikan gaya mekanis dan kerja. Semua sistem yang menggunakan tenaga yang disimpan dalam bentuk udara yang dimampatkan untuk menghasilkan suatu kerja disebut dengan sistem Pneumatik.<br />
<br />
==== Hukum Dasar Sistem Pneumatic====<br />
<br />
'''''Hukum Pascal:'''''<br />
<br />
''“Jika tekanan eksternal diberikan pada sistem tertutup, tekanan pada setiap titik pada fluida tersebut akan meningkat sebanding dengan tekanan eksternal yang diberikan.”''<br />
<br />
[[File:Pascal Law Formula.png|100px|center]]<br />
<br />
dimana:<br />
<br />
P = Pressure (Pa)<br />
<br />
F = Force (N)<br />
<br />
A = Area (m<sup>2</sup>)<br />
<br />
'''''Hukum Boyle:'''''<br />
<br />
''“Pada suhu tetap, tekanan gas didalam suatu ruang tertutup berbanding terbalik dengan volumenya” ''<br />
<br />
[[File:Gas Law formula.png|200px|center]]<br />
<br />
dimana:<br />
<br />
P = Pressure (Pa)<br />
<br />
V = Volume (M<sup>3</sup>)<br />
<br />
T = Temperature (K)<br />
<br />
====Komponen Pada Sistem Pneumatik====<br />
<br />
Berikut adalah komponen-komponen umum pada sistem pneumatik:<br />
<br />
*'''Kompresor'''<br />
<br />
Kompresor adalah suatu alat mekanikal yang bertujuan untuk menaikkan tekanan suatu gas dengan cara menurunkan volumenya. Komponen inilah yabg mensupply udara bertekanan untuk sistem pneumatik, serta menjaga tekanan sistem agar tetap berada pada tekanan kerjanya.<br />
<br />
*'''Regulator & Gauge'''<br />
<br />
Regulator adalah komponen yang berfungsi untuk mengatur supply udara terkompresi masuk ke sisptem pneumatik. Sedangkan gauge berfungsi sebagai penunjuk besar tekanan udara di dalam sistem. Keduanya dapat berupa sistem mekanis maupun elektrik.<br />
<br />
*'''Check Valve'''<br />
<br />
Check Valve adalah valve atau katup yang berfungsi untuk mencegah adanya aliran balik dari fluida kerja, dalam hal ini udara terkompresi. Terutama adalah apabila pada sebuah sistem pneumatik tersebut dipergunakan tanki akumulator udara, sehingga Check Valve tersebut mencegah adanya udara dari akumulator untuk kembali menuju kompresor namun tetap mengalirkan udara bertekanan dari kompresor untuk masuk ke dalam akumulator.<br />
<br />
*'''Tanki Akumulator'''<br />
<br />
Tanki akumulator atau juga disebut buffer tank berfungsi sebagai cadangan (storage) tekanan udara terkompresi yang digunakan untuk penggerak aktuator. Selain itu tanki ini juga berfungsi untuk mencegah ketidakstabilan supply udara ke aktuator, lebih menstabilkan kerja kompresor agar tidak terlalu sering mematikan dan menyalakannya lagi, serta lebih memudahkan desain sistem dalam menempatkan kompresor jika diharusakan penempatan aktuator pneumatik lebih jauh dengan kompresor.<br />
<br />
*'''Saluran Pipa'''<br />
<br />
Pipa-pipa digunakan untuk mendistribusikan udara terkompresi dari kompresor atau tanki akumulator ke berbagai sistem aktuator. Diameter pipa yang digunakan pun bermacam-macam tergantung dari desain dan tujuan penggunaan sistem pneumatik tersebut. Pada sebuah sistem pneumatik besar (menggunakan lebih dari dua aktuator), untuk area sistem supply (area kompresor dan tanki) digunakan pipa berdiameter lebih besar daripada yang digunakan pada area aktuator. Namun jika sistem pneumatik yang ada kecil, misal hanya untuk menggerakkan satu saja aktuator, maka diameter pipa yang digunakan pun akan seragam di semua bagian.<br />
<br />
*'''Directional Valve'''<br />
<br />
Directional valve atau katub pengatur arah yang instalasinya berada tepat sebelum aktuator, adalah berfungsi untuk mengatur kerja aktuator dengan cara mengatur arah udara terkompresi yang masuk atau keluar dari aktuator. Satu valve ini didesain untuk dapat mengatur arah aliran fluida kerja di dua atau bahkan lebih arah aliran. Ia bekerja secara mekanis atau elektrik tergantung dari desain yang ada.<br />
<br />
*'''I/P Controller (Current to Pressure Controller)'''<br />
<br />
Pada aktuator pneumatik yang kerjanya dapat bermodulasi diperlukan satu alat kontrol supply udara bertekanan yang khusus bernama I/P Controller. I/P Controller ini mengubah perintah kontrol dari sistem kontrol yang berupa sinyal arus, menjadi besar tekanan udara yang harus disupply ke aktuator.<br />
<br />
*'''Aktuator'''<br />
<br />
Pneumatik aktuator adalah alat yang melakukan kerja pada sistem pneumatik. Ada berbagai macam jenis pneumatik aktuator sesuai dengan penggunaannya. Antara lain adalah silinder pneumatik, diafragma aktuator, serta pneumatik motor.<br />
<br />
<br />
<br />
====Contoh Sistem Pneumatic dalam OpenModelica====<br />
<br />
Berikut adalah contoh simulasi sistem Pneumatic dalam OpenModelica<br />
<br />
[[File:Csm PLdiagram a6f3719314.png|500px|center|thumb|Sistem Pneumatic dalam Openmodelica]]<br />
<br />
===2. Hydraulic ===<br />
<br />
Sistem hidrolik adalah suatu sistem yang memanfaatkan tekanan fluida sebagai power (sumber tenaga) pada sebuah mekanisme, sehingga hidrolik digunakan untuk mengontrol, mengirimkan dan memanfaatkan tenaga dengan menggunakan tekanan fluida tersebut.<br />
<br />
<br />
====Hukum Dasar Sistem Hydraulic====<br />
<br />
'''''Hukum Pascal:'''''<br />
<br />
''“Jika tekanan eksternal diberikan pada sistem tertutup, tekanan pada setiap titik pada fluida tersebut akan meningkat sebanding dengan tekanan eksternal yang diberikan.”''<br />
<br />
[[File:Pascal Law Formula.png|100px|center]]<br />
<br />
dimana:<br />
<br />
P = Pressure (Pa)<br />
<br />
F = Force (N)<br />
<br />
A = Area (m<sup>2</sup>)<br />
<br />
'''''Hukum Hidrostatik'''''<br />
<br />
''“Tekanan hidrostatika tidak bergantung pada berat dari suatu fluida, tetapi sangat berhubungan dengan perbedaan ketinggian fluida tersebut” ''<br />
<br />
[[File:Hydrostatic Law.png|400px|center]]<br />
<br />
====Komponen Pada Sistem Hidrolik====<br />
<br />
'''Reservoir'''<br />
<br />
tujuan dari reservoir hidrolik adalah untuk menahan volume fluida, mentransfer panas dari sistem, memungkinkan kontaminan padat mengendap dan memfasilitasi pelepasan udara dan kelembaban dari fluida.<br />
<br />
'''Pump'''<br />
<br />
pompa hidrolik mentransmisikan energi mekanik menjadi energi hidrolik. Hal ini dilakukan oleh pergerakan fluida yang merupakan media transmisi. Ada beberapa jenis pompa hidrolik diantaranya gir, vane dan piston. Semua pompa ini memiliki subtipe berbeda yang ditujukan untuk aplikasi khusus seperti pompa piston sumbu bengkok atau pompa baling-baling kapasitas variabel. Semua pompa hidrolik bekerja dengan prinsip yang sama, yaitu memindahkan volume fluida terhadap beban atau tekanan yang resisten.<br />
<br />
'''Valves'''<br />
<br />
katup hidrolik digunakan dalam sistem untuk memulai, menghentikan dan mengarahkan aliran fluida. Katup hidrolik terdiri dari poppet atau gulungan dan dapat digerakkan dengan alat pneumatik, hidrolik, listrik, manual atau mekanis.<br />
<br />
'''Actuators'''<br />
<br />
merupakan hasil akhir dari hukum Pascal. Di sinilah energi hidrolik diubah kembali menjadi energi mekanik. Hal ini dapat dilakukan melalui penggunaan silinder hidrolik yang mengubah energi hidrolik menjadi gerak dan kerja linier, atau motor hidrolik yang mengubah energi hidrolik menjadi gerak dan kerja berputar. Seperti pompa hidrolik, silinder hidrolik dan motor hidrolik memiliki beberapa subtipe berbeda, masing-masing ditujukan untuk aplikasi desain tertentu.</div>
Iza Azmar
http://air.eng.ui.ac.id/index.php?title=Valve-Iza_Azmar_Aminudin&diff=56769
Valve-Iza Azmar Aminudin
2021-01-18T12:24:11Z
<p>Iza Azmar: /* 1. Pneumatic */</p>
<hr />
<div>Assalamu'alaikum Wr. Wb<br />
Salam Sejahtera untuk kita semua<br />
<br />
Perkenalkan saya:<br />
<br />
Nama : Iza Azmar Aminudin<br />
<br />
NPM : 1806233316<br />
<br />
Kelas : Sistem Fluida-03<br />
<br />
Pada Kesempatan kali ini, saya akan berbagi dengan teman-teman sekailan perihal pembelajaran Sistem Fulida di kelas Sistem Fluida-03. Selamat membaca dan mohon masukannya.<br />
<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 1 | Kamis 12 November 2020 ''' ==<br />
<br />
<br />
Pada kesempatan kali ini, kami mempelajari aliran fluida dalam valve. Kami menggunakan bantun aplikasi CFDSOF untuk menghitung losses yang terjadi pada aliran fluida dalam valve.Kami membahas mengenai ''opened gate valve'' dan simulasi aliran fluida yang sebelumnya sudah dijelaskan melalui dua ''part'' video ''tutorial'' simulasi di platform YouTube. Maka, setelah kelas pertama telah usai kami ditugaskan untuk melakukan hal yang sama kemudian ditambah simulasi tambahan satu ''gate valve''.<br />
<br />
Melalui laman ini, saya akan menjelaskan proses yang telah saya lakukan dalam menjalankan simulasi aliran fluida pada ''gate valve''. Simulasi yang saya lakukan adalah dua kali dengan ''gate valve'' yang sudah disediakan oleh Bang Edo kelas Sisflu 03 dan ''gate valve'' dari sumber lainnya.<br />
<br />
==='''Tugas 1: Simulasi Aliran dalam Valve menggunakan CFDSOF'''===<br />
<br />
'''T Valve''' <br />
<br />
''Valve'' ini sudah disediakan dalam bentuk .stl sehingga kita cukup melakukan simulasi saja. Berikut adalah hasil tangkapan layar dari proses simulasi yang telah dilakukan beserta penjelasannya.<br />
<br />
Berikut adalah hasil simulsi yang telah saya lakukan.<br />
[[File:Real madridtista.png|400px|thumb|center|Tampilan CFD SOF]]<br />
<br />
<br />
[[File:Barcilonaaa.png|400px|thumb|center|Tampilan CFD SOF]]<br />
<br />
<br />
[[File:11114.jpg|400px|thumb|center|Tampilan di Paraview]]<br />
<br />
'''Gate Water Valve'''<br />
<br />
Untuk simulasi objek kedua ini, perangkat lunak yang digunakan masih sama. Pada simulasi ini masih terjadi kendala dan hambatan yang serupa. Berikut penjelasan lebih lengkapnya.<br />
<br />
[[File:NewGateValve1.PNG|500px|center]]<br />
<br />
Simulasi pada perangkat lunak CFDSOF-NG menjalankan proses ''meshing'' dengan hasil yang baik. Gambar di atas adalah proses saat menjalankan proses iterasi.<br />
<br />
[[File:NewGateValve2.PNG|500px|center]]<br />
<br />
Sama seperti kendala sebelumnya, hasil simulasi pada CFDSOF-NG belum memberikan perbedaan distribusi tekanan pada ''valve'' saat di-''import'' ke perangkat lunak Paraview dan hanya memberikan warna biru secara keseluruhan. Hal tersebut membuat distribusi tekanan dan ''pressure drop'' tidak dapat diamati. Untuk kedepannya, akan dilakukan perbaikan dimulai dari perbaikan perangkat lunak yang digunakan.<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 2 | Kamis 19 November 2020 ''' ==<br />
Pada hari ini kami mempelajari bagaimana menggunakan modelica untuk menyelesaikan permasalahan yang ada di modelica.<br />
<br />
<br />
<br />
[[File:Antumisasi.png|400px|thumb|center|Tampilan Modelica]]<br />
<br />
<br />
<br />
[[File:Batamm.png|400px|thumb|center|Tampilan Modelica]]<br />
<br />
kami membahas juga mengenai sistem fluida itu sendiri, dimulai dari definisinya hingga pembahasan mengenai peran dari segitiga kecepatan pada ''blade'' mesin fluida.<br />
<br />
[[File:3_di_aireng.PNG|400px|center|thumb|pembahasan di kelas]]<br />
<br />
Sketsa tersebut menggambarkan juga tentang bagian-bagian dari blade, diantaranya ''hub'' dan ''tip''. Kedua komponen tersebut menyusun cara untuk menghitung spesifikasi dari mesin fluida terkait. Disampaikan juga bahwa analisis tersebut dapat menggunakan tiga metode, yaitu eksperimental, CFD (Computational Fluid Dynamics), dan teoritis. Ketiga metode tersebut saling melengkapi dan memiliki keuntungan-kerugiannya masing-masing. Eksperimental memiliki ''reliability'' paling tinggi karena secara real dilaksanakan sebuah penelitian terkait sebuah simulasi. Metode teoritis tidak lebih real daripada eksperimental, tetapi cukup efisien karena hanya memerlukan perhitungan (tidak perlu melakukan eksperimen), serta hanya bisa untuk sebuah kasus. Sementara itu, metode CFD adalah cara yang paling praktis untuk digunakan dan dapat dipraktekkan pada kondisi yang berubah-ubah, misal simulasi berputarnya sebuah turbin. Namun, CFD belum divalidasi secara langsung seperti kedua metode sebelumnya.<br />
<br />
[[File:5_di_aireng.PNG|400px|center|thumb|pembahasan di kelas]]<br />
<br />
Sesi kelas dilanjutkan dengan berdiskusi terkait perbedaan turbin impuls dan turbin reaksi. Kami juga berdiskusi terkait perbedaan mendasarnya, serta perbedaan bentuk dasar geometri ''blade''-nya, dimana ''blade'' turbin impuls lebih cekung.<br />
<br />
<br />
<br />
==='''Tugas 2: Mencoba Example dari Library OpenModelica'''===<br />
<br />
Tugas ketiga yang diberikan kepada kelas Sistem Fluida 03 adalah mengkaji dan mempelajari simulasi permodelan sistem fluida pada aplikasi OpenModelica, lebih spesifiknya adalah menggunakan fitur Examples di bagian Fluid Library. Kami ditugaskan untuk merekap hasil pembelajaran kita di air.eng.ui.ac.id seperti biasa.<br />
<br />
Melalui fitur yang ada di OpenModelica tersebut, contohnya Example (fluid library), sepertinya kita dapat melakukan simulasi aliran hingga sistem fluida (perpipaan).<br />
<br />
[[File:Fiturexample2.png|200px|center]]<br />
<br />
Gambar di atas adalah subfitur dari fitur Example yang terdapat di Library Fluid. Hasil pelajaran yang saya dapatkan adalah fitur-fitur tersebut dapat digunakan untuk menjalankan simulasi aliran sistem fluida. Kendati demikian, saya belum menemukan cara untuk dapat melakukan simulasi menggunakan aplikasi ini, proses tersebut masih saya lakukan dengan mencari referensi dan video di YouTube. Sejauh ini, saya menggunakan referensi modul OpenModelica, tayangan YouTube mengenai OpenModelica, dan bertanya kepada sesama rekan sekelas, dimana proses tersebut masih berlanjut hingga tulisan ini dibuat.<br />
<br />
Lebih dari itu, kita juga sudah dapat melakukan simulasi sistem fluida karena OpenModelica telah menyediakan ''template'' simulasi sistem fluida. ''Template'' tersebut dapat dilakukan dengan cara mengklik PumpingSystem pada fitur Examples. Berikut adalah ''template'' simulasi aliran fluida tersebut.<br />
<br />
[[File:Pumpsystem.PNG|500px|thumb|center|Simulasi aliran sistem fluida dari aplikasi OpenModelica]]<br />
<br />
<br />
Selain itu, ada pula fitur yang lain mengenai ''tank'' dengan masih melalui fitur Examples. Saya mencoba untuk ''input'' EmptyTank dan TankWithOverflow pada fitur tersebut, kemudian akan ditampilkan mengenai sketsa simulasi beserta metoda numerik atau ''coding''-nya.<br />
<br />
[[File:Emptytanks.PNG|500px|thumb|center|Fitur EmptyTanks]]<br />
<br />
[[File:Overflowtank.PNG|500px|thumb|center|Fitur TanksWithOverflow]]<br />
<br />
<br />
Kemudian, saya mencoba untuk melakukan ''simulate'' pada TankWithOverFlow yang sudah tersedia. Maka, saya memperoleh besaran angka mengenai tekanan dan properti lainnya. Di bawah ini adalah gambaran dari hasil perhitungan atau hasil ''simulate'' yang dilakukan.<br />
<br />
[[File:Hasiltank.PNG|500px|thumb|center]]<br />
<br />
but juga didapatkan besaran dari data yang telah disebutkan, seperti tekanan (1.589 bar), temperatur (20 degC), mass flow (2 kg/s), dan lain-lain<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 3 | Kamis 26 November 2020 ''' ==<br />
<br />
Pertemuan hari ini dibuka Pak Dai dengan memperkenalkan Pak Hariyo yang akan berbagi ilmu dengan kami terkait simulasi di open moelica. Selain itu, Pak Dai mengajak berdiskusi mahasiswa yang ada di kelas tentang definisi pemodelan sistem fluida. Lalu, yang saya dapat mengenai pemodelan sistem fluida dari penjelasan Pak Dai adalah sebagai berikut :<br />
<br />
Pemodelan fluida adalah usaha untuk mempelajari sistem aktual melalui suatu sistem yang disimplifikasi. Model tersebut adalah sistem yang disederhanakan yang bertujuan untuk mempresentasikan kondisi aktualnya. Permodelan itu sangat diperlukan karena bisa mempersulit proses saat menghadapi kondisi yang aktual yang komplek seperti skala yang besar, temperatur yang tidak tentu, dan semacamnya. <br />
<br />
Dari hal tersebut diperlukan pembuatan sistem untuk replika dari kondisi aktual tersebut. Sistem yang dibuat juga akan mempermudah dalam mempelajari mata kuliah terkait, yaitu Sistem Fluida dalam perubahan-perubahan variabel pada model dari sistem.<br />
<br />
Model dibagi menjadi 2, yaitu Model Fisik dan Model Virtual.<br />
<br />
Model Fisik merupakan pembuatan pemodelan dari alat tersebut. Sementara, Model Virtual adalah pembuatam pemodelan dengan cara menggunakan komputer atau komputasi yang memerlukan sistem fisika atau ilmu dasar, seperti prinsip fluida.<br />
<br />
Selain diskusi tersbut, Pak Hariyo memberikan arahan untuk simulasi menggunakan aplikasi OpenModelica mengenai Two Tanks, yaitu sebuah sistem fluida yang berbentuk horizontal & Empty Tank yang berbentuk vertikal.<br />
<br />
'''Analisa Two Tanks'''<br />
<br />
Pada deskripsi pada kolom di samping kanan. Terdapat penjelasan atau deskripsi singkat mengenai sistem example tersebut. Dikatakan bahwa terdapat dua pipa dengan ketinggian fluida pada tank satu dan dua berturut-turut adalah 0.9 dan 0.2 m beserta temperaturenya. Kemudain juga tertulis bahwa aliran akan mengalami titik equilibrium pada waktu 1.5 s dimana setelah itu tidak akan ada perubahan volume atau ketinggian air relative terhadap waktu. Dalam mencapai waktu 1.5 maka air akan mengalami perubahan yaitu penurunan volume pada tank 1 dan kenaikan pada tank 2 seiring terjadi perpindahan fluida dari tank 1 menuju tank 2 sampai tidak terjadi aliran kembali pada saat ketinggian fluida pada tank mencapa 0.5 m.<br />
[[File:Ysbp w3 1 1.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
[[File:Ysbp w3 1 2.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Berikut ini adalah laman coding dari pemodelan yang hendak disimulasikan.<br />
[[File:Ysbp w3 1 3.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Nomor 1 adalah maximum waktu dimana simulasi akan berhenti secara otomatis pada waktu 1.5 dan klik ok untuk melaksanakan simulasi.<br />
[[File:Ysbp w3 1 4.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Foto berikut adalah parameter atau dimensi pada tank. Baik tank satu dan dua memiliki area yang sama namun yang membedakan adalah ketinggian fluida pada masing-masing tangki.<br />
[[File:Ysbp w3 1 5.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Foto berikut adalah parameter atau dimensi pada pipa. Tentunya untuk dimensi dapat kita atur atau setting sedemikian rupa sesuai dengan kehendak dan kebutuhan kita dalam mensimulasikan suatu aliran fluida.<br />
[[File:Ysbp w3 1 6.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Jadi skema yang saya pikirkan adalah: Karena terdapat perbedaan ketinggian fluida pada tank satu dan dua sehingga sesuai dengan hukum aliran fluida, air akan mengalir dari daerah yang lebih tinggi menuju reservoir atau posisi yang lebih rendah. Maka pada simulasi ini tank 1 akan mengalami pengurangan volume dan tank dua akan mengalami kenaikan seiring adanya aliran fluida melalui pipa sampa pada titik equilibrium pada waktu 1.5 s dan ketinggian kedua tank adalah 0.5 m<br />
[[File:Ysbp w3 1 7.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
'''Analisis Empty Tanks'''<br />
<br />
Pada simulasi kedua ini, Pak Hariyo mencoba menggunakan fitur empty tanks yang dapat diakses dari libraries, yaitu: Modelica -> FLuid -> Examples -> Tanks -> Empty Tanks. Pada fitur ini dapat kita lihat pada default settingsnya terdapat dua tank yang dihubungkan oleh suatu pipa. Adapun fitur tersebut adalah empty tanks dimana pada simulasi ini terdapat dua tanki yang dihubungkan oleh satu pipa antara satu dengan lainnya. Berikut ini adalah penampang gambar fitur empty tanks:<br />
[[File:Ysbp w3 2 1.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Berikut ini adalah pemodelan dari dua buah tank (tank satu dan tank dua) yang dihubungkan melalui suatu pipa beserta asumsi gravitasional pada pojok kanan atas.<br />
[[File:Ysbp w3 2 2.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Berikut ini adalah bentuk coding dari pemodelan empty tanks.<br />
[[File:Ysbp w3 2 3.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Kemudian apabila kita mengklik pada tank maka akanterdapat settingan untuk mengatur parameter tank tersebut. Pada pemodelan ini cross section dan tinggi tank satu dan dua adalah sama (Volume sama juga). Namun yang membedakan adalah tinggi ataupun volume dari fluida yang terdapat di dalam tank. dimana pada tank satu sebesar 1 m^3 dan tank dua sebesar 10^-6 m^3.<br />
[[File:Ysbp w3 2 4.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Berikut ini adalah gambar parameter dari pipa yang menghubungkan tank satu dan dua.<br />
[[File:Ysbp w3 2 5.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Sebelum dilakukan simulasi, dilakukan terlebih dahulu setup simulasi dengan menentukan time start/stop. Pada simulasi ini time terset selama 50 detik. Setelah itu dapat mengklik 'Ok' untuk memulai simulasi.<br />
[[File:Ysbp w3 2 6.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Setelah dilakukan simulasi akan muncul fitur plotting secara otomatis pada layar. Dengan mencentang parameter volume pada tank satu dan dua, kita dapat melihat grafik perubahan volume pada pipa satu dan dua. Dimana volume pada tank satu berkurang sementara volume pada tank dua menunjukan kenaikan seiring terjadinya aliran fluida dari tank satu menuju tank dua melalui pipa. Sampai pada posisi pipa satu kosong dan pipa dua terisi sebanyak volume pipa satu yaitu sebanyak 1 m^3<br />
[[File:Ysbp w3 2 7.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
<br />
<br />
==='''Tugas 3: Analisis Pemodelan Sistem Dengan Tools Openmodellica'''===<br />
<br />
'''Open Modelica Heating System'''<br />
[[File:Tugas3_sifluu_1.png|center|400px|thumb|Heating System]]<br />
1. Deskripsi Uraian Fisik<br />
Pada model sistem fluida ''Heating System'', tujuan dari sistemnya adalah untuk memanaskan fluida melalui sebuah skema sistem fluida dan dipanaskan dengan suatu sistem pemanasan. Nemun, di situ juga terdapat keterlibatan dari komponen-komponen controlling system. Komponen tersebut berfungsi untuk memberikan feedback dan menyesuaikannya dengan temperatur fluida yang diinginkan.<br />
<br />
'''2. Prosedur analisa pemodelan'''<br />
<br />
'''3. Analisis dan Intepretasi Hasil Pemodelan'''<br />
<br />
'''4. Konsep utama hukum fisika yang diimplementasikan dalam pemodelan'''<br />
'''5. Hasil simulasi parameter untuk mendukung kesimpulan yang diperoleh'''<br />
<br />
<br />
'''Open Modelica Three Tanks'''<br />
[[File:Tugas3_sifluu_2.png|center|400px|thumb|Three Tanks]]<br />
<br />
'''1. Deskripsi Uraian Fisik'''<br />
Pada model sistem fluida ''Three Tanks'' menunjukkan adanya 3 buah tanki yang berisi fulida(air), disetiap tanki memiliki volume air yang berbeda, yaitu pada tanki pertama berisi air dengan volume 8 m^3,serta tangki kedua dan ketiga terisi air dengan volume 3 m^3 .<br />
<br />
'''2. Prosedur analisa pemodelan'''<br />
Dalam melakukan permodelan analisa three-tank di openmodelika, kita dapat dilakukan dengan langkah-langkah berikut:<br />
<br />
a.Membuka aplikasi openmodelica<br />
<br />
b.Membuka library openmodelica dengan memilih file Three Tank yang dapat ditemukan memalui cara berikut: (Modelica - >Fluid ->Example -> Tanks => Three Tanks)<br />
<br />
c.Cek gambar permodelan yang akan di analisis, jika sesuai maka check kodingan dengan mengklik symbol checklist berwarna hijau.<br />
<br />
d.Jika semua variable sudah sesuai, maka lakukan simulasi dengan meng klik symbol (->) berwarna hijau dan tunggu beberapa saat untuk mengatahui hasil simulasinya.<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 3 | Kamis 26 November 2020 ''' ==klik ploting yang terdapat di pojok kanan bawah sebelah model sehingga kita dapat melihat hasil simulasi dan dapat di replesentasikan dalam bentuk grafik dengan mencentang variable yang ingin dibandingkan.<br />
<br />
f.Jika ingin mensimulasikan pada interval waktu tertentu maka, kit abs klik symbol S pada bagian model dan mengubah stop time sesuai dengan interval waktu yang kita butuhkan<br />
<br />
<br />
'''3. Analisis dan Intepretasi Hasil Pemodelan'''<br />
<br />
'''4. Konsep utama hukum fisika yang diimplementasikan dalam pemodelan'''<br />
<br />
'''5. Hasil simulasi parameter untuk mendukung kesimpulan yang diperoleh'''<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 4 | Kamis 3 Desember 2020 ''' ==<br />
<br />
Pada pembelajaran kali ini, kami mempelajari simulasi di perangkat lunak OpenModelica. Materi kelasnya adalah remodeling dari examples pada open modelica. <br />
<br />
[[File:3des2020dokum1.jpg|500px]]<br />
<br />
1. Pertama menginput semua equipment pada modeling sheet.<br />
<br />
2. Lalu menyusun dan menyambungkan equipment menjadi sistem<br />
<br />
3. Lalu isi parameter di setiap equipment. Check modeling.<br />
<br />
4. Simulasikan.<br />
<br />
Berikut hasil remodelling dari example. Bagian kiri adalah example dan bagian kanan adalah remodelling.<br />
<br />
[[File:TT2.jpg|500px]]<br />
<br />
Lalu remodeling empty tank dan perbandingan hasilnya seperti ini<br />
<br />
[[File:ET001.jpg|500px]]<br />
<br />
Lalu melakukan permodelan konservasi massa pada control volume.<br />
<br />
[[File:consmass.jpg|700px]]<br />
<br />
Berikut kodingnya<br />
<br />
[[File:consmass1.jpg|700px]]<br />
<br />
dan berikut hasilnya<br />
<br />
[[File:consmass2.jpg|700px]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
==='''Tugas 4: Pemodelan Sistem Fluida dengan OpenModelica'''===<br />
<br />
Perhatikan gambar sistem fluida di dalam suatu Siklus Kombinasi Pembangkit Daya (Combined Cycle Power Plant) seperti diberikan dalam gambar, dan berilah uraian penjelasan pertanyaan berikut :<br />
<br />
[[File:Sistem Fluida pr4.png|500px|center|thumb|ThermoSysPro.Examples.CombinedCyclePowerPlant.CombinedCycle_Load_100_50]]<br />
<br />
<br />
'''1. Bagaimanakah analisa termodinamika (konservasi massa dan energi) pada sistem tersebut, buat skematik analisisnya.'''<br />
<br />
Model Combined Cycle Power Plant digunakan untuk mensimulasikan reduksi beban berlangkah pada power generator dari 100% menjadi 50% dalam waktu 800 detik. Terdapat 2 sistem dalam simulasi ini, yaitu sistem dengan ''gas turbine'' dan ''steam turbine.'' Berikut adalah keterangan mengenai sistem ''gas turbine'' dan steam turbine.''<br />
<br />
<br />
'''a. Gas Turbine'''<br />
[[File:Screen Shot 2020-12-10 at 02.27.41.png|200px|right|thumb|Gas Turbine dalam simulasi]]<br />
Komponen:<br />
<br />
(-) Compressor : Meningkatkan tekanan udara dan temperature udara sebelum dialirkan menuju combustion chamber . Proses pada compressor adalah isentropic-adiabatik<br />
<br />
(-) Combusition Chamber: Tempat dimana udara yang sudah dinaikan pressure dan temperature di kompresor disatukan dengan bahan bakar menyebabkan temperature udara meningkat dengan kondisi isobaric. Udara panas hasil ruang bakar diteruskan ke turbine.<br />
<br />
(-) Turbine : Gas panas yang memiliki temperature dan pressure tinggi diteruskan ke turbin untuk memutarkan turbin. Hasil dari turbin ada dua. Yaitu power yang nantinya akan diteruskan ke altenator generator dan udara panas hasil dari turbin gas yang akan diteruskan ke Heat Recovery Steam Generator.<br />
<br />
<br />
Sistem:<br />
<br />
Gas Turbine yang berputar akibat dari panas yang di hasilkan pada combustiom chamber yang di aliri oleh nozzle menuju turbin. Siklus yang terjadi dalam gas turbine adalah siklus rankine.<br />
[[File:Rankine-cycle.jpg|200px|center|thumb|Siklus Rankine]] <br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
'''b. Steam Turbine'''<br />
[[File:Screen Shot 2020-12-10 at 02.45.29.png|300px|right|thumb|Gas Turbine dalam simulasi]]<br />
Komponen:<br />
<br />
(-) Heat Recovery Steam Generator (HRSG) adalah equipment yang digunakan untuk menggunakan panas dari terusan turbin gas panas yang digunakan untuk memutarkan turbin multi stage dari HP, MP dan LP.<br />
<br />
<br />
Sistem :<br />
Panas turbin masuk HRSG dan dipanaskan kembali diteruskan ke turbin multi stage turbin dan memutarkan turbin. Semua turbin yang memutarkan shaft di searahkan di alternater agar menyelaraskan Gerakan shaft untuk memutarkan generator dan menghasilkan listrik. Pada LP turbine uap panas dimasukan ke condenser. Uap panas diubah menjadi liquid di condenser. Liquid dipompa kan lagi ke LP drum untuk di siklus ulang di HRSG. Gas Turbine Engine menggunakan siklus braytone dan Steam turbine menggunakan siklus rankine.<br />
[[File:Bryton-cycle.jpg|300px|center|thumb|Bryton Cycle]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
'''2. Lakukan identifikasi komponen-komponen utama pada sistem serta berilah deskripsi fungsi kerjanya dalam sistem dan penjelasan analisis parameter yang digunakan.'''<br />
<br />
<br />
'''Bagian 1: Turbin Gas'''<br />
<br />
*Rangkaian Gas Turbine<br />
[[File:TugasSistem16.PNG|400px|center|thumb|Rangkaian Gas Turbine]]<br />
<br />
<br />
*'''Compressor''': Meningkatkan tekanan udara dan temperature udara sebelum dialirkan menuju combustion chamber . Proses pada compressor adalah isentropic-adiabatik<br />
[[File:TugasSistem17.PNG|400px|center|thumb|Compressor]]<br />
<br />
<br />
*'''Gas Turbine:''' untuk mengubah energi dari tekanan pada suatu fluida menjadi energi kinetik yang nantinya digunakan untuk memutar generator.<br />
[[File:TugasSistem18.PNG|400px|center|thumb|Gas Turbine]]<br />
<br />
<br />
*'''Combustion Chamber:''' Ruang pembakaran/bertemunya bahan bakar dan udara untuk menghasilkan energi panas<br />
<br />
[[File:TugasSistem20.PNG|300px|left|thumb|Combustion Chamber(1)]]<br />
[[File:TugasSistem19.PNG|400px|center|thumb|Combustion Chamber(2)]]<br />
[[File:TugasSistem21.PNG|400px|center|thumb|Combustion Chamber(3)]]<br />
<br />
<br />
<br />
'''Bagian 2: HRSG (Steam Generator)'''<br />
*'''Condenser:''' Untuk mengkondensasikan uap hasil pembuangan ekstraksi turbin menjadi titik-titik air (air kondensat)<br />
[[File:TugasSistem2.PNG|400px|center|thumb|condenser]]<br />
<br />
<br />
*'''Drum:''' Tempat penampungan air panas dan tempat terbentuknya uap<br />
[[File:TugasSistem3.PNG|400px|center|thumb|Drum]]<br />
<br />
<br />
*'''Generator:''' Pembangkit listrik dengan mengubah energi mekanik menjadi energi listrik<br />
[[File:TugasSistem4.PNG|400px|center|Generator]]<br />
<br />
<br />
*Superheater Heat Exchanger: untuk memanaskan uap jenuh yang keluar dari steam drum, dengan memanfaatkan gas panas hasil pembakaran. Terdiri dari 3 komponen yaitu 3 yaitu superheater HP,MP dan LP.<br />
[[File:TugasSistem5.PNG|400px|center|Superheater Heat Exchanger]]<br />
<br />
<br />
*Evaporator Heat Exchanger<br />
[[File:TugasSistem6.PNG|400px|center|thumb|Evaporator]]<br />
<br />
<br />
<br />
*Economiser Heat Exchanger<br />
[[File:TugasSistem7.PNG|400px|center|thumb|Economiser]]<br />
<br />
<br />
<br />
*'''Pipe:'''sebagai penyaluran fluida di system.<br />
[[File:TugasSistem8.PNG|400px|center|thumb|Pipe]]<br />
<br />
<br />
*'''Pump:''' untuk menggerakan fluida dengan menaikkan tekanan pada fluida<br />
[[File:TugasSistem9.PNG|400px|center|thumb|Pump]]<br />
<br />
*'''Steam Turbine''' <br />
<br />
Stodola Turbine: mengubah energi potensial uap menjadi energi kinetik dan selanjutnya diubah menjadi energi mekanis dalam bentuk putaran poros turbin. Steam turbine berputar akibart dari uap panas HRSG. Pada steam turbine ada 3 turbine multistage dimana turbine High Pressure, Medium Pressure dan Low Pressure yang sama sama menggerakan shaft untuk memutarkan generator. Berikut parameter dari steam turbine.<br />
[[File:TugasSistem10.PNG|400px|center|thumb|Steam Turbine]]<br />
<br />
<br />
*'''Control Valve :''' valve yang digunakan sebagai pengontrol laju aliran fluida yang berada pada system yaitu control valve<br />
[[File:TugasSistem11.PNG|400px|center|thumb|Control Valve]]<br />
<br />
<br />
*'''Water Mixer:'''sebagai penyampur fluida di HRSG<br />
[[File:TugasSistem12.PNG|400px|center|thumb|Water Mixer]]<br />
[[File:TugasSistem13.PNG|400px|center|thumb|Water Mixer]]<br />
<br />
<br />
*'''Water Splitter'''<br />
[[File:TugasSistem14.PNG|400px|center|thumb|Water Splitter]]<br />
[[File:TugasSistem15.PNG|400px|center|thumb|Water Splitter]]<br />
<br />
<br />
'''3. Medium fluida kerja apa saja yang terjadi dalam proses siklus tersebut, dan bagaimanakah proses analisis perhitungan dalam pemodelan.'''<br />
<br />
Medium fluida kerja yang bekerja dalam proses tersebut sebagian besar adalah Mesin Fluida, yaitu:<br />
<br />
(-)Turbin Gas (Menghasilkan kerja) dari Natural Gas ke Superheated gas<br />
<br />
(-)Turbin Uap (Menghasilkan kerja) Uap panas dan superheated gas<br />
<br />
(-)Pompa Sentrifugal (Membutuhkan kerja) Fluida cair<br />
<br />
(-)Kompresor (Membutuhkan kerja) Natural gas<br />
<br />
Pada Analisa perhitungannya menggunakan hukum konservasi energi dan konservasi massa. Pada kompresor, pompa,turbin, dan HRSG mengalami proses adiabatik di mana proses adiabatik adalah proses yang tidak terjadi pergantian kalor dari sistem kelingkungan ataupun sebaliknya. Pada proses ini diasumsikan kondisi steady state dan energi kinetic potensial diabaikan.<br />
<br />
<br />
<br />
'''4. Jelaskan flow line (jalur koneksi) masing-masing yang diberi warna hitam, merah, dan biru sesuai dengan interkoneksi yang diberikan dalam diagram tersebut.'''<br />
<br />
- Jalur hitam<br />
<br />
Jalur koneksi warna hitam yang tebal pada sistem Combined Cycle Power Plant menunjukkan alur gas yang terjadi pada sistem tersebut. Pada sistem tersebut, jalur gas tersebut adalah jalur suplai udara pada Gas Turbine dan jalur exhaust dari Gas Turbine<br />
<br />
- Jalur merah<br />
<br />
Jalur koneksi warna merah pada sistem Combined Cycle Power Plant menunjukkan alur uap temperatur tinggi pada sistem. Jalur uap tersebut melalui bagian Heat Exchanger, dan menyuplai uap untuk menggerakkan Turbin Uap Stodola.<br />
<br />
- Jalur biru<br />
<br />
Jalur koneksi warna biru pada sistem Combined Cycle Power Plant menunjukkan alur uap temperatur rendah pada sistem. Jalur ini terdapat di proses Heat Exchanger terutama pada bagian economizer, dan tangki penyimpanan.<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 5 | Kamis 10 Desember 2020 ''' ==<br />
<br />
Pada pembelajaran sistem fluida hari ini, Pak Hariyo membahas kembali mengenai pemodelan sistem fluida. Salah satu pemodelan sistem yang dianalisa adalah model kompresor yang terdapat di dalam library ThermoSysPro.<br />
<br />
Kemudian kami diminta untuk melakukan remodelling dari kompresor. Pertama kita harus mengidentifikasi komponen-komponen yang terdapat pada model kompresor. Pada model kompresor, terdapat kompresor, pipa, dan sumber kondisi batas, dan pembuangan (sink).<br />
<br />
Pada komponen-komponen pada model kompresor, terdapat parameter-parameter yang dapat diubah. Seperti contoh pada komponen kompresor, terdapat parameter Compression Factor, Isentropic Efficiency, dan Power Losses due to hydrodynamic friction.<br />
<br />
<br />
OpenModelica menyediakan fitur skema kompresor yang dapat diakses dari librarynya dalam ThermoSysPro--> Examples--> SimpleExamples--> TestCompressor, dimana skemanya menapilkan gambaran seperti gambar berikut.<br />
<br />
[[File:TestKompresor.PNG|360px|center|thumb|Diagram Test Compressor dari OpenModelica]]<br />
<br />
Berangkat dari hal tersebut, kami diminta untuk mensimulasikan permodelan kompresor yang sama, hanya saja susunan komponen sistem fluidanya kami yang menyusun secara manual. Kemudian dari hal tersebut, kami diminta untuk membandingkan hasil simulasi template dari OpenModelica dengan hasil dari yang kami buat.<br />
<br />
Gambaran dari komponen kompressor tersebut dapat diakses dengan Machines--> Components--> Compressor, dan tampilannya sebagai berikut.<br />
<br />
[[File:KompresorVian.PNG|150px|center|thumb|Element kompresor dari environtment openmodelica]]<br />
<br />
setelah itu kami melakukan remodelling dari contoh sistem kompresor tersebut. Kemudian di akhir pertemuan pak Hariyo memberikan kami Tugas Besar<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 6 | Kamis 17 Desember 2020 ''' ==<br />
<br />
Pada minggu ini, kelas sistem fluida diisi oleh kuliah tamu yag diisi oleh Pak Dr. Harun alumni S3 DTM yg juga berkecimpung di sektor industri pembangkit tenaga listrik bersedia untuk memberikan materi. Beliau adalah CEO PT Indopower Internasional. <br />
<br />
Kuliah kali ini membahas mengenai Combined-Cycled Power Plant (CCPP) yang digunakan dalam industri untuk membangkitkan listrik menggunakan combined cycle.<br />
<br />
Evaluasi dari combined cycle salah satunya adalah efisiensi, harga, yang mnejadi patokan pemilihan tander. <br />
<br />
<br />
Sebelum membahas mengenai CCPP, pak Harun memberikan sedikit pengenalan mengenai turbin gas. Di awal tahun 1950, sekitar 224 turbin gas mulai beroperasi di seluruh dunia. Kapasista turbin gas pada saat itu berkisar sekitar 27.000kW. Turbin gas merupakan combustion turbine yang memiliki beberapa konfigurasi seperti turbojet, turboprop, turboshaft, high-bypass turbofan, low bypass afterburning turbofan. Sekedar pengetahuan, turboprop biasanya dipasang di pesawat karena paling hemat bahan bakar dibanding gas turbin lainnya. Turbin gas terdiri dari 2 tipe: 1.) Heavy Duty; 2.) Aeroderivative. Untuk siklus gas turbin yang digunakan adalah siklus Brayton.<br />
<br />
Terdapat beberapa pertimbangan dalam memilih turbin gas, beberapa pertimbangan tersebut adalah tahun dibuat produknya, efisiensi site, heat rate, dan fuel consumption<br />
<br />
CCPP merupakan pembangkit listrik yang menggunakan 2 siklus yaitu siklus dari turbin gas (Brayton Cycle) dan siklus dari turbin uap (Rankine Cycle). Secara garis besar digambarkan oleh flow berikut:<br />
<br />
[[File:Combined Cycle Power Plant FlowDiagram.jpg|thumb|Flow diagram sederhana dari Combined Cycle Power Plant|800px|center]]<br />
<br />
[[File:TurbinVian7.JPG|500px|center]]<br />
<br />
Dengan memanfaatkan energi sisa dari turbin gas untuk menggerakkan turbin uap, maka efisiensi dari pembangkit listrik jenis ini tinggi.<br />
<br />
=='''Sinopsis Tugas Besar'''==<br />
Pada tugas besar kali ini saya akan mensimulasikan suatu sistem fluida untuk pembangkitan daya listrik menggunakan mesin-mesin fluida. Kali ini, saya akan melakukan suatu simulasi pada drum boiler menggunakan perangkat openmodelica. Steam Drum atau drum boiler adalah salah satu komponen pada boiler pipa air yang berfungsi sebagai reservoir campuran air dan uap air, dan juga berfungsi untuk memisahkan uap air dengan air pada proses pembentukan uap superheater. Namun tidak semua boiler pipa air (water tube) yang menggunakan steam drum ini. Boiler supercritical beroperasi pada tekanan sangat tinggi di atas tekanan kritis, sehingga tidak dimungkinkan terbentuk gelembung-gelembung uap air, karena itulah boiler supercritical tidak memerlukan steam drum untuk memisahkan air dengan uap air.<br />
<br />
[[File:Boiler drum fig1.jpg|300px|center|thumb|Ilustrasi Boiler Drum Source: https://www.eurotherm.com/process-control-applications/boiler-drum-level-control/]]<br />
<br />
== ''' Tugas Besar''' ==<br />
<br />
==='''Judul: Pemodelan ''Drum Boiler'' untuk keperluan PLTU dengan Menggunakan Perangkat OpenModelica'''===<br />
<br />
Oleh:<br />
Iza Azmar Aminudin (1806233316)<br />
<br />
===Pendahuluan===<br />
Kebutuhan energi di Indonesia yang semakin sehari akan semakin meningkat seiring dengan semakin banyaknya pertumbuhan manusia dan juga mobilitas manusia modern yang sangat tinggi dan oerlu ditunjang oleh energi yang cukup. Salah satu sumber energi yang sering dimanfaatkan di Indoensia adalah listrik dari PLTU. Di sisi lain, Pembangkit uap atau boiler adalah satu komponen penting dalam PLTU, dimana bolier berperan merubah panas dari sumber energi menjadi ke fluida pendingin primer ke pendingin sekunder yang menghasilkan uap untuk menggerakkan turbin, kualitas uap yang dihasilkan berpengaruh terhadap keluaran daya listrik PLTU. Salah satu komponen pada boiler adalah Steam Drum yang berfungsi menampung air umpan sistem dalam pembuatan uap yang temperaturnya cukup tinggi dan memisahkan fluida antara fase gas dan fase cair. <br />
<br />
Pembangkit uap merupakan adalah proses yang kompleks dan rumit dan berperilaku nonlinier (Adam, 1999). Model matematika lengkap biasanya menggabungkan beberapa aspek. Untuk pemodelan boiler untuk skala besar biasa dilakukan dengan menggunakan software besar dan berbasar seperti RELAP, TRAC dan Reyes walau demikian software ini mahal dan rumit. Sedangkan model sederhana lebih cocok untuk digunakan dalam pemodelan sistem dan untuk dikembangkan dalam penelitan bidang kendali pada suatu universitas. Untuk itu, pada kesempatan ini, penulis akan membuat suatu pemudelan sederhana dengan menggunakan software open modelica sebagai perangkat untuk mensimulasikan salah satu aplikasi sistem fluida yaitu drum boiler.<br />
<br />
Tugas besar sistem fluida dilaksanakan untuk dapat membantu kami memahami aplikasi mata kuliah sistem fluida (perpipaan beserta mesin fluidanya) pada suatu sistem. Tugas besar berbentuk suatu simulasi yang dilakukan dengan mengaplikasian perangkat lunak OpenModelica karena kondisi secara ril dapat ditinjau dengan metode tersebut. Dengan menggunakan aplikasi ini, kami juga dapat mendapatkan gambaran dengan mudah terkait berbagai aspek pada waktu yang sesungguhnya sesuai dengan parameter dan variabel yang kita tentukam secara real time.<br />
<br />
Terdapat tiga proses perhitungan dalam sistem fluida, seperti yang pernah disebutkan di kelas, yaitu secara eksperimental, simulasi, dan perhitungan manual (teoritis) untuk validasi. Selain itu, apabila kami melakukan simulasi secara nyata dengan miniatur atau prototipe komponen, hal tersebut tidak memungkinkan. Jika melakukan perhitungan dengan teoritis, maka hal tersebut perlu dilatih pada saat kami berkuliah dan perhitungan manual akan melibatkan perhitungan yang rumit dan banyak faktor faktor yang diabaikan seperti kondisi yang dianggap steady state. Dengan begitu, kami melakukan simulasi ini akan dirasa paling cocok apabila menggunakan metode CFD (komputasi).<br />
<br />
<br />
<br />
===Dasar Teori===<br />
Boiler adalah bejana tertutup yang menyediakan sarana untuk mengkonversi air menjadi uap. Uap di bawah tekanan kemudian digunakan untuk mentransfer panas untuk selanjutnya menajadi uap. Boiler atau pembangkit uap uap adalah suatu sistem atau peralatan yang mengubah energi seperti energi kimia dari bahan bakar seperti batubara, minyak, gas atau energi nuklir menjadi energi panas dan menggunakan untuk memanaskan air menjadi uap air. Uap air yang dihasilkan kemudian digunakan untuk memanaskan bahan atau melakukan kerja mekanik melalui sebuah mesin berputar seperti turbin. Pada pembangkit lisrik maka turbin akan menggerakan generator penghasil arus listri. Secara umum, boiler ap memiliki dua subsistem utama. Subsistem pertama adalah tungku boiler dimana bahan bakar dan udara dicampur dan dibakar untuk menghasilkan gas panas buang. Sedangkan subsistem kedua adalah subsistem transfer panas yang biasanya terdiri steam drum. Steam Drum adalah suatu alat pada boiler yang berfungsi menampung air dari feedwater sistem dalam pembuatan uap yang temperaturnya cukup tinggi dan memisahkan fluida antara fase gas dan fase cair (steam).<br />
<br />
Besar/kualitas steam yang dihasilkan baik itu suhu, tekanan maupun laju aliran steam sangat dipengaruhi oleh aliran gas buang panas yang dihasilkan dari pembakaran di dalam turbin gas. Di samping itu, steam yang dihasilkan juga dipengaruhi oleh level dari drum itu sendiri. Untuk bisa dihasilkan steam dengan kualitas yang baik tersebut, maka berbagai parameter di dalamnya harus dapat dikontrol dengan baik, mengingat karakteristik dinamiknya yang sering berubah menyesuaikan beban proses yang ada. Salah satu komponen kontrol yang penting adalah High Pressure Steam Drum (HP Drum). Parameter kontrol yang harus dijaga dengan baik adalah level air pada steam drum tersebut yang harus selalu dijaga pada ketinggian tertentu. Apabila terlalu tinggi, maka steam akan basah sehingga berpotensi merusak peralatan-peralatan yang menggunakan steam tersebut, seperti steam turbine dan lain-lainnya. Sebaliknya apabila terlalu rendah, maka tube-tube dari boiler yang bersangkutan akan menjadi over heated sehingga umur boiler menjadi singkat.<br />
<br />
Sistem boiler merupakan sistem pembangkit uap panas (steam generator) yang memanfaatkan energi perpindahan panas dari hasil pembakaran untuk mengubah air menjadi produk utama berupa steam. Dua jenis pembangkit daya yaitu berupa turbin gas, dan turbin steam atau dikenal sebagai Combined Cycle (CC), maupun Combined Heat Power (CHP) menghasilkan energi listrik dan panas. Oleh sebab itu boiler dibedakan dalam dua tipe, yaitu:<br />
<br />
'''1.''' Boiler dengan pembakar (fired boiler) yang digunakan pada sistem pembangkit daya dengan turbin steam; <br />
<br />
'''2.''' Boiler tanpa pembakar (unfired boiler atau Heat Recovery Steam Generation/HRSG) yang berfungsi sebagai penukar panas (heat exchanger) untuk mengubah gas panas dan air menjadi steam.<br />
<br />
Karakteristik serta sirkulasi operasi kedua jenis boiler tersebut pada prinsipnya sama yaitu menghasilkan steam dari air dengan memanfaatkan energi panas. Keduanya mempunyai kehandalan (reliability) operasi serta perpindahan panas maksimum yang memegang peranan penting, dan sifatnya kritis terhadap perubahan suhu gas. Salah satu parameter operasi boiler yang harus dijaga dengan baik adalah level/ ketinggian permukaan air dalam HP drum. Untuk boiler dengan kapasitas besar, pengontrolan level steam drum dikenal dengan istilah tiga (three) elemen dan satu (single) elemen level control. Single element level control akan difungsikan pada saat produksi steam masih di bawah 30%, dan begitu lebih besar daripada 30%, maka sistem kontrol level secara otomatis pindah ke three elemen level control. Pada single element, level semata-mata dikontrol oleh level air pada steam drum, sedang pada three element, di mana parameter proses dikontrol adalah kombinasi dari level air pada steam drum, laju aliran steam yang dihasilkan, dan tekanan steam yang dihasilkan.<br />
<br />
Skema Steam Drum untuk produksi uap ditunjukkan pada Gambar berikut ini. dimana diperlihatkan produksi uap menggunakan unit drum-boiler. Air umpan disalurkan oleh pompa feedwater ke dalam steam drum. Karena gravitasi, air mengalir turun melalui downcomer-riser lingkaran tertutup menghasilkan uap jenuh, yang mengalir di sepanjang tabung riser sebelum dikumpulkan dan dimasukkan kembali ke dalam drum, uap jenuh mengalir melalui permukaan air sampai keluar setelah mencapai outlet Steam Drum untuk selanjutnya disalurkan ke turbin uap.<br />
<br />
<br />
[[File:Boiler drum fig1.jpg|300px|center|thumb|Ilustrasi Boiler Drum Source: https://www.eurotherm.com/process-control-applications/boiler-drum-level-control/]]<br />
<br />
<br />
<br />
===Tujuan Penelitian===<br />
Tujuan dari tugas besar ini adalah untuk mengembangkan model sistem Steam Drum pada sistem boiler sederhana yang akan digunakan pada penelitian lanjutan sebagai pengembangan algoritma kendali pada model sistem. Pengembangan yang dilakuan mengacu pada prisip-prinsip sistem fluida.<br />
<br />
<br />
<br />
===Metodologi===<br />
Variabel yang alan dianalisa dalam Steam Drum boiler adalah sebagai berikut:<br />
<br />
'''1. tekanan uap air;'''<br />
<br />
'''2. temperatur uap air;'''<br />
<br />
'''3. dan laju masa air dalam sistem'''<br />
<br />
Pengukuran tekanan air dan temperatur uap pada Steam Drum adalah hal yang sangat penting untuk safety dan efisiensi operasional dari boiler. Dapat dikatakan bahwa Steam Drum adalah jantung dari sebuah boiler. Oleh karenanya dalam merancang dan menganalisa sistem kendali pada bolier diperlukan suatu model Steam Drum yang sederhana ringkas namun mampu digunakan sebagai model sistem yang akan di uji. Varibel yang akan diuji adalah tekanan air normal, suhu air dan uap dalam sistem, dan laju massa air yang mengalir melewati sistem dari pump dan keberadaanya untuk menjadi uap adalah dalam waktunya antara 0 dan 500 detik. <br />
Steam Drum adalah sistem proses atau plant yang bersifat non-linear dan kompleks karena banyaknya interaksi dari variabel variable input dan output sistem. Oleh karenanya untuk menurunkan model matematika, struktur internal dan fungsi subsistem dari boiler harus dipelajari. Model matematika dari boiler ini diturunkan dari kesetimbangan massa dan energi. <br />
<br />
<br />
[[File:Rumus satu api.png |200px|center]]<br />
<br />
<br />
Dengan memenuhi kaidah gerak jatuh bebas maka debit fluida yang keluar dari Steam Drum akan setara akar dari dengan ketinggian fluida dalam Steam Drum dan dikalikan dengan faktor bukan kran/valve out.<br />
<br />
[[File:Rumus dua api.png |200px|center]]<br />
<br />
<br />
<br />
Kesetimbangan energi dapat dituliskan sebagai berikut<br />
<br />
[[File:Rumus tiga api.png |300px|center]]<br />
<br />
'''*Keterangan'''<br />
[[File:Keterangan Rumus.png|300px|left|thumb|keterangan rumus]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Untuk membangun model boiler maka persamaan matematika sistem Steam Drum boiler kemudian di aplikasikan dengan menggunakan paket program Matlabsimulink. Simulink adalah paket program yang sering digunakan untuk pemodelan, dan menganalisa sistem dinamik. Program ini mendukung sistem linier dan non linier dengan pemodelan berbasis waktu. Untuk melakukan ini sejumlah komponen model di pasang bersamaan untuk mensimulasi kelakuan boiler yang lengkap. Sistem yang dibangun adalah sistem multi input multi output (MIMO) dengan 2 masukan yaitu flow input (Fin) dan Kalor (Q) dan keluaran adalah level air (h) dan Suhu (T). <br />
<br />
Secara garis besar berikut adalah Langkah-langkah dalam pelaksanaan tugas besar.<br />
[[File:Diagram nih.png|300px|center]]<br />
<br />
<br />
<br />
===Pemodelan Sistem Fluida===<br />
Pembuatan model drum boiler menggunakan perangkat lunak openmodelica. Model ini menggunakan referensi dari sistem library yang ada dalam perangkat openmodelica. Berikut adalah pembahasan komponen yang digunakan dalam sistem ini.<br />
<br />
'''Komponen'''<br />
<br />
{|class="wikitable"<br />
| '''Simbol'''|| '''Parameter'''||'''Fungsi'''<br />
|-<br />
| <br />
'''Pump'''<br />
[[File:1. Part Pump.png|150px]]<br />
|| [[File:1. Desc pump.png|400px]]<br />
|Pompa yang digunakan adalah pompa sentrifugal. Ketika pompa ini bekerja, maka tekanan fluida akan meningkat dari inlet pompa menuju ke outletnya. Perubahan tekanan akan mendorong cairan ke seluruh sistem.<br />
|-<br />
| <br />
'''Evaporator'''<br />
[[File:2. Part Evaporator.png|150px]] <br />
|| [[File:2. desc evaporator.png |400px]]<br />
|Evaporator merupakan suatu alat yang memiliki fungsi untuk mengubah keseluruhan atau sebagian suatu pelarut dari sebuah larutan berbentuk cair menjadi uap sehingga hanya menyisakan larutan yang lebih padat atau kental, proses yang terjadi di dalam evaporator disebut dengan evaporasi.<br />
|-<br />
| <br />
'''Steam'''<br />
[[File:3. Part Steam.png|100px]] <br />
|| [[File:3. desc steam.png|400px]]<br />
|berfungsi sebagai reservoir campuran air dan uap air, dan juga berfungsi untuk memisahkan uap air dengan air pada proses pembentukan uap superheater. Namun tidak semua boiler pipa air (water tube) yang menggunakan steam drum ini.<br />
|-<br />
| <br />
'''Sink'''<br />
[[File:4. Part Sink.png|100px]] <br />
|| [[ File:4. desc steam.png|400px]]<br />
| Befungsi sebagai pembuang panas adalah penukar panas pasif yang memindahkan panas yang dihasilkan oleh alat elektronik atau mekanik ke sebuah medium fluida yang sering kali berupa pendingin udara atau cair, dan lalu panas akan dikeluarkan dari alatnya dan suhu alat akan tetap terjaga pada suhu yang optimal.<br />
|-<br />
| <br />
'''Furnace'''<br />
[[File:5. Part Furnace.png|100px]] <br />
|| [[File:5. desc furnace.png|400px]]<br />
|Bagian ini merupakan tempat terjadinya pembakaran bahan bakar yang akan menjadi sumber panas, proses penerimaan panas oleh media air dilakukan melalui pipa yang telah dialiri air, pipa tersebut menempel pada dinding tungku pembakaran.<br />
|-<br />
| <br />
|}<br />
<br />
<br />
'''Sensor'''<br />
<br />
{|class="wikitable"<br />
| '''Simbol'''|| '''Parameter'''||<br />
|-<br />
| <br />
'''Sensor Suhu'''<br />
[[File:6. sensor suhu.png|150px]]<br />
|| [[File:6. desc suhu.png|300px]]<br />
|-<br />
| <br />
'''Sensor Tekanan Fluida'''<br />
[[File:7. sensor tekanan.png|150px]] <br />
|| [[File:7. desc tekanan.png|300px]]<br />
|-<br />
| <br />
'''Sensor Laju Massa Fluida'''<br />
[[File:8. sensor mflow.png|100px]] <br />
|| [[File:8. desc mflow.png|300px]]<br />
|-<br />
| <br />
|}<br />
<br />
<br />
<br />
'''Ambient'''<br />
<br />
{|class="wikitable"<br />
| '''Simbol'''|| '''Parameter'''||<br />
|-<br />
| <br />
'''Ambient'''<br />
[[File:9. Ambient .png|150px]]<br />
|| [[File:9. Ambient desc .png|300px]]<br />
|-<br />
| <br />
|}<br />
<br />
<br />
Dan berikut adalah model drum boiler yaitu hasil rangkaian dari komponen-komponen yang telah ditentukan sebelumnya dengan asumsi serta karakteristik yang sudah disesuaikan dengan kebutuhan penelitian.<br />
[[File:Gambar Lengkap@air.eng.ui.ac.id.png|500px|center|thumb|Rangkaian Drum Boiler dalam openmodelica]].<br />
<br />
===Hasil dan Pembahasan Simulasi===<br />
Mula-mula, dilakuakn checking terhadap model yang sudah disusun beserta variabel serta asumsi yang hendak dicapai<br />
[[File:Hasil check.png|500px|center|thumb|hasil perhitungan]]<br />
<br />
Dengan menggunakan perangkat openmodelica. Dilakukanlah suatu simulasi dengan rincian perhitungan tekanan air normal, suhu air dan uap dalam sistem, dan laju massa air yang mengalir melewati sistem dari pump dan keberadaanya untuk menjadi uap adalah dalam waktunya antara 0 dan 500 detik. Berikut adalah grafik hasil perhitungannya.<br />
[[File:Hasil Perhitungantuantu.png|500px|center|thumb|Grafik Hasil Simulasi]]<br />
<br />
Dari hasil ini terlihat bahwa tekanan uap akan cenderung meningkat selama kurun waktu internal simulasi. Selain itu, karena adanya evaporator menyebabkan suhu air naik dan menyebabkan terjadinya boiling pada air sehingga beruha fasa menjadi uap air. Di sisi lain, sistem ini juga mempengaruhi laju aliran fluida di mana laju air justru terus meningkat sepanjang waktu interval simulasi karena terjadi perubahan tekanan pada sistem.<br />
<br />
<br />
<br />
===Kesimpulan===<br />
<br />
'''1.''' Dalam drum boiler, tekanan fluida (air) yang berbentuk cair berubah fasa menjadi akan cenderung meningkat selama kurun waktu internal simulasi hal ini berbanding lurus dengan kenaikan suhu yang terjadi pada fluida akibat dari adanya evaporator dan furnace.<br />
<br />
'''2.''' Sistem drum boiler akan mempengaruhi laju aliran karena perubahan suhu dan perubahan fasa yang terjadi pada fluida kaan meningkatkan kecepatan alir fluida yang menyebabkan laju aliran massanya pun akan meningkat.<br />
<br />
'''3.''' Dengan menggunakan perangkat openmodelica, kita bisa memodelkan suatu sistem fluida dalam drum boiler yang dapat digunakan untuk lebih memahami sistem fluida lebih dalam lagi dengan sederhana dan praktis.<br />
<br />
<br />
===Referensi===<br />
*Åhlander, Alexander. 2017. Maintaining Source Origin in a Modelica Compiler. Department of Computer Science Faculty of Engineering LTH. Lund University. ISSN 1650-2884 L<br />
<br />
*E. Adam and J. Marchetti, "Dynamic simulation of large boilers with natural recirculation," Computers & chemical engineering, vol. 23, pp. 1031-1040, 1999.<br />
<br />
*Prof. Dr. Ir. Harinaldi, M.Eng., Prof. Dr. Ir. Budiarso, M.Eng. ; editor, Ade M. Drajat, ST. Ade M. Drajat, (editor). Sistem fluida : prinsip dasar dan penerapan mesin fluida, sistem hidrolik, dan sistem pneumatik / Jakarta :; © 2015: Erlangga,, 2015<br />
<br />
*U.S.NRC, "TRAC-M Version 3.0 Theory Manual" https://www.nrc.gov/readingrm/doc-collections/nuregs/contract/ December 2015]. <br />
<br />
*J. N. Reyes Jr, "Governing equations in two-phase fluid natural circulation flows," Natural Circulation in Water Cooled Nuclear Power Plants, Annex, vol. 6, 2005. <br />
<br />
*K. J. Åström and K. Eklund, "A simplified non-linear model of a drum boiler-turbine unit," International Journal of Control, vol. 16, pp. 145-169, 1972.<br />
<br />
=='''Analisis Pemodelan Sistem Fluida Pneumatik dan Hidraulik'''==<br />
Proses-proses yang ada di industri pada umumnya membutuhkan benda atau zat untuk dipindahkan dari satu lokasi ke lokasi lain, atau kekuatan yang diterapkan untuk menahan, membentuk atau memampatkan suatu produk. Di banyak lokasi, semua penggerak utama adalah listrik. Gerakan rotasi dapat dilakukan dengan motor sederhana, dan gerakan linier dapat diperoleh dari gerakan berputar dengan perangkat seperti jack sekrup atau rak dan pinion. Namun, perangkat listrik bukanlah satu-satunya cara untuk menyediakan penggerak utama. Fluida tertutup (baik cairan maupun gas) juga dapat digunakan untuk mengalirkan energi dari satu lokasi ke lokasi lain dan, akibatnya, menghasilkan gerakan berputar atau linier atau menerapkan gaya. Sistem berbasis fluida yang menggunakan fluida sebagai media transmisi disebut sistem hidrolik. Sistem berbasis gas disebut sistem Pneumatik.<br />
<br />
===1. Pneumatic ===<br />
<br />
Sistem pneumatik adalah sebuah sistem fluida yang memanfaatkan udara terkompresi untuk menghasilkan efek gerakan mekanis. Secara istilah pneumatik mengacu pada mekanisme yang menggunakan tekanan udara untuk memberikan gaya mekanis dan kerja. Semua sistem yang menggunakan tenaga yang disimpan dalam bentuk udara yang dimampatkan untuk menghasilkan suatu kerja disebut dengan sistem Pneumatik.<br />
<br />
==== Hukum Dasar Sistem Pneumatic====<br />
<br />
'''''Hukum Pascal:'''''<br />
<br />
''“Jika tekanan eksternal diberikan pada sistem tertutup, tekanan pada setiap titik pada fluida tersebut akan meningkat sebanding dengan tekanan eksternal yang diberikan.”''<br />
<br />
[[File:Pascal Law Formula.png|100px|center]]<br />
<br />
dimana:<br />
<br />
P = Pressure (Pa)<br />
<br />
F = Force (N)<br />
<br />
A = Area (m<sup>2</sup>)<br />
<br />
'''''Hukum Boyle:'''''<br />
<br />
''“Pada suhu tetap, tekanan gas didalam suatu ruang tertutup berbanding terbalik dengan volumenya” ''<br />
<br />
[[File:Gas Law formula.png|200px|center]]<br />
<br />
dimana:<br />
<br />
P = Pressure (Pa)<br />
<br />
V = Volume (M<sup>3</sup>)<br />
<br />
T = Temperature (K)<br />
<br />
====Komponen Pada Sistem Pneumatik====<br />
<br />
Berikut adalah komponen-komponen umum pada sistem pneumatik:<br />
<br />
*'''Kompresor'''<br />
<br />
Kompresor adalah suatu alat mekanikal yang bertujuan untuk menaikkan tekanan suatu gas dengan cara menurunkan volumenya. Komponen inilah yabg mensupply udara bertekanan untuk sistem pneumatik, serta menjaga tekanan sistem agar tetap berada pada tekanan kerjanya.<br />
<br />
*'''Regulator & Gauge'''<br />
<br />
Regulator adalah komponen yang berfungsi untuk mengatur supply udara terkompresi masuk ke sisptem pneumatik. Sedangkan gauge berfungsi sebagai penunjuk besar tekanan udara di dalam sistem. Keduanya dapat berupa sistem mekanis maupun elektrik.<br />
<br />
*'''Check Valve'''<br />
<br />
Check Valve adalah valve atau katup yang berfungsi untuk mencegah adanya aliran balik dari fluida kerja, dalam hal ini udara terkompresi. Terutama adalah apabila pada sebuah sistem pneumatik tersebut dipergunakan tanki akumulator udara, sehingga Check Valve tersebut mencegah adanya udara dari akumulator untuk kembali menuju kompresor namun tetap mengalirkan udara bertekanan dari kompresor untuk masuk ke dalam akumulator.<br />
<br />
*'''Tanki Akumulator'''<br />
<br />
Tanki akumulator atau juga disebut buffer tank berfungsi sebagai cadangan (storage) tekanan udara terkompresi yang digunakan untuk penggerak aktuator. Selain itu tanki ini juga berfungsi untuk mencegah ketidakstabilan supply udara ke aktuator, lebih menstabilkan kerja kompresor agar tidak terlalu sering mematikan dan menyalakannya lagi, serta lebih memudahkan desain sistem dalam menempatkan kompresor jika diharusakan penempatan aktuator pneumatik lebih jauh dengan kompresor.<br />
<br />
*'''Saluran Pipa'''<br />
<br />
Pipa-pipa digunakan untuk mendistribusikan udara terkompresi dari kompresor atau tanki akumulator ke berbagai sistem aktuator. Diameter pipa yang digunakan pun bermacam-macam tergantung dari desain dan tujuan penggunaan sistem pneumatik tersebut. Pada sebuah sistem pneumatik besar (menggunakan lebih dari dua aktuator), untuk area sistem supply (area kompresor dan tanki) digunakan pipa berdiameter lebih besar daripada yang digunakan pada area aktuator. Namun jika sistem pneumatik yang ada kecil, misal hanya untuk menggerakkan satu saja aktuator, maka diameter pipa yang digunakan pun akan seragam di semua bagian.<br />
<br />
*'''Directional Valve'''<br />
<br />
Directional valve atau katub pengatur arah yang instalasinya berada tepat sebelum aktuator, adalah berfungsi untuk mengatur kerja aktuator dengan cara mengatur arah udara terkompresi yang masuk atau keluar dari aktuator. Satu valve ini didesain untuk dapat mengatur arah aliran fluida kerja di dua atau bahkan lebih arah aliran. Ia bekerja secara mekanis atau elektrik tergantung dari desain yang ada.<br />
<br />
*'''I/P Controller (Current to Pressure Controller)'''<br />
<br />
Pada aktuator pneumatik yang kerjanya dapat bermodulasi diperlukan satu alat kontrol supply udara bertekanan yang khusus bernama I/P Controller. I/P Controller ini mengubah perintah kontrol dari sistem kontrol yang berupa sinyal arus, menjadi besar tekanan udara yang harus disupply ke aktuator.<br />
<br />
*'''Aktuator'''<br />
<br />
Pneumatik aktuator adalah alat yang melakukan kerja pada sistem pneumatik. Ada berbagai macam jenis pneumatik aktuator sesuai dengan penggunaannya. Antara lain adalah silinder pneumatik, diafragma aktuator, serta pneumatik motor.<br />
<br />
<br />
<br />
====Contoh Sistem Pneumatic dalam OpenModelica====<br />
<br />
Berikut adalah contoh simulasi sistem Pneumatic dalam OpenModelica<br />
<br />
[[File:Csm PLdiagram a6f3719314.png|300px|center|thumb|Sistem Pneumatic dalam Openmodelica]]<br />
<br />
===2. Hydraulic ===<br />
<br />
Sistem hidrolik adalah suatu sistem yang memanfaatkan tekanan fluida sebagai power (sumber tenaga) pada sebuah mekanisme, sehingga hidrolik digunakan untuk mengontrol, mengirimkan dan memanfaatkan tenaga dengan menggunakan tekanan fluida tersebut.<br />
<br />
<br />
====Hukum Dasar Sistem Hydraulic====<br />
<br />
'''''Hukum Pascal:'''''<br />
<br />
''“Jika tekanan eksternal diberikan pada sistem tertutup, tekanan pada setiap titik pada fluida tersebut akan meningkat sebanding dengan tekanan eksternal yang diberikan.”''<br />
<br />
[[File:Pascal Law Formula.png|100px|center]]<br />
<br />
dimana:<br />
<br />
P = Pressure (Pa)<br />
<br />
F = Force (N)<br />
<br />
A = Area (m<sup>2</sup>)<br />
<br />
'''''Hukum Hidrostatik'''''<br />
<br />
''“Tekanan hidrostatika tidak bergantung pada berat dari suatu fluida, tetapi sangat berhubungan dengan perbedaan ketinggian fluida tersebut” ''<br />
<br />
[[File:Hydrostatic Law.png|400px|center]]<br />
<br />
====Komponen Pada Sistem Hidrolik====<br />
<br />
'''Reservoir'''<br />
<br />
tujuan dari reservoir hidrolik adalah untuk menahan volume fluida, mentransfer panas dari sistem, memungkinkan kontaminan padat mengendap dan memfasilitasi pelepasan udara dan kelembaban dari fluida.<br />
<br />
'''Pump'''<br />
<br />
pompa hidrolik mentransmisikan energi mekanik menjadi energi hidrolik. Hal ini dilakukan oleh pergerakan fluida yang merupakan media transmisi. Ada beberapa jenis pompa hidrolik diantaranya gir, vane dan piston. Semua pompa ini memiliki subtipe berbeda yang ditujukan untuk aplikasi khusus seperti pompa piston sumbu bengkok atau pompa baling-baling kapasitas variabel. Semua pompa hidrolik bekerja dengan prinsip yang sama, yaitu memindahkan volume fluida terhadap beban atau tekanan yang resisten.<br />
<br />
'''Valves'''<br />
<br />
katup hidrolik digunakan dalam sistem untuk memulai, menghentikan dan mengarahkan aliran fluida. Katup hidrolik terdiri dari poppet atau gulungan dan dapat digerakkan dengan alat pneumatik, hidrolik, listrik, manual atau mekanis.<br />
<br />
'''Actuators'''<br />
<br />
merupakan hasil akhir dari hukum Pascal. Di sinilah energi hidrolik diubah kembali menjadi energi mekanik. Hal ini dapat dilakukan melalui penggunaan silinder hidrolik yang mengubah energi hidrolik menjadi gerak dan kerja linier, atau motor hidrolik yang mengubah energi hidrolik menjadi gerak dan kerja berputar. Seperti pompa hidrolik, silinder hidrolik dan motor hidrolik memiliki beberapa subtipe berbeda, masing-masing ditujukan untuk aplikasi desain tertentu.</div>
Iza Azmar
http://air.eng.ui.ac.id/index.php?title=File:Csm_PLdiagram_a6f3719314.png&diff=56768
File:Csm PLdiagram a6f3719314.png
2021-01-18T12:21:26Z
<p>Iza Azmar: </p>
<hr />
<div></div>
Iza Azmar
http://air.eng.ui.ac.id/index.php?title=Valve-Iza_Azmar_Aminudin&diff=56767
Valve-Iza Azmar Aminudin
2021-01-18T12:08:40Z
<p>Iza Azmar: /* Analisis Pemodelan Sistem Fluida Pneumatik dan Hidraulik */</p>
<hr />
<div>Assalamu'alaikum Wr. Wb<br />
Salam Sejahtera untuk kita semua<br />
<br />
Perkenalkan saya:<br />
<br />
Nama : Iza Azmar Aminudin<br />
<br />
NPM : 1806233316<br />
<br />
Kelas : Sistem Fluida-03<br />
<br />
Pada Kesempatan kali ini, saya akan berbagi dengan teman-teman sekailan perihal pembelajaran Sistem Fulida di kelas Sistem Fluida-03. Selamat membaca dan mohon masukannya.<br />
<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 1 | Kamis 12 November 2020 ''' ==<br />
<br />
<br />
Pada kesempatan kali ini, kami mempelajari aliran fluida dalam valve. Kami menggunakan bantun aplikasi CFDSOF untuk menghitung losses yang terjadi pada aliran fluida dalam valve.Kami membahas mengenai ''opened gate valve'' dan simulasi aliran fluida yang sebelumnya sudah dijelaskan melalui dua ''part'' video ''tutorial'' simulasi di platform YouTube. Maka, setelah kelas pertama telah usai kami ditugaskan untuk melakukan hal yang sama kemudian ditambah simulasi tambahan satu ''gate valve''.<br />
<br />
Melalui laman ini, saya akan menjelaskan proses yang telah saya lakukan dalam menjalankan simulasi aliran fluida pada ''gate valve''. Simulasi yang saya lakukan adalah dua kali dengan ''gate valve'' yang sudah disediakan oleh Bang Edo kelas Sisflu 03 dan ''gate valve'' dari sumber lainnya.<br />
<br />
==='''Tugas 1: Simulasi Aliran dalam Valve menggunakan CFDSOF'''===<br />
<br />
'''T Valve''' <br />
<br />
''Valve'' ini sudah disediakan dalam bentuk .stl sehingga kita cukup melakukan simulasi saja. Berikut adalah hasil tangkapan layar dari proses simulasi yang telah dilakukan beserta penjelasannya.<br />
<br />
Berikut adalah hasil simulsi yang telah saya lakukan.<br />
[[File:Real madridtista.png|400px|thumb|center|Tampilan CFD SOF]]<br />
<br />
<br />
[[File:Barcilonaaa.png|400px|thumb|center|Tampilan CFD SOF]]<br />
<br />
<br />
[[File:11114.jpg|400px|thumb|center|Tampilan di Paraview]]<br />
<br />
'''Gate Water Valve'''<br />
<br />
Untuk simulasi objek kedua ini, perangkat lunak yang digunakan masih sama. Pada simulasi ini masih terjadi kendala dan hambatan yang serupa. Berikut penjelasan lebih lengkapnya.<br />
<br />
[[File:NewGateValve1.PNG|500px|center]]<br />
<br />
Simulasi pada perangkat lunak CFDSOF-NG menjalankan proses ''meshing'' dengan hasil yang baik. Gambar di atas adalah proses saat menjalankan proses iterasi.<br />
<br />
[[File:NewGateValve2.PNG|500px|center]]<br />
<br />
Sama seperti kendala sebelumnya, hasil simulasi pada CFDSOF-NG belum memberikan perbedaan distribusi tekanan pada ''valve'' saat di-''import'' ke perangkat lunak Paraview dan hanya memberikan warna biru secara keseluruhan. Hal tersebut membuat distribusi tekanan dan ''pressure drop'' tidak dapat diamati. Untuk kedepannya, akan dilakukan perbaikan dimulai dari perbaikan perangkat lunak yang digunakan.<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 2 | Kamis 19 November 2020 ''' ==<br />
Pada hari ini kami mempelajari bagaimana menggunakan modelica untuk menyelesaikan permasalahan yang ada di modelica.<br />
<br />
<br />
<br />
[[File:Antumisasi.png|400px|thumb|center|Tampilan Modelica]]<br />
<br />
<br />
<br />
[[File:Batamm.png|400px|thumb|center|Tampilan Modelica]]<br />
<br />
kami membahas juga mengenai sistem fluida itu sendiri, dimulai dari definisinya hingga pembahasan mengenai peran dari segitiga kecepatan pada ''blade'' mesin fluida.<br />
<br />
[[File:3_di_aireng.PNG|400px|center|thumb|pembahasan di kelas]]<br />
<br />
Sketsa tersebut menggambarkan juga tentang bagian-bagian dari blade, diantaranya ''hub'' dan ''tip''. Kedua komponen tersebut menyusun cara untuk menghitung spesifikasi dari mesin fluida terkait. Disampaikan juga bahwa analisis tersebut dapat menggunakan tiga metode, yaitu eksperimental, CFD (Computational Fluid Dynamics), dan teoritis. Ketiga metode tersebut saling melengkapi dan memiliki keuntungan-kerugiannya masing-masing. Eksperimental memiliki ''reliability'' paling tinggi karena secara real dilaksanakan sebuah penelitian terkait sebuah simulasi. Metode teoritis tidak lebih real daripada eksperimental, tetapi cukup efisien karena hanya memerlukan perhitungan (tidak perlu melakukan eksperimen), serta hanya bisa untuk sebuah kasus. Sementara itu, metode CFD adalah cara yang paling praktis untuk digunakan dan dapat dipraktekkan pada kondisi yang berubah-ubah, misal simulasi berputarnya sebuah turbin. Namun, CFD belum divalidasi secara langsung seperti kedua metode sebelumnya.<br />
<br />
[[File:5_di_aireng.PNG|400px|center|thumb|pembahasan di kelas]]<br />
<br />
Sesi kelas dilanjutkan dengan berdiskusi terkait perbedaan turbin impuls dan turbin reaksi. Kami juga berdiskusi terkait perbedaan mendasarnya, serta perbedaan bentuk dasar geometri ''blade''-nya, dimana ''blade'' turbin impuls lebih cekung.<br />
<br />
<br />
<br />
==='''Tugas 2: Mencoba Example dari Library OpenModelica'''===<br />
<br />
Tugas ketiga yang diberikan kepada kelas Sistem Fluida 03 adalah mengkaji dan mempelajari simulasi permodelan sistem fluida pada aplikasi OpenModelica, lebih spesifiknya adalah menggunakan fitur Examples di bagian Fluid Library. Kami ditugaskan untuk merekap hasil pembelajaran kita di air.eng.ui.ac.id seperti biasa.<br />
<br />
Melalui fitur yang ada di OpenModelica tersebut, contohnya Example (fluid library), sepertinya kita dapat melakukan simulasi aliran hingga sistem fluida (perpipaan).<br />
<br />
[[File:Fiturexample2.png|200px|center]]<br />
<br />
Gambar di atas adalah subfitur dari fitur Example yang terdapat di Library Fluid. Hasil pelajaran yang saya dapatkan adalah fitur-fitur tersebut dapat digunakan untuk menjalankan simulasi aliran sistem fluida. Kendati demikian, saya belum menemukan cara untuk dapat melakukan simulasi menggunakan aplikasi ini, proses tersebut masih saya lakukan dengan mencari referensi dan video di YouTube. Sejauh ini, saya menggunakan referensi modul OpenModelica, tayangan YouTube mengenai OpenModelica, dan bertanya kepada sesama rekan sekelas, dimana proses tersebut masih berlanjut hingga tulisan ini dibuat.<br />
<br />
Lebih dari itu, kita juga sudah dapat melakukan simulasi sistem fluida karena OpenModelica telah menyediakan ''template'' simulasi sistem fluida. ''Template'' tersebut dapat dilakukan dengan cara mengklik PumpingSystem pada fitur Examples. Berikut adalah ''template'' simulasi aliran fluida tersebut.<br />
<br />
[[File:Pumpsystem.PNG|500px|thumb|center|Simulasi aliran sistem fluida dari aplikasi OpenModelica]]<br />
<br />
<br />
Selain itu, ada pula fitur yang lain mengenai ''tank'' dengan masih melalui fitur Examples. Saya mencoba untuk ''input'' EmptyTank dan TankWithOverflow pada fitur tersebut, kemudian akan ditampilkan mengenai sketsa simulasi beserta metoda numerik atau ''coding''-nya.<br />
<br />
[[File:Emptytanks.PNG|500px|thumb|center|Fitur EmptyTanks]]<br />
<br />
[[File:Overflowtank.PNG|500px|thumb|center|Fitur TanksWithOverflow]]<br />
<br />
<br />
Kemudian, saya mencoba untuk melakukan ''simulate'' pada TankWithOverFlow yang sudah tersedia. Maka, saya memperoleh besaran angka mengenai tekanan dan properti lainnya. Di bawah ini adalah gambaran dari hasil perhitungan atau hasil ''simulate'' yang dilakukan.<br />
<br />
[[File:Hasiltank.PNG|500px|thumb|center]]<br />
<br />
but juga didapatkan besaran dari data yang telah disebutkan, seperti tekanan (1.589 bar), temperatur (20 degC), mass flow (2 kg/s), dan lain-lain<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 3 | Kamis 26 November 2020 ''' ==<br />
<br />
Pertemuan hari ini dibuka Pak Dai dengan memperkenalkan Pak Hariyo yang akan berbagi ilmu dengan kami terkait simulasi di open moelica. Selain itu, Pak Dai mengajak berdiskusi mahasiswa yang ada di kelas tentang definisi pemodelan sistem fluida. Lalu, yang saya dapat mengenai pemodelan sistem fluida dari penjelasan Pak Dai adalah sebagai berikut :<br />
<br />
Pemodelan fluida adalah usaha untuk mempelajari sistem aktual melalui suatu sistem yang disimplifikasi. Model tersebut adalah sistem yang disederhanakan yang bertujuan untuk mempresentasikan kondisi aktualnya. Permodelan itu sangat diperlukan karena bisa mempersulit proses saat menghadapi kondisi yang aktual yang komplek seperti skala yang besar, temperatur yang tidak tentu, dan semacamnya. <br />
<br />
Dari hal tersebut diperlukan pembuatan sistem untuk replika dari kondisi aktual tersebut. Sistem yang dibuat juga akan mempermudah dalam mempelajari mata kuliah terkait, yaitu Sistem Fluida dalam perubahan-perubahan variabel pada model dari sistem.<br />
<br />
Model dibagi menjadi 2, yaitu Model Fisik dan Model Virtual.<br />
<br />
Model Fisik merupakan pembuatan pemodelan dari alat tersebut. Sementara, Model Virtual adalah pembuatam pemodelan dengan cara menggunakan komputer atau komputasi yang memerlukan sistem fisika atau ilmu dasar, seperti prinsip fluida.<br />
<br />
Selain diskusi tersbut, Pak Hariyo memberikan arahan untuk simulasi menggunakan aplikasi OpenModelica mengenai Two Tanks, yaitu sebuah sistem fluida yang berbentuk horizontal & Empty Tank yang berbentuk vertikal.<br />
<br />
'''Analisa Two Tanks'''<br />
<br />
Pada deskripsi pada kolom di samping kanan. Terdapat penjelasan atau deskripsi singkat mengenai sistem example tersebut. Dikatakan bahwa terdapat dua pipa dengan ketinggian fluida pada tank satu dan dua berturut-turut adalah 0.9 dan 0.2 m beserta temperaturenya. Kemudain juga tertulis bahwa aliran akan mengalami titik equilibrium pada waktu 1.5 s dimana setelah itu tidak akan ada perubahan volume atau ketinggian air relative terhadap waktu. Dalam mencapai waktu 1.5 maka air akan mengalami perubahan yaitu penurunan volume pada tank 1 dan kenaikan pada tank 2 seiring terjadi perpindahan fluida dari tank 1 menuju tank 2 sampai tidak terjadi aliran kembali pada saat ketinggian fluida pada tank mencapa 0.5 m.<br />
[[File:Ysbp w3 1 1.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
[[File:Ysbp w3 1 2.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Berikut ini adalah laman coding dari pemodelan yang hendak disimulasikan.<br />
[[File:Ysbp w3 1 3.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Nomor 1 adalah maximum waktu dimana simulasi akan berhenti secara otomatis pada waktu 1.5 dan klik ok untuk melaksanakan simulasi.<br />
[[File:Ysbp w3 1 4.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Foto berikut adalah parameter atau dimensi pada tank. Baik tank satu dan dua memiliki area yang sama namun yang membedakan adalah ketinggian fluida pada masing-masing tangki.<br />
[[File:Ysbp w3 1 5.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Foto berikut adalah parameter atau dimensi pada pipa. Tentunya untuk dimensi dapat kita atur atau setting sedemikian rupa sesuai dengan kehendak dan kebutuhan kita dalam mensimulasikan suatu aliran fluida.<br />
[[File:Ysbp w3 1 6.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Jadi skema yang saya pikirkan adalah: Karena terdapat perbedaan ketinggian fluida pada tank satu dan dua sehingga sesuai dengan hukum aliran fluida, air akan mengalir dari daerah yang lebih tinggi menuju reservoir atau posisi yang lebih rendah. Maka pada simulasi ini tank 1 akan mengalami pengurangan volume dan tank dua akan mengalami kenaikan seiring adanya aliran fluida melalui pipa sampa pada titik equilibrium pada waktu 1.5 s dan ketinggian kedua tank adalah 0.5 m<br />
[[File:Ysbp w3 1 7.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
'''Analisis Empty Tanks'''<br />
<br />
Pada simulasi kedua ini, Pak Hariyo mencoba menggunakan fitur empty tanks yang dapat diakses dari libraries, yaitu: Modelica -> FLuid -> Examples -> Tanks -> Empty Tanks. Pada fitur ini dapat kita lihat pada default settingsnya terdapat dua tank yang dihubungkan oleh suatu pipa. Adapun fitur tersebut adalah empty tanks dimana pada simulasi ini terdapat dua tanki yang dihubungkan oleh satu pipa antara satu dengan lainnya. Berikut ini adalah penampang gambar fitur empty tanks:<br />
[[File:Ysbp w3 2 1.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Berikut ini adalah pemodelan dari dua buah tank (tank satu dan tank dua) yang dihubungkan melalui suatu pipa beserta asumsi gravitasional pada pojok kanan atas.<br />
[[File:Ysbp w3 2 2.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Berikut ini adalah bentuk coding dari pemodelan empty tanks.<br />
[[File:Ysbp w3 2 3.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Kemudian apabila kita mengklik pada tank maka akanterdapat settingan untuk mengatur parameter tank tersebut. Pada pemodelan ini cross section dan tinggi tank satu dan dua adalah sama (Volume sama juga). Namun yang membedakan adalah tinggi ataupun volume dari fluida yang terdapat di dalam tank. dimana pada tank satu sebesar 1 m^3 dan tank dua sebesar 10^-6 m^3.<br />
[[File:Ysbp w3 2 4.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Berikut ini adalah gambar parameter dari pipa yang menghubungkan tank satu dan dua.<br />
[[File:Ysbp w3 2 5.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Sebelum dilakukan simulasi, dilakukan terlebih dahulu setup simulasi dengan menentukan time start/stop. Pada simulasi ini time terset selama 50 detik. Setelah itu dapat mengklik 'Ok' untuk memulai simulasi.<br />
[[File:Ysbp w3 2 6.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Setelah dilakukan simulasi akan muncul fitur plotting secara otomatis pada layar. Dengan mencentang parameter volume pada tank satu dan dua, kita dapat melihat grafik perubahan volume pada pipa satu dan dua. Dimana volume pada tank satu berkurang sementara volume pada tank dua menunjukan kenaikan seiring terjadinya aliran fluida dari tank satu menuju tank dua melalui pipa. Sampai pada posisi pipa satu kosong dan pipa dua terisi sebanyak volume pipa satu yaitu sebanyak 1 m^3<br />
[[File:Ysbp w3 2 7.jpg|600px|thumb|center]]<br />
<br />
<br />
<br />
==='''Tugas 3: Analisis Pemodelan Sistem Dengan Tools Openmodellica'''===<br />
<br />
'''Open Modelica Heating System'''<br />
[[File:Tugas3_sifluu_1.png|center|400px|thumb|Heating System]]<br />
1. Deskripsi Uraian Fisik<br />
Pada model sistem fluida ''Heating System'', tujuan dari sistemnya adalah untuk memanaskan fluida melalui sebuah skema sistem fluida dan dipanaskan dengan suatu sistem pemanasan. Nemun, di situ juga terdapat keterlibatan dari komponen-komponen controlling system. Komponen tersebut berfungsi untuk memberikan feedback dan menyesuaikannya dengan temperatur fluida yang diinginkan.<br />
<br />
'''2. Prosedur analisa pemodelan'''<br />
<br />
'''3. Analisis dan Intepretasi Hasil Pemodelan'''<br />
<br />
'''4. Konsep utama hukum fisika yang diimplementasikan dalam pemodelan'''<br />
'''5. Hasil simulasi parameter untuk mendukung kesimpulan yang diperoleh'''<br />
<br />
<br />
'''Open Modelica Three Tanks'''<br />
[[File:Tugas3_sifluu_2.png|center|400px|thumb|Three Tanks]]<br />
<br />
'''1. Deskripsi Uraian Fisik'''<br />
Pada model sistem fluida ''Three Tanks'' menunjukkan adanya 3 buah tanki yang berisi fulida(air), disetiap tanki memiliki volume air yang berbeda, yaitu pada tanki pertama berisi air dengan volume 8 m^3,serta tangki kedua dan ketiga terisi air dengan volume 3 m^3 .<br />
<br />
'''2. Prosedur analisa pemodelan'''<br />
Dalam melakukan permodelan analisa three-tank di openmodelika, kita dapat dilakukan dengan langkah-langkah berikut:<br />
<br />
a.Membuka aplikasi openmodelica<br />
<br />
b.Membuka library openmodelica dengan memilih file Three Tank yang dapat ditemukan memalui cara berikut: (Modelica - >Fluid ->Example -> Tanks => Three Tanks)<br />
<br />
c.Cek gambar permodelan yang akan di analisis, jika sesuai maka check kodingan dengan mengklik symbol checklist berwarna hijau.<br />
<br />
d.Jika semua variable sudah sesuai, maka lakukan simulasi dengan meng klik symbol (->) berwarna hijau dan tunggu beberapa saat untuk mengatahui hasil simulasinya.<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 3 | Kamis 26 November 2020 ''' ==klik ploting yang terdapat di pojok kanan bawah sebelah model sehingga kita dapat melihat hasil simulasi dan dapat di replesentasikan dalam bentuk grafik dengan mencentang variable yang ingin dibandingkan.<br />
<br />
f.Jika ingin mensimulasikan pada interval waktu tertentu maka, kit abs klik symbol S pada bagian model dan mengubah stop time sesuai dengan interval waktu yang kita butuhkan<br />
<br />
<br />
'''3. Analisis dan Intepretasi Hasil Pemodelan'''<br />
<br />
'''4. Konsep utama hukum fisika yang diimplementasikan dalam pemodelan'''<br />
<br />
'''5. Hasil simulasi parameter untuk mendukung kesimpulan yang diperoleh'''<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 4 | Kamis 3 Desember 2020 ''' ==<br />
<br />
Pada pembelajaran kali ini, kami mempelajari simulasi di perangkat lunak OpenModelica. Materi kelasnya adalah remodeling dari examples pada open modelica. <br />
<br />
[[File:3des2020dokum1.jpg|500px]]<br />
<br />
1. Pertama menginput semua equipment pada modeling sheet.<br />
<br />
2. Lalu menyusun dan menyambungkan equipment menjadi sistem<br />
<br />
3. Lalu isi parameter di setiap equipment. Check modeling.<br />
<br />
4. Simulasikan.<br />
<br />
Berikut hasil remodelling dari example. Bagian kiri adalah example dan bagian kanan adalah remodelling.<br />
<br />
[[File:TT2.jpg|500px]]<br />
<br />
Lalu remodeling empty tank dan perbandingan hasilnya seperti ini<br />
<br />
[[File:ET001.jpg|500px]]<br />
<br />
Lalu melakukan permodelan konservasi massa pada control volume.<br />
<br />
[[File:consmass.jpg|700px]]<br />
<br />
Berikut kodingnya<br />
<br />
[[File:consmass1.jpg|700px]]<br />
<br />
dan berikut hasilnya<br />
<br />
[[File:consmass2.jpg|700px]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
==='''Tugas 4: Pemodelan Sistem Fluida dengan OpenModelica'''===<br />
<br />
Perhatikan gambar sistem fluida di dalam suatu Siklus Kombinasi Pembangkit Daya (Combined Cycle Power Plant) seperti diberikan dalam gambar, dan berilah uraian penjelasan pertanyaan berikut :<br />
<br />
[[File:Sistem Fluida pr4.png|500px|center|thumb|ThermoSysPro.Examples.CombinedCyclePowerPlant.CombinedCycle_Load_100_50]]<br />
<br />
<br />
'''1. Bagaimanakah analisa termodinamika (konservasi massa dan energi) pada sistem tersebut, buat skematik analisisnya.'''<br />
<br />
Model Combined Cycle Power Plant digunakan untuk mensimulasikan reduksi beban berlangkah pada power generator dari 100% menjadi 50% dalam waktu 800 detik. Terdapat 2 sistem dalam simulasi ini, yaitu sistem dengan ''gas turbine'' dan ''steam turbine.'' Berikut adalah keterangan mengenai sistem ''gas turbine'' dan steam turbine.''<br />
<br />
<br />
'''a. Gas Turbine'''<br />
[[File:Screen Shot 2020-12-10 at 02.27.41.png|200px|right|thumb|Gas Turbine dalam simulasi]]<br />
Komponen:<br />
<br />
(-) Compressor : Meningkatkan tekanan udara dan temperature udara sebelum dialirkan menuju combustion chamber . Proses pada compressor adalah isentropic-adiabatik<br />
<br />
(-) Combusition Chamber: Tempat dimana udara yang sudah dinaikan pressure dan temperature di kompresor disatukan dengan bahan bakar menyebabkan temperature udara meningkat dengan kondisi isobaric. Udara panas hasil ruang bakar diteruskan ke turbine.<br />
<br />
(-) Turbine : Gas panas yang memiliki temperature dan pressure tinggi diteruskan ke turbin untuk memutarkan turbin. Hasil dari turbin ada dua. Yaitu power yang nantinya akan diteruskan ke altenator generator dan udara panas hasil dari turbin gas yang akan diteruskan ke Heat Recovery Steam Generator.<br />
<br />
<br />
Sistem:<br />
<br />
Gas Turbine yang berputar akibat dari panas yang di hasilkan pada combustiom chamber yang di aliri oleh nozzle menuju turbin. Siklus yang terjadi dalam gas turbine adalah siklus rankine.<br />
[[File:Rankine-cycle.jpg|200px|center|thumb|Siklus Rankine]] <br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
'''b. Steam Turbine'''<br />
[[File:Screen Shot 2020-12-10 at 02.45.29.png|300px|right|thumb|Gas Turbine dalam simulasi]]<br />
Komponen:<br />
<br />
(-) Heat Recovery Steam Generator (HRSG) adalah equipment yang digunakan untuk menggunakan panas dari terusan turbin gas panas yang digunakan untuk memutarkan turbin multi stage dari HP, MP dan LP.<br />
<br />
<br />
Sistem :<br />
Panas turbin masuk HRSG dan dipanaskan kembali diteruskan ke turbin multi stage turbin dan memutarkan turbin. Semua turbin yang memutarkan shaft di searahkan di alternater agar menyelaraskan Gerakan shaft untuk memutarkan generator dan menghasilkan listrik. Pada LP turbine uap panas dimasukan ke condenser. Uap panas diubah menjadi liquid di condenser. Liquid dipompa kan lagi ke LP drum untuk di siklus ulang di HRSG. Gas Turbine Engine menggunakan siklus braytone dan Steam turbine menggunakan siklus rankine.<br />
[[File:Bryton-cycle.jpg|300px|center|thumb|Bryton Cycle]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
'''2. Lakukan identifikasi komponen-komponen utama pada sistem serta berilah deskripsi fungsi kerjanya dalam sistem dan penjelasan analisis parameter yang digunakan.'''<br />
<br />
<br />
'''Bagian 1: Turbin Gas'''<br />
<br />
*Rangkaian Gas Turbine<br />
[[File:TugasSistem16.PNG|400px|center|thumb|Rangkaian Gas Turbine]]<br />
<br />
<br />
*'''Compressor''': Meningkatkan tekanan udara dan temperature udara sebelum dialirkan menuju combustion chamber . Proses pada compressor adalah isentropic-adiabatik<br />
[[File:TugasSistem17.PNG|400px|center|thumb|Compressor]]<br />
<br />
<br />
*'''Gas Turbine:''' untuk mengubah energi dari tekanan pada suatu fluida menjadi energi kinetik yang nantinya digunakan untuk memutar generator.<br />
[[File:TugasSistem18.PNG|400px|center|thumb|Gas Turbine]]<br />
<br />
<br />
*'''Combustion Chamber:''' Ruang pembakaran/bertemunya bahan bakar dan udara untuk menghasilkan energi panas<br />
<br />
[[File:TugasSistem20.PNG|300px|left|thumb|Combustion Chamber(1)]]<br />
[[File:TugasSistem19.PNG|400px|center|thumb|Combustion Chamber(2)]]<br />
[[File:TugasSistem21.PNG|400px|center|thumb|Combustion Chamber(3)]]<br />
<br />
<br />
<br />
'''Bagian 2: HRSG (Steam Generator)'''<br />
*'''Condenser:''' Untuk mengkondensasikan uap hasil pembuangan ekstraksi turbin menjadi titik-titik air (air kondensat)<br />
[[File:TugasSistem2.PNG|400px|center|thumb|condenser]]<br />
<br />
<br />
*'''Drum:''' Tempat penampungan air panas dan tempat terbentuknya uap<br />
[[File:TugasSistem3.PNG|400px|center|thumb|Drum]]<br />
<br />
<br />
*'''Generator:''' Pembangkit listrik dengan mengubah energi mekanik menjadi energi listrik<br />
[[File:TugasSistem4.PNG|400px|center|Generator]]<br />
<br />
<br />
*Superheater Heat Exchanger: untuk memanaskan uap jenuh yang keluar dari steam drum, dengan memanfaatkan gas panas hasil pembakaran. Terdiri dari 3 komponen yaitu 3 yaitu superheater HP,MP dan LP.<br />
[[File:TugasSistem5.PNG|400px|center|Superheater Heat Exchanger]]<br />
<br />
<br />
*Evaporator Heat Exchanger<br />
[[File:TugasSistem6.PNG|400px|center|thumb|Evaporator]]<br />
<br />
<br />
<br />
*Economiser Heat Exchanger<br />
[[File:TugasSistem7.PNG|400px|center|thumb|Economiser]]<br />
<br />
<br />
<br />
*'''Pipe:'''sebagai penyaluran fluida di system.<br />
[[File:TugasSistem8.PNG|400px|center|thumb|Pipe]]<br />
<br />
<br />
*'''Pump:''' untuk menggerakan fluida dengan menaikkan tekanan pada fluida<br />
[[File:TugasSistem9.PNG|400px|center|thumb|Pump]]<br />
<br />
*'''Steam Turbine''' <br />
<br />
Stodola Turbine: mengubah energi potensial uap menjadi energi kinetik dan selanjutnya diubah menjadi energi mekanis dalam bentuk putaran poros turbin. Steam turbine berputar akibart dari uap panas HRSG. Pada steam turbine ada 3 turbine multistage dimana turbine High Pressure, Medium Pressure dan Low Pressure yang sama sama menggerakan shaft untuk memutarkan generator. Berikut parameter dari steam turbine.<br />
[[File:TugasSistem10.PNG|400px|center|thumb|Steam Turbine]]<br />
<br />
<br />
*'''Control Valve :''' valve yang digunakan sebagai pengontrol laju aliran fluida yang berada pada system yaitu control valve<br />
[[File:TugasSistem11.PNG|400px|center|thumb|Control Valve]]<br />
<br />
<br />
*'''Water Mixer:'''sebagai penyampur fluida di HRSG<br />
[[File:TugasSistem12.PNG|400px|center|thumb|Water Mixer]]<br />
[[File:TugasSistem13.PNG|400px|center|thumb|Water Mixer]]<br />
<br />
<br />
*'''Water Splitter'''<br />
[[File:TugasSistem14.PNG|400px|center|thumb|Water Splitter]]<br />
[[File:TugasSistem15.PNG|400px|center|thumb|Water Splitter]]<br />
<br />
<br />
'''3. Medium fluida kerja apa saja yang terjadi dalam proses siklus tersebut, dan bagaimanakah proses analisis perhitungan dalam pemodelan.'''<br />
<br />
Medium fluida kerja yang bekerja dalam proses tersebut sebagian besar adalah Mesin Fluida, yaitu:<br />
<br />
(-)Turbin Gas (Menghasilkan kerja) dari Natural Gas ke Superheated gas<br />
<br />
(-)Turbin Uap (Menghasilkan kerja) Uap panas dan superheated gas<br />
<br />
(-)Pompa Sentrifugal (Membutuhkan kerja) Fluida cair<br />
<br />
(-)Kompresor (Membutuhkan kerja) Natural gas<br />
<br />
Pada Analisa perhitungannya menggunakan hukum konservasi energi dan konservasi massa. Pada kompresor, pompa,turbin, dan HRSG mengalami proses adiabatik di mana proses adiabatik adalah proses yang tidak terjadi pergantian kalor dari sistem kelingkungan ataupun sebaliknya. Pada proses ini diasumsikan kondisi steady state dan energi kinetic potensial diabaikan.<br />
<br />
<br />
<br />
'''4. Jelaskan flow line (jalur koneksi) masing-masing yang diberi warna hitam, merah, dan biru sesuai dengan interkoneksi yang diberikan dalam diagram tersebut.'''<br />
<br />
- Jalur hitam<br />
<br />
Jalur koneksi warna hitam yang tebal pada sistem Combined Cycle Power Plant menunjukkan alur gas yang terjadi pada sistem tersebut. Pada sistem tersebut, jalur gas tersebut adalah jalur suplai udara pada Gas Turbine dan jalur exhaust dari Gas Turbine<br />
<br />
- Jalur merah<br />
<br />
Jalur koneksi warna merah pada sistem Combined Cycle Power Plant menunjukkan alur uap temperatur tinggi pada sistem. Jalur uap tersebut melalui bagian Heat Exchanger, dan menyuplai uap untuk menggerakkan Turbin Uap Stodola.<br />
<br />
- Jalur biru<br />
<br />
Jalur koneksi warna biru pada sistem Combined Cycle Power Plant menunjukkan alur uap temperatur rendah pada sistem. Jalur ini terdapat di proses Heat Exchanger terutama pada bagian economizer, dan tangki penyimpanan.<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 5 | Kamis 10 Desember 2020 ''' ==<br />
<br />
Pada pembelajaran sistem fluida hari ini, Pak Hariyo membahas kembali mengenai pemodelan sistem fluida. Salah satu pemodelan sistem yang dianalisa adalah model kompresor yang terdapat di dalam library ThermoSysPro.<br />
<br />
Kemudian kami diminta untuk melakukan remodelling dari kompresor. Pertama kita harus mengidentifikasi komponen-komponen yang terdapat pada model kompresor. Pada model kompresor, terdapat kompresor, pipa, dan sumber kondisi batas, dan pembuangan (sink).<br />
<br />
Pada komponen-komponen pada model kompresor, terdapat parameter-parameter yang dapat diubah. Seperti contoh pada komponen kompresor, terdapat parameter Compression Factor, Isentropic Efficiency, dan Power Losses due to hydrodynamic friction.<br />
<br />
<br />
OpenModelica menyediakan fitur skema kompresor yang dapat diakses dari librarynya dalam ThermoSysPro--> Examples--> SimpleExamples--> TestCompressor, dimana skemanya menapilkan gambaran seperti gambar berikut.<br />
<br />
[[File:TestKompresor.PNG|360px|center|thumb|Diagram Test Compressor dari OpenModelica]]<br />
<br />
Berangkat dari hal tersebut, kami diminta untuk mensimulasikan permodelan kompresor yang sama, hanya saja susunan komponen sistem fluidanya kami yang menyusun secara manual. Kemudian dari hal tersebut, kami diminta untuk membandingkan hasil simulasi template dari OpenModelica dengan hasil dari yang kami buat.<br />
<br />
Gambaran dari komponen kompressor tersebut dapat diakses dengan Machines--> Components--> Compressor, dan tampilannya sebagai berikut.<br />
<br />
[[File:KompresorVian.PNG|150px|center|thumb|Element kompresor dari environtment openmodelica]]<br />
<br />
setelah itu kami melakukan remodelling dari contoh sistem kompresor tersebut. Kemudian di akhir pertemuan pak Hariyo memberikan kami Tugas Besar<br />
<br />
== ''' Pembelajaran Sistem Fluida 6 | Kamis 17 Desember 2020 ''' ==<br />
<br />
Pada minggu ini, kelas sistem fluida diisi oleh kuliah tamu yag diisi oleh Pak Dr. Harun alumni S3 DTM yg juga berkecimpung di sektor industri pembangkit tenaga listrik bersedia untuk memberikan materi. Beliau adalah CEO PT Indopower Internasional. <br />
<br />
Kuliah kali ini membahas mengenai Combined-Cycled Power Plant (CCPP) yang digunakan dalam industri untuk membangkitkan listrik menggunakan combined cycle.<br />
<br />
Evaluasi dari combined cycle salah satunya adalah efisiensi, harga, yang mnejadi patokan pemilihan tander. <br />
<br />
<br />
Sebelum membahas mengenai CCPP, pak Harun memberikan sedikit pengenalan mengenai turbin gas. Di awal tahun 1950, sekitar 224 turbin gas mulai beroperasi di seluruh dunia. Kapasista turbin gas pada saat itu berkisar sekitar 27.000kW. Turbin gas merupakan combustion turbine yang memiliki beberapa konfigurasi seperti turbojet, turboprop, turboshaft, high-bypass turbofan, low bypass afterburning turbofan. Sekedar pengetahuan, turboprop biasanya dipasang di pesawat karena paling hemat bahan bakar dibanding gas turbin lainnya. Turbin gas terdiri dari 2 tipe: 1.) Heavy Duty; 2.) Aeroderivative. Untuk siklus gas turbin yang digunakan adalah siklus Brayton.<br />
<br />
Terdapat beberapa pertimbangan dalam memilih turbin gas, beberapa pertimbangan tersebut adalah tahun dibuat produknya, efisiensi site, heat rate, dan fuel consumption<br />
<br />
CCPP merupakan pembangkit listrik yang menggunakan 2 siklus yaitu siklus dari turbin gas (Brayton Cycle) dan siklus dari turbin uap (Rankine Cycle). Secara garis besar digambarkan oleh flow berikut:<br />
<br />
[[File:Combined Cycle Power Plant FlowDiagram.jpg|thumb|Flow diagram sederhana dari Combined Cycle Power Plant|800px|center]]<br />
<br />
[[File:TurbinVian7.JPG|500px|center]]<br />
<br />
Dengan memanfaatkan energi sisa dari turbin gas untuk menggerakkan turbin uap, maka efisiensi dari pembangkit listrik jenis ini tinggi.<br />
<br />
=='''Sinopsis Tugas Besar'''==<br />
Pada tugas besar kali ini saya akan mensimulasikan suatu sistem fluida untuk pembangkitan daya listrik menggunakan mesin-mesin fluida. Kali ini, saya akan melakukan suatu simulasi pada drum boiler menggunakan perangkat openmodelica. Steam Drum atau drum boiler adalah salah satu komponen pada boiler pipa air yang berfungsi sebagai reservoir campuran air dan uap air, dan juga berfungsi untuk memisahkan uap air dengan air pada proses pembentukan uap superheater. Namun tidak semua boiler pipa air (water tube) yang menggunakan steam drum ini. Boiler supercritical beroperasi pada tekanan sangat tinggi di atas tekanan kritis, sehingga tidak dimungkinkan terbentuk gelembung-gelembung uap air, karena itulah boiler supercritical tidak memerlukan steam drum untuk memisahkan air dengan uap air.<br />
<br />
[[File:Boiler drum fig1.jpg|300px|center|thumb|Ilustrasi Boiler Drum Source: https://www.eurotherm.com/process-control-applications/boiler-drum-level-control/]]<br />
<br />
== ''' Tugas Besar''' ==<br />
<br />
==='''Judul: Pemodelan ''Drum Boiler'' untuk keperluan PLTU dengan Menggunakan Perangkat OpenModelica'''===<br />
<br />
Oleh:<br />
Iza Azmar Aminudin (1806233316)<br />
<br />
===Pendahuluan===<br />
Kebutuhan energi di Indonesia yang semakin sehari akan semakin meningkat seiring dengan semakin banyaknya pertumbuhan manusia dan juga mobilitas manusia modern yang sangat tinggi dan oerlu ditunjang oleh energi yang cukup. Salah satu sumber energi yang sering dimanfaatkan di Indoensia adalah listrik dari PLTU. Di sisi lain, Pembangkit uap atau boiler adalah satu komponen penting dalam PLTU, dimana bolier berperan merubah panas dari sumber energi menjadi ke fluida pendingin primer ke pendingin sekunder yang menghasilkan uap untuk menggerakkan turbin, kualitas uap yang dihasilkan berpengaruh terhadap keluaran daya listrik PLTU. Salah satu komponen pada boiler adalah Steam Drum yang berfungsi menampung air umpan sistem dalam pembuatan uap yang temperaturnya cukup tinggi dan memisahkan fluida antara fase gas dan fase cair. <br />
<br />
Pembangkit uap merupakan adalah proses yang kompleks dan rumit dan berperilaku nonlinier (Adam, 1999). Model matematika lengkap biasanya menggabungkan beberapa aspek. Untuk pemodelan boiler untuk skala besar biasa dilakukan dengan menggunakan software besar dan berbasar seperti RELAP, TRAC dan Reyes walau demikian software ini mahal dan rumit. Sedangkan model sederhana lebih cocok untuk digunakan dalam pemodelan sistem dan untuk dikembangkan dalam penelitan bidang kendali pada suatu universitas. Untuk itu, pada kesempatan ini, penulis akan membuat suatu pemudelan sederhana dengan menggunakan software open modelica sebagai perangkat untuk mensimulasikan salah satu aplikasi sistem fluida yaitu drum boiler.<br />
<br />
Tugas besar sistem fluida dilaksanakan untuk dapat membantu kami memahami aplikasi mata kuliah sistem fluida (perpipaan beserta mesin fluidanya) pada suatu sistem. Tugas besar berbentuk suatu simulasi yang dilakukan dengan mengaplikasian perangkat lunak OpenModelica karena kondisi secara ril dapat ditinjau dengan metode tersebut. Dengan menggunakan aplikasi ini, kami juga dapat mendapatkan gambaran dengan mudah terkait berbagai aspek pada waktu yang sesungguhnya sesuai dengan parameter dan variabel yang kita tentukam secara real time.<br />
<br />
Terdapat tiga proses perhitungan dalam sistem fluida, seperti yang pernah disebutkan di kelas, yaitu secara eksperimental, simulasi, dan perhitungan manual (teoritis) untuk validasi. Selain itu, apabila kami melakukan simulasi secara nyata dengan miniatur atau prototipe komponen, hal tersebut tidak memungkinkan. Jika melakukan perhitungan dengan teoritis, maka hal tersebut perlu dilatih pada saat kami berkuliah dan perhitungan manual akan melibatkan perhitungan yang rumit dan banyak faktor faktor yang diabaikan seperti kondisi yang dianggap steady state. Dengan begitu, kami melakukan simulasi ini akan dirasa paling cocok apabila menggunakan metode CFD (komputasi).<br />
<br />
<br />
<br />
===Dasar Teori===<br />
Boiler adalah bejana tertutup yang menyediakan sarana untuk mengkonversi air menjadi uap. Uap di bawah tekanan kemudian digunakan untuk mentransfer panas untuk selanjutnya menajadi uap. Boiler atau pembangkit uap uap adalah suatu sistem atau peralatan yang mengubah energi seperti energi kimia dari bahan bakar seperti batubara, minyak, gas atau energi nuklir menjadi energi panas dan menggunakan untuk memanaskan air menjadi uap air. Uap air yang dihasilkan kemudian digunakan untuk memanaskan bahan atau melakukan kerja mekanik melalui sebuah mesin berputar seperti turbin. Pada pembangkit lisrik maka turbin akan menggerakan generator penghasil arus listri. Secara umum, boiler ap memiliki dua subsistem utama. Subsistem pertama adalah tungku boiler dimana bahan bakar dan udara dicampur dan dibakar untuk menghasilkan gas panas buang. Sedangkan subsistem kedua adalah subsistem transfer panas yang biasanya terdiri steam drum. Steam Drum adalah suatu alat pada boiler yang berfungsi menampung air dari feedwater sistem dalam pembuatan uap yang temperaturnya cukup tinggi dan memisahkan fluida antara fase gas dan fase cair (steam).<br />
<br />
Besar/kualitas steam yang dihasilkan baik itu suhu, tekanan maupun laju aliran steam sangat dipengaruhi oleh aliran gas buang panas yang dihasilkan dari pembakaran di dalam turbin gas. Di samping itu, steam yang dihasilkan juga dipengaruhi oleh level dari drum itu sendiri. Untuk bisa dihasilkan steam dengan kualitas yang baik tersebut, maka berbagai parameter di dalamnya harus dapat dikontrol dengan baik, mengingat karakteristik dinamiknya yang sering berubah menyesuaikan beban proses yang ada. Salah satu komponen kontrol yang penting adalah High Pressure Steam Drum (HP Drum). Parameter kontrol yang harus dijaga dengan baik adalah level air pada steam drum tersebut yang harus selalu dijaga pada ketinggian tertentu. Apabila terlalu tinggi, maka steam akan basah sehingga berpotensi merusak peralatan-peralatan yang menggunakan steam tersebut, seperti steam turbine dan lain-lainnya. Sebaliknya apabila terlalu rendah, maka tube-tube dari boiler yang bersangkutan akan menjadi over heated sehingga umur boiler menjadi singkat.<br />
<br />
Sistem boiler merupakan sistem pembangkit uap panas (steam generator) yang memanfaatkan energi perpindahan panas dari hasil pembakaran untuk mengubah air menjadi produk utama berupa steam. Dua jenis pembangkit daya yaitu berupa turbin gas, dan turbin steam atau dikenal sebagai Combined Cycle (CC), maupun Combined Heat Power (CHP) menghasilkan energi listrik dan panas. Oleh sebab itu boiler dibedakan dalam dua tipe, yaitu:<br />
<br />
'''1.''' Boiler dengan pembakar (fired boiler) yang digunakan pada sistem pembangkit daya dengan turbin steam; <br />
<br />
'''2.''' Boiler tanpa pembakar (unfired boiler atau Heat Recovery Steam Generation/HRSG) yang berfungsi sebagai penukar panas (heat exchanger) untuk mengubah gas panas dan air menjadi steam.<br />
<br />
Karakteristik serta sirkulasi operasi kedua jenis boiler tersebut pada prinsipnya sama yaitu menghasilkan steam dari air dengan memanfaatkan energi panas. Keduanya mempunyai kehandalan (reliability) operasi serta perpindahan panas maksimum yang memegang peranan penting, dan sifatnya kritis terhadap perubahan suhu gas. Salah satu parameter operasi boiler yang harus dijaga dengan baik adalah level/ ketinggian permukaan air dalam HP drum. Untuk boiler dengan kapasitas besar, pengontrolan level steam drum dikenal dengan istilah tiga (three) elemen dan satu (single) elemen level control. Single element level control akan difungsikan pada saat produksi steam masih di bawah 30%, dan begitu lebih besar daripada 30%, maka sistem kontrol level secara otomatis pindah ke three elemen level control. Pada single element, level semata-mata dikontrol oleh level air pada steam drum, sedang pada three element, di mana parameter proses dikontrol adalah kombinasi dari level air pada steam drum, laju aliran steam yang dihasilkan, dan tekanan steam yang dihasilkan.<br />
<br />
Skema Steam Drum untuk produksi uap ditunjukkan pada Gambar berikut ini. dimana diperlihatkan produksi uap menggunakan unit drum-boiler. Air umpan disalurkan oleh pompa feedwater ke dalam steam drum. Karena gravitasi, air mengalir turun melalui downcomer-riser lingkaran tertutup menghasilkan uap jenuh, yang mengalir di sepanjang tabung riser sebelum dikumpulkan dan dimasukkan kembali ke dalam drum, uap jenuh mengalir melalui permukaan air sampai keluar setelah mencapai outlet Steam Drum untuk selanjutnya disalurkan ke turbin uap.<br />
<br />
<br />
[[File:Boiler drum fig1.jpg|300px|center|thumb|Ilustrasi Boiler Drum Source: https://www.eurotherm.com/process-control-applications/boiler-drum-level-control/]]<br />
<br />
<br />
<br />
===Tujuan Penelitian===<br />
Tujuan dari tugas besar ini adalah untuk mengembangkan model sistem Steam Drum pada sistem boiler sederhana yang akan digunakan pada penelitian lanjutan sebagai pengembangan algoritma kendali pada model sistem. Pengembangan yang dilakuan mengacu pada prisip-prinsip sistem fluida.<br />
<br />
<br />
<br />
===Metodologi===<br />
Variabel yang alan dianalisa dalam Steam Drum boiler adalah sebagai berikut:<br />
<br />
'''1. tekanan uap air;'''<br />
<br />
'''2. temperatur uap air;'''<br />
<br />
'''3. dan laju masa air dalam sistem'''<br />
<br />
Pengukuran tekanan air dan temperatur uap pada Steam Drum adalah hal yang sangat penting untuk safety dan efisiensi operasional dari boiler. Dapat dikatakan bahwa Steam Drum adalah jantung dari sebuah boiler. Oleh karenanya dalam merancang dan menganalisa sistem kendali pada bolier diperlukan suatu model Steam Drum yang sederhana ringkas namun mampu digunakan sebagai model sistem yang akan di uji. Varibel yang akan diuji adalah tekanan air normal, suhu air dan uap dalam sistem, dan laju massa air yang mengalir melewati sistem dari pump dan keberadaanya untuk menjadi uap adalah dalam waktunya antara 0 dan 500 detik. <br />
Steam Drum adalah sistem proses atau plant yang bersifat non-linear dan kompleks karena banyaknya interaksi dari variabel variable input dan output sistem. Oleh karenanya untuk menurunkan model matematika, struktur internal dan fungsi subsistem dari boiler harus dipelajari. Model matematika dari boiler ini diturunkan dari kesetimbangan massa dan energi. <br />
<br />
<br />
[[File:Rumus satu api.png |200px|center]]<br />
<br />
<br />
Dengan memenuhi kaidah gerak jatuh bebas maka debit fluida yang keluar dari Steam Drum akan setara akar dari dengan ketinggian fluida dalam Steam Drum dan dikalikan dengan faktor bukan kran/valve out.<br />
<br />
[[File:Rumus dua api.png |200px|center]]<br />
<br />
<br />
<br />
Kesetimbangan energi dapat dituliskan sebagai berikut<br />
<br />
[[File:Rumus tiga api.png |300px|center]]<br />
<br />
'''*Keterangan'''<br />
[[File:Keterangan Rumus.png|300px|left|thumb|keterangan rumus]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Untuk membangun model boiler maka persamaan matematika sistem Steam Drum boiler kemudian di aplikasikan dengan menggunakan paket program Matlabsimulink. Simulink adalah paket program yang sering digunakan untuk pemodelan, dan menganalisa sistem dinamik. Program ini mendukung sistem linier dan non linier dengan pemodelan berbasis waktu. Untuk melakukan ini sejumlah komponen model di pasang bersamaan untuk mensimulasi kelakuan boiler yang lengkap. Sistem yang dibangun adalah sistem multi input multi output (MIMO) dengan 2 masukan yaitu flow input (Fin) dan Kalor (Q) dan keluaran adalah level air (h) dan Suhu (T). <br />
<br />
Secara garis besar berikut adalah Langkah-langkah dalam pelaksanaan tugas besar.<br />
[[File:Diagram nih.png|300px|center]]<br />
<br />
<br />
<br />
===Pemodelan Sistem Fluida===<br />
Pembuatan model drum boiler menggunakan perangkat lunak openmodelica. Model ini menggunakan referensi dari sistem library yang ada dalam perangkat openmodelica. Berikut adalah pembahasan komponen yang digunakan dalam sistem ini.<br />
<br />
'''Komponen'''<br />
<br />
{|class="wikitable"<br />
| '''Simbol'''|| '''Parameter'''||'''Fungsi'''<br />
|-<br />
| <br />
'''Pump'''<br />
[[File:1. Part Pump.png|150px]]<br />
|| [[File:1. Desc pump.png|400px]]<br />
|Pompa yang digunakan adalah pompa sentrifugal. Ketika pompa ini bekerja, maka tekanan fluida akan meningkat dari inlet pompa menuju ke outletnya. Perubahan tekanan akan mendorong cairan ke seluruh sistem.<br />
|-<br />
| <br />
'''Evaporator'''<br />
[[File:2. Part Evaporator.png|150px]] <br />
|| [[File:2. desc evaporator.png |400px]]<br />
|Evaporator merupakan suatu alat yang memiliki fungsi untuk mengubah keseluruhan atau sebagian suatu pelarut dari sebuah larutan berbentuk cair menjadi uap sehingga hanya menyisakan larutan yang lebih padat atau kental, proses yang terjadi di dalam evaporator disebut dengan evaporasi.<br />
|-<br />
| <br />
'''Steam'''<br />
[[File:3. Part Steam.png|100px]] <br />
|| [[File:3. desc steam.png|400px]]<br />
|berfungsi sebagai reservoir campuran air dan uap air, dan juga berfungsi untuk memisahkan uap air dengan air pada proses pembentukan uap superheater. Namun tidak semua boiler pipa air (water tube) yang menggunakan steam drum ini.<br />
|-<br />
| <br />
'''Sink'''<br />
[[File:4. Part Sink.png|100px]] <br />
|| [[ File:4. desc steam.png|400px]]<br />
| Befungsi sebagai pembuang panas adalah penukar panas pasif yang memindahkan panas yang dihasilkan oleh alat elektronik atau mekanik ke sebuah medium fluida yang sering kali berupa pendingin udara atau cair, dan lalu panas akan dikeluarkan dari alatnya dan suhu alat akan tetap terjaga pada suhu yang optimal.<br />
|-<br />
| <br />
'''Furnace'''<br />
[[File:5. Part Furnace.png|100px]] <br />
|| [[File:5. desc furnace.png|400px]]<br />
|Bagian ini merupakan tempat terjadinya pembakaran bahan bakar yang akan menjadi sumber panas, proses penerimaan panas oleh media air dilakukan melalui pipa yang telah dialiri air, pipa tersebut menempel pada dinding tungku pembakaran.<br />
|-<br />
| <br />
|}<br />
<br />
<br />
'''Sensor'''<br />
<br />
{|class="wikitable"<br />
| '''Simbol'''|| '''Parameter'''||<br />
|-<br />
| <br />
'''Sensor Suhu'''<br />
[[File:6. sensor suhu.png|150px]]<br />
|| [[File:6. desc suhu.png|300px]]<br />
|-<br />
| <br />
'''Sensor Tekanan Fluida'''<br />
[[File:7. sensor tekanan.png|150px]] <br />
|| [[File:7. desc tekanan.png|300px]]<br />
|-<br />
| <br />
'''Sensor Laju Massa Fluida'''<br />
[[File:8. sensor mflow.png|100px]] <br />
|| [[File:8. desc mflow.png|300px]]<br />
|-<br />
| <br />
|}<br />
<br />
<br />
<br />
'''Ambient'''<br />
<br />
{|class="wikitable"<br />
| '''Simbol'''|| '''Parameter'''||<br />
|-<br />
| <br />
'''Ambient'''<br />
[[File:9. Ambient .png|150px]]<br />
|| [[File:9. Ambient desc .png|300px]]<br />
|-<br />
| <br />
|}<br />
<br />
<br />
Dan berikut adalah model drum boiler yaitu hasil rangkaian dari komponen-komponen yang telah ditentukan sebelumnya dengan asumsi serta karakteristik yang sudah disesuaikan dengan kebutuhan penelitian.<br />
[[File:Gambar Lengkap@air.eng.ui.ac.id.png|500px|center|thumb|Rangkaian Drum Boiler dalam openmodelica]].<br />
<br />
===Hasil dan Pembahasan Simulasi===<br />
Mula-mula, dilakuakn checking terhadap model yang sudah disusun beserta variabel serta asumsi yang hendak dicapai<br />
[[File:Hasil check.png|500px|center|thumb|hasil perhitungan]]<br />
<br />
Dengan menggunakan perangkat openmodelica. Dilakukanlah suatu simulasi dengan rincian perhitungan tekanan air normal, suhu air dan uap dalam sistem, dan laju massa air yang mengalir melewati sistem dari pump dan keberadaanya untuk menjadi uap adalah dalam waktunya antara 0 dan 500 detik. Berikut adalah grafik hasil perhitungannya.<br />
[[File:Hasil Perhitungantuantu.png|500px|center|thumb|Grafik Hasil Simulasi]]<br />
<br />
Dari hasil ini terlihat bahwa tekanan uap akan cenderung meningkat selama kurun waktu internal simulasi. Selain itu, karena adanya evaporator menyebabkan suhu air naik dan menyebabkan terjadinya boiling pada air sehingga beruha fasa menjadi uap air. Di sisi lain, sistem ini juga mempengaruhi laju aliran fluida di mana laju air justru terus meningkat sepanjang waktu interval simulasi karena terjadi perubahan tekanan pada sistem.<br />
<br />
<br />
<br />
===Kesimpulan===<br />
<br />
'''1.''' Dalam drum boiler, tekanan fluida (air) yang berbentuk cair berubah fasa menjadi akan cenderung meningkat selama kurun waktu internal simulasi hal ini berbanding lurus dengan kenaikan suhu yang terjadi pada fluida akibat dari adanya evaporator dan furnace.<br />
<br />
'''2.''' Sistem drum boiler akan mempengaruhi laju aliran karena perubahan suhu dan perubahan fasa yang terjadi pada fluida kaan meningkatkan kecepatan alir fluida yang menyebabkan laju aliran massanya pun akan meningkat.<br />
<br />
'''3.''' Dengan menggunakan perangkat openmodelica, kita bisa memodelkan suatu sistem fluida dalam drum boiler yang dapat digunakan untuk lebih memahami sistem fluida lebih dalam lagi dengan sederhana dan praktis.<br />
<br />
<br />
===Referensi===<br />
*Åhlander, Alexander. 2017. Maintaining Source Origin in a Modelica Compiler. Department of Computer Science Faculty of Engineering LTH. Lund University. ISSN 1650-2884 L<br />
<br />
*E. Adam and J. Marchetti, "Dynamic simulation of large boilers with natural recirculation," Computers & chemical engineering, vol. 23, pp. 1031-1040, 1999.<br />
<br />
*Prof. Dr. Ir. Harinaldi, M.Eng., Prof. Dr. Ir. Budiarso, M.Eng. ; editor, Ade M. Drajat, ST. Ade M. Drajat, (editor). Sistem fluida : prinsip dasar dan penerapan mesin fluida, sistem hidrolik, dan sistem pneumatik / Jakarta :; © 2015: Erlangga,, 2015<br />
<br />
*U.S.NRC, "TRAC-M Version 3.0 Theory Manual" https://www.nrc.gov/readingrm/doc-collections/nuregs/contract/ December 2015]. <br />
<br />
*J. N. Reyes Jr, "Governing equations in two-phase fluid natural circulation flows," Natural Circulation in Water Cooled Nuclear Power Plants, Annex, vol. 6, 2005. <br />
<br />
*K. J. Åström and K. Eklund, "A simplified non-linear model of a drum boiler-turbine unit," International Journal of Control, vol. 16, pp. 145-169, 1972.<br />
<br />
=='''Analisis Pemodelan Sistem Fluida Pneumatik dan Hidraulik'''==<br />
Proses-proses yang ada di industri pada umumnya membutuhkan benda atau zat untuk dipindahkan dari satu lokasi ke lokasi lain, atau kekuatan yang diterapkan untuk menahan, membentuk atau memampatkan suatu produk. Di banyak lokasi, semua penggerak utama adalah listrik. Gerakan rotasi dapat dilakukan dengan motor sederhana, dan gerakan linier dapat diperoleh dari gerakan berputar dengan perangkat seperti jack sekrup atau rak dan pinion. Namun, perangkat listrik bukanlah satu-satunya cara untuk menyediakan penggerak utama. Fluida tertutup (baik cairan maupun gas) juga dapat digunakan untuk mengalirkan energi dari satu lokasi ke lokasi lain dan, akibatnya, menghasilkan gerakan berputar atau linier atau menerapkan gaya. Sistem berbasis fluida yang menggunakan fluida sebagai media transmisi disebut sistem hidrolik. Sistem berbasis gas disebut sistem Pneumatik.<br />
<br />
===1. Pneumatic ===<br />
<br />
Sistem pneumatik adalah sebuah sistem fluida yang memanfaatkan udara terkompresi untuk menghasilkan efek gerakan mekanis. Secara istilah pneumatik mengacu pada mekanisme yang menggunakan tekanan udara untuk memberikan gaya mekanis dan kerja. Semua sistem yang menggunakan tenaga yang disimpan dalam bentuk udara yang dimampatkan untuk menghasilkan suatu kerja disebut dengan sistem Pneumatik.<br />
<br />
==== Hukum Dasar Sistem Pneumatic====<br />
<br />
'''''Hukum Pascal:'''''<br />
<br />
''“Jika tekanan eksternal diberikan pada sistem tertutup, tekanan pada setiap titik pada fluida tersebut akan meningkat sebanding dengan tekanan eksternal yang diberikan.”''<br />
<br />
[[File:Pascal Law Formula.png|100px|center]]<br />
<br />
dimana:<br />
<br />
P = Pressure (Pa)<br />
<br />
F = Force (N)<br />
<br />
A = Area (m<sup>2</sup>)<br />
<br />
'''''Hukum Boyle:'''''<br />
<br />
''“Pada suhu tetap, tekanan gas didalam suatu ruang tertutup berbanding terbalik dengan volumenya” ''<br />
<br />
[[File:Gas Law formula.png|200px|center]]<br />
<br />
dimana:<br />
<br />
P = Pressure (Pa)<br />
<br />
V = Volume (M<sup>3</sup>)<br />
<br />
T = Temperature (K)<br />
<br />
====Komponen Pada Sistem Pneumatik====<br />
<br />
Berikut adalah komponen-komponen umum pada sistem pneumatik:<br />
<br />
*'''Kompresor'''<br />
<br />
Kompresor adalah suatu alat mekanikal yang bertujuan untuk menaikkan tekanan suatu gas dengan cara menurunkan volumenya. Komponen inilah yabg mensupply udara bertekanan untuk sistem pneumatik, serta menjaga tekanan sistem agar tetap berada pada tekanan kerjanya.<br />
<br />
*'''Regulator & Gauge'''<br />
<br />
Regulator adalah komponen yang berfungsi untuk mengatur supply udara terkompresi masuk ke sisptem pneumatik. Sedangkan gauge berfungsi sebagai penunjuk besar tekanan udara di dalam sistem. Keduanya dapat berupa sistem mekanis maupun elektrik.<br />
<br />
*'''Check Valve'''<br />
<br />
Check Valve adalah valve atau katup yang berfungsi untuk mencegah adanya aliran balik dari fluida kerja, dalam hal ini udara terkompresi. Terutama adalah apabila pada sebuah sistem pneumatik tersebut dipergunakan tanki akumulator udara, sehingga Check Valve tersebut mencegah adanya udara dari akumulator untuk kembali menuju kompresor namun tetap mengalirkan udara bertekanan dari kompresor untuk masuk ke dalam akumulator.<br />
<br />
*'''Tanki Akumulator'''<br />
<br />
Tanki akumulator atau juga disebut buffer tank berfungsi sebagai cadangan (storage) tekanan udara terkompresi yang digunakan untuk penggerak aktuator. Selain itu tanki ini juga berfungsi untuk mencegah ketidakstabilan supply udara ke aktuator, lebih menstabilkan kerja kompresor agar tidak terlalu sering mematikan dan menyalakannya lagi, serta lebih memudahkan desain sistem dalam menempatkan kompresor jika diharusakan penempatan aktuator pneumatik lebih jauh dengan kompresor.<br />
<br />
*'''Saluran Pipa'''<br />
<br />
Pipa-pipa digunakan untuk mendistribusikan udara terkompresi dari kompresor atau tanki akumulator ke berbagai sistem aktuator. Diameter pipa yang digunakan pun bermacam-macam tergantung dari desain dan tujuan penggunaan sistem pneumatik tersebut. Pada sebuah sistem pneumatik besar (menggunakan lebih dari dua aktuator), untuk area sistem supply (area kompresor dan tanki) digunakan pipa berdiameter lebih besar daripada yang digunakan pada area aktuator. Namun jika sistem pneumatik yang ada kecil, misal hanya untuk menggerakkan satu saja aktuator, maka diameter pipa yang digunakan pun akan seragam di semua bagian.<br />
<br />
*'''Directional Valve'''<br />
<br />
Directional valve atau katub pengatur arah yang instalasinya berada tepat sebelum aktuator, adalah berfungsi untuk mengatur kerja aktuator dengan cara mengatur arah udara terkompresi yang masuk atau keluar dari aktuator. Satu valve ini didesain untuk dapat mengatur arah aliran fluida kerja di dua atau bahkan lebih arah aliran. Ia bekerja secara mekanis atau elektrik tergantung dari desain yang ada.<br />
<br />
*'''I/P Controller (Current to Pressure Controller)'''<br />
<br />
Pada aktuator pneumatik yang kerjanya dapat bermodulasi diperlukan satu alat kontrol supply udara bertekanan yang khusus bernama I/P Controller. I/P Controller ini mengubah perintah kontrol dari sistem kontrol yang berupa sinyal arus, menjadi besar tekanan udara yang harus disupply ke aktuator.<br />
<br />
*'''Aktuator'''<br />
<br />
Pneumatik aktuator adalah alat yang melakukan kerja pada sistem pneumatik. Ada berbagai macam jenis pneumatik aktuator sesuai dengan penggunaannya. Antara lain adalah silinder pneumatik, diafragma aktuator, serta pneumatik motor.<br />
<br />
===2. Hydraulic ===<br />
<br />
Sistem hidrolik adalah suatu sistem yang memanfaatkan tekanan fluida sebagai power (sumber tenaga) pada sebuah mekanisme, sehingga hidrolik digunakan untuk mengontrol, mengirimkan dan memanfaatkan tenaga dengan menggunakan tekanan fluida tersebut.<br />
<br />
<br />
====Hukum Dasar Sistem Hydraulic====<br />
<br />
'''''Hukum Pascal:'''''<br />
<br />
''“Jika tekanan eksternal diberikan pada sistem tertutup, tekanan pada setiap titik pada fluida tersebut akan meningkat sebanding dengan tekanan eksternal yang diberikan.”''<br />
<br />
[[File:Pascal Law Formula.png|100px|center]]<br />
<br />
dimana:<br />
<br />
P = Pressure (Pa)<br />
<br />
F = Force (N)<br />
<br />
A = Area (m<sup>2</sup>)<br />
<br />
'''''Hukum Hidrostatik'''''<br />
<br />
''“Tekanan hidrostatika tidak bergantung pada berat dari suatu fluida, tetapi sangat berhubungan dengan perbedaan ketinggian fluida tersebut” ''<br />
<br />
[[File:Hydrostatic Law.png|400px|center]]<br />
<br />
====Komponen Pada Sistem Hidrolik====<br />
<br />
'''Reservoir'''<br />
<br />
tujuan dari reservoir hidrolik adalah untuk menahan volume fluida, mentransfer panas dari sistem, memungkinkan kontaminan padat mengendap dan memfasilitasi pelepasan udara dan kelembaban dari fluida.<br />
<br />
'''Pump'''<br />
<br />
pompa hidrolik mentransmisikan energi mekanik menjadi energi hidrolik. Hal ini dilakukan oleh pergerakan fluida yang merupakan media transmisi. Ada beberapa jenis pompa hidrolik diantaranya gir, vane dan piston. Semua pompa ini memiliki subtipe berbeda yang ditujukan untuk aplikasi khusus seperti pompa piston sumbu bengkok atau pompa baling-baling kapasitas variabel. Semua pompa hidrolik bekerja dengan prinsip yang sama, yaitu memindahkan volume fluida terhadap beban atau tekanan yang resisten.<br />
<br />
'''Valves'''<br />
<br />
katup hidrolik digunakan dalam sistem untuk memulai, menghentikan dan mengarahkan aliran fluida. Katup hidrolik terdiri dari poppet atau gulungan dan dapat digerakkan dengan alat pneumatik, hidrolik, listrik, manual atau mekanis.<br />
<br />
'''Actuators'''<br />
<br />
merupakan hasil akhir dari hukum Pascal. Di sinilah energi hidrolik diubah kembali menjadi energi mekanik. Hal ini dapat dilakukan melalui penggunaan silinder hidrolik yang mengubah energi hidrolik menjadi gerak dan kerja linier, atau motor hidrolik yang mengubah energi hidrolik menjadi gerak dan kerja berputar. Seperti pompa hidrolik, silinder hidrolik dan motor hidrolik memiliki beberapa subtipe berbeda, masing-masing ditujukan untuk aplikasi desain tertentu.</div>
Iza Azmar
http://air.eng.ui.ac.id/index.php?title=Metnum03-Iza_Azmar_Aminudin&diff=56524
Metnum03-Iza Azmar Aminudin
2021-01-14T16:57:22Z
<p>Iza Azmar: /* 7. Gunakan program modelica anda untuk menghitung displacement, restraint dan stress utk model struktur water tower dgn 3 element 1 D berdasarkan asumsi no 6 */</p>
<hr />
<div> '''بِسْمِ اللّهِ الرَّحْمَنِ الرَّحِيْمِ'''<br />
<br />
Assalamu'alaikum Wr. Wb,<br />
<br />
Salam Sejahtera untuk kita semua,<br />
<br />
== '''Biodata Diri''' ==<br />
<br />
Perkenalkan saya:<br />
<br />
Nama : Iza Azamr Aminudin<br />
<br />
NPM : 1806233316<br />
<br />
Kelas : Metnum-03<br />
<br />
<br />
Melalui laman web ini, insya Allah saya akan berbagi kepada teman-teman sekalian terkait pembelajaran mata kuliah Metode Numerik yang saya pelajari bersama pa DAI dan teman-teman di kelas Metnum 03. Semoga yang saya tulis dalam laman ini dapat memberi hikmah bagi saya dan teman-teman pembaca, aamiiin.<br />
<br />
<br />
<br />
== '''Pendahuluan | Filosofi dalam Belajar Metode Numerik'''==<br />
<br />
Salah satu kewajiban hakiki untuk manusia adalah untuk belajar memetik hikmah dari semua pembelajaran yang akan terus ada selama hidup ini. Selain itu, Nabi Muhammad SAW sebagai idola saya pernah berkata bahwa sebaik-baiknya manusia adalah manusia yang paling bermanfaat bagi manusia (H.R Ahmad). Kedua hal ini insya Allah terus memotivasi saya untuk terus belajar dan memanfaatkan ilmu yang saya pelajari baik bagi kehidupan saya sendiri hingga untuk kepentingan orang banyak lainnya. Melalui mata kuliah metode numerik ini saya berharap untuk mendapatkan ilmu baik yang berupa materi pembelajaran seperti yang diajarkan oleh Pa DAI, dari buku, maupun melalui pengajaran yang dilakukan oleh asisten dosen dan teman-teman saya. Selain itu, saya berharap dengan menekuni pembelajaran metode numerik ini dapat menambah pengetahuan dan "ketidaktahuan" tentang hal-hal yang belum saya pelajari maupun mengerti sehingga terus menambah motivasi saya dalam belajar dan juga menjaga saya dari sikap riya dan takabur yang dapat membuat saya menjadi orang yang berpikiran tertutup dan menututp keran ilmu pengetahuan,<br />
<br />
Semangat teman-teman semua dalam menimba ilmu dalam mata kuliah ini.<br />
<br />
<br />
<br />
Dari ‘Abdullah bin ‘Amr dan Anas bin Malik radhiyallahu ‘anhuma, Rasulullah shallallahu ‘alaihi wa sallam bersabda,<br />
<br />
قيِّدُوا العِلمَ بالكِتابِ<br />
<br />
“'''Jagalah ilmu dengan menulis'''.” (Shahih Al-Jami’, no.4434. Syaikh Al-Albani mengatakan bahwa hadits ini sahih).<br />
<br />
== '''Pertemuan 1: Review Materi Pra-UTS dan Pengantar Software Open-Modelica | 9 November 2020'''==<br />
<br />
==='''Review Materi Sebelum UTS'''===<br />
<br />
Pembelajaran mata kuliah Metode Numerik-03 sebelumnya diampu oleh Bapak Dr. Ir. Engkos A. Kosasih, M.T. Selama pembelajaran sebelum UTS, kami mempelajari beberapa konsep yang digunakan dalam menyelesaikan permasalahan dengan metode numerik. Diantara materi-materi tersebut diantanya adalah sebagai berikut.<br />
<br />
'''1. Deret Maclaurin dan Deret Taylor'''<br />
<br />
Teorema Ketunggalan<br />
Andaikan f memenuhi uraian berikut,<br />
f(x) = c0 + c1(x - a) + c2(x - a)^2 + c3(x - a)^3 . . .<br />
untuk semua x dalam selang di sekitar a, maka<br />
cn = <br />
Jadi suatu fungsi tidak dapat digambarkan oleh dua deret pangkat dari (x - a).<br />
<br />
<br />
'''2. Gauss Elimination'''<br />
<br />
<br />
'''3. Newton-Raphson''' [[File:Rumus-newton-raphson.png|thumb|300px|style="float:left;"|Rumus ''Newton Rapshon'']]<br />
<br />
Metode ini menggunakan satu titik awal dan mendekatinya dengan memperhatikan slope atau gradien pada titik tersebut. Slop atau gradien didapatkan dengan melakukan turunan dari fungsi tersebut. Persamaan untuk Newton-Raphson adalah sebagai berikut:<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
'''4. Secant Method'''<br />
<br />
Metode ini merupakan metode modifikasi Newton-Raphson dimana metode Newton-Raphson tidak digunakan (karena f'(x) sulit ditemukan atau tidak mungkin ditemukan). Persaman untuk metode Secant adalah sebagai berikut<br />
<br />
[[File:Rumus-secant.png|thumb|300px|style="float:left;"|Rumus ''Secant'']]<br />
<br />
|}<br />
<br />
'''5. Regresi Linier'''<br />
<br />
regresi linear adalah sebuah pendekatan untuk memodelkan hubungan antara variable terikat Y dan satu atau lebih variable bebas yang disebut X. Salah satu kegunaan dari regresi linear adalah untuk melakukan prediksi berdasarkan data-data yang telah dimiliki sebelumnya. Hubungan di antara variable-variabel tersebut disebut sebagai model regresi linear.<br />
<br />
Persamaan umum Regresi Linier adalah sebagai berikut:<br />
<br />
[[File:Rumus-regresi-linier-umum.png]]<br />
<br />
dimana:<br />
<br />
[[File:konstanta-regresi-linier.png]]<br />
<br />
'''6. Turunan Numerik'''<br />
<br />
Turunan Numerik adalah menentukan hampiran nilai turunan fungsi f yang diberikan dalam bentuk tabel. Terdapat 3 pendekatan dalam menghitung turunan numerik:<br />
<br />
[[File:numerical-difference-approx.png]]<br />
==='''Tutorial Open-Modelica'''===<br />
<br />
https://www.youtube.com/watch?v=l7I8YlQBdug<br />
<br />
== '''Pertemuan 2: Review Tugas Modelica dan Simulasi Penyelesaian Metode Numerik | 16 November 2020'''==<br />
<br />
Pada kesempatan kali ini, kami mempelajari cara membuat program sederhana didalam modelica untuk menjumlahkan angka 10 kepada sebuah variable dan mencari rata-rata nilai dengan menggunakan software modelica.<br />
<br />
'''1. Membuat program sederhana didalam modelica untuk menjumlahkan angka 10 kepada sebuah variable software modelica.'''<br />
<br />
[[File:Ireng1.png|300px|thumb|center|Memasukan Coding untuk permasalahan]]<br />
<br />
<br />
[[File:Ireng 2.png|300px|thumb|center|Menguji logic coding]]<br />
<br />
<br />
[[File:Ireng3.png|300px|thumb|center|Melakukan Simulasi]]<br />
<br />
<br />
'''2. Mencari rata-rata nilai dengan menggunakan software modelica.'''<br />
<br />
[[File:Aireng 1.png|300px|thumb|center|Memasukan Coding untuk permasalahan]]<br />
<br />
<br />
[[File:Aireng 2.png|300px|thumb|center|Menguji logic coding]]<br />
<br />
<br />
[[File:Aireng 3.png|300px|thumb|center|Melakukan Simulasi]]<br />
<br />
<br />
<br />
'''3. Tugas 02'''<br />
<br />
Melakukan Eliminasi Gauss untuk menyelesaikan persamaan linear tiga variabel. Tugas kali ini yaitu Pr2 metnum ... Buat class dengan type function untuk menyelesaikan persamaa2n aljabar simultan (metoda gauss elim, gauss seidel ataupun metoda lain) ... Dan sebuah class untuk menjalankan fungsi tersebut. Waktu 1 minggu dan dikumpulkan di wikipage air.eng.<br />
<br />
Berikut adalah persamaan yang akan saya uji<br />
[[File:Persamaan iza1.png|300px|thumb|center|Persamaan Aljabar Linear]]<br />
<br />
<br />
Kemudian saya membuat class sebagai berikut.<br />
[[File:Class Iza.png|300px|thumb|center|Class Gauss Elimination]]<br />
<br />
Dan membuat function sebagai berikut<br />
[[File:Function Iza.png|300px|thumb|center|Function Gauss Elimination]]<br />
<br />
Setelah function dan class dibuat, barulah saya melakukan simulasi untuk mendapatkan hasilnya. Berikut adalah hasil yang saya dapatkan.<br />
<br />
[[File:Grafik Iza.png|300px|thumb|center|Grafik Hasil Function]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
== '''Pertemuan 3: Menyelesaikan Spring-mass System| 23 November 2020'''==<br />
<br />
Menyelesaikan persamaan Spring-mass System dengan menggunakan ''software'' modelica<br />
<br />
<br />
[[File:Soal tong.png|500px|thumb|center|Soal Spring-mass System]]<br />
<br />
<br />
[[File:Soal tong tong.png|500px|thumb|center|Penjabaran Soal Spring-mass System]]<br />
<br />
<br />
[[File:Persamaan tong tong.png|500px|thumb|center|Persamaan Dari Problem di Soal]]<br />
<br />
<br />
[[File:Hasil 1tungtung.png|500px|thumb|center|Persamaan Hk. Hooke dari Problem di Soal]]<br />
<br />
<br />
[[File:Hasil 3.png|500px|thumb|center|Matriks Persamaan Hk. Hooke]]<br />
<br />
<br />
Nilai Delta x dapat dicari dari matriks tersebut dengan eliminasi Gauss menggunakan software modelica.<br />
<br />
[[File:Modelicu1.png|500px|thumb|center|Coding di Class Modelica]]<br />
<br />
[[File:Dominikunikuniku.png|500px|thumb|center|Coding di Function Modelica]]<br />
<br />
Sehingga didapatlah hasil sebagai berikut.<br />
[[File:Songtong.png|500px|thumb|center|Hasil nilai delta x dan grafiknya dalam modelica]]<br />
<br />
<br />
<br />
'''Tugas 3'''<br />
Dalam tugas 3 kami diberikan suatu permasalahan metode numerik dalam suatu truses <br />
[[File:IMG 8288.JPG|500px|thumb|center|Soal]]<br />
<br />
Memisalkan trus dalam node-node<br />
[[File:Screen Shot 2020-11-30 at 13.32.58.png|500px|thumb|center|Pemisalan truss menjadi node node]]<br />
<br />
Berikut adalah persamaan<br />
[[File:Tugassss3 1.png|500px|thumb|center|penyelesaian dengan rumus]]<br />
<br />
[[File:Tugasssss3 2.png|500px|thumb|center|Persamaan solusi dari soal]]<br />
<br />
<br />
[[File:Screen Shot 2020-11-30 at 13.33.06.png|500px|thumb|center|Matrix penyelesaian dari soal]]<br />
Matrix solusi dari trusses untuk diselesaikan dengan openmodelica<br />
<br />
[[File:Screen Shot 2020-11-30 at 13.33.38.png|500px|thumb|center|Coding di Class Modelica]]<br />
<br />
[[File:Tugasssss3 3.png|500px|thumb|center|Coding di Class Modelica]]<br />
[[File:Tugasssss4 4.png|500px|thumb|center|Coding di Class Modelica]]<br />
<br />
hasil grafik dan perhitungan dari modelica<br />
[[File:Tugasssss5 3.png|500px|thumb|center|Coding di Class Modelica]]<br />
<br />
<br />
== '''Pertemuan 4: Membahas Penyelesaian Trusses dan Quis 1| 30 November 2020'''==<br />
<br />
Soal Quis 1<br />
[[File:Soal quiz.jpg|500px|thumb|center|Soal Quiz no. 4]]<br />
[[File:Quiz 2.jpeg|500px|thumb|center|Soal Quiz 8]]<br />
<br />
Langkah-langkah dalam menyelesaikan soal<br />
[[File:Screen Shot 2020-11-30 at 21.53.47.png|500px|thumb|center|Flow chart]]<br />
<br />
'''Menyelesaikan Soal no. 4'''<br />
<br />
Proses mencari persamaan matriks untuk menentukan nilai konstanta kekakuan global<br />
<br />
[[File:Screen Shot 2020-11-30 at 21.53.27.png|500px|thumb|center|Solusi]]<br />
<br />
[[File:Screen Shot 2020-11-30 at 21.53.37.png|500px|thumb|center|Solusi]]<br />
<br />
<br />
Setelah mendapatkan persamaan dari matriks untuk mencari kekakuan global dari masing-masing titik, langkah selanjutnya adalah dengan menggunakan perangkat lunak Open Modelica untuk mencari kekakuan global dari masing-masing titik tersebut<br />
<br />
<br />
Berikut adalah Tampilan Coding di Software Modelica Beserta rincian Codingnya<br />
[[File:Tugas3(1).png|500px|thumb|center|Coding Untuk Matriks Mencari nilai Konstanta Kekakuan Global]]<br />
<br />
'''Coding'''<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Tampilan Modelica<br />
[[File:Tugas3(2).png|500px|thumb|center|Coding Untuk Matriks Mencari nilai Konstanta Kekakuan Global]]<br />
<br />
Selanjtnya dilakukan pengecekan Coding dan dilakukanlah simulasi<br />
<br />
[[File:Tugas3(n).png|500px|thumb|center|Solusi]]<br />
<br />
<br />
Berikut adalah hasil yang didapatkan dari simulasi menggunakan Open Modelica untuk mencari Kekakuan Lokal<br />
<br />
[[File:Hik3.png|500px|thumb|center|Solusi]]<br />
<br />
<br />
Setelah itu, langkah selanjutnya adalah mencari displacement (U) dan reaction (R). Untuk mencari displacement, perlu diperhatikan boundary dan external load yang ada dan dimasukan kedalam matriks. Karena titik 1 dan 3 merupakan pinned, maka tidak ada displacement pada titik 1 dan 3(U1x=U1Y=U3X=U3Y=0). External load berada pada titik 2 dan 4 (pada arah x sebesar -4000Cos(15) sedangkan pada arah y sebesar 4000Cos(15)). Pada Open Modelica, menggunakan persamaan A*U=F dan R=(KG*U)-R untuk mencari displacement dan reaction setiap titik:<br />
<br />
Berikut adalah coding yang digunakan untuk mencari displacement dan reaction. Dalam simulasinya, harus menggunakan NaiveGauss agar simulasi dapat dilakukan<br />
<br />
Tampilan Modelica Untuk Coding Model U dan R serta function NaiveGauss<br />
[[File:Hik4.png|500px|thumb|center|Coding untuk mencari nilai U dan R]]<br />
<br />
[[File:Hipmi.png|500px|thumb|center|Coding function NaiveGauss untuk mencari nilai U dan R]]<br />
<br />
<br />
Berikut adalah hasil yang didapatkan<br />
[[File:Tugas3(8).png|500px|thumb|center|Solusi untuk U dan R]]<br />
<br />
<br />
<br />
== '''Pertemuan 5: Menyelesaikan Persamaan Truss dengan Open Modelica untuk 2 dimensi dan 3 dimensi| 7 Desember 2020'''==<br />
<br />
Terdapat beberapa cara yang dapat dilakukan untuk menyelesaikan suatu persoalan Truss dengan menggunakan Open Modelica. Pada pertemuan ini kami membahas tentang soal quiz yang telah diberikan pada pertemuan pekan 4. Jadi fungsi mempelajari soal ini adalah agar kita dapat lebih memahami pengaplikasian dari software openmodelica pada contoh kasus yang real. Pertemuan ini menjelaskan bagaimana alur pengerjaan soal quiz yang diberikan agar dapat membuat semua persamaan yang dapat digunakan pada kasus yang lebih umum.<br />
<br />
Pada pertemuan ini, Pak Dai menunjuk ahmad muhammad fahmi untuk menjelaskan kepada teman-teman di kelas tentang fungsi-fungsi yang saya gunakan untuk mengerjakan soal quiz. Beberapa hal yang saya jelaskan antara lain:<br />
<br />
1. Cara melakukan looping menggunakan fungsi for.<br />
<br />
2. Cara membuat data dalam bentuk array.<br />
<br />
3. Cara menggunakan fungsi if.<br />
<br />
4. Apa itu floating number dan bagaimana cara menghilangkannya.<br />
<br />
5. Apa itu protected variable.<br />
<br />
6. Fungsi dari modelica class dengan specialization class dan function.<br />
<br />
<br />
<br />
'''Tugas 5'''<br />
[[File:Soal3.jpeg|300px|center|thumb|soal trusses 3D]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
== '''Pertemuan 6: Muhasabah diri | 14 Desember 2020'''==<br />
Pada pertemua ini, kami diminta untuk menilai pemahaman diri kami sendiri untuk mata kuliah metode numerik. Kami diminta untuk mempresentasikan seberapa dalam pemahaman kami terkait materi metode numerik. Kami diminta untuk menjelaskan mengenai konsep fisika dari soal trusses yang selama ini kami garap. Lalu setelah itu, kami menjelaskan bagaimana cara untuk mensimulasikan soal trusses tersebut dalam perangkat openmodelica. Dalam soal kami mencari beberapa parameter seperti displacement lokal maupun global, konstanta stiffness lokal maupun global, serta reaction force yang dialami oleh tumpuan truss.<br />
<br />
Dari kelas hari ini, saya mendapatkan beberapa bahan evaluasi yang perlu untuk saya perbaiki kedepannya. Pertama, jika dibandingkan dengan rekan-rekan sayan seperti ahmad muhammad fahmi, saya masih harus lebih banyak belajar lagi mengenai penggunaan openmodelica untuk mensimulasikan soal trusses ini. Kedepannya saya akan banyak berlatih dan mengeksplor lagi penggunaan openmodelica.<br />
<br />
== '''Pertemuan 7: aplikasi metode numerik dalam kasus optimisasi | 21 Desember 2020'''==<br />
<br />
Pada pertemuan kali ini kami mempelajari simulasi optimalisasi One-Dimensional Unconstrained menggunakan software openmodelica bersama dengan pa Dai dan ibu Candra. Kami mempelajari bagaimana cara mengaplikasikan perangkat openmodelica untuk mengoptimalkan suatu sistem trusses. Pada pertemuan ini kami mempelajari metode golden ratio untuk melakukan simulasi dalam suatu sistem.<br />
<br />
Fungsi yang digunakan adalah sebagai berikut :<br />
[[File:op1.png|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Kelas pemanggilnya :<br />
[[File:op2.png|600px|thumb|center]]<br />
<br />
[[File:op3.png|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Sehingga didapatkan nilai :<br />
[[File:op4.png|600px|thumb|center]]<br />
<br />
[[File:op5.png|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Pada perhitungan, terdapat fungsi-fungsi batasan atau constraint seperti panjang siku ataupun harga per ukurannya. Optimasi mempunyai tujuan untuk meminimalisir biaya. Constrains yang diberikan adalah mampu menahan beban dimana gaya tersebut bekerja yang mampu didukung pada rangka tersebut. Langkah pertama adalah mencari displacement, memeriksa gaya, dan mengoptimasi gaya tersebut lalu menghitung stressnya. Setelah itu, membandingkan stress untuk kekuatan material yang akan digunakan. Tegangan yang dihitung tidak boleh melebihi allowable stress agar rangka sesuai standard nya. Dari data yang dikumpulkan, akan didapatkan jenis material serta ukuran batang dan spesifikasi siku. Setelah hal tersebut, dapat dilakukan optimasi untuk mendapatkan bahan yang paling optimal.<br />
<br />
k = A.E/L<br />
<br />
dimana :<br />
<br />
A = Luas penampang siku<br />
<br />
E = Modulus elastisitas tiap bahan<br />
<br />
L = Panjang batang rangka<br />
<br />
Bahan / profil siku yang akan digunakan merupakan galvanis, stainless, dan sebagainya.<br />
<br />
Untuk pembahasan Aplikasi Metode Numerik dalam Kasus Optimasi, hal ini disampaikan oleh Bu Chandra dengan penjelasan optimasi yang digunakan merupakan metode bracket optimization using golden ratio. Bahan pembelajaran tersebut terdapat di PPT yang di share pada WA Group. Mahasiswa dihimbau untuk mengikuti simulasi menggunakan software OpenModelica untuk dapat menyelesaikan permasalahan terkait fungsi exercise yang diberikan.<br />
<br />
Optimasi merupakan cara untuk mendapatkan nilai maksimum atau minimum dari suatu permasalahan. Optimasi fungsi non linear dan objektifnya merupakan cara untuk mencari nilai f(x) maksimum dan f(x) minimum. Berikut adalah persamaannya :<br />
<br />
d = akar5 - 1/2 x (xu-xl)<br />
<br />
x1 = x1 + d<br />
<br />
x2 = xu . d<br />
<br />
dengan syarat :<br />
<br />
- f(x1) > f(x2), domain sebelah kiri x2 dapat dieliminasi xL = x2 untuk iterasi berikutnya xu = xu lama<br />
<br />
- f(x2) > f(x1), domain x sebelah kanan x1 dapat dieliminasi xu = x1 untuk iterasi berikutnya xL = xL lama<br />
<br />
=='''Sinopsis Tugas Besar: Mengoptimalkan Sistem ''Trusses'' untuk Mencapai Best Efficiency Point (BEP)'''==<br />
'''Tugas Besar'''<br />
<br />
Pada tugas besar kali ini, kami diberi tugas untuk mengaplikasikan ilmu metode numerik untuk mengoptimasi suatu sistem trusses dengam menggunakan perangkat lunak openmodelica. Berikut adalah geometri rangka beserta parameter-parameternya.<br />
<br />
[[File:Tugas Besar Metnum Geometri Jos.jpg|400px|center|thumb|Tugas Besar Metnum]]<br />
<br />
Tugas kami adalah mencari Best Efficiency point untuk sistem trusses ini mengacu pada harga dan juga kemampuan fisik dari trusses itu sendiri. Dalam tugas besar kali ini, kami mengerjakan pembuatan coding tersebut secara bersama-sama dari 2 kelas metode numerik 02 dan 03 dengan dipimpin oleh Ahmad Muhammad fahmi, Josiah Enrico, dan juga Christoper. <br />
<br />
<br />
'''Flow Chart'''<br />
<br />
Berikut adalah flow chart pengerjaan tugas besar dan pembuatan codinng untuk tugas besar<br />
<br />
[[File:Inisiasi.png|200px|left|thumb|Flowchart Tugas Besar Metnum]]<br />
[[File:Inian Tubes Metnum.png|600px|right|thumb|Flowchart membuat coding tugas besar]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
=='''Pengerjaan Tugas Besar: Optimasi Sistem ''Trusses'' untuk Mencapai Best Efficiency Point (BEP)'''==<br />
<br />
<br />
Berikut adalah langkah-langkah yang telah dilakukan dalam mengerjakan tugas besar sesuai dengan flowchart yang telah dibuat sebelumnya.<br />
<br />
<br />
'''1. Memahami karakteristik fisik trusses'''<br />
----<br />
<br />
Kasus kali ini, kami diberikan suatu bentuk trusses dengan 16 komponen penyusunnya (truss) dan terdapat 24 point dalam trusses tersebut. Trusses tersebut tersebut disusun secara hotizontal dan vertikal sehingga sudut yang dihasilkan dalam trusses hanya berbentuk 0 dan 90 derajat menurut pada sumbu x negatif. Kami diminta untuk membuat optimasi dari trusses ini berdasarkan pada harga serta kemampuan fisiknya. Governing Equation yang digunakan dalam sistem ini adalah dari formulasi finite element untuk defleksi sebagai berikut.<br />
<br />
F=(AE/L)∆L<br />
<br />
Dengan F adalah gaya yang dialami oleh trusses, A adalah luas penampang trusses, E adalah elastisitas bahan, L adalah panjang trusses dan ∆L adalah pertambahan panjang.<br />
<br />
Selain itu, untuk mengevaluasi perhitungan , kami menggunakan hukum hooke untuk mengetahui hubungan antara stiffness trusses dengan gaya-gaya yang terjadi dalam trusses. Persamaan dasarnya adalah sebagai berikut.<br />
k=AE/L<br />
Dengan k adalah konstanta kekakuan.<br />
<br />
Nantinya, trusses ini akan diselesaikan dengan metode numerik dengan bentuk matriks yang memiliki persamaan dasar untuk dislacement sebagai berikut sebagai berikut.<br />
<br />
{U}=[T]{u}<br />
dengan U adalah displacement dari perspektif global, dan u adalah displacement untuk perspektif lokal serta T adalah matriks transformasi.<br />
<br />
Sementara hubungan antara nilai force yang dialam trusses antara lokal dan global dihubungkan dengan persamaan berikut.<br />
<br />
{F}=[T]{f}<br />
dengan F adalah force yang terjadi pada node dari perspektif global, dan f adalah force yang dialami node untuk perspektif lokal serta T adalah matriks transformasi.<br />
<br />
Persamaan tersebut dielaborasikan menjadi persamaan sebagai berikut<br />
{F}=[T][K][T]⁻¹{U}<br />
<br />
<br />
[[File:Tugas Besar Metnum Geometri Jos.jpg|500px|center|thumb|Tugas Besar Metnum]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
'''2. Mendefinisikan Asumsi dalam Perhitungan'''<br />
----<br />
<br />
'''Asumsi yang digunakan untuk melakukan perhitungan ini antara lain:'''<br />
<br />
*Beban akan terdistribusi hanya pada node (karena bersifat trusses).<br />
*Safety factor minimal bernilai 2.<br />
*Batas displacement 0,001 m sebelum buckling (pada truss paling atas).<br />
*Ketinggian trusses pada tiap lantai sama yaitu 0,6 m.<br />
*tidak ada bending karena bersifat truss<br />
*Beban terdistribusi pada node<br />
<br />
'''Metodologi'''<br />
<br />
A. Untuk jenis material yang sama:<br />
<br />
1. Mencari harga untuk 6 ukuran batang dengan material yang sama yaitu ASTM A36.<br />
2. Mengitung nilai safety factor pada 6 ukuran batang dengan coding awal.<br />
3. Membuat rasio antara safety factor dengan harga total.<br />
4. Membuat persamaan antara rasio (safe/harga) dengan area dengan metode curve fitting.<br />
5. Melakukan optimasi menggunakan metode golden section.<br />
<br />
B. Untuk area penampang yang sama:<br />
<br />
1. Mencari harga untuk 3 jenis material dengan area penampang yang sama yaitu 171 mm^2.<br />
2. Mengitung nilai safety factor pada 3 jenis batang dengan coding awal.<br />
3. Membuat rasio antara safety factor dengan harga total.<br />
4. Membuat persamaan antara rasio (safe/harga) dengan jenis material dengan metode curve fitting.<br />
5. Melakukan optimasi menggunakan metode golden section.<br />
<br />
<br />
<br />
'''3. Mendefinisikan bagian-bagian dalam trusses'''<br />
----<br />
<br />
[[File:Rangka siku definition.png|300px|center|thumb|Asumsi node dan trusses]]<br />
<br />
<br />
'''Constraint'''<br />
<br />
- Node 1,2,3,4 (lantai dasar) fixed<br />
<br />
- Beban F1 dan F2 terdistribusi ke node sekitaranya, sehingga:<br />
<br />
1. Node 13 & 16 = 1000N<br />
<br />
2. Node 14 & 15 = 500N<br />
<br />
<br />
<br />
'''4. Menentukan variasi material dan variasi luas penampang untuk menghitung optimasi'''<br />
----<br />
Berikut adalah beberapa variasi yang dilakukan dalam melakukan optimasi.<br />
<br />
'''Material tetap, variasi luas permukaan'''<br />
[[File:Yii.png|300px|center|thumb|Properti Material]]<br />
<br />
[[File:Yielding.png|300px|center|thumb|Variasi luas]]<br />
<br />
<br />
'''Luas penampang tetap, variasi material'''<br />
[[File:Tungtungtung.png|500px|center|thumb|Variasi Material]]<br />
<br />
<br />
'''5. Membuat Codingan untuk Mencari nilai displacement, reaction force, dan melakukan optimasi<br />
----<br />
<br />
Berikut adalah coding hasil diskusi dua kelas yang dipimpin oleh Josiah, Fahmi, dan Christo<br />
<br />
*Untuk perhitungan displacement, reaction force, stress, dan safety factor:<br />
model Trusses_3D_Tugas_Besar_Safety<br />
<br />
//define initial variable<br />
parameter Integer Points=size(P,1); //Number of Points<br />
parameter Integer Trusses=size(C,1); //Number of Trusses<br />
parameter Real Yield=215e6; //Yield Strength (Pa)<br />
parameter Real Area=0.000224; //Area L Profile (Dimension=0.03, Thickness=0,004) (m2)<br />
parameter Real Elas=193e9; //Elasticity SS 304 (Pa)<br />
<br />
//define connection<br />
parameter Integer C[:,2]=[1,5; <br />
2,6;<br />
3,7;<br />
4,8;<br />
5,6; //1st floor<br />
6,7; //1st floor<br />
7,8; //1st floor<br />
5,8; //1st floor<br />
5,9;<br />
6,10;<br />
7,11;<br />
8,12;<br />
9,10; //2nd floor<br />
10,11;//2nd floor <br />
11,12;//2nd floor<br />
9,12; //2nd floor<br />
9,13;<br />
10,14;<br />
11,15;<br />
12,16;<br />
13,14;//3rd floor<br />
14,15;//3rd floor<br />
15,16;//3rd floor<br />
13,16];//3rd floor<br />
<br />
//define coordinates (please put orderly)<br />
parameter Real P[:,6]=[0.3,-0.375,0,1,1,1; //1<br />
-0.3,-0.375,0,1,1,1; //2<br />
-0.3,0.375,0,1,1,1; //3<br />
0.3,0.375,0,1,1,1; //4<br />
<br />
0.3,-0.375,0.6,0,0,0; //5<br />
-0.3,-0.375,0.6,0,0,0; //6<br />
-0.3,0.375,0.6,0,0,0; //7<br />
0.3,0.375,0.6,0,0,0; //8<br />
<br />
0.3,-0.375,1.2,0,0,0; //9<br />
-0.3,-0.375,1.2,0,0,0; //10 <br />
-0.3,0.375,1.2,0,0,0; //11<br />
0.3,0.375,1.2,0,0,0; //12<br />
<br />
0.3,-0.375,1.8,0,0,0; //13<br />
-0.3,-0.375,1.8,0,0,0; //14<br />
-0.3,0.375,1.8,0,0,0; //15<br />
0.3,0.375,1.8,0,0,0]; //16<br />
<br />
//define external force (please put orderly)<br />
parameter Real F[Points*3]={0,0,0,<br />
0,0,0, <br />
0,0,0, <br />
0,0,0, <br />
0,0,0, <br />
0,0,0, <br />
0,0,0, <br />
0,0,0, <br />
0,0,0, <br />
0,0,0, <br />
0,0,0, <br />
0,0,0, <br />
0,0,-500, <br />
0,0,-1000, <br />
0,0,-1000, <br />
0,0,-500}; <br />
<br />
//solution<br />
Real displacement[N], reaction[N];<br />
Real check[3];<br />
<br />
Real stress1[Trusses];<br />
Real safety[Trusses];<br />
Real dis[3];<br />
Real Str[3];<br />
<br />
protected<br />
parameter Integer N=3*Points;<br />
Real q1[3], q2[3], g[N,N], G[N,N], G_star[N,N], id[N,N]=identity(N), cx, cy, cz, L, X[3,3];<br />
Real err=10e-10, ers=10e-4;<br />
<br />
algorithm<br />
//Creating Global Matrix<br />
G:=id;<br />
for i in 1:Trusses loop<br />
for j in 1:3 loop<br />
q1[j]:=P[C[i,1],j];<br />
q2[j]:=P[C[i,2],j];<br />
end for;<br />
<br />
//Solving Matrix<br />
L:=Modelica.Math.Vectors.length(q2-q1);<br />
cx:=(q2[1]-q1[1])/L;<br />
cy:=(q2[2]-q1[2])/L;<br />
cz:=(q2[3]-q1[3])/L; <br />
X:=(Area*Elas/L)*[cx^2,cx*cy,cx*cz;<br />
cy*cx,cy^2,cy*cz;<br />
cz*cx,cz*cy,cz^2];<br />
<br />
//Transforming to global matrix<br />
g:=zeros(N,N); <br />
for m,n in 1:3 loop<br />
g[3*(C[i,1]-1)+m,3*(C[i,1]-1)+n]:=X[m,n];<br />
g[3*(C[i,2]-1)+m,3*(C[i,2]-1)+n]:=X[m,n];<br />
g[3*(C[i,2]-1)+m,3*(C[i,1]-1)+n]:=-X[m,n];<br />
g[3*(C[i,1]-1)+m,3*(C[i,2]-1)+n]:=-X[m,n];<br />
end for; <br />
<br />
G_star:=G+g;<br />
G:=G_star;<br />
end for;<br />
<br />
//Implementing boundary<br />
for x in 1:Points loop<br />
if P[x,4] <> 0 then<br />
for a in 1:Points*3 loop<br />
G[(x*3)-2,a]:=0;<br />
G[(x*3)-2,(x*3)-2]:=1;<br />
end for;<br />
end if;<br />
if P[x,5] <> 0 then<br />
for a in 1:Points*3 loop<br />
G[(x*3)-1,a]:=0;<br />
G[(x*3)-1,(x*3)-1]:=1;<br />
end for;<br />
end if;<br />
if P[x,6] <> 0 then<br />
for a in 1:Points*3 loop<br />
G[x*3,a]:=0;<br />
G[x*3,x*3]:=1;<br />
end for;<br />
end if;<br />
end for;<br />
<br />
//Solving displacement<br />
displacement:=Modelica.Math.Matrices.solve(G,F);<br />
<br />
//Solving reaction<br />
reaction:=(G_star*displacement)-F;<br />
<br />
//Eliminating float error<br />
for i in 1:N loop<br />
reaction[i]:=if abs(reaction[i])<=err then 0 else reaction[i];<br />
displacement[i]:=if abs(displacement[i])<=err then 0 else displacement[i];<br />
end for;<br />
<br />
//Checking Force<br />
check[1]:=sum({reaction[i] for i in (1:3:(N-2))})+sum({F[i] for i in (1:3:(N-2))});<br />
check[2]:=sum({reaction[i] for i in (2:3:(N-1))})+sum({F[i] for i in (2:3:(N-1))});<br />
check[3]:=sum({reaction[i] for i in (3:3:N)})+sum({F[i] for i in (3:3:N)});<br />
<br />
for i in 1:3 loop<br />
check[i] := if abs(check[i])<=ers then 0 else check[i];<br />
end for;<br />
<br />
//Calculating stress in each truss<br />
for i in 1:Trusses loop<br />
for j in 1:3 loop<br />
q1[j]:=P[C[i,1],j];<br />
q2[j]:=P[C[i,2],j];<br />
dis[j]:=abs(displacement[3*(C[i,1]-1)+j]-displacement[3*(C[i,2]-1)+j]);<br />
end for;<br />
<br />
//Solving Matrix<br />
L:=Modelica.Math.Vectors.length(q2-q1);<br />
cx:=(q2[1]-q1[1])/L;<br />
cy:=(q2[2]-q1[2])/L;<br />
cz:=(q2[3]-q1[3])/L; <br />
X:=(Elas/L)*[cx^2,cx*cy,cx*cz;<br />
cy*cx,cy^2,cy*cz;<br />
cz*cx,cz*cy,cz^2];<br />
<br />
Str:=(X*dis);<br />
stress1[i]:=Modelica.Math.Vectors.length(Str);<br />
end for;<br />
<br />
//Safety factor<br />
for i in 1:Trusses loop<br />
if stress1[i]>0 then<br />
safety[i]:=Yield/stress1[i];<br />
else<br />
safety[i]:=0;<br />
end if; <br />
end for;<br />
<br />
end Trusses_3D_Tugas_Besar_Safety;<br />
<br />
<br />
*Untuk membuat kurva curve fitting:<br />
function Curve_Fitting<br />
<br />
input Real X[:];<br />
input Real Y[size(X,1)];<br />
input Integer order=2;<br />
output Real Coe[order+1];<br />
<br />
protected<br />
Real Z[size(X,1),order+1];<br />
Real ZTr[order+1,size(X,1)];<br />
Real A[order+1,order+1];<br />
Real B[order+1];<br />
<br />
algorithm<br />
<br />
for i in 1:size(X,1) loop<br />
for j in 1:(order+1) loop<br />
Z[i,j]:=X[i]^(order+1-j);<br />
end for;<br />
end for;<br />
ZTr:=transpose(Z);<br />
<br />
A:=ZTr*Z;<br />
B:=ZTr*Y;<br />
Coe:=Modelica.Math.Matrices.solve(A,B);<br />
<br />
end Curve_Fitting;<br />
<br />
<br />
* Untuk golden section:<br />
model Opt_Gold<br />
<br />
parameter Real xd[:];<br />
parameter Real yd[size(xd,1)];<br />
parameter Real xlo=87e-6;<br />
parameter Real xhi=504e-6; <br />
parameter Integer N=10; // maximum iteration<br />
parameter Real es=0.0001; // maximum error<br />
<br />
Real f1[N], f2[N], x1[N], x2[N], ea[N], y[3];<br />
Real xopt, fx;<br />
protected<br />
Real d, xl, xu, xint, R=(5^(1/2)-1)/2;<br />
<br />
algorithm<br />
xl := xlo; <br />
xu := xhi;<br />
y := Curve_Fitting(xd,yd);<br />
<br />
for i in 1:N loop<br />
d:= R*(xu-xl);<br />
x1[i]:=xl+d;<br />
x2[i]:=xu-d;<br />
f1[i]:=y[1]*x1[i]^2+y[2]*x1[i]+y[3];<br />
f2[i]:=y[1]*x2[i]^2+y[2]*x2[i]+y[3];<br />
xint:=xu-xl;<br />
<br />
if f1[i]>f2[i] then<br />
xl:=x2[i];<br />
xopt:=x1[i];<br />
fx:=f1[i];<br />
else<br />
xu:=x1[i];<br />
xopt:=x2[i];<br />
fx:=f2[i];<br />
end if;<br />
<br />
ea[i]:=(1-R)*abs((xint)/xopt);<br />
if ea[i]<es then<br />
break;<br />
end if;<br />
end for;<br />
<br />
end Opt_Gold;<br />
<br />
<br />
'''6. Hasil Perhitungan'''<br />
----<br />
<br />
Setelah melakukan simulasi dengan menggunakan openmodelica dan dengan optimasi menggunakan metode golden ratio, berikut adalah hasilnya.<br />
<br />
*Nilai rasio dari safety factor dengan harga<br />
[[File:Yii.png|300px|center|thumb|Properti Material]]<br />
[[File:Yielding.png|300px|center|thumb|Variasi luas]]<br />
'''Luas penampang tetap, variasi material'''<br />
[[File:Tungtungtung.png|500px|center|thumb|Variasi Material]]<br />
<br />
*Nilai luas area penampang optimum untuk material SS201 adalah 283,81 mm^2 atau untuk ukuran yang ada di pasaran ukuran optimumnya adalah batang L dengan lebar 6m dan tebal 60mm.<br />
[[File:Tetew.png|600px|thumb|center|xopt=nilai optimum, y[1]=koefisien x^2, y[2]=koefisien x, y[3]= koefisien x^0]]<br />
<br />
*Material optimum yang dapat digunakan untuk luas penampang 360mm^2 adalah material dengan nilai elastisitas 15324000000000 N/m^2 atau material yang paling mendekati adalah SS316L.<br />
[[File:Tutututututu.png|600px|thumb|center|xopt=nilai optimum, y[1]=koefisien x^2, y[2]=koefisien x, y[3]= koefisien x^0]]<br />
<br />
<br />
<br />
=='''UAS'''==<br />
'''بِسْمِ اللّهِ الرَّحْمَنِ الرَّحِيْمِ'''<br />
<br />
'''Nama''' : Iza Azmar Aminudin<br />
<br />
'''NPM''' : 1806233316<br />
<br />
'''Kelas''' : Metode Numerik-03<br />
<br />
Pada kesempatan kali ini, saya akan berbagi mengenai pengerjaan Ujian Akhir Semester mata kuliah Metode Numerik yang telah dilaksanakan pada 13 Januari 2021. Berikut adalah soal, jawaban, dan pembahasan dari Ujian Akhir Semester Metode Numerik. Selamat membaca.<br />
<br />
<br />
[[File:Inian Metnum.png|300px|center]] <br />
<br />
'''Perhatikan Water Tower dengan Reservoir berbentuk Bola pada Gambar diatas! Anda diminta untuk membuat pemodelan numerik untuk mengoptimalkan struktur Water Tower tersebut.'''<br />
<br />
<br />
<br />
==='''1. Buatlah urutan langkah-langkah (prosedur) pemodelan numerik untuk optimasi struktur tersebut.'''===<br />
<br />
Pada soal ini, kami diinstruksikan untuk membuat langkah-langkah dalam membuat pemodelan numerik untuk optimasi struktur ini. Untuk mempermudah pemodelan, struktur water tower ini dianggap sebagai struktur trusses. Pemodelan yang diharapkan adalah untuk mendapatkan titik efisiensi terbaik dengan mempertimbang harga bahan, ukuran, dan performansi dari struktur. Berikut adalah langkah-langkah pemodelan numerik untuk optimasi struktur water tower ini.<br />
<br />
<br />
[[File:Wfw.png|500px|center|thumb|flow chart langkah-langkah (prosedur) pemodelan numerik untuk optimasi struktur]]<br />
<br />
<br />
'''Jawaban saat UAS'''<br />
<br />
[[File:UAS sisi.png|400px|center|thumb|jawaban UAS no. 1]]<br />
<br />
<br />
----<br />
<br />
<br />
==='''2. Jelaskan tujuan pemodelan numerik soal no 1 diatas, hukum/dalil (fisika) yang dipakai dan asumsi-asumsi yang akan digunakan dalam perhitungan'''===<br />
<br />
<br />
'''A. Tujuan:'''<br />
<br />
Untuk menentukan ukuran dan jenis bahan yang paling optimum (titik efisiensi terbaik) untuk di implementasikan dalam sistem dengan mempertimbangkan kebutuhan dan keamanan dari struktur water tower tersebut.<br />
<br />
<br />
'''B. Hukum/dalil yang digunakan dalam perhitungan:'''<br />
{|class="wikitable"<br />
| '''Persamaan'''|| '''Hukum/Dalil'''||'''Keterangan'''<br />
|-<br />
| <br />
[[File:Hooke.png|150px]]<br />
|| Hukum Hooke<br />
|Dimana F adalah gaya, k adalah konstanta kekakuan, dan x adalah defleksi. Dari hukum ini kita dapat mendapatkan nilai konstanta stiffness dari sistem, serta displacemet yang terjadi pada masing-masing komponen trusses.<br />
|-<br />
| <br />
[[File:Internal.png|150px]] <br />
|| Internal Force<br />
|Dimana fix dan fjx adalah gaya internal pada member yang ditinjau pada node i dan j. <br />
|-<br />
| <br />
[[File:Tegang.png|250px]] <br />
|| Normal Stress<br />
|Dimana σ adalah normal stress pada komponen trusses. Perhitungan ini dapat digunakan nanti untuk menghitung stress yang menjadi beban bagi struktur<br />
|-<br />
| <br />
[[File:Tututututtututututututtu.jpg|100px]] <br />
|| Hukum Konservasi massa<br />
| Hukum konservasi massa dipakai untuk memperkirakan beban yang ditanggung oleh struktur dari air yang ditampungnya<br />
|-<br />
| <br />
|}<br />
<br />
<br />
'''C. Asumsi yang digunakan:'''<br />
<br />
'''1.''' Struktur ditinjau sebagai sebuah trusses<br />
<br />
'''2.''' Beban struktur dari material yang dipakai tidak dijadikan pertimbangan perhitungan<br />
<br />
'''3.''' Beban terdistribusi pada ujung-ujung trusses (point)<br />
<br />
'''4.''' Struktur mengalami perubahan secara statis dan tidak dipengaruhi waktu<br />
<br />
<br />
'''Jawaban saat UAS'''<br />
<br />
[[File:UAS 02 Iza.png|400px|center|thumb|jawaban UAS no. 2]]<br />
<br />
<br />
----<br />
<br />
<br />
==='''3. Untuk pemodelan numerik analisis strukturnya nya gunakan pendekatan 1D truss dgn membagi kolum (tiang) water tower kedalam 3 elemen (1D).'''=== <br />
<br />
'''a). Susunlah persamaan aljabar kesetimbangan statik setiap elemen tsb. (matriks kesetimbangan lokal)''' <br />
Berikut adalah rumusn mencari rumusan matriks lokal pada struktur trusses water tower ini.<br />
<br />
[[File:Matrix Lokalisasii.png|center|500px|thumb|rumusan matrix lokal]]<br />
Sistem dianggap sebagai trusses dengan 3 kolom (tiang) diasumsikan nantinya ketiga trusses ini akan dianalisis untuk mencari kekakuannya dengan menggunakan matriks lokalnya terlebih dahulu. Setelah didapatkan stifness lokalnya, nantinya hasilnya akan dimasukan dalam perhitungan matriks global untuk mencari kekakuan global.<br />
<br />
<br />
'''b) Matriks kesetimbangan global'''<br />
<br />
Berikut adalah rumusan matriks globalnya.<br />
[[File:Globalis Cabal.png|center|500px|thumb|rumusan matriks global]]<br />
<br />
<br />
'''Jawaban saat UAS'''<br />
<br />
[[File:Telu iki.png|400px|center|thumb|jawaban UAS no. 3]]<br />
<br />
<br />
----<br />
<br />
<br />
==='''4. Susun urutan langkah-langkah (pseudocode) perhitungan matriks kesetimbangan global soal no 3 termasuk pengecekan kesalahan (verifikasi) perhitungannya'''===<br />
<br />
<br />
Berikut adalah flowchart dari langkah-langkah menghitung matriks kesetimbangan global.<br />
<br />
[[File:Wfw (1).png|500px|center]]<br />
<br />
<br />
'''Jawaban saat UAS'''<br />
<br />
[[File:Papat.png|400px|center|thumb|jawaban UAS no. 4]]<br />
<br />
<br />
----<br />
<br />
<br />
==='''6. Tuliskan asumsi nilai-nilai parameter dan variable untuk menghitung displacement, restraint dan stress utk model struktur water tower dgn 3 elemnt 1 D diatas'''===<br />
<br />
Berikut adalah asumsi nilai-nilai parameter dan variable yang akan digunakan dalam iterasi<br />
<br />
[[File:Limo karo enamo.png|300px|center]]<br />
<br />
<br />
----<br />
<br />
<br />
==='''7. Gunakan program modelica anda untuk menghitung displacement, restraint dan stress utk model struktur water tower dgn 3 element 1 D berdasarkan asumsi no 6'''===<br />
<br />
<br />
*Coding untuk menghitung displacement, restraint dan stress utk model struktur water tower dgn 3 element 1 D berdasarkan asumsi no 6<br />
<br />
model UASMetnum<br />
/*Iza Azmar Aminudin<br />
1806181773 */<br />
parameter Real P[3]={10000,0,-10000};//beban dan gaya reaksi<br />
/*data-data asumsi dan elemen sejenis*/<br />
parameter Real a=10e-4;//area<br />
parameter Real e=35e9;//elastisitas<br />
parameter Real m=36.576;//panjang elemen<br />
/*parameter yang dicari*/<br />
Real k;//stiffness elemen<br />
Real kg[3,3];//matriks global elemen<br />
Real u[3];//displacement<br />
Real stress[3];//stress elemen<br />
algorithm<br />
/*nilai kekakuan*/<br />
k := a*e/m;<br />
/*persamaan matriks global*/<br />
kg := [ k,2*k, 0;<br />
-k,2*k,-k;<br />
0,-k,2*k];<br />
/*displacement dengan metode Gauss-Jordan*/<br />
u := Modelica.Math.Matrices.solve(kg,P);<br />
/*stress pada tiap elemen*/<br />
stress[1] := u[1]*k/a;<br />
stress[2] := u[2]*k/a;<br />
stress[3] := u[3]*k/a;<br />
end UASMetnum;<br />
<br />
<br />
*Hasil Simulasi<br />
[[File:Ceker ayam.png|600px|center|thumb|checking]]<br />
[[File:Hasilitas.png|600px|center|thumb|hasil simulasi]]<br />
<br />
'''Selesai'''</div>
Iza Azmar
http://air.eng.ui.ac.id/index.php?title=Metnum03-Iza_Azmar_Aminudin&diff=56520
Metnum03-Iza Azmar Aminudin
2021-01-14T16:55:40Z
<p>Iza Azmar: /* UAS */</p>
<hr />
<div> '''بِسْمِ اللّهِ الرَّحْمَنِ الرَّحِيْمِ'''<br />
<br />
Assalamu'alaikum Wr. Wb,<br />
<br />
Salam Sejahtera untuk kita semua,<br />
<br />
== '''Biodata Diri''' ==<br />
<br />
Perkenalkan saya:<br />
<br />
Nama : Iza Azamr Aminudin<br />
<br />
NPM : 1806233316<br />
<br />
Kelas : Metnum-03<br />
<br />
<br />
Melalui laman web ini, insya Allah saya akan berbagi kepada teman-teman sekalian terkait pembelajaran mata kuliah Metode Numerik yang saya pelajari bersama pa DAI dan teman-teman di kelas Metnum 03. Semoga yang saya tulis dalam laman ini dapat memberi hikmah bagi saya dan teman-teman pembaca, aamiiin.<br />
<br />
<br />
<br />
== '''Pendahuluan | Filosofi dalam Belajar Metode Numerik'''==<br />
<br />
Salah satu kewajiban hakiki untuk manusia adalah untuk belajar memetik hikmah dari semua pembelajaran yang akan terus ada selama hidup ini. Selain itu, Nabi Muhammad SAW sebagai idola saya pernah berkata bahwa sebaik-baiknya manusia adalah manusia yang paling bermanfaat bagi manusia (H.R Ahmad). Kedua hal ini insya Allah terus memotivasi saya untuk terus belajar dan memanfaatkan ilmu yang saya pelajari baik bagi kehidupan saya sendiri hingga untuk kepentingan orang banyak lainnya. Melalui mata kuliah metode numerik ini saya berharap untuk mendapatkan ilmu baik yang berupa materi pembelajaran seperti yang diajarkan oleh Pa DAI, dari buku, maupun melalui pengajaran yang dilakukan oleh asisten dosen dan teman-teman saya. Selain itu, saya berharap dengan menekuni pembelajaran metode numerik ini dapat menambah pengetahuan dan "ketidaktahuan" tentang hal-hal yang belum saya pelajari maupun mengerti sehingga terus menambah motivasi saya dalam belajar dan juga menjaga saya dari sikap riya dan takabur yang dapat membuat saya menjadi orang yang berpikiran tertutup dan menututp keran ilmu pengetahuan,<br />
<br />
Semangat teman-teman semua dalam menimba ilmu dalam mata kuliah ini.<br />
<br />
<br />
<br />
Dari ‘Abdullah bin ‘Amr dan Anas bin Malik radhiyallahu ‘anhuma, Rasulullah shallallahu ‘alaihi wa sallam bersabda,<br />
<br />
قيِّدُوا العِلمَ بالكِتابِ<br />
<br />
“'''Jagalah ilmu dengan menulis'''.” (Shahih Al-Jami’, no.4434. Syaikh Al-Albani mengatakan bahwa hadits ini sahih).<br />
<br />
== '''Pertemuan 1: Review Materi Pra-UTS dan Pengantar Software Open-Modelica | 9 November 2020'''==<br />
<br />
==='''Review Materi Sebelum UTS'''===<br />
<br />
Pembelajaran mata kuliah Metode Numerik-03 sebelumnya diampu oleh Bapak Dr. Ir. Engkos A. Kosasih, M.T. Selama pembelajaran sebelum UTS, kami mempelajari beberapa konsep yang digunakan dalam menyelesaikan permasalahan dengan metode numerik. Diantara materi-materi tersebut diantanya adalah sebagai berikut.<br />
<br />
'''1. Deret Maclaurin dan Deret Taylor'''<br />
<br />
Teorema Ketunggalan<br />
Andaikan f memenuhi uraian berikut,<br />
f(x) = c0 + c1(x - a) + c2(x - a)^2 + c3(x - a)^3 . . .<br />
untuk semua x dalam selang di sekitar a, maka<br />
cn = <br />
Jadi suatu fungsi tidak dapat digambarkan oleh dua deret pangkat dari (x - a).<br />
<br />
<br />
'''2. Gauss Elimination'''<br />
<br />
<br />
'''3. Newton-Raphson''' [[File:Rumus-newton-raphson.png|thumb|300px|style="float:left;"|Rumus ''Newton Rapshon'']]<br />
<br />
Metode ini menggunakan satu titik awal dan mendekatinya dengan memperhatikan slope atau gradien pada titik tersebut. Slop atau gradien didapatkan dengan melakukan turunan dari fungsi tersebut. Persamaan untuk Newton-Raphson adalah sebagai berikut:<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
'''4. Secant Method'''<br />
<br />
Metode ini merupakan metode modifikasi Newton-Raphson dimana metode Newton-Raphson tidak digunakan (karena f'(x) sulit ditemukan atau tidak mungkin ditemukan). Persaman untuk metode Secant adalah sebagai berikut<br />
<br />
[[File:Rumus-secant.png|thumb|300px|style="float:left;"|Rumus ''Secant'']]<br />
<br />
|}<br />
<br />
'''5. Regresi Linier'''<br />
<br />
regresi linear adalah sebuah pendekatan untuk memodelkan hubungan antara variable terikat Y dan satu atau lebih variable bebas yang disebut X. Salah satu kegunaan dari regresi linear adalah untuk melakukan prediksi berdasarkan data-data yang telah dimiliki sebelumnya. Hubungan di antara variable-variabel tersebut disebut sebagai model regresi linear.<br />
<br />
Persamaan umum Regresi Linier adalah sebagai berikut:<br />
<br />
[[File:Rumus-regresi-linier-umum.png]]<br />
<br />
dimana:<br />
<br />
[[File:konstanta-regresi-linier.png]]<br />
<br />
'''6. Turunan Numerik'''<br />
<br />
Turunan Numerik adalah menentukan hampiran nilai turunan fungsi f yang diberikan dalam bentuk tabel. Terdapat 3 pendekatan dalam menghitung turunan numerik:<br />
<br />
[[File:numerical-difference-approx.png]]<br />
==='''Tutorial Open-Modelica'''===<br />
<br />
https://www.youtube.com/watch?v=l7I8YlQBdug<br />
<br />
== '''Pertemuan 2: Review Tugas Modelica dan Simulasi Penyelesaian Metode Numerik | 16 November 2020'''==<br />
<br />
Pada kesempatan kali ini, kami mempelajari cara membuat program sederhana didalam modelica untuk menjumlahkan angka 10 kepada sebuah variable dan mencari rata-rata nilai dengan menggunakan software modelica.<br />
<br />
'''1. Membuat program sederhana didalam modelica untuk menjumlahkan angka 10 kepada sebuah variable software modelica.'''<br />
<br />
[[File:Ireng1.png|300px|thumb|center|Memasukan Coding untuk permasalahan]]<br />
<br />
<br />
[[File:Ireng 2.png|300px|thumb|center|Menguji logic coding]]<br />
<br />
<br />
[[File:Ireng3.png|300px|thumb|center|Melakukan Simulasi]]<br />
<br />
<br />
'''2. Mencari rata-rata nilai dengan menggunakan software modelica.'''<br />
<br />
[[File:Aireng 1.png|300px|thumb|center|Memasukan Coding untuk permasalahan]]<br />
<br />
<br />
[[File:Aireng 2.png|300px|thumb|center|Menguji logic coding]]<br />
<br />
<br />
[[File:Aireng 3.png|300px|thumb|center|Melakukan Simulasi]]<br />
<br />
<br />
<br />
'''3. Tugas 02'''<br />
<br />
Melakukan Eliminasi Gauss untuk menyelesaikan persamaan linear tiga variabel. Tugas kali ini yaitu Pr2 metnum ... Buat class dengan type function untuk menyelesaikan persamaa2n aljabar simultan (metoda gauss elim, gauss seidel ataupun metoda lain) ... Dan sebuah class untuk menjalankan fungsi tersebut. Waktu 1 minggu dan dikumpulkan di wikipage air.eng.<br />
<br />
Berikut adalah persamaan yang akan saya uji<br />
[[File:Persamaan iza1.png|300px|thumb|center|Persamaan Aljabar Linear]]<br />
<br />
<br />
Kemudian saya membuat class sebagai berikut.<br />
[[File:Class Iza.png|300px|thumb|center|Class Gauss Elimination]]<br />
<br />
Dan membuat function sebagai berikut<br />
[[File:Function Iza.png|300px|thumb|center|Function Gauss Elimination]]<br />
<br />
Setelah function dan class dibuat, barulah saya melakukan simulasi untuk mendapatkan hasilnya. Berikut adalah hasil yang saya dapatkan.<br />
<br />
[[File:Grafik Iza.png|300px|thumb|center|Grafik Hasil Function]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
== '''Pertemuan 3: Menyelesaikan Spring-mass System| 23 November 2020'''==<br />
<br />
Menyelesaikan persamaan Spring-mass System dengan menggunakan ''software'' modelica<br />
<br />
<br />
[[File:Soal tong.png|500px|thumb|center|Soal Spring-mass System]]<br />
<br />
<br />
[[File:Soal tong tong.png|500px|thumb|center|Penjabaran Soal Spring-mass System]]<br />
<br />
<br />
[[File:Persamaan tong tong.png|500px|thumb|center|Persamaan Dari Problem di Soal]]<br />
<br />
<br />
[[File:Hasil 1tungtung.png|500px|thumb|center|Persamaan Hk. Hooke dari Problem di Soal]]<br />
<br />
<br />
[[File:Hasil 3.png|500px|thumb|center|Matriks Persamaan Hk. Hooke]]<br />
<br />
<br />
Nilai Delta x dapat dicari dari matriks tersebut dengan eliminasi Gauss menggunakan software modelica.<br />
<br />
[[File:Modelicu1.png|500px|thumb|center|Coding di Class Modelica]]<br />
<br />
[[File:Dominikunikuniku.png|500px|thumb|center|Coding di Function Modelica]]<br />
<br />
Sehingga didapatlah hasil sebagai berikut.<br />
[[File:Songtong.png|500px|thumb|center|Hasil nilai delta x dan grafiknya dalam modelica]]<br />
<br />
<br />
<br />
'''Tugas 3'''<br />
Dalam tugas 3 kami diberikan suatu permasalahan metode numerik dalam suatu truses <br />
[[File:IMG 8288.JPG|500px|thumb|center|Soal]]<br />
<br />
Memisalkan trus dalam node-node<br />
[[File:Screen Shot 2020-11-30 at 13.32.58.png|500px|thumb|center|Pemisalan truss menjadi node node]]<br />
<br />
Berikut adalah persamaan<br />
[[File:Tugassss3 1.png|500px|thumb|center|penyelesaian dengan rumus]]<br />
<br />
[[File:Tugasssss3 2.png|500px|thumb|center|Persamaan solusi dari soal]]<br />
<br />
<br />
[[File:Screen Shot 2020-11-30 at 13.33.06.png|500px|thumb|center|Matrix penyelesaian dari soal]]<br />
Matrix solusi dari trusses untuk diselesaikan dengan openmodelica<br />
<br />
[[File:Screen Shot 2020-11-30 at 13.33.38.png|500px|thumb|center|Coding di Class Modelica]]<br />
<br />
[[File:Tugasssss3 3.png|500px|thumb|center|Coding di Class Modelica]]<br />
[[File:Tugasssss4 4.png|500px|thumb|center|Coding di Class Modelica]]<br />
<br />
hasil grafik dan perhitungan dari modelica<br />
[[File:Tugasssss5 3.png|500px|thumb|center|Coding di Class Modelica]]<br />
<br />
<br />
== '''Pertemuan 4: Membahas Penyelesaian Trusses dan Quis 1| 30 November 2020'''==<br />
<br />
Soal Quis 1<br />
[[File:Soal quiz.jpg|500px|thumb|center|Soal Quiz no. 4]]<br />
[[File:Quiz 2.jpeg|500px|thumb|center|Soal Quiz 8]]<br />
<br />
Langkah-langkah dalam menyelesaikan soal<br />
[[File:Screen Shot 2020-11-30 at 21.53.47.png|500px|thumb|center|Flow chart]]<br />
<br />
'''Menyelesaikan Soal no. 4'''<br />
<br />
Proses mencari persamaan matriks untuk menentukan nilai konstanta kekakuan global<br />
<br />
[[File:Screen Shot 2020-11-30 at 21.53.27.png|500px|thumb|center|Solusi]]<br />
<br />
[[File:Screen Shot 2020-11-30 at 21.53.37.png|500px|thumb|center|Solusi]]<br />
<br />
<br />
Setelah mendapatkan persamaan dari matriks untuk mencari kekakuan global dari masing-masing titik, langkah selanjutnya adalah dengan menggunakan perangkat lunak Open Modelica untuk mencari kekakuan global dari masing-masing titik tersebut<br />
<br />
<br />
Berikut adalah Tampilan Coding di Software Modelica Beserta rincian Codingnya<br />
[[File:Tugas3(1).png|500px|thumb|center|Coding Untuk Matriks Mencari nilai Konstanta Kekakuan Global]]<br />
<br />
'''Coding'''<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Tampilan Modelica<br />
[[File:Tugas3(2).png|500px|thumb|center|Coding Untuk Matriks Mencari nilai Konstanta Kekakuan Global]]<br />
<br />
Selanjtnya dilakukan pengecekan Coding dan dilakukanlah simulasi<br />
<br />
[[File:Tugas3(n).png|500px|thumb|center|Solusi]]<br />
<br />
<br />
Berikut adalah hasil yang didapatkan dari simulasi menggunakan Open Modelica untuk mencari Kekakuan Lokal<br />
<br />
[[File:Hik3.png|500px|thumb|center|Solusi]]<br />
<br />
<br />
Setelah itu, langkah selanjutnya adalah mencari displacement (U) dan reaction (R). Untuk mencari displacement, perlu diperhatikan boundary dan external load yang ada dan dimasukan kedalam matriks. Karena titik 1 dan 3 merupakan pinned, maka tidak ada displacement pada titik 1 dan 3(U1x=U1Y=U3X=U3Y=0). External load berada pada titik 2 dan 4 (pada arah x sebesar -4000Cos(15) sedangkan pada arah y sebesar 4000Cos(15)). Pada Open Modelica, menggunakan persamaan A*U=F dan R=(KG*U)-R untuk mencari displacement dan reaction setiap titik:<br />
<br />
Berikut adalah coding yang digunakan untuk mencari displacement dan reaction. Dalam simulasinya, harus menggunakan NaiveGauss agar simulasi dapat dilakukan<br />
<br />
Tampilan Modelica Untuk Coding Model U dan R serta function NaiveGauss<br />
[[File:Hik4.png|500px|thumb|center|Coding untuk mencari nilai U dan R]]<br />
<br />
[[File:Hipmi.png|500px|thumb|center|Coding function NaiveGauss untuk mencari nilai U dan R]]<br />
<br />
<br />
Berikut adalah hasil yang didapatkan<br />
[[File:Tugas3(8).png|500px|thumb|center|Solusi untuk U dan R]]<br />
<br />
<br />
<br />
== '''Pertemuan 5: Menyelesaikan Persamaan Truss dengan Open Modelica untuk 2 dimensi dan 3 dimensi| 7 Desember 2020'''==<br />
<br />
Terdapat beberapa cara yang dapat dilakukan untuk menyelesaikan suatu persoalan Truss dengan menggunakan Open Modelica. Pada pertemuan ini kami membahas tentang soal quiz yang telah diberikan pada pertemuan pekan 4. Jadi fungsi mempelajari soal ini adalah agar kita dapat lebih memahami pengaplikasian dari software openmodelica pada contoh kasus yang real. Pertemuan ini menjelaskan bagaimana alur pengerjaan soal quiz yang diberikan agar dapat membuat semua persamaan yang dapat digunakan pada kasus yang lebih umum.<br />
<br />
Pada pertemuan ini, Pak Dai menunjuk ahmad muhammad fahmi untuk menjelaskan kepada teman-teman di kelas tentang fungsi-fungsi yang saya gunakan untuk mengerjakan soal quiz. Beberapa hal yang saya jelaskan antara lain:<br />
<br />
1. Cara melakukan looping menggunakan fungsi for.<br />
<br />
2. Cara membuat data dalam bentuk array.<br />
<br />
3. Cara menggunakan fungsi if.<br />
<br />
4. Apa itu floating number dan bagaimana cara menghilangkannya.<br />
<br />
5. Apa itu protected variable.<br />
<br />
6. Fungsi dari modelica class dengan specialization class dan function.<br />
<br />
<br />
<br />
'''Tugas 5'''<br />
[[File:Soal3.jpeg|300px|center|thumb|soal trusses 3D]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
== '''Pertemuan 6: Muhasabah diri | 14 Desember 2020'''==<br />
Pada pertemua ini, kami diminta untuk menilai pemahaman diri kami sendiri untuk mata kuliah metode numerik. Kami diminta untuk mempresentasikan seberapa dalam pemahaman kami terkait materi metode numerik. Kami diminta untuk menjelaskan mengenai konsep fisika dari soal trusses yang selama ini kami garap. Lalu setelah itu, kami menjelaskan bagaimana cara untuk mensimulasikan soal trusses tersebut dalam perangkat openmodelica. Dalam soal kami mencari beberapa parameter seperti displacement lokal maupun global, konstanta stiffness lokal maupun global, serta reaction force yang dialami oleh tumpuan truss.<br />
<br />
Dari kelas hari ini, saya mendapatkan beberapa bahan evaluasi yang perlu untuk saya perbaiki kedepannya. Pertama, jika dibandingkan dengan rekan-rekan sayan seperti ahmad muhammad fahmi, saya masih harus lebih banyak belajar lagi mengenai penggunaan openmodelica untuk mensimulasikan soal trusses ini. Kedepannya saya akan banyak berlatih dan mengeksplor lagi penggunaan openmodelica.<br />
<br />
== '''Pertemuan 7: aplikasi metode numerik dalam kasus optimisasi | 21 Desember 2020'''==<br />
<br />
Pada pertemuan kali ini kami mempelajari simulasi optimalisasi One-Dimensional Unconstrained menggunakan software openmodelica bersama dengan pa Dai dan ibu Candra. Kami mempelajari bagaimana cara mengaplikasikan perangkat openmodelica untuk mengoptimalkan suatu sistem trusses. Pada pertemuan ini kami mempelajari metode golden ratio untuk melakukan simulasi dalam suatu sistem.<br />
<br />
Fungsi yang digunakan adalah sebagai berikut :<br />
[[File:op1.png|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Kelas pemanggilnya :<br />
[[File:op2.png|600px|thumb|center]]<br />
<br />
[[File:op3.png|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Sehingga didapatkan nilai :<br />
[[File:op4.png|600px|thumb|center]]<br />
<br />
[[File:op5.png|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Pada perhitungan, terdapat fungsi-fungsi batasan atau constraint seperti panjang siku ataupun harga per ukurannya. Optimasi mempunyai tujuan untuk meminimalisir biaya. Constrains yang diberikan adalah mampu menahan beban dimana gaya tersebut bekerja yang mampu didukung pada rangka tersebut. Langkah pertama adalah mencari displacement, memeriksa gaya, dan mengoptimasi gaya tersebut lalu menghitung stressnya. Setelah itu, membandingkan stress untuk kekuatan material yang akan digunakan. Tegangan yang dihitung tidak boleh melebihi allowable stress agar rangka sesuai standard nya. Dari data yang dikumpulkan, akan didapatkan jenis material serta ukuran batang dan spesifikasi siku. Setelah hal tersebut, dapat dilakukan optimasi untuk mendapatkan bahan yang paling optimal.<br />
<br />
k = A.E/L<br />
<br />
dimana :<br />
<br />
A = Luas penampang siku<br />
<br />
E = Modulus elastisitas tiap bahan<br />
<br />
L = Panjang batang rangka<br />
<br />
Bahan / profil siku yang akan digunakan merupakan galvanis, stainless, dan sebagainya.<br />
<br />
Untuk pembahasan Aplikasi Metode Numerik dalam Kasus Optimasi, hal ini disampaikan oleh Bu Chandra dengan penjelasan optimasi yang digunakan merupakan metode bracket optimization using golden ratio. Bahan pembelajaran tersebut terdapat di PPT yang di share pada WA Group. Mahasiswa dihimbau untuk mengikuti simulasi menggunakan software OpenModelica untuk dapat menyelesaikan permasalahan terkait fungsi exercise yang diberikan.<br />
<br />
Optimasi merupakan cara untuk mendapatkan nilai maksimum atau minimum dari suatu permasalahan. Optimasi fungsi non linear dan objektifnya merupakan cara untuk mencari nilai f(x) maksimum dan f(x) minimum. Berikut adalah persamaannya :<br />
<br />
d = akar5 - 1/2 x (xu-xl)<br />
<br />
x1 = x1 + d<br />
<br />
x2 = xu . d<br />
<br />
dengan syarat :<br />
<br />
- f(x1) > f(x2), domain sebelah kiri x2 dapat dieliminasi xL = x2 untuk iterasi berikutnya xu = xu lama<br />
<br />
- f(x2) > f(x1), domain x sebelah kanan x1 dapat dieliminasi xu = x1 untuk iterasi berikutnya xL = xL lama<br />
<br />
=='''Sinopsis Tugas Besar: Mengoptimalkan Sistem ''Trusses'' untuk Mencapai Best Efficiency Point (BEP)'''==<br />
'''Tugas Besar'''<br />
<br />
Pada tugas besar kali ini, kami diberi tugas untuk mengaplikasikan ilmu metode numerik untuk mengoptimasi suatu sistem trusses dengam menggunakan perangkat lunak openmodelica. Berikut adalah geometri rangka beserta parameter-parameternya.<br />
<br />
[[File:Tugas Besar Metnum Geometri Jos.jpg|400px|center|thumb|Tugas Besar Metnum]]<br />
<br />
Tugas kami adalah mencari Best Efficiency point untuk sistem trusses ini mengacu pada harga dan juga kemampuan fisik dari trusses itu sendiri. Dalam tugas besar kali ini, kami mengerjakan pembuatan coding tersebut secara bersama-sama dari 2 kelas metode numerik 02 dan 03 dengan dipimpin oleh Ahmad Muhammad fahmi, Josiah Enrico, dan juga Christoper. <br />
<br />
<br />
'''Flow Chart'''<br />
<br />
Berikut adalah flow chart pengerjaan tugas besar dan pembuatan codinng untuk tugas besar<br />
<br />
[[File:Inisiasi.png|200px|left|thumb|Flowchart Tugas Besar Metnum]]<br />
[[File:Inian Tubes Metnum.png|600px|right|thumb|Flowchart membuat coding tugas besar]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
=='''Pengerjaan Tugas Besar: Optimasi Sistem ''Trusses'' untuk Mencapai Best Efficiency Point (BEP)'''==<br />
<br />
<br />
Berikut adalah langkah-langkah yang telah dilakukan dalam mengerjakan tugas besar sesuai dengan flowchart yang telah dibuat sebelumnya.<br />
<br />
<br />
'''1. Memahami karakteristik fisik trusses'''<br />
----<br />
<br />
Kasus kali ini, kami diberikan suatu bentuk trusses dengan 16 komponen penyusunnya (truss) dan terdapat 24 point dalam trusses tersebut. Trusses tersebut tersebut disusun secara hotizontal dan vertikal sehingga sudut yang dihasilkan dalam trusses hanya berbentuk 0 dan 90 derajat menurut pada sumbu x negatif. Kami diminta untuk membuat optimasi dari trusses ini berdasarkan pada harga serta kemampuan fisiknya. Governing Equation yang digunakan dalam sistem ini adalah dari formulasi finite element untuk defleksi sebagai berikut.<br />
<br />
F=(AE/L)∆L<br />
<br />
Dengan F adalah gaya yang dialami oleh trusses, A adalah luas penampang trusses, E adalah elastisitas bahan, L adalah panjang trusses dan ∆L adalah pertambahan panjang.<br />
<br />
Selain itu, untuk mengevaluasi perhitungan , kami menggunakan hukum hooke untuk mengetahui hubungan antara stiffness trusses dengan gaya-gaya yang terjadi dalam trusses. Persamaan dasarnya adalah sebagai berikut.<br />
k=AE/L<br />
Dengan k adalah konstanta kekakuan.<br />
<br />
Nantinya, trusses ini akan diselesaikan dengan metode numerik dengan bentuk matriks yang memiliki persamaan dasar untuk dislacement sebagai berikut sebagai berikut.<br />
<br />
{U}=[T]{u}<br />
dengan U adalah displacement dari perspektif global, dan u adalah displacement untuk perspektif lokal serta T adalah matriks transformasi.<br />
<br />
Sementara hubungan antara nilai force yang dialam trusses antara lokal dan global dihubungkan dengan persamaan berikut.<br />
<br />
{F}=[T]{f}<br />
dengan F adalah force yang terjadi pada node dari perspektif global, dan f adalah force yang dialami node untuk perspektif lokal serta T adalah matriks transformasi.<br />
<br />
Persamaan tersebut dielaborasikan menjadi persamaan sebagai berikut<br />
{F}=[T][K][T]⁻¹{U}<br />
<br />
<br />
[[File:Tugas Besar Metnum Geometri Jos.jpg|500px|center|thumb|Tugas Besar Metnum]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
'''2. Mendefinisikan Asumsi dalam Perhitungan'''<br />
----<br />
<br />
'''Asumsi yang digunakan untuk melakukan perhitungan ini antara lain:'''<br />
<br />
*Beban akan terdistribusi hanya pada node (karena bersifat trusses).<br />
*Safety factor minimal bernilai 2.<br />
*Batas displacement 0,001 m sebelum buckling (pada truss paling atas).<br />
*Ketinggian trusses pada tiap lantai sama yaitu 0,6 m.<br />
*tidak ada bending karena bersifat truss<br />
*Beban terdistribusi pada node<br />
<br />
'''Metodologi'''<br />
<br />
A. Untuk jenis material yang sama:<br />
<br />
1. Mencari harga untuk 6 ukuran batang dengan material yang sama yaitu ASTM A36.<br />
2. Mengitung nilai safety factor pada 6 ukuran batang dengan coding awal.<br />
3. Membuat rasio antara safety factor dengan harga total.<br />
4. Membuat persamaan antara rasio (safe/harga) dengan area dengan metode curve fitting.<br />
5. Melakukan optimasi menggunakan metode golden section.<br />
<br />
B. Untuk area penampang yang sama:<br />
<br />
1. Mencari harga untuk 3 jenis material dengan area penampang yang sama yaitu 171 mm^2.<br />
2. Mengitung nilai safety factor pada 3 jenis batang dengan coding awal.<br />
3. Membuat rasio antara safety factor dengan harga total.<br />
4. Membuat persamaan antara rasio (safe/harga) dengan jenis material dengan metode curve fitting.<br />
5. Melakukan optimasi menggunakan metode golden section.<br />
<br />
<br />
<br />
'''3. Mendefinisikan bagian-bagian dalam trusses'''<br />
----<br />
<br />
[[File:Rangka siku definition.png|300px|center|thumb|Asumsi node dan trusses]]<br />
<br />
<br />
'''Constraint'''<br />
<br />
- Node 1,2,3,4 (lantai dasar) fixed<br />
<br />
- Beban F1 dan F2 terdistribusi ke node sekitaranya, sehingga:<br />
<br />
1. Node 13 & 16 = 1000N<br />
<br />
2. Node 14 & 15 = 500N<br />
<br />
<br />
<br />
'''4. Menentukan variasi material dan variasi luas penampang untuk menghitung optimasi'''<br />
----<br />
Berikut adalah beberapa variasi yang dilakukan dalam melakukan optimasi.<br />
<br />
'''Material tetap, variasi luas permukaan'''<br />
[[File:Yii.png|300px|center|thumb|Properti Material]]<br />
<br />
[[File:Yielding.png|300px|center|thumb|Variasi luas]]<br />
<br />
<br />
'''Luas penampang tetap, variasi material'''<br />
[[File:Tungtungtung.png|500px|center|thumb|Variasi Material]]<br />
<br />
<br />
'''5. Membuat Codingan untuk Mencari nilai displacement, reaction force, dan melakukan optimasi<br />
----<br />
<br />
Berikut adalah coding hasil diskusi dua kelas yang dipimpin oleh Josiah, Fahmi, dan Christo<br />
<br />
*Untuk perhitungan displacement, reaction force, stress, dan safety factor:<br />
model Trusses_3D_Tugas_Besar_Safety<br />
<br />
//define initial variable<br />
parameter Integer Points=size(P,1); //Number of Points<br />
parameter Integer Trusses=size(C,1); //Number of Trusses<br />
parameter Real Yield=215e6; //Yield Strength (Pa)<br />
parameter Real Area=0.000224; //Area L Profile (Dimension=0.03, Thickness=0,004) (m2)<br />
parameter Real Elas=193e9; //Elasticity SS 304 (Pa)<br />
<br />
//define connection<br />
parameter Integer C[:,2]=[1,5; <br />
2,6;<br />
3,7;<br />
4,8;<br />
5,6; //1st floor<br />
6,7; //1st floor<br />
7,8; //1st floor<br />
5,8; //1st floor<br />
5,9;<br />
6,10;<br />
7,11;<br />
8,12;<br />
9,10; //2nd floor<br />
10,11;//2nd floor <br />
11,12;//2nd floor<br />
9,12; //2nd floor<br />
9,13;<br />
10,14;<br />
11,15;<br />
12,16;<br />
13,14;//3rd floor<br />
14,15;//3rd floor<br />
15,16;//3rd floor<br />
13,16];//3rd floor<br />
<br />
//define coordinates (please put orderly)<br />
parameter Real P[:,6]=[0.3,-0.375,0,1,1,1; //1<br />
-0.3,-0.375,0,1,1,1; //2<br />
-0.3,0.375,0,1,1,1; //3<br />
0.3,0.375,0,1,1,1; //4<br />
<br />
0.3,-0.375,0.6,0,0,0; //5<br />
-0.3,-0.375,0.6,0,0,0; //6<br />
-0.3,0.375,0.6,0,0,0; //7<br />
0.3,0.375,0.6,0,0,0; //8<br />
<br />
0.3,-0.375,1.2,0,0,0; //9<br />
-0.3,-0.375,1.2,0,0,0; //10 <br />
-0.3,0.375,1.2,0,0,0; //11<br />
0.3,0.375,1.2,0,0,0; //12<br />
<br />
0.3,-0.375,1.8,0,0,0; //13<br />
-0.3,-0.375,1.8,0,0,0; //14<br />
-0.3,0.375,1.8,0,0,0; //15<br />
0.3,0.375,1.8,0,0,0]; //16<br />
<br />
//define external force (please put orderly)<br />
parameter Real F[Points*3]={0,0,0,<br />
0,0,0, <br />
0,0,0, <br />
0,0,0, <br />
0,0,0, <br />
0,0,0, <br />
0,0,0, <br />
0,0,0, <br />
0,0,0, <br />
0,0,0, <br />
0,0,0, <br />
0,0,0, <br />
0,0,-500, <br />
0,0,-1000, <br />
0,0,-1000, <br />
0,0,-500}; <br />
<br />
//solution<br />
Real displacement[N], reaction[N];<br />
Real check[3];<br />
<br />
Real stress1[Trusses];<br />
Real safety[Trusses];<br />
Real dis[3];<br />
Real Str[3];<br />
<br />
protected<br />
parameter Integer N=3*Points;<br />
Real q1[3], q2[3], g[N,N], G[N,N], G_star[N,N], id[N,N]=identity(N), cx, cy, cz, L, X[3,3];<br />
Real err=10e-10, ers=10e-4;<br />
<br />
algorithm<br />
//Creating Global Matrix<br />
G:=id;<br />
for i in 1:Trusses loop<br />
for j in 1:3 loop<br />
q1[j]:=P[C[i,1],j];<br />
q2[j]:=P[C[i,2],j];<br />
end for;<br />
<br />
//Solving Matrix<br />
L:=Modelica.Math.Vectors.length(q2-q1);<br />
cx:=(q2[1]-q1[1])/L;<br />
cy:=(q2[2]-q1[2])/L;<br />
cz:=(q2[3]-q1[3])/L; <br />
X:=(Area*Elas/L)*[cx^2,cx*cy,cx*cz;<br />
cy*cx,cy^2,cy*cz;<br />
cz*cx,cz*cy,cz^2];<br />
<br />
//Transforming to global matrix<br />
g:=zeros(N,N); <br />
for m,n in 1:3 loop<br />
g[3*(C[i,1]-1)+m,3*(C[i,1]-1)+n]:=X[m,n];<br />
g[3*(C[i,2]-1)+m,3*(C[i,2]-1)+n]:=X[m,n];<br />
g[3*(C[i,2]-1)+m,3*(C[i,1]-1)+n]:=-X[m,n];<br />
g[3*(C[i,1]-1)+m,3*(C[i,2]-1)+n]:=-X[m,n];<br />
end for; <br />
<br />
G_star:=G+g;<br />
G:=G_star;<br />
end for;<br />
<br />
//Implementing boundary<br />
for x in 1:Points loop<br />
if P[x,4] <> 0 then<br />
for a in 1:Points*3 loop<br />
G[(x*3)-2,a]:=0;<br />
G[(x*3)-2,(x*3)-2]:=1;<br />
end for;<br />
end if;<br />
if P[x,5] <> 0 then<br />
for a in 1:Points*3 loop<br />
G[(x*3)-1,a]:=0;<br />
G[(x*3)-1,(x*3)-1]:=1;<br />
end for;<br />
end if;<br />
if P[x,6] <> 0 then<br />
for a in 1:Points*3 loop<br />
G[x*3,a]:=0;<br />
G[x*3,x*3]:=1;<br />
end for;<br />
end if;<br />
end for;<br />
<br />
//Solving displacement<br />
displacement:=Modelica.Math.Matrices.solve(G,F);<br />
<br />
//Solving reaction<br />
reaction:=(G_star*displacement)-F;<br />
<br />
//Eliminating float error<br />
for i in 1:N loop<br />
reaction[i]:=if abs(reaction[i])<=err then 0 else reaction[i];<br />
displacement[i]:=if abs(displacement[i])<=err then 0 else displacement[i];<br />
end for;<br />
<br />
//Checking Force<br />
check[1]:=sum({reaction[i] for i in (1:3:(N-2))})+sum({F[i] for i in (1:3:(N-2))});<br />
check[2]:=sum({reaction[i] for i in (2:3:(N-1))})+sum({F[i] for i in (2:3:(N-1))});<br />
check[3]:=sum({reaction[i] for i in (3:3:N)})+sum({F[i] for i in (3:3:N)});<br />
<br />
for i in 1:3 loop<br />
check[i] := if abs(check[i])<=ers then 0 else check[i];<br />
end for;<br />
<br />
//Calculating stress in each truss<br />
for i in 1:Trusses loop<br />
for j in 1:3 loop<br />
q1[j]:=P[C[i,1],j];<br />
q2[j]:=P[C[i,2],j];<br />
dis[j]:=abs(displacement[3*(C[i,1]-1)+j]-displacement[3*(C[i,2]-1)+j]);<br />
end for;<br />
<br />
//Solving Matrix<br />
L:=Modelica.Math.Vectors.length(q2-q1);<br />
cx:=(q2[1]-q1[1])/L;<br />
cy:=(q2[2]-q1[2])/L;<br />
cz:=(q2[3]-q1[3])/L; <br />
X:=(Elas/L)*[cx^2,cx*cy,cx*cz;<br />
cy*cx,cy^2,cy*cz;<br />
cz*cx,cz*cy,cz^2];<br />
<br />
Str:=(X*dis);<br />
stress1[i]:=Modelica.Math.Vectors.length(Str);<br />
end for;<br />
<br />
//Safety factor<br />
for i in 1:Trusses loop<br />
if stress1[i]>0 then<br />
safety[i]:=Yield/stress1[i];<br />
else<br />
safety[i]:=0;<br />
end if; <br />
end for;<br />
<br />
end Trusses_3D_Tugas_Besar_Safety;<br />
<br />
<br />
*Untuk membuat kurva curve fitting:<br />
function Curve_Fitting<br />
<br />
input Real X[:];<br />
input Real Y[size(X,1)];<br />
input Integer order=2;<br />
output Real Coe[order+1];<br />
<br />
protected<br />
Real Z[size(X,1),order+1];<br />
Real ZTr[order+1,size(X,1)];<br />
Real A[order+1,order+1];<br />
Real B[order+1];<br />
<br />
algorithm<br />
<br />
for i in 1:size(X,1) loop<br />
for j in 1:(order+1) loop<br />
Z[i,j]:=X[i]^(order+1-j);<br />
end for;<br />
end for;<br />
ZTr:=transpose(Z);<br />
<br />
A:=ZTr*Z;<br />
B:=ZTr*Y;<br />
Coe:=Modelica.Math.Matrices.solve(A,B);<br />
<br />
end Curve_Fitting;<br />
<br />
<br />
* Untuk golden section:<br />
model Opt_Gold<br />
<br />
parameter Real xd[:];<br />
parameter Real yd[size(xd,1)];<br />
parameter Real xlo=87e-6;<br />
parameter Real xhi=504e-6; <br />
parameter Integer N=10; // maximum iteration<br />
parameter Real es=0.0001; // maximum error<br />
<br />
Real f1[N], f2[N], x1[N], x2[N], ea[N], y[3];<br />
Real xopt, fx;<br />
protected<br />
Real d, xl, xu, xint, R=(5^(1/2)-1)/2;<br />
<br />
algorithm<br />
xl := xlo; <br />
xu := xhi;<br />
y := Curve_Fitting(xd,yd);<br />
<br />
for i in 1:N loop<br />
d:= R*(xu-xl);<br />
x1[i]:=xl+d;<br />
x2[i]:=xu-d;<br />
f1[i]:=y[1]*x1[i]^2+y[2]*x1[i]+y[3];<br />
f2[i]:=y[1]*x2[i]^2+y[2]*x2[i]+y[3];<br />
xint:=xu-xl;<br />
<br />
if f1[i]>f2[i] then<br />
xl:=x2[i];<br />
xopt:=x1[i];<br />
fx:=f1[i];<br />
else<br />
xu:=x1[i];<br />
xopt:=x2[i];<br />
fx:=f2[i];<br />
end if;<br />
<br />
ea[i]:=(1-R)*abs((xint)/xopt);<br />
if ea[i]<es then<br />
break;<br />
end if;<br />
end for;<br />
<br />
end Opt_Gold;<br />
<br />
<br />
'''6. Hasil Perhitungan'''<br />
----<br />
<br />
Setelah melakukan simulasi dengan menggunakan openmodelica dan dengan optimasi menggunakan metode golden ratio, berikut adalah hasilnya.<br />
<br />
*Nilai rasio dari safety factor dengan harga<br />
[[File:Yii.png|300px|center|thumb|Properti Material]]<br />
[[File:Yielding.png|300px|center|thumb|Variasi luas]]<br />
'''Luas penampang tetap, variasi material'''<br />
[[File:Tungtungtung.png|500px|center|thumb|Variasi Material]]<br />
<br />
*Nilai luas area penampang optimum untuk material SS201 adalah 283,81 mm^2 atau untuk ukuran yang ada di pasaran ukuran optimumnya adalah batang L dengan lebar 6m dan tebal 60mm.<br />
[[File:Tetew.png|600px|thumb|center|xopt=nilai optimum, y[1]=koefisien x^2, y[2]=koefisien x, y[3]= koefisien x^0]]<br />
<br />
*Material optimum yang dapat digunakan untuk luas penampang 360mm^2 adalah material dengan nilai elastisitas 15324000000000 N/m^2 atau material yang paling mendekati adalah SS316L.<br />
[[File:Tutututututu.png|600px|thumb|center|xopt=nilai optimum, y[1]=koefisien x^2, y[2]=koefisien x, y[3]= koefisien x^0]]<br />
<br />
<br />
<br />
=='''UAS'''==<br />
'''بِسْمِ اللّهِ الرَّحْمَنِ الرَّحِيْمِ'''<br />
<br />
'''Nama''' : Iza Azmar Aminudin<br />
<br />
'''NPM''' : 1806233316<br />
<br />
'''Kelas''' : Metode Numerik-03<br />
<br />
Pada kesempatan kali ini, saya akan berbagi mengenai pengerjaan Ujian Akhir Semester mata kuliah Metode Numerik yang telah dilaksanakan pada 13 Januari 2021. Berikut adalah soal, jawaban, dan pembahasan dari Ujian Akhir Semester Metode Numerik. Selamat membaca.<br />
<br />
<br />
[[File:Inian Metnum.png|300px|center]] <br />
<br />
'''Perhatikan Water Tower dengan Reservoir berbentuk Bola pada Gambar diatas! Anda diminta untuk membuat pemodelan numerik untuk mengoptimalkan struktur Water Tower tersebut.'''<br />
<br />
<br />
<br />
==='''1. Buatlah urutan langkah-langkah (prosedur) pemodelan numerik untuk optimasi struktur tersebut.'''===<br />
<br />
Pada soal ini, kami diinstruksikan untuk membuat langkah-langkah dalam membuat pemodelan numerik untuk optimasi struktur ini. Untuk mempermudah pemodelan, struktur water tower ini dianggap sebagai struktur trusses. Pemodelan yang diharapkan adalah untuk mendapatkan titik efisiensi terbaik dengan mempertimbang harga bahan, ukuran, dan performansi dari struktur. Berikut adalah langkah-langkah pemodelan numerik untuk optimasi struktur water tower ini.<br />
<br />
<br />
[[File:Wfw.png|500px|center|thumb|flow chart langkah-langkah (prosedur) pemodelan numerik untuk optimasi struktur]]<br />
<br />
<br />
'''Jawaban saat UAS'''<br />
<br />
[[File:UAS sisi.png|400px|center|thumb|jawaban UAS no. 1]]<br />
<br />
<br />
----<br />
<br />
<br />
==='''2. Jelaskan tujuan pemodelan numerik soal no 1 diatas, hukum/dalil (fisika) yang dipakai dan asumsi-asumsi yang akan digunakan dalam perhitungan'''===<br />
<br />
<br />
'''A. Tujuan:'''<br />
<br />
Untuk menentukan ukuran dan jenis bahan yang paling optimum (titik efisiensi terbaik) untuk di implementasikan dalam sistem dengan mempertimbangkan kebutuhan dan keamanan dari struktur water tower tersebut.<br />
<br />
<br />
'''B. Hukum/dalil yang digunakan dalam perhitungan:'''<br />
{|class="wikitable"<br />
| '''Persamaan'''|| '''Hukum/Dalil'''||'''Keterangan'''<br />
|-<br />
| <br />
[[File:Hooke.png|150px]]<br />
|| Hukum Hooke<br />
|Dimana F adalah gaya, k adalah konstanta kekakuan, dan x adalah defleksi. Dari hukum ini kita dapat mendapatkan nilai konstanta stiffness dari sistem, serta displacemet yang terjadi pada masing-masing komponen trusses.<br />
|-<br />
| <br />
[[File:Internal.png|150px]] <br />
|| Internal Force<br />
|Dimana fix dan fjx adalah gaya internal pada member yang ditinjau pada node i dan j. <br />
|-<br />
| <br />
[[File:Tegang.png|250px]] <br />
|| Normal Stress<br />
|Dimana σ adalah normal stress pada komponen trusses. Perhitungan ini dapat digunakan nanti untuk menghitung stress yang menjadi beban bagi struktur<br />
|-<br />
| <br />
[[File:Tututututtututututututtu.jpg|100px]] <br />
|| Hukum Konservasi massa<br />
| Hukum konservasi massa dipakai untuk memperkirakan beban yang ditanggung oleh struktur dari air yang ditampungnya<br />
|-<br />
| <br />
|}<br />
<br />
<br />
'''C. Asumsi yang digunakan:'''<br />
<br />
'''1.''' Struktur ditinjau sebagai sebuah trusses<br />
<br />
'''2.''' Beban struktur dari material yang dipakai tidak dijadikan pertimbangan perhitungan<br />
<br />
'''3.''' Beban terdistribusi pada ujung-ujung trusses (point)<br />
<br />
'''4.''' Struktur mengalami perubahan secara statis dan tidak dipengaruhi waktu<br />
<br />
<br />
'''Jawaban saat UAS'''<br />
<br />
[[File:UAS 02 Iza.png|400px|center|thumb|jawaban UAS no. 2]]<br />
<br />
<br />
----<br />
<br />
<br />
==='''3. Untuk pemodelan numerik analisis strukturnya nya gunakan pendekatan 1D truss dgn membagi kolum (tiang) water tower kedalam 3 elemen (1D).'''=== <br />
<br />
'''a). Susunlah persamaan aljabar kesetimbangan statik setiap elemen tsb. (matriks kesetimbangan lokal)''' <br />
Berikut adalah rumusn mencari rumusan matriks lokal pada struktur trusses water tower ini.<br />
<br />
[[File:Matrix Lokalisasii.png|center|500px|thumb|rumusan matrix lokal]]<br />
Sistem dianggap sebagai trusses dengan 3 kolom (tiang) diasumsikan nantinya ketiga trusses ini akan dianalisis untuk mencari kekakuannya dengan menggunakan matriks lokalnya terlebih dahulu. Setelah didapatkan stifness lokalnya, nantinya hasilnya akan dimasukan dalam perhitungan matriks global untuk mencari kekakuan global.<br />
<br />
<br />
'''b) Matriks kesetimbangan global'''<br />
<br />
Berikut adalah rumusan matriks globalnya.<br />
[[File:Globalis Cabal.png|center|500px|thumb|rumusan matriks global]]<br />
<br />
<br />
'''Jawaban saat UAS'''<br />
<br />
[[File:Telu iki.png|400px|center|thumb|jawaban UAS no. 3]]<br />
<br />
<br />
----<br />
<br />
<br />
==='''4. Susun urutan langkah-langkah (pseudocode) perhitungan matriks kesetimbangan global soal no 3 termasuk pengecekan kesalahan (verifikasi) perhitungannya'''===<br />
<br />
<br />
Berikut adalah flowchart dari langkah-langkah menghitung matriks kesetimbangan global.<br />
<br />
[[File:Wfw (1).png|500px|center]]<br />
<br />
<br />
'''Jawaban saat UAS'''<br />
<br />
[[File:Papat.png|400px|center|thumb|jawaban UAS no. 4]]<br />
<br />
<br />
----<br />
<br />
<br />
==='''6. Tuliskan asumsi nilai-nilai parameter dan variable untuk menghitung displacement, restraint dan stress utk model struktur water tower dgn 3 elemnt 1 D diatas'''===<br />
<br />
Berikut adalah asumsi nilai-nilai parameter dan variable yang akan digunakan dalam iterasi<br />
<br />
[[File:Limo karo enamo.png|300px|center]]<br />
<br />
<br />
----<br />
<br />
<br />
==='''7. Gunakan program modelica anda untuk menghitung displacement, restraint dan stress utk model struktur water tower dgn 3 element 1 D berdasarkan asumsi no 6'''===<br />
<br />
<br />
*Coding untuk menghitung displacement, restraint dan stress utk model struktur water tower dgn 3 element 1 D berdasarkan asumsi no 6<br />
<br />
model UASMetnum<br />
/*Iza Azmar Aminudin<br />
1806181773 */<br />
parameter Real P[3]={10000,0,-10000};//beban dan gaya reaksi<br />
/*data-data asumsi dan elemen sejenis*/<br />
parameter Real a=10e-4;//area<br />
parameter Real e=35e9;//elastisitas<br />
parameter Real m=36.576;//panjang elemen<br />
/*parameter yang dicari*/<br />
Real k;//stiffness elemen<br />
Real kg[3,3];//matriks global elemen<br />
Real u[3];//displacement<br />
Real stress[3];//stress elemen<br />
algorithm<br />
/*nilai kekakuan*/<br />
k := a*e/m;<br />
/*persamaan matriks global*/<br />
kg := [ k,2*k, 0;<br />
-k,2*k,-k;<br />
0,-k,2*k];<br />
/*displacement dengan metode Gauss-Jordan*/<br />
u := Modelica.Math.Matrices.solve(kg,P);<br />
/*stress pada tiap elemen*/<br />
stress[1] := u[1]*k/a;<br />
stress[2] := u[2]*k/a;<br />
stress[3] := u[3]*k/a;<br />
end UASMetnum;<br />
<br />
<br />
*Hasil Simulasi<br />
[[File:Ceker ayam.png|400px|center|thumb|checking]]<br />
[[File:Hasilitas.png|400px|center|thumb|hasil simulasi]]<br />
<br />
'''Selesai'''</div>
Iza Azmar
http://air.eng.ui.ac.id/index.php?title=Metnum03-Iza_Azmar_Aminudin&diff=56519
Metnum03-Iza Azmar Aminudin
2021-01-14T16:53:16Z
<p>Iza Azmar: /* 7. Gunakan program modelica anda untuk menghitung displacement, restraint dan stress utk model struktur water tower dgn 3 element 1 D berdasarkan asumsi no 6 */</p>
<hr />
<div> '''بِسْمِ اللّهِ الرَّحْمَنِ الرَّحِيْمِ'''<br />
<br />
Assalamu'alaikum Wr. Wb,<br />
<br />
Salam Sejahtera untuk kita semua,<br />
<br />
== '''Biodata Diri''' ==<br />
<br />
Perkenalkan saya:<br />
<br />
Nama : Iza Azamr Aminudin<br />
<br />
NPM : 1806233316<br />
<br />
Kelas : Metnum-03<br />
<br />
<br />
Melalui laman web ini, insya Allah saya akan berbagi kepada teman-teman sekalian terkait pembelajaran mata kuliah Metode Numerik yang saya pelajari bersama pa DAI dan teman-teman di kelas Metnum 03. Semoga yang saya tulis dalam laman ini dapat memberi hikmah bagi saya dan teman-teman pembaca, aamiiin.<br />
<br />
<br />
<br />
== '''Pendahuluan | Filosofi dalam Belajar Metode Numerik'''==<br />
<br />
Salah satu kewajiban hakiki untuk manusia adalah untuk belajar memetik hikmah dari semua pembelajaran yang akan terus ada selama hidup ini. Selain itu, Nabi Muhammad SAW sebagai idola saya pernah berkata bahwa sebaik-baiknya manusia adalah manusia yang paling bermanfaat bagi manusia (H.R Ahmad). Kedua hal ini insya Allah terus memotivasi saya untuk terus belajar dan memanfaatkan ilmu yang saya pelajari baik bagi kehidupan saya sendiri hingga untuk kepentingan orang banyak lainnya. Melalui mata kuliah metode numerik ini saya berharap untuk mendapatkan ilmu baik yang berupa materi pembelajaran seperti yang diajarkan oleh Pa DAI, dari buku, maupun melalui pengajaran yang dilakukan oleh asisten dosen dan teman-teman saya. Selain itu, saya berharap dengan menekuni pembelajaran metode numerik ini dapat menambah pengetahuan dan "ketidaktahuan" tentang hal-hal yang belum saya pelajari maupun mengerti sehingga terus menambah motivasi saya dalam belajar dan juga menjaga saya dari sikap riya dan takabur yang dapat membuat saya menjadi orang yang berpikiran tertutup dan menututp keran ilmu pengetahuan,<br />
<br />
Semangat teman-teman semua dalam menimba ilmu dalam mata kuliah ini.<br />
<br />
<br />
<br />
Dari ‘Abdullah bin ‘Amr dan Anas bin Malik radhiyallahu ‘anhuma, Rasulullah shallallahu ‘alaihi wa sallam bersabda,<br />
<br />
قيِّدُوا العِلمَ بالكِتابِ<br />
<br />
“'''Jagalah ilmu dengan menulis'''.” (Shahih Al-Jami’, no.4434. Syaikh Al-Albani mengatakan bahwa hadits ini sahih).<br />
<br />
== '''Pertemuan 1: Review Materi Pra-UTS dan Pengantar Software Open-Modelica | 9 November 2020'''==<br />
<br />
==='''Review Materi Sebelum UTS'''===<br />
<br />
Pembelajaran mata kuliah Metode Numerik-03 sebelumnya diampu oleh Bapak Dr. Ir. Engkos A. Kosasih, M.T. Selama pembelajaran sebelum UTS, kami mempelajari beberapa konsep yang digunakan dalam menyelesaikan permasalahan dengan metode numerik. Diantara materi-materi tersebut diantanya adalah sebagai berikut.<br />
<br />
'''1. Deret Maclaurin dan Deret Taylor'''<br />
<br />
Teorema Ketunggalan<br />
Andaikan f memenuhi uraian berikut,<br />
f(x) = c0 + c1(x - a) + c2(x - a)^2 + c3(x - a)^3 . . .<br />
untuk semua x dalam selang di sekitar a, maka<br />
cn = <br />
Jadi suatu fungsi tidak dapat digambarkan oleh dua deret pangkat dari (x - a).<br />
<br />
<br />
'''2. Gauss Elimination'''<br />
<br />
<br />
'''3. Newton-Raphson''' [[File:Rumus-newton-raphson.png|thumb|300px|style="float:left;"|Rumus ''Newton Rapshon'']]<br />
<br />
Metode ini menggunakan satu titik awal dan mendekatinya dengan memperhatikan slope atau gradien pada titik tersebut. Slop atau gradien didapatkan dengan melakukan turunan dari fungsi tersebut. Persamaan untuk Newton-Raphson adalah sebagai berikut:<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
'''4. Secant Method'''<br />
<br />
Metode ini merupakan metode modifikasi Newton-Raphson dimana metode Newton-Raphson tidak digunakan (karena f'(x) sulit ditemukan atau tidak mungkin ditemukan). Persaman untuk metode Secant adalah sebagai berikut<br />
<br />
[[File:Rumus-secant.png|thumb|300px|style="float:left;"|Rumus ''Secant'']]<br />
<br />
|}<br />
<br />
'''5. Regresi Linier'''<br />
<br />
regresi linear adalah sebuah pendekatan untuk memodelkan hubungan antara variable terikat Y dan satu atau lebih variable bebas yang disebut X. Salah satu kegunaan dari regresi linear adalah untuk melakukan prediksi berdasarkan data-data yang telah dimiliki sebelumnya. Hubungan di antara variable-variabel tersebut disebut sebagai model regresi linear.<br />
<br />
Persamaan umum Regresi Linier adalah sebagai berikut:<br />
<br />
[[File:Rumus-regresi-linier-umum.png]]<br />
<br />
dimana:<br />
<br />
[[File:konstanta-regresi-linier.png]]<br />
<br />
'''6. Turunan Numerik'''<br />
<br />
Turunan Numerik adalah menentukan hampiran nilai turunan fungsi f yang diberikan dalam bentuk tabel. Terdapat 3 pendekatan dalam menghitung turunan numerik:<br />
<br />
[[File:numerical-difference-approx.png]]<br />
==='''Tutorial Open-Modelica'''===<br />
<br />
https://www.youtube.com/watch?v=l7I8YlQBdug<br />
<br />
== '''Pertemuan 2: Review Tugas Modelica dan Simulasi Penyelesaian Metode Numerik | 16 November 2020'''==<br />
<br />
Pada kesempatan kali ini, kami mempelajari cara membuat program sederhana didalam modelica untuk menjumlahkan angka 10 kepada sebuah variable dan mencari rata-rata nilai dengan menggunakan software modelica.<br />
<br />
'''1. Membuat program sederhana didalam modelica untuk menjumlahkan angka 10 kepada sebuah variable software modelica.'''<br />
<br />
[[File:Ireng1.png|300px|thumb|center|Memasukan Coding untuk permasalahan]]<br />
<br />
<br />
[[File:Ireng 2.png|300px|thumb|center|Menguji logic coding]]<br />
<br />
<br />
[[File:Ireng3.png|300px|thumb|center|Melakukan Simulasi]]<br />
<br />
<br />
'''2. Mencari rata-rata nilai dengan menggunakan software modelica.'''<br />
<br />
[[File:Aireng 1.png|300px|thumb|center|Memasukan Coding untuk permasalahan]]<br />
<br />
<br />
[[File:Aireng 2.png|300px|thumb|center|Menguji logic coding]]<br />
<br />
<br />
[[File:Aireng 3.png|300px|thumb|center|Melakukan Simulasi]]<br />
<br />
<br />
<br />
'''3. Tugas 02'''<br />
<br />
Melakukan Eliminasi Gauss untuk menyelesaikan persamaan linear tiga variabel. Tugas kali ini yaitu Pr2 metnum ... Buat class dengan type function untuk menyelesaikan persamaa2n aljabar simultan (metoda gauss elim, gauss seidel ataupun metoda lain) ... Dan sebuah class untuk menjalankan fungsi tersebut. Waktu 1 minggu dan dikumpulkan di wikipage air.eng.<br />
<br />
Berikut adalah persamaan yang akan saya uji<br />
[[File:Persamaan iza1.png|300px|thumb|center|Persamaan Aljabar Linear]]<br />
<br />
<br />
Kemudian saya membuat class sebagai berikut.<br />
[[File:Class Iza.png|300px|thumb|center|Class Gauss Elimination]]<br />
<br />
Dan membuat function sebagai berikut<br />
[[File:Function Iza.png|300px|thumb|center|Function Gauss Elimination]]<br />
<br />
Setelah function dan class dibuat, barulah saya melakukan simulasi untuk mendapatkan hasilnya. Berikut adalah hasil yang saya dapatkan.<br />
<br />
[[File:Grafik Iza.png|300px|thumb|center|Grafik Hasil Function]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
== '''Pertemuan 3: Menyelesaikan Spring-mass System| 23 November 2020'''==<br />
<br />
Menyelesaikan persamaan Spring-mass System dengan menggunakan ''software'' modelica<br />
<br />
<br />
[[File:Soal tong.png|500px|thumb|center|Soal Spring-mass System]]<br />
<br />
<br />
[[File:Soal tong tong.png|500px|thumb|center|Penjabaran Soal Spring-mass System]]<br />
<br />
<br />
[[File:Persamaan tong tong.png|500px|thumb|center|Persamaan Dari Problem di Soal]]<br />
<br />
<br />
[[File:Hasil 1tungtung.png|500px|thumb|center|Persamaan Hk. Hooke dari Problem di Soal]]<br />
<br />
<br />
[[File:Hasil 3.png|500px|thumb|center|Matriks Persamaan Hk. Hooke]]<br />
<br />
<br />
Nilai Delta x dapat dicari dari matriks tersebut dengan eliminasi Gauss menggunakan software modelica.<br />
<br />
[[File:Modelicu1.png|500px|thumb|center|Coding di Class Modelica]]<br />
<br />
[[File:Dominikunikuniku.png|500px|thumb|center|Coding di Function Modelica]]<br />
<br />
Sehingga didapatlah hasil sebagai berikut.<br />
[[File:Songtong.png|500px|thumb|center|Hasil nilai delta x dan grafiknya dalam modelica]]<br />
<br />
<br />
<br />
'''Tugas 3'''<br />
Dalam tugas 3 kami diberikan suatu permasalahan metode numerik dalam suatu truses <br />
[[File:IMG 8288.JPG|500px|thumb|center|Soal]]<br />
<br />
Memisalkan trus dalam node-node<br />
[[File:Screen Shot 2020-11-30 at 13.32.58.png|500px|thumb|center|Pemisalan truss menjadi node node]]<br />
<br />
Berikut adalah persamaan<br />
[[File:Tugassss3 1.png|500px|thumb|center|penyelesaian dengan rumus]]<br />
<br />
[[File:Tugasssss3 2.png|500px|thumb|center|Persamaan solusi dari soal]]<br />
<br />
<br />
[[File:Screen Shot 2020-11-30 at 13.33.06.png|500px|thumb|center|Matrix penyelesaian dari soal]]<br />
Matrix solusi dari trusses untuk diselesaikan dengan openmodelica<br />
<br />
[[File:Screen Shot 2020-11-30 at 13.33.38.png|500px|thumb|center|Coding di Class Modelica]]<br />
<br />
[[File:Tugasssss3 3.png|500px|thumb|center|Coding di Class Modelica]]<br />
[[File:Tugasssss4 4.png|500px|thumb|center|Coding di Class Modelica]]<br />
<br />
hasil grafik dan perhitungan dari modelica<br />
[[File:Tugasssss5 3.png|500px|thumb|center|Coding di Class Modelica]]<br />
<br />
<br />
== '''Pertemuan 4: Membahas Penyelesaian Trusses dan Quis 1| 30 November 2020'''==<br />
<br />
Soal Quis 1<br />
[[File:Soal quiz.jpg|500px|thumb|center|Soal Quiz no. 4]]<br />
[[File:Quiz 2.jpeg|500px|thumb|center|Soal Quiz 8]]<br />
<br />
Langkah-langkah dalam menyelesaikan soal<br />
[[File:Screen Shot 2020-11-30 at 21.53.47.png|500px|thumb|center|Flow chart]]<br />
<br />
'''Menyelesaikan Soal no. 4'''<br />
<br />
Proses mencari persamaan matriks untuk menentukan nilai konstanta kekakuan global<br />
<br />
[[File:Screen Shot 2020-11-30 at 21.53.27.png|500px|thumb|center|Solusi]]<br />
<br />
[[File:Screen Shot 2020-11-30 at 21.53.37.png|500px|thumb|center|Solusi]]<br />
<br />
<br />
Setelah mendapatkan persamaan dari matriks untuk mencari kekakuan global dari masing-masing titik, langkah selanjutnya adalah dengan menggunakan perangkat lunak Open Modelica untuk mencari kekakuan global dari masing-masing titik tersebut<br />
<br />
<br />
Berikut adalah Tampilan Coding di Software Modelica Beserta rincian Codingnya<br />
[[File:Tugas3(1).png|500px|thumb|center|Coding Untuk Matriks Mencari nilai Konstanta Kekakuan Global]]<br />
<br />
'''Coding'''<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Tampilan Modelica<br />
[[File:Tugas3(2).png|500px|thumb|center|Coding Untuk Matriks Mencari nilai Konstanta Kekakuan Global]]<br />
<br />
Selanjtnya dilakukan pengecekan Coding dan dilakukanlah simulasi<br />
<br />
[[File:Tugas3(n).png|500px|thumb|center|Solusi]]<br />
<br />
<br />
Berikut adalah hasil yang didapatkan dari simulasi menggunakan Open Modelica untuk mencari Kekakuan Lokal<br />
<br />
[[File:Hik3.png|500px|thumb|center|Solusi]]<br />
<br />
<br />
Setelah itu, langkah selanjutnya adalah mencari displacement (U) dan reaction (R). Untuk mencari displacement, perlu diperhatikan boundary dan external load yang ada dan dimasukan kedalam matriks. Karena titik 1 dan 3 merupakan pinned, maka tidak ada displacement pada titik 1 dan 3(U1x=U1Y=U3X=U3Y=0). External load berada pada titik 2 dan 4 (pada arah x sebesar -4000Cos(15) sedangkan pada arah y sebesar 4000Cos(15)). Pada Open Modelica, menggunakan persamaan A*U=F dan R=(KG*U)-R untuk mencari displacement dan reaction setiap titik:<br />
<br />
Berikut adalah coding yang digunakan untuk mencari displacement dan reaction. Dalam simulasinya, harus menggunakan NaiveGauss agar simulasi dapat dilakukan<br />
<br />
Tampilan Modelica Untuk Coding Model U dan R serta function NaiveGauss<br />
[[File:Hik4.png|500px|thumb|center|Coding untuk mencari nilai U dan R]]<br />
<br />
[[File:Hipmi.png|500px|thumb|center|Coding function NaiveGauss untuk mencari nilai U dan R]]<br />
<br />
<br />
Berikut adalah hasil yang didapatkan<br />
[[File:Tugas3(8).png|500px|thumb|center|Solusi untuk U dan R]]<br />
<br />
<br />
<br />
== '''Pertemuan 5: Menyelesaikan Persamaan Truss dengan Open Modelica untuk 2 dimensi dan 3 dimensi| 7 Desember 2020'''==<br />
<br />
Terdapat beberapa cara yang dapat dilakukan untuk menyelesaikan suatu persoalan Truss dengan menggunakan Open Modelica. Pada pertemuan ini kami membahas tentang soal quiz yang telah diberikan pada pertemuan pekan 4. Jadi fungsi mempelajari soal ini adalah agar kita dapat lebih memahami pengaplikasian dari software openmodelica pada contoh kasus yang real. Pertemuan ini menjelaskan bagaimana alur pengerjaan soal quiz yang diberikan agar dapat membuat semua persamaan yang dapat digunakan pada kasus yang lebih umum.<br />
<br />
Pada pertemuan ini, Pak Dai menunjuk ahmad muhammad fahmi untuk menjelaskan kepada teman-teman di kelas tentang fungsi-fungsi yang saya gunakan untuk mengerjakan soal quiz. Beberapa hal yang saya jelaskan antara lain:<br />
<br />
1. Cara melakukan looping menggunakan fungsi for.<br />
<br />
2. Cara membuat data dalam bentuk array.<br />
<br />
3. Cara menggunakan fungsi if.<br />
<br />
4. Apa itu floating number dan bagaimana cara menghilangkannya.<br />
<br />
5. Apa itu protected variable.<br />
<br />
6. Fungsi dari modelica class dengan specialization class dan function.<br />
<br />
<br />
<br />
'''Tugas 5'''<br />
[[File:Soal3.jpeg|300px|center|thumb|soal trusses 3D]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
== '''Pertemuan 6: Muhasabah diri | 14 Desember 2020'''==<br />
Pada pertemua ini, kami diminta untuk menilai pemahaman diri kami sendiri untuk mata kuliah metode numerik. Kami diminta untuk mempresentasikan seberapa dalam pemahaman kami terkait materi metode numerik. Kami diminta untuk menjelaskan mengenai konsep fisika dari soal trusses yang selama ini kami garap. Lalu setelah itu, kami menjelaskan bagaimana cara untuk mensimulasikan soal trusses tersebut dalam perangkat openmodelica. Dalam soal kami mencari beberapa parameter seperti displacement lokal maupun global, konstanta stiffness lokal maupun global, serta reaction force yang dialami oleh tumpuan truss.<br />
<br />
Dari kelas hari ini, saya mendapatkan beberapa bahan evaluasi yang perlu untuk saya perbaiki kedepannya. Pertama, jika dibandingkan dengan rekan-rekan sayan seperti ahmad muhammad fahmi, saya masih harus lebih banyak belajar lagi mengenai penggunaan openmodelica untuk mensimulasikan soal trusses ini. Kedepannya saya akan banyak berlatih dan mengeksplor lagi penggunaan openmodelica.<br />
<br />
== '''Pertemuan 7: aplikasi metode numerik dalam kasus optimisasi | 21 Desember 2020'''==<br />
<br />
Pada pertemuan kali ini kami mempelajari simulasi optimalisasi One-Dimensional Unconstrained menggunakan software openmodelica bersama dengan pa Dai dan ibu Candra. Kami mempelajari bagaimana cara mengaplikasikan perangkat openmodelica untuk mengoptimalkan suatu sistem trusses. Pada pertemuan ini kami mempelajari metode golden ratio untuk melakukan simulasi dalam suatu sistem.<br />
<br />
Fungsi yang digunakan adalah sebagai berikut :<br />
[[File:op1.png|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Kelas pemanggilnya :<br />
[[File:op2.png|600px|thumb|center]]<br />
<br />
[[File:op3.png|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Sehingga didapatkan nilai :<br />
[[File:op4.png|600px|thumb|center]]<br />
<br />
[[File:op5.png|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Pada perhitungan, terdapat fungsi-fungsi batasan atau constraint seperti panjang siku ataupun harga per ukurannya. Optimasi mempunyai tujuan untuk meminimalisir biaya. Constrains yang diberikan adalah mampu menahan beban dimana gaya tersebut bekerja yang mampu didukung pada rangka tersebut. Langkah pertama adalah mencari displacement, memeriksa gaya, dan mengoptimasi gaya tersebut lalu menghitung stressnya. Setelah itu, membandingkan stress untuk kekuatan material yang akan digunakan. Tegangan yang dihitung tidak boleh melebihi allowable stress agar rangka sesuai standard nya. Dari data yang dikumpulkan, akan didapatkan jenis material serta ukuran batang dan spesifikasi siku. Setelah hal tersebut, dapat dilakukan optimasi untuk mendapatkan bahan yang paling optimal.<br />
<br />
k = A.E/L<br />
<br />
dimana :<br />
<br />
A = Luas penampang siku<br />
<br />
E = Modulus elastisitas tiap bahan<br />
<br />
L = Panjang batang rangka<br />
<br />
Bahan / profil siku yang akan digunakan merupakan galvanis, stainless, dan sebagainya.<br />
<br />
Untuk pembahasan Aplikasi Metode Numerik dalam Kasus Optimasi, hal ini disampaikan oleh Bu Chandra dengan penjelasan optimasi yang digunakan merupakan metode bracket optimization using golden ratio. Bahan pembelajaran tersebut terdapat di PPT yang di share pada WA Group. Mahasiswa dihimbau untuk mengikuti simulasi menggunakan software OpenModelica untuk dapat menyelesaikan permasalahan terkait fungsi exercise yang diberikan.<br />
<br />
Optimasi merupakan cara untuk mendapatkan nilai maksimum atau minimum dari suatu permasalahan. Optimasi fungsi non linear dan objektifnya merupakan cara untuk mencari nilai f(x) maksimum dan f(x) minimum. Berikut adalah persamaannya :<br />
<br />
d = akar5 - 1/2 x (xu-xl)<br />
<br />
x1 = x1 + d<br />
<br />
x2 = xu . d<br />
<br />
dengan syarat :<br />
<br />
- f(x1) > f(x2), domain sebelah kiri x2 dapat dieliminasi xL = x2 untuk iterasi berikutnya xu = xu lama<br />
<br />
- f(x2) > f(x1), domain x sebelah kanan x1 dapat dieliminasi xu = x1 untuk iterasi berikutnya xL = xL lama<br />
<br />
=='''Sinopsis Tugas Besar: Mengoptimalkan Sistem ''Trusses'' untuk Mencapai Best Efficiency Point (BEP)'''==<br />
'''Tugas Besar'''<br />
<br />
Pada tugas besar kali ini, kami diberi tugas untuk mengaplikasikan ilmu metode numerik untuk mengoptimasi suatu sistem trusses dengam menggunakan perangkat lunak openmodelica. Berikut adalah geometri rangka beserta parameter-parameternya.<br />
<br />
[[File:Tugas Besar Metnum Geometri Jos.jpg|400px|center|thumb|Tugas Besar Metnum]]<br />
<br />
Tugas kami adalah mencari Best Efficiency point untuk sistem trusses ini mengacu pada harga dan juga kemampuan fisik dari trusses itu sendiri. Dalam tugas besar kali ini, kami mengerjakan pembuatan coding tersebut secara bersama-sama dari 2 kelas metode numerik 02 dan 03 dengan dipimpin oleh Ahmad Muhammad fahmi, Josiah Enrico, dan juga Christoper. <br />
<br />
<br />
'''Flow Chart'''<br />
<br />
Berikut adalah flow chart pengerjaan tugas besar dan pembuatan codinng untuk tugas besar<br />
<br />
[[File:Inisiasi.png|200px|left|thumb|Flowchart Tugas Besar Metnum]]<br />
[[File:Inian Tubes Metnum.png|600px|right|thumb|Flowchart membuat coding tugas besar]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
=='''Pengerjaan Tugas Besar: Optimasi Sistem ''Trusses'' untuk Mencapai Best Efficiency Point (BEP)'''==<br />
<br />
<br />
Berikut adalah langkah-langkah yang telah dilakukan dalam mengerjakan tugas besar sesuai dengan flowchart yang telah dibuat sebelumnya.<br />
<br />
<br />
'''1. Memahami karakteristik fisik trusses'''<br />
----<br />
<br />
Kasus kali ini, kami diberikan suatu bentuk trusses dengan 16 komponen penyusunnya (truss) dan terdapat 24 point dalam trusses tersebut. Trusses tersebut tersebut disusun secara hotizontal dan vertikal sehingga sudut yang dihasilkan dalam trusses hanya berbentuk 0 dan 90 derajat menurut pada sumbu x negatif. Kami diminta untuk membuat optimasi dari trusses ini berdasarkan pada harga serta kemampuan fisiknya. Governing Equation yang digunakan dalam sistem ini adalah dari formulasi finite element untuk defleksi sebagai berikut.<br />
<br />
F=(AE/L)∆L<br />
<br />
Dengan F adalah gaya yang dialami oleh trusses, A adalah luas penampang trusses, E adalah elastisitas bahan, L adalah panjang trusses dan ∆L adalah pertambahan panjang.<br />
<br />
Selain itu, untuk mengevaluasi perhitungan , kami menggunakan hukum hooke untuk mengetahui hubungan antara stiffness trusses dengan gaya-gaya yang terjadi dalam trusses. Persamaan dasarnya adalah sebagai berikut.<br />
k=AE/L<br />
Dengan k adalah konstanta kekakuan.<br />
<br />
Nantinya, trusses ini akan diselesaikan dengan metode numerik dengan bentuk matriks yang memiliki persamaan dasar untuk dislacement sebagai berikut sebagai berikut.<br />
<br />
{U}=[T]{u}<br />
dengan U adalah displacement dari perspektif global, dan u adalah displacement untuk perspektif lokal serta T adalah matriks transformasi.<br />
<br />
Sementara hubungan antara nilai force yang dialam trusses antara lokal dan global dihubungkan dengan persamaan berikut.<br />
<br />
{F}=[T]{f}<br />
dengan F adalah force yang terjadi pada node dari perspektif global, dan f adalah force yang dialami node untuk perspektif lokal serta T adalah matriks transformasi.<br />
<br />
Persamaan tersebut dielaborasikan menjadi persamaan sebagai berikut<br />
{F}=[T][K][T]⁻¹{U}<br />
<br />
<br />
[[File:Tugas Besar Metnum Geometri Jos.jpg|500px|center|thumb|Tugas Besar Metnum]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
'''2. Mendefinisikan Asumsi dalam Perhitungan'''<br />
----<br />
<br />
'''Asumsi yang digunakan untuk melakukan perhitungan ini antara lain:'''<br />
<br />
*Beban akan terdistribusi hanya pada node (karena bersifat trusses).<br />
*Safety factor minimal bernilai 2.<br />
*Batas displacement 0,001 m sebelum buckling (pada truss paling atas).<br />
*Ketinggian trusses pada tiap lantai sama yaitu 0,6 m.<br />
*tidak ada bending karena bersifat truss<br />
*Beban terdistribusi pada node<br />
<br />
'''Metodologi'''<br />
<br />
A. Untuk jenis material yang sama:<br />
<br />
1. Mencari harga untuk 6 ukuran batang dengan material yang sama yaitu ASTM A36.<br />
2. Mengitung nilai safety factor pada 6 ukuran batang dengan coding awal.<br />
3. Membuat rasio antara safety factor dengan harga total.<br />
4. Membuat persamaan antara rasio (safe/harga) dengan area dengan metode curve fitting.<br />
5. Melakukan optimasi menggunakan metode golden section.<br />
<br />
B. Untuk area penampang yang sama:<br />
<br />
1. Mencari harga untuk 3 jenis material dengan area penampang yang sama yaitu 171 mm^2.<br />
2. Mengitung nilai safety factor pada 3 jenis batang dengan coding awal.<br />
3. Membuat rasio antara safety factor dengan harga total.<br />
4. Membuat persamaan antara rasio (safe/harga) dengan jenis material dengan metode curve fitting.<br />
5. Melakukan optimasi menggunakan metode golden section.<br />
<br />
<br />
<br />
'''3. Mendefinisikan bagian-bagian dalam trusses'''<br />
----<br />
<br />
[[File:Rangka siku definition.png|300px|center|thumb|Asumsi node dan trusses]]<br />
<br />
<br />
'''Constraint'''<br />
<br />
- Node 1,2,3,4 (lantai dasar) fixed<br />
<br />
- Beban F1 dan F2 terdistribusi ke node sekitaranya, sehingga:<br />
<br />
1. Node 13 & 16 = 1000N<br />
<br />
2. Node 14 & 15 = 500N<br />
<br />
<br />
<br />
'''4. Menentukan variasi material dan variasi luas penampang untuk menghitung optimasi'''<br />
----<br />
Berikut adalah beberapa variasi yang dilakukan dalam melakukan optimasi.<br />
<br />
'''Material tetap, variasi luas permukaan'''<br />
[[File:Yii.png|300px|center|thumb|Properti Material]]<br />
<br />
[[File:Yielding.png|300px|center|thumb|Variasi luas]]<br />
<br />
<br />
'''Luas penampang tetap, variasi material'''<br />
[[File:Tungtungtung.png|500px|center|thumb|Variasi Material]]<br />
<br />
<br />
'''5. Membuat Codingan untuk Mencari nilai displacement, reaction force, dan melakukan optimasi<br />
----<br />
<br />
Berikut adalah coding hasil diskusi dua kelas yang dipimpin oleh Josiah, Fahmi, dan Christo<br />
<br />
*Untuk perhitungan displacement, reaction force, stress, dan safety factor:<br />
model Trusses_3D_Tugas_Besar_Safety<br />
<br />
//define initial variable<br />
parameter Integer Points=size(P,1); //Number of Points<br />
parameter Integer Trusses=size(C,1); //Number of Trusses<br />
parameter Real Yield=215e6; //Yield Strength (Pa)<br />
parameter Real Area=0.000224; //Area L Profile (Dimension=0.03, Thickness=0,004) (m2)<br />
parameter Real Elas=193e9; //Elasticity SS 304 (Pa)<br />
<br />
//define connection<br />
parameter Integer C[:,2]=[1,5; <br />
2,6;<br />
3,7;<br />
4,8;<br />
5,6; //1st floor<br />
6,7; //1st floor<br />
7,8; //1st floor<br />
5,8; //1st floor<br />
5,9;<br />
6,10;<br />
7,11;<br />
8,12;<br />
9,10; //2nd floor<br />
10,11;//2nd floor <br />
11,12;//2nd floor<br />
9,12; //2nd floor<br />
9,13;<br />
10,14;<br />
11,15;<br />
12,16;<br />
13,14;//3rd floor<br />
14,15;//3rd floor<br />
15,16;//3rd floor<br />
13,16];//3rd floor<br />
<br />
//define coordinates (please put orderly)<br />
parameter Real P[:,6]=[0.3,-0.375,0,1,1,1; //1<br />
-0.3,-0.375,0,1,1,1; //2<br />
-0.3,0.375,0,1,1,1; //3<br />
0.3,0.375,0,1,1,1; //4<br />
<br />
0.3,-0.375,0.6,0,0,0; //5<br />
-0.3,-0.375,0.6,0,0,0; //6<br />
-0.3,0.375,0.6,0,0,0; //7<br />
0.3,0.375,0.6,0,0,0; //8<br />
<br />
0.3,-0.375,1.2,0,0,0; //9<br />
-0.3,-0.375,1.2,0,0,0; //10 <br />
-0.3,0.375,1.2,0,0,0; //11<br />
0.3,0.375,1.2,0,0,0; //12<br />
<br />
0.3,-0.375,1.8,0,0,0; //13<br />
-0.3,-0.375,1.8,0,0,0; //14<br />
-0.3,0.375,1.8,0,0,0; //15<br />
0.3,0.375,1.8,0,0,0]; //16<br />
<br />
//define external force (please put orderly)<br />
parameter Real F[Points*3]={0,0,0,<br />
0,0,0, <br />
0,0,0, <br />
0,0,0, <br />
0,0,0, <br />
0,0,0, <br />
0,0,0, <br />
0,0,0, <br />
0,0,0, <br />
0,0,0, <br />
0,0,0, <br />
0,0,0, <br />
0,0,-500, <br />
0,0,-1000, <br />
0,0,-1000, <br />
0,0,-500}; <br />
<br />
//solution<br />
Real displacement[N], reaction[N];<br />
Real check[3];<br />
<br />
Real stress1[Trusses];<br />
Real safety[Trusses];<br />
Real dis[3];<br />
Real Str[3];<br />
<br />
protected<br />
parameter Integer N=3*Points;<br />
Real q1[3], q2[3], g[N,N], G[N,N], G_star[N,N], id[N,N]=identity(N), cx, cy, cz, L, X[3,3];<br />
Real err=10e-10, ers=10e-4;<br />
<br />
algorithm<br />
//Creating Global Matrix<br />
G:=id;<br />
for i in 1:Trusses loop<br />
for j in 1:3 loop<br />
q1[j]:=P[C[i,1],j];<br />
q2[j]:=P[C[i,2],j];<br />
end for;<br />
<br />
//Solving Matrix<br />
L:=Modelica.Math.Vectors.length(q2-q1);<br />
cx:=(q2[1]-q1[1])/L;<br />
cy:=(q2[2]-q1[2])/L;<br />
cz:=(q2[3]-q1[3])/L; <br />
X:=(Area*Elas/L)*[cx^2,cx*cy,cx*cz;<br />
cy*cx,cy^2,cy*cz;<br />
cz*cx,cz*cy,cz^2];<br />
<br />
//Transforming to global matrix<br />
g:=zeros(N,N); <br />
for m,n in 1:3 loop<br />
g[3*(C[i,1]-1)+m,3*(C[i,1]-1)+n]:=X[m,n];<br />
g[3*(C[i,2]-1)+m,3*(C[i,2]-1)+n]:=X[m,n];<br />
g[3*(C[i,2]-1)+m,3*(C[i,1]-1)+n]:=-X[m,n];<br />
g[3*(C[i,1]-1)+m,3*(C[i,2]-1)+n]:=-X[m,n];<br />
end for; <br />
<br />
G_star:=G+g;<br />
G:=G_star;<br />
end for;<br />
<br />
//Implementing boundary<br />
for x in 1:Points loop<br />
if P[x,4] <> 0 then<br />
for a in 1:Points*3 loop<br />
G[(x*3)-2,a]:=0;<br />
G[(x*3)-2,(x*3)-2]:=1;<br />
end for;<br />
end if;<br />
if P[x,5] <> 0 then<br />
for a in 1:Points*3 loop<br />
G[(x*3)-1,a]:=0;<br />
G[(x*3)-1,(x*3)-1]:=1;<br />
end for;<br />
end if;<br />
if P[x,6] <> 0 then<br />
for a in 1:Points*3 loop<br />
G[x*3,a]:=0;<br />
G[x*3,x*3]:=1;<br />
end for;<br />
end if;<br />
end for;<br />
<br />
//Solving displacement<br />
displacement:=Modelica.Math.Matrices.solve(G,F);<br />
<br />
//Solving reaction<br />
reaction:=(G_star*displacement)-F;<br />
<br />
//Eliminating float error<br />
for i in 1:N loop<br />
reaction[i]:=if abs(reaction[i])<=err then 0 else reaction[i];<br />
displacement[i]:=if abs(displacement[i])<=err then 0 else displacement[i];<br />
end for;<br />
<br />
//Checking Force<br />
check[1]:=sum({reaction[i] for i in (1:3:(N-2))})+sum({F[i] for i in (1:3:(N-2))});<br />
check[2]:=sum({reaction[i] for i in (2:3:(N-1))})+sum({F[i] for i in (2:3:(N-1))});<br />
check[3]:=sum({reaction[i] for i in (3:3:N)})+sum({F[i] for i in (3:3:N)});<br />
<br />
for i in 1:3 loop<br />
check[i] := if abs(check[i])<=ers then 0 else check[i];<br />
end for;<br />
<br />
//Calculating stress in each truss<br />
for i in 1:Trusses loop<br />
for j in 1:3 loop<br />
q1[j]:=P[C[i,1],j];<br />
q2[j]:=P[C[i,2],j];<br />
dis[j]:=abs(displacement[3*(C[i,1]-1)+j]-displacement[3*(C[i,2]-1)+j]);<br />
end for;<br />
<br />
//Solving Matrix<br />
L:=Modelica.Math.Vectors.length(q2-q1);<br />
cx:=(q2[1]-q1[1])/L;<br />
cy:=(q2[2]-q1[2])/L;<br />
cz:=(q2[3]-q1[3])/L; <br />
X:=(Elas/L)*[cx^2,cx*cy,cx*cz;<br />
cy*cx,cy^2,cy*cz;<br />
cz*cx,cz*cy,cz^2];<br />
<br />
Str:=(X*dis);<br />
stress1[i]:=Modelica.Math.Vectors.length(Str);<br />
end for;<br />
<br />
//Safety factor<br />
for i in 1:Trusses loop<br />
if stress1[i]>0 then<br />
safety[i]:=Yield/stress1[i];<br />
else<br />
safety[i]:=0;<br />
end if; <br />
end for;<br />
<br />
end Trusses_3D_Tugas_Besar_Safety;<br />
<br />
<br />
*Untuk membuat kurva curve fitting:<br />
function Curve_Fitting<br />
<br />
input Real X[:];<br />
input Real Y[size(X,1)];<br />
input Integer order=2;<br />
output Real Coe[order+1];<br />
<br />
protected<br />
Real Z[size(X,1),order+1];<br />
Real ZTr[order+1,size(X,1)];<br />
Real A[order+1,order+1];<br />
Real B[order+1];<br />
<br />
algorithm<br />
<br />
for i in 1:size(X,1) loop<br />
for j in 1:(order+1) loop<br />
Z[i,j]:=X[i]^(order+1-j);<br />
end for;<br />
end for;<br />
ZTr:=transpose(Z);<br />
<br />
A:=ZTr*Z;<br />
B:=ZTr*Y;<br />
Coe:=Modelica.Math.Matrices.solve(A,B);<br />
<br />
end Curve_Fitting;<br />
<br />
<br />
* Untuk golden section:<br />
model Opt_Gold<br />
<br />
parameter Real xd[:];<br />
parameter Real yd[size(xd,1)];<br />
parameter Real xlo=87e-6;<br />
parameter Real xhi=504e-6; <br />
parameter Integer N=10; // maximum iteration<br />
parameter Real es=0.0001; // maximum error<br />
<br />
Real f1[N], f2[N], x1[N], x2[N], ea[N], y[3];<br />
Real xopt, fx;<br />
protected<br />
Real d, xl, xu, xint, R=(5^(1/2)-1)/2;<br />
<br />
algorithm<br />
xl := xlo; <br />
xu := xhi;<br />
y := Curve_Fitting(xd,yd);<br />
<br />
for i in 1:N loop<br />
d:= R*(xu-xl);<br />
x1[i]:=xl+d;<br />
x2[i]:=xu-d;<br />
f1[i]:=y[1]*x1[i]^2+y[2]*x1[i]+y[3];<br />
f2[i]:=y[1]*x2[i]^2+y[2]*x2[i]+y[3];<br />
xint:=xu-xl;<br />
<br />
if f1[i]>f2[i] then<br />
xl:=x2[i];<br />
xopt:=x1[i];<br />
fx:=f1[i];<br />
else<br />
xu:=x1[i];<br />
xopt:=x2[i];<br />
fx:=f2[i];<br />
end if;<br />
<br />
ea[i]:=(1-R)*abs((xint)/xopt);<br />
if ea[i]<es then<br />
break;<br />
end if;<br />
end for;<br />
<br />
end Opt_Gold;<br />
<br />
<br />
'''6. Hasil Perhitungan'''<br />
----<br />
<br />
Setelah melakukan simulasi dengan menggunakan openmodelica dan dengan optimasi menggunakan metode golden ratio, berikut adalah hasilnya.<br />
<br />
*Nilai rasio dari safety factor dengan harga<br />
[[File:Yii.png|300px|center|thumb|Properti Material]]<br />
[[File:Yielding.png|300px|center|thumb|Variasi luas]]<br />
'''Luas penampang tetap, variasi material'''<br />
[[File:Tungtungtung.png|500px|center|thumb|Variasi Material]]<br />
<br />
*Nilai luas area penampang optimum untuk material SS201 adalah 283,81 mm^2 atau untuk ukuran yang ada di pasaran ukuran optimumnya adalah batang L dengan lebar 6m dan tebal 60mm.<br />
[[File:Tetew.png|600px|thumb|center|xopt=nilai optimum, y[1]=koefisien x^2, y[2]=koefisien x, y[3]= koefisien x^0]]<br />
<br />
*Material optimum yang dapat digunakan untuk luas penampang 360mm^2 adalah material dengan nilai elastisitas 15324000000000 N/m^2 atau material yang paling mendekati adalah SS316L.<br />
[[File:Tutututututu.png|600px|thumb|center|xopt=nilai optimum, y[1]=koefisien x^2, y[2]=koefisien x, y[3]= koefisien x^0]]<br />
<br />
<br />
<br />
=='''UAS'''==<br />
'''بِسْمِ اللّهِ الرَّحْمَنِ الرَّحِيْمِ'''<br />
<br />
'''Nama''' : Iza Azmar Aminudin<br />
<br />
'''NPM''' : 1806233316<br />
<br />
'''Kelas''' : Metode Numerik-03<br />
<br />
Pada kesempatan kali ini, saya akan berbagi mengenai pengerjaan Ujian Akhir Semester mata kuliah Metode Numerik yang telah dilaksanakan pada 13 Januari 2021. Berikut adalah soal, jawaban, dan pembahasan dari Ujian Akhir Semester Metode Numerik. Selamat membaca.<br />
<br />
<br />
[[File:Inian Metnum.png|300px|center]] <br />
<br />
'''Perhatikan Water Tower dengan Reservoir berbentuk Bola pada Gambar diatas! Anda diminta untuk membuat pemodelan numerik untuk mengoptimalkan struktur Water Tower tersebut.'''<br />
<br />
<br />
<br />
==='''1. Buatlah urutan langkah-langkah (prosedur) pemodelan numerik untuk optimasi struktur tersebut.'''===<br />
<br />
Pada soal ini, kami diinstruksikan untuk membuat langkah-langkah dalam membuat pemodelan numerik untuk optimasi struktur ini. Untuk mempermudah pemodelan, struktur water tower ini dianggap sebagai struktur trusses. Pemodelan yang diharapkan adalah untuk mendapatkan titik efisiensi terbaik dengan mempertimbang harga bahan, ukuran, dan performansi dari struktur. Berikut adalah langkah-langkah pemodelan numerik untuk optimasi struktur water tower ini.<br />
<br />
<br />
[[File:Wfw.png|500px|center|thumb|flow chart langkah-langkah (prosedur) pemodelan numerik untuk optimasi struktur]]<br />
<br />
<br />
'''Jawaban saat UAS'''<br />
<br />
[[File:UAS sisi.png|400px|left|thumb|jawaban UAS no. 1]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
----<br />
<br />
==='''2. Jelaskan tujuan pemodelan numerik soal no 1 diatas, hukum/dalil (fisika) yang dipakai dan asumsi-asumsi yang akan digunakan dalam perhitungan'''===<br />
<br />
<br />
'''A. Tujuan:'''<br />
<br />
Untuk menentukan ukuran dan jenis bahan yang paling optimum (titik efisiensi terbaik) untuk di implementasikan dalam sistem dengan mempertimbangkan kebutuhan dan keamanan dari struktur water tower tersebut.<br />
<br />
<br />
'''B. Hukum/dalil yang digunakan dalam perhitungan:'''<br />
{|class="wikitable"<br />
| '''Persamaan'''|| '''Hukum/Dalil'''||'''Keterangan'''<br />
|-<br />
| <br />
[[File:Hooke.png|150px]]<br />
|| Hukum Hooke<br />
|Dimana F adalah gaya, k adalah konstanta kekakuan, dan x adalah defleksi. Dari hukum ini kita dapat mendapatkan nilai konstanta stiffness dari sistem, serta displacemet yang terjadi pada masing-masing komponen trusses.<br />
|-<br />
| <br />
[[File:Internal.png|150px]] <br />
|| Internal Force<br />
|Dimana fix dan fjx adalah gaya internal pada member yang ditinjau pada node i dan j. <br />
|-<br />
| <br />
[[File:Tegang.png|250px]] <br />
|| Normal Stress<br />
|Dimana σ adalah normal stress pada komponen trusses. Perhitungan ini dapat digunakan nanti untuk menghitung stress yang menjadi beban bagi struktur<br />
|-<br />
| <br />
[[File:Tututututtututututututtu.jpg|100px]] <br />
|| Hukum Konservasi massa<br />
| Hukum konservasi massa dipakai untuk memperkirakan beban yang ditanggung oleh struktur dari air yang ditampungnya<br />
|-<br />
| <br />
|}<br />
<br />
<br />
'''C. Asumsi yang digunakan:'''<br />
<br />
'''1.''' Struktur ditinjau sebagai sebuah trusses<br />
<br />
'''2.''' Beban struktur dari material yang dipakai tidak dijadikan pertimbangan perhitungan<br />
<br />
'''3.''' Beban terdistribusi pada ujung-ujung trusses (point)<br />
<br />
'''4.''' Struktur mengalami perubahan secara statis dan tidak dipengaruhi waktu<br />
<br />
<br />
'''Jawaban saat UAS'''<br />
<br />
[[File:UAS 02 Iza.png|400px|left|thumb|jawaban UAS no. 2]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
----<br />
==='''3. Untuk pemodelan numerik analisis strukturnya nya gunakan pendekatan 1D truss dgn membagi kolum (tiang) water tower kedalam 3 elemen (1D).'''=== <br />
<br />
'''a). Susunlah persamaan aljabar kesetimbangan statik setiap elemen tsb. (matriks kesetimbangan lokal)''' <br />
Berikut adalah rumusn mencari rumusan matriks lokal pada struktur trusses water tower ini.<br />
<br />
[[File:Matrix Lokalisasii.png|center|500px|thumb|rumusan matrix lokal]]<br />
Sistem dianggap sebagai trusses dengan 3 kolom (tiang) diasumsikan nantinya ketiga trusses ini akan dianalisis untuk mencari kekakuannya dengan menggunakan matriks lokalnya terlebih dahulu. Setelah didapatkan stifness lokalnya, nantinya hasilnya akan dimasukan dalam perhitungan matriks global untuk mencari kekakuan global.<br />
<br />
<br />
'''b) Matriks kesetimbangan global'''<br />
<br />
Berikut adalah rumusan matriks globalnya.<br />
[[File:Globalis Cabal.png|center|500px|thumb|rumusan matriks global]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
'''Jawaban saat UAS'''<br />
<br />
[[File:Telu iki.png|400px|left|thumb|jawaban UAS no. 3]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
----<br />
==='''4. Susun urutan langkah-langkah (pseudocode) perhitungan matriks kesetimbangan global soal no 3 termasuk pengecekan kesalahan (verifikasi) perhitungannya'''===<br />
<br />
<br />
Berikut adalah flowchart dari langkah-langkah menghitung matriks kesetimbangan global.<br />
<br />
[[File:Wfw (1).png|500px|center]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
'''Jawaban saat UAS'''<br />
<br />
[[File:Papat.png|400px|left|thumb|jawaban UAS no. 4]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
----<br />
==='''5. Tulis dan jelaskan fungsi objektif dan constraint untuk optimasi struktur water tower tersebut'''===<br />
<br />
*Fungsi Objektif<br />
<br />
(-) Displacement [F]=[K(Global)].[U(element)], <br />
<br />
(-) Reaction Force {R} = [K]global{U} - {F}<br />
<br />
(-) Stress [[File:Tegang.png|250px]]<br />
<br />
*Constraint<br />
(-) Struktur dapat menahan beban minimal 300.000 gallon air = 1135.62354 m^3.<br />
<br />
(-) Tinggi struktur adalah sepanjang 120ft = 36.576 m.<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
'''Jawaban saat UAS'''<br />
<br />
[[File:Limo karo enam.png|400px|left|thumb|jawaban UAS no. 5]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
----<br />
==='''6. Tuliskan asumsi nilai-nilai parameter dan variable untuk menghitung displacement, restraint dan stress utk model struktur water tower dgn 3 elemnt 1 D diatas'''===<br />
<br />
Berikut adalah asumsi nilai-nilai parameter dan variable yang akan digunakan dalam iterasi<br />
<br />
[[File:Limo karo enamo.png|300px|center]]<br />
<br />
<br />
<br />
----<br />
<br />
==='''7. Gunakan program modelica anda untuk menghitung displacement, restraint dan stress utk model struktur water tower dgn 3 element 1 D berdasarkan asumsi no 6'''===<br />
<br />
<br />
*Coding untuk menghitung displacement, restraint dan stress utk model struktur water tower dgn 3 element 1 D berdasarkan asumsi no 6<br />
<br />
model UASMetnum<br />
/*Iza Azmar Aminudin<br />
1806181773 */<br />
parameter Real P[3]={10000,0,-10000};//beban dan gaya reaksi<br />
/*data-data asumsi dan elemen sejenis*/<br />
parameter Real a=10e-4;//area<br />
parameter Real e=35e9;//elastisitas<br />
parameter Real m=36.576;//panjang elemen<br />
/*parameter yang dicari*/<br />
Real k;//stiffness elemen<br />
Real kg[3,3];//matriks global elemen<br />
Real u[3];//displacement<br />
Real stress[3];//stress elemen<br />
algorithm<br />
/*nilai kekakuan*/<br />
k := a*e/m;<br />
/*persamaan matriks global*/<br />
kg := [ k,2*k, 0;<br />
-k,2*k,-k;<br />
0,-k,2*k];<br />
/*displacement dengan metode Gauss-Jordan*/<br />
u := Modelica.Math.Matrices.solve(kg,P);<br />
/*stress pada tiap elemen*/<br />
stress[1] := u[1]*k/a;<br />
stress[2] := u[2]*k/a;<br />
stress[3] := u[3]*k/a;<br />
end UASMetnum;<br />
<br />
<br />
*Hasil Simulasi<br />
[[File:Ceker ayam.png|400px|center|thumb|checking]]<br />
[[File:Hasilitas.png|400px|center|thumb|hasil simulasi]]</div>
Iza Azmar
http://air.eng.ui.ac.id/index.php?title=Metnum03-Iza_Azmar_Aminudin&diff=56518
Metnum03-Iza Azmar Aminudin
2021-01-14T16:52:47Z
<p>Iza Azmar: /* 7. Gunakan program modelica anda untuk menghitung displacement, restraint dan stress utk model struktur water tower dgn 3 element 1 D berdasarkan asumsi no 6 */</p>
<hr />
<div> '''بِسْمِ اللّهِ الرَّحْمَنِ الرَّحِيْمِ'''<br />
<br />
Assalamu'alaikum Wr. Wb,<br />
<br />
Salam Sejahtera untuk kita semua,<br />
<br />
== '''Biodata Diri''' ==<br />
<br />
Perkenalkan saya:<br />
<br />
Nama : Iza Azamr Aminudin<br />
<br />
NPM : 1806233316<br />
<br />
Kelas : Metnum-03<br />
<br />
<br />
Melalui laman web ini, insya Allah saya akan berbagi kepada teman-teman sekalian terkait pembelajaran mata kuliah Metode Numerik yang saya pelajari bersama pa DAI dan teman-teman di kelas Metnum 03. Semoga yang saya tulis dalam laman ini dapat memberi hikmah bagi saya dan teman-teman pembaca, aamiiin.<br />
<br />
<br />
<br />
== '''Pendahuluan | Filosofi dalam Belajar Metode Numerik'''==<br />
<br />
Salah satu kewajiban hakiki untuk manusia adalah untuk belajar memetik hikmah dari semua pembelajaran yang akan terus ada selama hidup ini. Selain itu, Nabi Muhammad SAW sebagai idola saya pernah berkata bahwa sebaik-baiknya manusia adalah manusia yang paling bermanfaat bagi manusia (H.R Ahmad). Kedua hal ini insya Allah terus memotivasi saya untuk terus belajar dan memanfaatkan ilmu yang saya pelajari baik bagi kehidupan saya sendiri hingga untuk kepentingan orang banyak lainnya. Melalui mata kuliah metode numerik ini saya berharap untuk mendapatkan ilmu baik yang berupa materi pembelajaran seperti yang diajarkan oleh Pa DAI, dari buku, maupun melalui pengajaran yang dilakukan oleh asisten dosen dan teman-teman saya. Selain itu, saya berharap dengan menekuni pembelajaran metode numerik ini dapat menambah pengetahuan dan "ketidaktahuan" tentang hal-hal yang belum saya pelajari maupun mengerti sehingga terus menambah motivasi saya dalam belajar dan juga menjaga saya dari sikap riya dan takabur yang dapat membuat saya menjadi orang yang berpikiran tertutup dan menututp keran ilmu pengetahuan,<br />
<br />
Semangat teman-teman semua dalam menimba ilmu dalam mata kuliah ini.<br />
<br />
<br />
<br />
Dari ‘Abdullah bin ‘Amr dan Anas bin Malik radhiyallahu ‘anhuma, Rasulullah shallallahu ‘alaihi wa sallam bersabda,<br />
<br />
قيِّدُوا العِلمَ بالكِتابِ<br />
<br />
“'''Jagalah ilmu dengan menulis'''.” (Shahih Al-Jami’, no.4434. Syaikh Al-Albani mengatakan bahwa hadits ini sahih).<br />
<br />
== '''Pertemuan 1: Review Materi Pra-UTS dan Pengantar Software Open-Modelica | 9 November 2020'''==<br />
<br />
==='''Review Materi Sebelum UTS'''===<br />
<br />
Pembelajaran mata kuliah Metode Numerik-03 sebelumnya diampu oleh Bapak Dr. Ir. Engkos A. Kosasih, M.T. Selama pembelajaran sebelum UTS, kami mempelajari beberapa konsep yang digunakan dalam menyelesaikan permasalahan dengan metode numerik. Diantara materi-materi tersebut diantanya adalah sebagai berikut.<br />
<br />
'''1. Deret Maclaurin dan Deret Taylor'''<br />
<br />
Teorema Ketunggalan<br />
Andaikan f memenuhi uraian berikut,<br />
f(x) = c0 + c1(x - a) + c2(x - a)^2 + c3(x - a)^3 . . .<br />
untuk semua x dalam selang di sekitar a, maka<br />
cn = <br />
Jadi suatu fungsi tidak dapat digambarkan oleh dua deret pangkat dari (x - a).<br />
<br />
<br />
'''2. Gauss Elimination'''<br />
<br />
<br />
'''3. Newton-Raphson''' [[File:Rumus-newton-raphson.png|thumb|300px|style="float:left;"|Rumus ''Newton Rapshon'']]<br />
<br />
Metode ini menggunakan satu titik awal dan mendekatinya dengan memperhatikan slope atau gradien pada titik tersebut. Slop atau gradien didapatkan dengan melakukan turunan dari fungsi tersebut. Persamaan untuk Newton-Raphson adalah sebagai berikut:<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
'''4. Secant Method'''<br />
<br />
Metode ini merupakan metode modifikasi Newton-Raphson dimana metode Newton-Raphson tidak digunakan (karena f'(x) sulit ditemukan atau tidak mungkin ditemukan). Persaman untuk metode Secant adalah sebagai berikut<br />
<br />
[[File:Rumus-secant.png|thumb|300px|style="float:left;"|Rumus ''Secant'']]<br />
<br />
|}<br />
<br />
'''5. Regresi Linier'''<br />
<br />
regresi linear adalah sebuah pendekatan untuk memodelkan hubungan antara variable terikat Y dan satu atau lebih variable bebas yang disebut X. Salah satu kegunaan dari regresi linear adalah untuk melakukan prediksi berdasarkan data-data yang telah dimiliki sebelumnya. Hubungan di antara variable-variabel tersebut disebut sebagai model regresi linear.<br />
<br />
Persamaan umum Regresi Linier adalah sebagai berikut:<br />
<br />
[[File:Rumus-regresi-linier-umum.png]]<br />
<br />
dimana:<br />
<br />
[[File:konstanta-regresi-linier.png]]<br />
<br />
'''6. Turunan Numerik'''<br />
<br />
Turunan Numerik adalah menentukan hampiran nilai turunan fungsi f yang diberikan dalam bentuk tabel. Terdapat 3 pendekatan dalam menghitung turunan numerik:<br />
<br />
[[File:numerical-difference-approx.png]]<br />
==='''Tutorial Open-Modelica'''===<br />
<br />
https://www.youtube.com/watch?v=l7I8YlQBdug<br />
<br />
== '''Pertemuan 2: Review Tugas Modelica dan Simulasi Penyelesaian Metode Numerik | 16 November 2020'''==<br />
<br />
Pada kesempatan kali ini, kami mempelajari cara membuat program sederhana didalam modelica untuk menjumlahkan angka 10 kepada sebuah variable dan mencari rata-rata nilai dengan menggunakan software modelica.<br />
<br />
'''1. Membuat program sederhana didalam modelica untuk menjumlahkan angka 10 kepada sebuah variable software modelica.'''<br />
<br />
[[File:Ireng1.png|300px|thumb|center|Memasukan Coding untuk permasalahan]]<br />
<br />
<br />
[[File:Ireng 2.png|300px|thumb|center|Menguji logic coding]]<br />
<br />
<br />
[[File:Ireng3.png|300px|thumb|center|Melakukan Simulasi]]<br />
<br />
<br />
'''2. Mencari rata-rata nilai dengan menggunakan software modelica.'''<br />
<br />
[[File:Aireng 1.png|300px|thumb|center|Memasukan Coding untuk permasalahan]]<br />
<br />
<br />
[[File:Aireng 2.png|300px|thumb|center|Menguji logic coding]]<br />
<br />
<br />
[[File:Aireng 3.png|300px|thumb|center|Melakukan Simulasi]]<br />
<br />
<br />
<br />
'''3. Tugas 02'''<br />
<br />
Melakukan Eliminasi Gauss untuk menyelesaikan persamaan linear tiga variabel. Tugas kali ini yaitu Pr2 metnum ... Buat class dengan type function untuk menyelesaikan persamaa2n aljabar simultan (metoda gauss elim, gauss seidel ataupun metoda lain) ... Dan sebuah class untuk menjalankan fungsi tersebut. Waktu 1 minggu dan dikumpulkan di wikipage air.eng.<br />
<br />
Berikut adalah persamaan yang akan saya uji<br />
[[File:Persamaan iza1.png|300px|thumb|center|Persamaan Aljabar Linear]]<br />
<br />
<br />
Kemudian saya membuat class sebagai berikut.<br />
[[File:Class Iza.png|300px|thumb|center|Class Gauss Elimination]]<br />
<br />
Dan membuat function sebagai berikut<br />
[[File:Function Iza.png|300px|thumb|center|Function Gauss Elimination]]<br />
<br />
Setelah function dan class dibuat, barulah saya melakukan simulasi untuk mendapatkan hasilnya. Berikut adalah hasil yang saya dapatkan.<br />
<br />
[[File:Grafik Iza.png|300px|thumb|center|Grafik Hasil Function]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
== '''Pertemuan 3: Menyelesaikan Spring-mass System| 23 November 2020'''==<br />
<br />
Menyelesaikan persamaan Spring-mass System dengan menggunakan ''software'' modelica<br />
<br />
<br />
[[File:Soal tong.png|500px|thumb|center|Soal Spring-mass System]]<br />
<br />
<br />
[[File:Soal tong tong.png|500px|thumb|center|Penjabaran Soal Spring-mass System]]<br />
<br />
<br />
[[File:Persamaan tong tong.png|500px|thumb|center|Persamaan Dari Problem di Soal]]<br />
<br />
<br />
[[File:Hasil 1tungtung.png|500px|thumb|center|Persamaan Hk. Hooke dari Problem di Soal]]<br />
<br />
<br />
[[File:Hasil 3.png|500px|thumb|center|Matriks Persamaan Hk. Hooke]]<br />
<br />
<br />
Nilai Delta x dapat dicari dari matriks tersebut dengan eliminasi Gauss menggunakan software modelica.<br />
<br />
[[File:Modelicu1.png|500px|thumb|center|Coding di Class Modelica]]<br />
<br />
[[File:Dominikunikuniku.png|500px|thumb|center|Coding di Function Modelica]]<br />
<br />
Sehingga didapatlah hasil sebagai berikut.<br />
[[File:Songtong.png|500px|thumb|center|Hasil nilai delta x dan grafiknya dalam modelica]]<br />
<br />
<br />
<br />
'''Tugas 3'''<br />
Dalam tugas 3 kami diberikan suatu permasalahan metode numerik dalam suatu truses <br />
[[File:IMG 8288.JPG|500px|thumb|center|Soal]]<br />
<br />
Memisalkan trus dalam node-node<br />
[[File:Screen Shot 2020-11-30 at 13.32.58.png|500px|thumb|center|Pemisalan truss menjadi node node]]<br />
<br />
Berikut adalah persamaan<br />
[[File:Tugassss3 1.png|500px|thumb|center|penyelesaian dengan rumus]]<br />
<br />
[[File:Tugasssss3 2.png|500px|thumb|center|Persamaan solusi dari soal]]<br />
<br />
<br />
[[File:Screen Shot 2020-11-30 at 13.33.06.png|500px|thumb|center|Matrix penyelesaian dari soal]]<br />
Matrix solusi dari trusses untuk diselesaikan dengan openmodelica<br />
<br />
[[File:Screen Shot 2020-11-30 at 13.33.38.png|500px|thumb|center|Coding di Class Modelica]]<br />
<br />
[[File:Tugasssss3 3.png|500px|thumb|center|Coding di Class Modelica]]<br />
[[File:Tugasssss4 4.png|500px|thumb|center|Coding di Class Modelica]]<br />
<br />
hasil grafik dan perhitungan dari modelica<br />
[[File:Tugasssss5 3.png|500px|thumb|center|Coding di Class Modelica]]<br />
<br />
<br />
== '''Pertemuan 4: Membahas Penyelesaian Trusses dan Quis 1| 30 November 2020'''==<br />
<br />
Soal Quis 1<br />
[[File:Soal quiz.jpg|500px|thumb|center|Soal Quiz no. 4]]<br />
[[File:Quiz 2.jpeg|500px|thumb|center|Soal Quiz 8]]<br />
<br />
Langkah-langkah dalam menyelesaikan soal<br />
[[File:Screen Shot 2020-11-30 at 21.53.47.png|500px|thumb|center|Flow chart]]<br />
<br />
'''Menyelesaikan Soal no. 4'''<br />
<br />
Proses mencari persamaan matriks untuk menentukan nilai konstanta kekakuan global<br />
<br />
[[File:Screen Shot 2020-11-30 at 21.53.27.png|500px|thumb|center|Solusi]]<br />
<br />
[[File:Screen Shot 2020-11-30 at 21.53.37.png|500px|thumb|center|Solusi]]<br />
<br />
<br />
Setelah mendapatkan persamaan dari matriks untuk mencari kekakuan global dari masing-masing titik, langkah selanjutnya adalah dengan menggunakan perangkat lunak Open Modelica untuk mencari kekakuan global dari masing-masing titik tersebut<br />
<br />
<br />
Berikut adalah Tampilan Coding di Software Modelica Beserta rincian Codingnya<br />
[[File:Tugas3(1).png|500px|thumb|center|Coding Untuk Matriks Mencari nilai Konstanta Kekakuan Global]]<br />
<br />
'''Coding'''<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Tampilan Modelica<br />
[[File:Tugas3(2).png|500px|thumb|center|Coding Untuk Matriks Mencari nilai Konstanta Kekakuan Global]]<br />
<br />
Selanjtnya dilakukan pengecekan Coding dan dilakukanlah simulasi<br />
<br />
[[File:Tugas3(n).png|500px|thumb|center|Solusi]]<br />
<br />
<br />
Berikut adalah hasil yang didapatkan dari simulasi menggunakan Open Modelica untuk mencari Kekakuan Lokal<br />
<br />
[[File:Hik3.png|500px|thumb|center|Solusi]]<br />
<br />
<br />
Setelah itu, langkah selanjutnya adalah mencari displacement (U) dan reaction (R). Untuk mencari displacement, perlu diperhatikan boundary dan external load yang ada dan dimasukan kedalam matriks. Karena titik 1 dan 3 merupakan pinned, maka tidak ada displacement pada titik 1 dan 3(U1x=U1Y=U3X=U3Y=0). External load berada pada titik 2 dan 4 (pada arah x sebesar -4000Cos(15) sedangkan pada arah y sebesar 4000Cos(15)). Pada Open Modelica, menggunakan persamaan A*U=F dan R=(KG*U)-R untuk mencari displacement dan reaction setiap titik:<br />
<br />
Berikut adalah coding yang digunakan untuk mencari displacement dan reaction. Dalam simulasinya, harus menggunakan NaiveGauss agar simulasi dapat dilakukan<br />
<br />
Tampilan Modelica Untuk Coding Model U dan R serta function NaiveGauss<br />
[[File:Hik4.png|500px|thumb|center|Coding untuk mencari nilai U dan R]]<br />
<br />
[[File:Hipmi.png|500px|thumb|center|Coding function NaiveGauss untuk mencari nilai U dan R]]<br />
<br />
<br />
Berikut adalah hasil yang didapatkan<br />
[[File:Tugas3(8).png|500px|thumb|center|Solusi untuk U dan R]]<br />
<br />
<br />
<br />
== '''Pertemuan 5: Menyelesaikan Persamaan Truss dengan Open Modelica untuk 2 dimensi dan 3 dimensi| 7 Desember 2020'''==<br />
<br />
Terdapat beberapa cara yang dapat dilakukan untuk menyelesaikan suatu persoalan Truss dengan menggunakan Open Modelica. Pada pertemuan ini kami membahas tentang soal quiz yang telah diberikan pada pertemuan pekan 4. Jadi fungsi mempelajari soal ini adalah agar kita dapat lebih memahami pengaplikasian dari software openmodelica pada contoh kasus yang real. Pertemuan ini menjelaskan bagaimana alur pengerjaan soal quiz yang diberikan agar dapat membuat semua persamaan yang dapat digunakan pada kasus yang lebih umum.<br />
<br />
Pada pertemuan ini, Pak Dai menunjuk ahmad muhammad fahmi untuk menjelaskan kepada teman-teman di kelas tentang fungsi-fungsi yang saya gunakan untuk mengerjakan soal quiz. Beberapa hal yang saya jelaskan antara lain:<br />
<br />
1. Cara melakukan looping menggunakan fungsi for.<br />
<br />
2. Cara membuat data dalam bentuk array.<br />
<br />
3. Cara menggunakan fungsi if.<br />
<br />
4. Apa itu floating number dan bagaimana cara menghilangkannya.<br />
<br />
5. Apa itu protected variable.<br />
<br />
6. Fungsi dari modelica class dengan specialization class dan function.<br />
<br />
<br />
<br />
'''Tugas 5'''<br />
[[File:Soal3.jpeg|300px|center|thumb|soal trusses 3D]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
== '''Pertemuan 6: Muhasabah diri | 14 Desember 2020'''==<br />
Pada pertemua ini, kami diminta untuk menilai pemahaman diri kami sendiri untuk mata kuliah metode numerik. Kami diminta untuk mempresentasikan seberapa dalam pemahaman kami terkait materi metode numerik. Kami diminta untuk menjelaskan mengenai konsep fisika dari soal trusses yang selama ini kami garap. Lalu setelah itu, kami menjelaskan bagaimana cara untuk mensimulasikan soal trusses tersebut dalam perangkat openmodelica. Dalam soal kami mencari beberapa parameter seperti displacement lokal maupun global, konstanta stiffness lokal maupun global, serta reaction force yang dialami oleh tumpuan truss.<br />
<br />
Dari kelas hari ini, saya mendapatkan beberapa bahan evaluasi yang perlu untuk saya perbaiki kedepannya. Pertama, jika dibandingkan dengan rekan-rekan sayan seperti ahmad muhammad fahmi, saya masih harus lebih banyak belajar lagi mengenai penggunaan openmodelica untuk mensimulasikan soal trusses ini. Kedepannya saya akan banyak berlatih dan mengeksplor lagi penggunaan openmodelica.<br />
<br />
== '''Pertemuan 7: aplikasi metode numerik dalam kasus optimisasi | 21 Desember 2020'''==<br />
<br />
Pada pertemuan kali ini kami mempelajari simulasi optimalisasi One-Dimensional Unconstrained menggunakan software openmodelica bersama dengan pa Dai dan ibu Candra. Kami mempelajari bagaimana cara mengaplikasikan perangkat openmodelica untuk mengoptimalkan suatu sistem trusses. Pada pertemuan ini kami mempelajari metode golden ratio untuk melakukan simulasi dalam suatu sistem.<br />
<br />
Fungsi yang digunakan adalah sebagai berikut :<br />
[[File:op1.png|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Kelas pemanggilnya :<br />
[[File:op2.png|600px|thumb|center]]<br />
<br />
[[File:op3.png|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Sehingga didapatkan nilai :<br />
[[File:op4.png|600px|thumb|center]]<br />
<br />
[[File:op5.png|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Pada perhitungan, terdapat fungsi-fungsi batasan atau constraint seperti panjang siku ataupun harga per ukurannya. Optimasi mempunyai tujuan untuk meminimalisir biaya. Constrains yang diberikan adalah mampu menahan beban dimana gaya tersebut bekerja yang mampu didukung pada rangka tersebut. Langkah pertama adalah mencari displacement, memeriksa gaya, dan mengoptimasi gaya tersebut lalu menghitung stressnya. Setelah itu, membandingkan stress untuk kekuatan material yang akan digunakan. Tegangan yang dihitung tidak boleh melebihi allowable stress agar rangka sesuai standard nya. Dari data yang dikumpulkan, akan didapatkan jenis material serta ukuran batang dan spesifikasi siku. Setelah hal tersebut, dapat dilakukan optimasi untuk mendapatkan bahan yang paling optimal.<br />
<br />
k = A.E/L<br />
<br />
dimana :<br />
<br />
A = Luas penampang siku<br />
<br />
E = Modulus elastisitas tiap bahan<br />
<br />
L = Panjang batang rangka<br />
<br />
Bahan / profil siku yang akan digunakan merupakan galvanis, stainless, dan sebagainya.<br />
<br />
Untuk pembahasan Aplikasi Metode Numerik dalam Kasus Optimasi, hal ini disampaikan oleh Bu Chandra dengan penjelasan optimasi yang digunakan merupakan metode bracket optimization using golden ratio. Bahan pembelajaran tersebut terdapat di PPT yang di share pada WA Group. Mahasiswa dihimbau untuk mengikuti simulasi menggunakan software OpenModelica untuk dapat menyelesaikan permasalahan terkait fungsi exercise yang diberikan.<br />
<br />
Optimasi merupakan cara untuk mendapatkan nilai maksimum atau minimum dari suatu permasalahan. Optimasi fungsi non linear dan objektifnya merupakan cara untuk mencari nilai f(x) maksimum dan f(x) minimum. Berikut adalah persamaannya :<br />
<br />
d = akar5 - 1/2 x (xu-xl)<br />
<br />
x1 = x1 + d<br />
<br />
x2 = xu . d<br />
<br />
dengan syarat :<br />
<br />
- f(x1) > f(x2), domain sebelah kiri x2 dapat dieliminasi xL = x2 untuk iterasi berikutnya xu = xu lama<br />
<br />
- f(x2) > f(x1), domain x sebelah kanan x1 dapat dieliminasi xu = x1 untuk iterasi berikutnya xL = xL lama<br />
<br />
=='''Sinopsis Tugas Besar: Mengoptimalkan Sistem ''Trusses'' untuk Mencapai Best Efficiency Point (BEP)'''==<br />
'''Tugas Besar'''<br />
<br />
Pada tugas besar kali ini, kami diberi tugas untuk mengaplikasikan ilmu metode numerik untuk mengoptimasi suatu sistem trusses dengam menggunakan perangkat lunak openmodelica. Berikut adalah geometri rangka beserta parameter-parameternya.<br />
<br />
[[File:Tugas Besar Metnum Geometri Jos.jpg|400px|center|thumb|Tugas Besar Metnum]]<br />
<br />
Tugas kami adalah mencari Best Efficiency point untuk sistem trusses ini mengacu pada harga dan juga kemampuan fisik dari trusses itu sendiri. Dalam tugas besar kali ini, kami mengerjakan pembuatan coding tersebut secara bersama-sama dari 2 kelas metode numerik 02 dan 03 dengan dipimpin oleh Ahmad Muhammad fahmi, Josiah Enrico, dan juga Christoper. <br />
<br />
<br />
'''Flow Chart'''<br />
<br />
Berikut adalah flow chart pengerjaan tugas besar dan pembuatan codinng untuk tugas besar<br />
<br />
[[File:Inisiasi.png|200px|left|thumb|Flowchart Tugas Besar Metnum]]<br />
[[File:Inian Tubes Metnum.png|600px|right|thumb|Flowchart membuat coding tugas besar]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
=='''Pengerjaan Tugas Besar: Optimasi Sistem ''Trusses'' untuk Mencapai Best Efficiency Point (BEP)'''==<br />
<br />
<br />
Berikut adalah langkah-langkah yang telah dilakukan dalam mengerjakan tugas besar sesuai dengan flowchart yang telah dibuat sebelumnya.<br />
<br />
<br />
'''1. Memahami karakteristik fisik trusses'''<br />
----<br />
<br />
Kasus kali ini, kami diberikan suatu bentuk trusses dengan 16 komponen penyusunnya (truss) dan terdapat 24 point dalam trusses tersebut. Trusses tersebut tersebut disusun secara hotizontal dan vertikal sehingga sudut yang dihasilkan dalam trusses hanya berbentuk 0 dan 90 derajat menurut pada sumbu x negatif. Kami diminta untuk membuat optimasi dari trusses ini berdasarkan pada harga serta kemampuan fisiknya. Governing Equation yang digunakan dalam sistem ini adalah dari formulasi finite element untuk defleksi sebagai berikut.<br />
<br />
F=(AE/L)∆L<br />
<br />
Dengan F adalah gaya yang dialami oleh trusses, A adalah luas penampang trusses, E adalah elastisitas bahan, L adalah panjang trusses dan ∆L adalah pertambahan panjang.<br />
<br />
Selain itu, untuk mengevaluasi perhitungan , kami menggunakan hukum hooke untuk mengetahui hubungan antara stiffness trusses dengan gaya-gaya yang terjadi dalam trusses. Persamaan dasarnya adalah sebagai berikut.<br />
k=AE/L<br />
Dengan k adalah konstanta kekakuan.<br />
<br />
Nantinya, trusses ini akan diselesaikan dengan metode numerik dengan bentuk matriks yang memiliki persamaan dasar untuk dislacement sebagai berikut sebagai berikut.<br />
<br />
{U}=[T]{u}<br />
dengan U adalah displacement dari perspektif global, dan u adalah displacement untuk perspektif lokal serta T adalah matriks transformasi.<br />
<br />
Sementara hubungan antara nilai force yang dialam trusses antara lokal dan global dihubungkan dengan persamaan berikut.<br />
<br />
{F}=[T]{f}<br />
dengan F adalah force yang terjadi pada node dari perspektif global, dan f adalah force yang dialami node untuk perspektif lokal serta T adalah matriks transformasi.<br />
<br />
Persamaan tersebut dielaborasikan menjadi persamaan sebagai berikut<br />
{F}=[T][K][T]⁻¹{U}<br />
<br />
<br />
[[File:Tugas Besar Metnum Geometri Jos.jpg|500px|center|thumb|Tugas Besar Metnum]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
'''2. Mendefinisikan Asumsi dalam Perhitungan'''<br />
----<br />
<br />
'''Asumsi yang digunakan untuk melakukan perhitungan ini antara lain:'''<br />
<br />
*Beban akan terdistribusi hanya pada node (karena bersifat trusses).<br />
*Safety factor minimal bernilai 2.<br />
*Batas displacement 0,001 m sebelum buckling (pada truss paling atas).<br />
*Ketinggian trusses pada tiap lantai sama yaitu 0,6 m.<br />
*tidak ada bending karena bersifat truss<br />
*Beban terdistribusi pada node<br />
<br />
'''Metodologi'''<br />
<br />
A. Untuk jenis material yang sama:<br />
<br />
1. Mencari harga untuk 6 ukuran batang dengan material yang sama yaitu ASTM A36.<br />
2. Mengitung nilai safety factor pada 6 ukuran batang dengan coding awal.<br />
3. Membuat rasio antara safety factor dengan harga total.<br />
4. Membuat persamaan antara rasio (safe/harga) dengan area dengan metode curve fitting.<br />
5. Melakukan optimasi menggunakan metode golden section.<br />
<br />
B. Untuk area penampang yang sama:<br />
<br />
1. Mencari harga untuk 3 jenis material dengan area penampang yang sama yaitu 171 mm^2.<br />
2. Mengitung nilai safety factor pada 3 jenis batang dengan coding awal.<br />
3. Membuat rasio antara safety factor dengan harga total.<br />
4. Membuat persamaan antara rasio (safe/harga) dengan jenis material dengan metode curve fitting.<br />
5. Melakukan optimasi menggunakan metode golden section.<br />
<br />
<br />
<br />
'''3. Mendefinisikan bagian-bagian dalam trusses'''<br />
----<br />
<br />
[[File:Rangka siku definition.png|300px|center|thumb|Asumsi node dan trusses]]<br />
<br />
<br />
'''Constraint'''<br />
<br />
- Node 1,2,3,4 (lantai dasar) fixed<br />
<br />
- Beban F1 dan F2 terdistribusi ke node sekitaranya, sehingga:<br />
<br />
1. Node 13 & 16 = 1000N<br />
<br />
2. Node 14 & 15 = 500N<br />
<br />
<br />
<br />
'''4. Menentukan variasi material dan variasi luas penampang untuk menghitung optimasi'''<br />
----<br />
Berikut adalah beberapa variasi yang dilakukan dalam melakukan optimasi.<br />
<br />
'''Material tetap, variasi luas permukaan'''<br />
[[File:Yii.png|300px|center|thumb|Properti Material]]<br />
<br />
[[File:Yielding.png|300px|center|thumb|Variasi luas]]<br />
<br />
<br />
'''Luas penampang tetap, variasi material'''<br />
[[File:Tungtungtung.png|500px|center|thumb|Variasi Material]]<br />
<br />
<br />
'''5. Membuat Codingan untuk Mencari nilai displacement, reaction force, dan melakukan optimasi<br />
----<br />
<br />
Berikut adalah coding hasil diskusi dua kelas yang dipimpin oleh Josiah, Fahmi, dan Christo<br />
<br />
*Untuk perhitungan displacement, reaction force, stress, dan safety factor:<br />
model Trusses_3D_Tugas_Besar_Safety<br />
<br />
//define initial variable<br />
parameter Integer Points=size(P,1); //Number of Points<br />
parameter Integer Trusses=size(C,1); //Number of Trusses<br />
parameter Real Yield=215e6; //Yield Strength (Pa)<br />
parameter Real Area=0.000224; //Area L Profile (Dimension=0.03, Thickness=0,004) (m2)<br />
parameter Real Elas=193e9; //Elasticity SS 304 (Pa)<br />
<br />
//define connection<br />
parameter Integer C[:,2]=[1,5; <br />
2,6;<br />
3,7;<br />
4,8;<br />
5,6; //1st floor<br />
6,7; //1st floor<br />
7,8; //1st floor<br />
5,8; //1st floor<br />
5,9;<br />
6,10;<br />
7,11;<br />
8,12;<br />
9,10; //2nd floor<br />
10,11;//2nd floor <br />
11,12;//2nd floor<br />
9,12; //2nd floor<br />
9,13;<br />
10,14;<br />
11,15;<br />
12,16;<br />
13,14;//3rd floor<br />
14,15;//3rd floor<br />
15,16;//3rd floor<br />
13,16];//3rd floor<br />
<br />
//define coordinates (please put orderly)<br />
parameter Real P[:,6]=[0.3,-0.375,0,1,1,1; //1<br />
-0.3,-0.375,0,1,1,1; //2<br />
-0.3,0.375,0,1,1,1; //3<br />
0.3,0.375,0,1,1,1; //4<br />
<br />
0.3,-0.375,0.6,0,0,0; //5<br />
-0.3,-0.375,0.6,0,0,0; //6<br />
-0.3,0.375,0.6,0,0,0; //7<br />
0.3,0.375,0.6,0,0,0; //8<br />
<br />
0.3,-0.375,1.2,0,0,0; //9<br />
-0.3,-0.375,1.2,0,0,0; //10 <br />
-0.3,0.375,1.2,0,0,0; //11<br />
0.3,0.375,1.2,0,0,0; //12<br />
<br />
0.3,-0.375,1.8,0,0,0; //13<br />
-0.3,-0.375,1.8,0,0,0; //14<br />
-0.3,0.375,1.8,0,0,0; //15<br />
0.3,0.375,1.8,0,0,0]; //16<br />
<br />
//define external force (please put orderly)<br />
parameter Real F[Points*3]={0,0,0,<br />
0,0,0, <br />
0,0,0, <br />
0,0,0, <br />
0,0,0, <br />
0,0,0, <br />
0,0,0, <br />
0,0,0, <br />
0,0,0, <br />
0,0,0, <br />
0,0,0, <br />
0,0,0, <br />
0,0,-500, <br />
0,0,-1000, <br />
0,0,-1000, <br />
0,0,-500}; <br />
<br />
//solution<br />
Real displacement[N], reaction[N];<br />
Real check[3];<br />
<br />
Real stress1[Trusses];<br />
Real safety[Trusses];<br />
Real dis[3];<br />
Real Str[3];<br />
<br />
protected<br />
parameter Integer N=3*Points;<br />
Real q1[3], q2[3], g[N,N], G[N,N], G_star[N,N], id[N,N]=identity(N), cx, cy, cz, L, X[3,3];<br />
Real err=10e-10, ers=10e-4;<br />
<br />
algorithm<br />
//Creating Global Matrix<br />
G:=id;<br />
for i in 1:Trusses loop<br />
for j in 1:3 loop<br />
q1[j]:=P[C[i,1],j];<br />
q2[j]:=P[C[i,2],j];<br />
end for;<br />
<br />
//Solving Matrix<br />
L:=Modelica.Math.Vectors.length(q2-q1);<br />
cx:=(q2[1]-q1[1])/L;<br />
cy:=(q2[2]-q1[2])/L;<br />
cz:=(q2[3]-q1[3])/L; <br />
X:=(Area*Elas/L)*[cx^2,cx*cy,cx*cz;<br />
cy*cx,cy^2,cy*cz;<br />
cz*cx,cz*cy,cz^2];<br />
<br />
//Transforming to global matrix<br />
g:=zeros(N,N); <br />
for m,n in 1:3 loop<br />
g[3*(C[i,1]-1)+m,3*(C[i,1]-1)+n]:=X[m,n];<br />
g[3*(C[i,2]-1)+m,3*(C[i,2]-1)+n]:=X[m,n];<br />
g[3*(C[i,2]-1)+m,3*(C[i,1]-1)+n]:=-X[m,n];<br />
g[3*(C[i,1]-1)+m,3*(C[i,2]-1)+n]:=-X[m,n];<br />
end for; <br />
<br />
G_star:=G+g;<br />
G:=G_star;<br />
end for;<br />
<br />
//Implementing boundary<br />
for x in 1:Points loop<br />
if P[x,4] <> 0 then<br />
for a in 1:Points*3 loop<br />
G[(x*3)-2,a]:=0;<br />
G[(x*3)-2,(x*3)-2]:=1;<br />
end for;<br />
end if;<br />
if P[x,5] <> 0 then<br />
for a in 1:Points*3 loop<br />
G[(x*3)-1,a]:=0;<br />
G[(x*3)-1,(x*3)-1]:=1;<br />
end for;<br />
end if;<br />
if P[x,6] <> 0 then<br />
for a in 1:Points*3 loop<br />
G[x*3,a]:=0;<br />
G[x*3,x*3]:=1;<br />
end for;<br />
end if;<br />
end for;<br />
<br />
//Solving displacement<br />
displacement:=Modelica.Math.Matrices.solve(G,F);<br />
<br />
//Solving reaction<br />
reaction:=(G_star*displacement)-F;<br />
<br />
//Eliminating float error<br />
for i in 1:N loop<br />
reaction[i]:=if abs(reaction[i])<=err then 0 else reaction[i];<br />
displacement[i]:=if abs(displacement[i])<=err then 0 else displacement[i];<br />
end for;<br />
<br />
//Checking Force<br />
check[1]:=sum({reaction[i] for i in (1:3:(N-2))})+sum({F[i] for i in (1:3:(N-2))});<br />
check[2]:=sum({reaction[i] for i in (2:3:(N-1))})+sum({F[i] for i in (2:3:(N-1))});<br />
check[3]:=sum({reaction[i] for i in (3:3:N)})+sum({F[i] for i in (3:3:N)});<br />
<br />
for i in 1:3 loop<br />
check[i] := if abs(check[i])<=ers then 0 else check[i];<br />
end for;<br />
<br />
//Calculating stress in each truss<br />
for i in 1:Trusses loop<br />
for j in 1:3 loop<br />
q1[j]:=P[C[i,1],j];<br />
q2[j]:=P[C[i,2],j];<br />
dis[j]:=abs(displacement[3*(C[i,1]-1)+j]-displacement[3*(C[i,2]-1)+j]);<br />
end for;<br />
<br />
//Solving Matrix<br />
L:=Modelica.Math.Vectors.length(q2-q1);<br />
cx:=(q2[1]-q1[1])/L;<br />
cy:=(q2[2]-q1[2])/L;<br />
cz:=(q2[3]-q1[3])/L; <br />
X:=(Elas/L)*[cx^2,cx*cy,cx*cz;<br />
cy*cx,cy^2,cy*cz;<br />
cz*cx,cz*cy,cz^2];<br />
<br />
Str:=(X*dis);<br />
stress1[i]:=Modelica.Math.Vectors.length(Str);<br />
end for;<br />
<br />
//Safety factor<br />
for i in 1:Trusses loop<br />
if stress1[i]>0 then<br />
safety[i]:=Yield/stress1[i];<br />
else<br />
safety[i]:=0;<br />
end if; <br />
end for;<br />
<br />
end Trusses_3D_Tugas_Besar_Safety;<br />
<br />
<br />
*Untuk membuat kurva curve fitting:<br />
function Curve_Fitting<br />
<br />
input Real X[:];<br />
input Real Y[size(X,1)];<br />
input Integer order=2;<br />
output Real Coe[order+1];<br />
<br />
protected<br />
Real Z[size(X,1),order+1];<br />
Real ZTr[order+1,size(X,1)];<br />
Real A[order+1,order+1];<br />
Real B[order+1];<br />
<br />
algorithm<br />
<br />
for i in 1:size(X,1) loop<br />
for j in 1:(order+1) loop<br />
Z[i,j]:=X[i]^(order+1-j);<br />
end for;<br />
end for;<br />
ZTr:=transpose(Z);<br />
<br />
A:=ZTr*Z;<br />
B:=ZTr*Y;<br />
Coe:=Modelica.Math.Matrices.solve(A,B);<br />
<br />
end Curve_Fitting;<br />
<br />
<br />
* Untuk golden section:<br />
model Opt_Gold<br />
<br />
parameter Real xd[:];<br />
parameter Real yd[size(xd,1)];<br />
parameter Real xlo=87e-6;<br />
parameter Real xhi=504e-6; <br />
parameter Integer N=10; // maximum iteration<br />
parameter Real es=0.0001; // maximum error<br />
<br />
Real f1[N], f2[N], x1[N], x2[N], ea[N], y[3];<br />
Real xopt, fx;<br />
protected<br />
Real d, xl, xu, xint, R=(5^(1/2)-1)/2;<br />
<br />
algorithm<br />
xl := xlo; <br />
xu := xhi;<br />
y := Curve_Fitting(xd,yd);<br />
<br />
for i in 1:N loop<br />
d:= R*(xu-xl);<br />
x1[i]:=xl+d;<br />
x2[i]:=xu-d;<br />
f1[i]:=y[1]*x1[i]^2+y[2]*x1[i]+y[3];<br />
f2[i]:=y[1]*x2[i]^2+y[2]*x2[i]+y[3];<br />
xint:=xu-xl;<br />
<br />
if f1[i]>f2[i] then<br />
xl:=x2[i];<br />
xopt:=x1[i];<br />
fx:=f1[i];<br />
else<br />
xu:=x1[i];<br />
xopt:=x2[i];<br />
fx:=f2[i];<br />
end if;<br />
<br />
ea[i]:=(1-R)*abs((xint)/xopt);<br />
if ea[i]<es then<br />
break;<br />
end if;<br />
end for;<br />
<br />
end Opt_Gold;<br />
<br />
<br />
'''6. Hasil Perhitungan'''<br />
----<br />
<br />
Setelah melakukan simulasi dengan menggunakan openmodelica dan dengan optimasi menggunakan metode golden ratio, berikut adalah hasilnya.<br />
<br />
*Nilai rasio dari safety factor dengan harga<br />
[[File:Yii.png|300px|center|thumb|Properti Material]]<br />
[[File:Yielding.png|300px|center|thumb|Variasi luas]]<br />
'''Luas penampang tetap, variasi material'''<br />
[[File:Tungtungtung.png|500px|center|thumb|Variasi Material]]<br />
<br />
*Nilai luas area penampang optimum untuk material SS201 adalah 283,81 mm^2 atau untuk ukuran yang ada di pasaran ukuran optimumnya adalah batang L dengan lebar 6m dan tebal 60mm.<br />
[[File:Tetew.png|600px|thumb|center|xopt=nilai optimum, y[1]=koefisien x^2, y[2]=koefisien x, y[3]= koefisien x^0]]<br />
<br />
*Material optimum yang dapat digunakan untuk luas penampang 360mm^2 adalah material dengan nilai elastisitas 15324000000000 N/m^2 atau material yang paling mendekati adalah SS316L.<br />
[[File:Tutututututu.png|600px|thumb|center|xopt=nilai optimum, y[1]=koefisien x^2, y[2]=koefisien x, y[3]= koefisien x^0]]<br />
<br />
<br />
<br />
=='''UAS'''==<br />
'''بِسْمِ اللّهِ الرَّحْمَنِ الرَّحِيْمِ'''<br />
<br />
'''Nama''' : Iza Azmar Aminudin<br />
<br />
'''NPM''' : 1806233316<br />
<br />
'''Kelas''' : Metode Numerik-03<br />
<br />
Pada kesempatan kali ini, saya akan berbagi mengenai pengerjaan Ujian Akhir Semester mata kuliah Metode Numerik yang telah dilaksanakan pada 13 Januari 2021. Berikut adalah soal, jawaban, dan pembahasan dari Ujian Akhir Semester Metode Numerik. Selamat membaca.<br />
<br />
<br />
[[File:Inian Metnum.png|300px|center]] <br />
<br />
'''Perhatikan Water Tower dengan Reservoir berbentuk Bola pada Gambar diatas! Anda diminta untuk membuat pemodelan numerik untuk mengoptimalkan struktur Water Tower tersebut.'''<br />
<br />
<br />
<br />
==='''1. Buatlah urutan langkah-langkah (prosedur) pemodelan numerik untuk optimasi struktur tersebut.'''===<br />
<br />
Pada soal ini, kami diinstruksikan untuk membuat langkah-langkah dalam membuat pemodelan numerik untuk optimasi struktur ini. Untuk mempermudah pemodelan, struktur water tower ini dianggap sebagai struktur trusses. Pemodelan yang diharapkan adalah untuk mendapatkan titik efisiensi terbaik dengan mempertimbang harga bahan, ukuran, dan performansi dari struktur. Berikut adalah langkah-langkah pemodelan numerik untuk optimasi struktur water tower ini.<br />
<br />
<br />
[[File:Wfw.png|500px|center|thumb|flow chart langkah-langkah (prosedur) pemodelan numerik untuk optimasi struktur]]<br />
<br />
<br />
'''Jawaban saat UAS'''<br />
<br />
[[File:UAS sisi.png|400px|left|thumb|jawaban UAS no. 1]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
----<br />
<br />
==='''2. Jelaskan tujuan pemodelan numerik soal no 1 diatas, hukum/dalil (fisika) yang dipakai dan asumsi-asumsi yang akan digunakan dalam perhitungan'''===<br />
<br />
<br />
'''A. Tujuan:'''<br />
<br />
Untuk menentukan ukuran dan jenis bahan yang paling optimum (titik efisiensi terbaik) untuk di implementasikan dalam sistem dengan mempertimbangkan kebutuhan dan keamanan dari struktur water tower tersebut.<br />
<br />
<br />
'''B. Hukum/dalil yang digunakan dalam perhitungan:'''<br />
{|class="wikitable"<br />
| '''Persamaan'''|| '''Hukum/Dalil'''||'''Keterangan'''<br />
|-<br />
| <br />
[[File:Hooke.png|150px]]<br />
|| Hukum Hooke<br />
|Dimana F adalah gaya, k adalah konstanta kekakuan, dan x adalah defleksi. Dari hukum ini kita dapat mendapatkan nilai konstanta stiffness dari sistem, serta displacemet yang terjadi pada masing-masing komponen trusses.<br />
|-<br />
| <br />
[[File:Internal.png|150px]] <br />
|| Internal Force<br />
|Dimana fix dan fjx adalah gaya internal pada member yang ditinjau pada node i dan j. <br />
|-<br />
| <br />
[[File:Tegang.png|250px]] <br />
|| Normal Stress<br />
|Dimana σ adalah normal stress pada komponen trusses. Perhitungan ini dapat digunakan nanti untuk menghitung stress yang menjadi beban bagi struktur<br />
|-<br />
| <br />
[[File:Tututututtututututututtu.jpg|100px]] <br />
|| Hukum Konservasi massa<br />
| Hukum konservasi massa dipakai untuk memperkirakan beban yang ditanggung oleh struktur dari air yang ditampungnya<br />
|-<br />
| <br />
|}<br />
<br />
<br />
'''C. Asumsi yang digunakan:'''<br />
<br />
'''1.''' Struktur ditinjau sebagai sebuah trusses<br />
<br />
'''2.''' Beban struktur dari material yang dipakai tidak dijadikan pertimbangan perhitungan<br />
<br />
'''3.''' Beban terdistribusi pada ujung-ujung trusses (point)<br />
<br />
'''4.''' Struktur mengalami perubahan secara statis dan tidak dipengaruhi waktu<br />
<br />
<br />
'''Jawaban saat UAS'''<br />
<br />
[[File:UAS 02 Iza.png|400px|left|thumb|jawaban UAS no. 2]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
----<br />
==='''3. Untuk pemodelan numerik analisis strukturnya nya gunakan pendekatan 1D truss dgn membagi kolum (tiang) water tower kedalam 3 elemen (1D).'''=== <br />
<br />
'''a). Susunlah persamaan aljabar kesetimbangan statik setiap elemen tsb. (matriks kesetimbangan lokal)''' <br />
Berikut adalah rumusn mencari rumusan matriks lokal pada struktur trusses water tower ini.<br />
<br />
[[File:Matrix Lokalisasii.png|center|500px|thumb|rumusan matrix lokal]]<br />
Sistem dianggap sebagai trusses dengan 3 kolom (tiang) diasumsikan nantinya ketiga trusses ini akan dianalisis untuk mencari kekakuannya dengan menggunakan matriks lokalnya terlebih dahulu. Setelah didapatkan stifness lokalnya, nantinya hasilnya akan dimasukan dalam perhitungan matriks global untuk mencari kekakuan global.<br />
<br />
<br />
'''b) Matriks kesetimbangan global'''<br />
<br />
Berikut adalah rumusan matriks globalnya.<br />
[[File:Globalis Cabal.png|center|500px|thumb|rumusan matriks global]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
'''Jawaban saat UAS'''<br />
<br />
[[File:Telu iki.png|400px|left|thumb|jawaban UAS no. 3]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
----<br />
==='''4. Susun urutan langkah-langkah (pseudocode) perhitungan matriks kesetimbangan global soal no 3 termasuk pengecekan kesalahan (verifikasi) perhitungannya'''===<br />
<br />
<br />
Berikut adalah flowchart dari langkah-langkah menghitung matriks kesetimbangan global.<br />
<br />
[[File:Wfw (1).png|500px|center]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
'''Jawaban saat UAS'''<br />
<br />
[[File:Papat.png|400px|left|thumb|jawaban UAS no. 4]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
----<br />
==='''5. Tulis dan jelaskan fungsi objektif dan constraint untuk optimasi struktur water tower tersebut'''===<br />
<br />
*Fungsi Objektif<br />
<br />
(-) Displacement [F]=[K(Global)].[U(element)], <br />
<br />
(-) Reaction Force {R} = [K]global{U} - {F}<br />
<br />
(-) Stress [[File:Tegang.png|250px]]<br />
<br />
*Constraint<br />
(-) Struktur dapat menahan beban minimal 300.000 gallon air = 1135.62354 m^3.<br />
<br />
(-) Tinggi struktur adalah sepanjang 120ft = 36.576 m.<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
'''Jawaban saat UAS'''<br />
<br />
[[File:Limo karo enam.png|400px|left|thumb|jawaban UAS no. 5]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
----<br />
==='''6. Tuliskan asumsi nilai-nilai parameter dan variable untuk menghitung displacement, restraint dan stress utk model struktur water tower dgn 3 elemnt 1 D diatas'''===<br />
<br />
Berikut adalah asumsi nilai-nilai parameter dan variable yang akan digunakan dalam iterasi<br />
<br />
[[File:Limo karo enamo.png|300px|center]]<br />
<br />
<br />
<br />
----<br />
<br />
==='''7. Gunakan program modelica anda untuk menghitung displacement, restraint dan stress utk model struktur water tower dgn 3 element 1 D berdasarkan asumsi no 6'''===<br />
<br />
<br />
*Coding untuk menghitung displacement, restraint dan stress utk model struktur water tower dgn 3 element 1 D berdasarkan asumsi no 6<br />
<br />
model UASMetnum<br />
/*Iza Azmar Aminudin<br />
1806181773 */<br />
parameter Real P[3]={10000,0,-10000};//beban dan gaya reaksi<br />
/*data-data asumsi dan elemen sejenis*/<br />
parameter Real a=10e-4;//area<br />
parameter Real e=35e9;//elastisitas<br />
parameter Real m=36.576;//panjang elemen<br />
/*parameter yang dicari*/<br />
Real k;//stiffness elemen<br />
Real kg[3,3];//matriks global elemen<br />
Real u[3];//displacement<br />
Real stress[3];//stress elemen<br />
algorithm<br />
/*nilai kekakuan*/<br />
k := a*e/m;<br />
/*persamaan matriks global*/<br />
kg := [ k,2*k, 0;<br />
-k,2*k,-k;<br />
0,-k,2*k];<br />
/*displacement dengan metode Gauss-Jordan*/<br />
u := Modelica.Math.Matrices.solve(kg,P);<br />
/*stress pada tiap elemen*/<br />
stress[1] := u[1]*k/a;<br />
stress[2] := u[2]*k/a;<br />
stress[3] := u[3]*k/a;<br />
end UASMetnum;<br />
<br />
<br />
*Hasil Simulasi<br />
[[File:Ceker ayam.png|400px|center|thumb|checking]]<br />
[[File:Hasilitas.png|400px|center|thumb|hasil simulasi]]</div>
Iza Azmar
http://air.eng.ui.ac.id/index.php?title=Metnum03-Iza_Azmar_Aminudin&diff=56517
Metnum03-Iza Azmar Aminudin
2021-01-14T16:51:51Z
<p>Iza Azmar: /* UAS */</p>
<hr />
<div> '''بِسْمِ اللّهِ الرَّحْمَنِ الرَّحِيْمِ'''<br />
<br />
Assalamu'alaikum Wr. Wb,<br />
<br />
Salam Sejahtera untuk kita semua,<br />
<br />
== '''Biodata Diri''' ==<br />
<br />
Perkenalkan saya:<br />
<br />
Nama : Iza Azamr Aminudin<br />
<br />
NPM : 1806233316<br />
<br />
Kelas : Metnum-03<br />
<br />
<br />
Melalui laman web ini, insya Allah saya akan berbagi kepada teman-teman sekalian terkait pembelajaran mata kuliah Metode Numerik yang saya pelajari bersama pa DAI dan teman-teman di kelas Metnum 03. Semoga yang saya tulis dalam laman ini dapat memberi hikmah bagi saya dan teman-teman pembaca, aamiiin.<br />
<br />
<br />
<br />
== '''Pendahuluan | Filosofi dalam Belajar Metode Numerik'''==<br />
<br />
Salah satu kewajiban hakiki untuk manusia adalah untuk belajar memetik hikmah dari semua pembelajaran yang akan terus ada selama hidup ini. Selain itu, Nabi Muhammad SAW sebagai idola saya pernah berkata bahwa sebaik-baiknya manusia adalah manusia yang paling bermanfaat bagi manusia (H.R Ahmad). Kedua hal ini insya Allah terus memotivasi saya untuk terus belajar dan memanfaatkan ilmu yang saya pelajari baik bagi kehidupan saya sendiri hingga untuk kepentingan orang banyak lainnya. Melalui mata kuliah metode numerik ini saya berharap untuk mendapatkan ilmu baik yang berupa materi pembelajaran seperti yang diajarkan oleh Pa DAI, dari buku, maupun melalui pengajaran yang dilakukan oleh asisten dosen dan teman-teman saya. Selain itu, saya berharap dengan menekuni pembelajaran metode numerik ini dapat menambah pengetahuan dan "ketidaktahuan" tentang hal-hal yang belum saya pelajari maupun mengerti sehingga terus menambah motivasi saya dalam belajar dan juga menjaga saya dari sikap riya dan takabur yang dapat membuat saya menjadi orang yang berpikiran tertutup dan menututp keran ilmu pengetahuan,<br />
<br />
Semangat teman-teman semua dalam menimba ilmu dalam mata kuliah ini.<br />
<br />
<br />
<br />
Dari ‘Abdullah bin ‘Amr dan Anas bin Malik radhiyallahu ‘anhuma, Rasulullah shallallahu ‘alaihi wa sallam bersabda,<br />
<br />
قيِّدُوا العِلمَ بالكِتابِ<br />
<br />
“'''Jagalah ilmu dengan menulis'''.” (Shahih Al-Jami’, no.4434. Syaikh Al-Albani mengatakan bahwa hadits ini sahih).<br />
<br />
== '''Pertemuan 1: Review Materi Pra-UTS dan Pengantar Software Open-Modelica | 9 November 2020'''==<br />
<br />
==='''Review Materi Sebelum UTS'''===<br />
<br />
Pembelajaran mata kuliah Metode Numerik-03 sebelumnya diampu oleh Bapak Dr. Ir. Engkos A. Kosasih, M.T. Selama pembelajaran sebelum UTS, kami mempelajari beberapa konsep yang digunakan dalam menyelesaikan permasalahan dengan metode numerik. Diantara materi-materi tersebut diantanya adalah sebagai berikut.<br />
<br />
'''1. Deret Maclaurin dan Deret Taylor'''<br />
<br />
Teorema Ketunggalan<br />
Andaikan f memenuhi uraian berikut,<br />
f(x) = c0 + c1(x - a) + c2(x - a)^2 + c3(x - a)^3 . . .<br />
untuk semua x dalam selang di sekitar a, maka<br />
cn = <br />
Jadi suatu fungsi tidak dapat digambarkan oleh dua deret pangkat dari (x - a).<br />
<br />
<br />
'''2. Gauss Elimination'''<br />
<br />
<br />
'''3. Newton-Raphson''' [[File:Rumus-newton-raphson.png|thumb|300px|style="float:left;"|Rumus ''Newton Rapshon'']]<br />
<br />
Metode ini menggunakan satu titik awal dan mendekatinya dengan memperhatikan slope atau gradien pada titik tersebut. Slop atau gradien didapatkan dengan melakukan turunan dari fungsi tersebut. Persamaan untuk Newton-Raphson adalah sebagai berikut:<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
'''4. Secant Method'''<br />
<br />
Metode ini merupakan metode modifikasi Newton-Raphson dimana metode Newton-Raphson tidak digunakan (karena f'(x) sulit ditemukan atau tidak mungkin ditemukan). Persaman untuk metode Secant adalah sebagai berikut<br />
<br />
[[File:Rumus-secant.png|thumb|300px|style="float:left;"|Rumus ''Secant'']]<br />
<br />
|}<br />
<br />
'''5. Regresi Linier'''<br />
<br />
regresi linear adalah sebuah pendekatan untuk memodelkan hubungan antara variable terikat Y dan satu atau lebih variable bebas yang disebut X. Salah satu kegunaan dari regresi linear adalah untuk melakukan prediksi berdasarkan data-data yang telah dimiliki sebelumnya. Hubungan di antara variable-variabel tersebut disebut sebagai model regresi linear.<br />
<br />
Persamaan umum Regresi Linier adalah sebagai berikut:<br />
<br />
[[File:Rumus-regresi-linier-umum.png]]<br />
<br />
dimana:<br />
<br />
[[File:konstanta-regresi-linier.png]]<br />
<br />
'''6. Turunan Numerik'''<br />
<br />
Turunan Numerik adalah menentukan hampiran nilai turunan fungsi f yang diberikan dalam bentuk tabel. Terdapat 3 pendekatan dalam menghitung turunan numerik:<br />
<br />
[[File:numerical-difference-approx.png]]<br />
==='''Tutorial Open-Modelica'''===<br />
<br />
https://www.youtube.com/watch?v=l7I8YlQBdug<br />
<br />
== '''Pertemuan 2: Review Tugas Modelica dan Simulasi Penyelesaian Metode Numerik | 16 November 2020'''==<br />
<br />
Pada kesempatan kali ini, kami mempelajari cara membuat program sederhana didalam modelica untuk menjumlahkan angka 10 kepada sebuah variable dan mencari rata-rata nilai dengan menggunakan software modelica.<br />
<br />
'''1. Membuat program sederhana didalam modelica untuk menjumlahkan angka 10 kepada sebuah variable software modelica.'''<br />
<br />
[[File:Ireng1.png|300px|thumb|center|Memasukan Coding untuk permasalahan]]<br />
<br />
<br />
[[File:Ireng 2.png|300px|thumb|center|Menguji logic coding]]<br />
<br />
<br />
[[File:Ireng3.png|300px|thumb|center|Melakukan Simulasi]]<br />
<br />
<br />
'''2. Mencari rata-rata nilai dengan menggunakan software modelica.'''<br />
<br />
[[File:Aireng 1.png|300px|thumb|center|Memasukan Coding untuk permasalahan]]<br />
<br />
<br />
[[File:Aireng 2.png|300px|thumb|center|Menguji logic coding]]<br />
<br />
<br />
[[File:Aireng 3.png|300px|thumb|center|Melakukan Simulasi]]<br />
<br />
<br />
<br />
'''3. Tugas 02'''<br />
<br />
Melakukan Eliminasi Gauss untuk menyelesaikan persamaan linear tiga variabel. Tugas kali ini yaitu Pr2 metnum ... Buat class dengan type function untuk menyelesaikan persamaa2n aljabar simultan (metoda gauss elim, gauss seidel ataupun metoda lain) ... Dan sebuah class untuk menjalankan fungsi tersebut. Waktu 1 minggu dan dikumpulkan di wikipage air.eng.<br />
<br />
Berikut adalah persamaan yang akan saya uji<br />
[[File:Persamaan iza1.png|300px|thumb|center|Persamaan Aljabar Linear]]<br />
<br />
<br />
Kemudian saya membuat class sebagai berikut.<br />
[[File:Class Iza.png|300px|thumb|center|Class Gauss Elimination]]<br />
<br />
Dan membuat function sebagai berikut<br />
[[File:Function Iza.png|300px|thumb|center|Function Gauss Elimination]]<br />
<br />
Setelah function dan class dibuat, barulah saya melakukan simulasi untuk mendapatkan hasilnya. Berikut adalah hasil yang saya dapatkan.<br />
<br />
[[File:Grafik Iza.png|300px|thumb|center|Grafik Hasil Function]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
== '''Pertemuan 3: Menyelesaikan Spring-mass System| 23 November 2020'''==<br />
<br />
Menyelesaikan persamaan Spring-mass System dengan menggunakan ''software'' modelica<br />
<br />
<br />
[[File:Soal tong.png|500px|thumb|center|Soal Spring-mass System]]<br />
<br />
<br />
[[File:Soal tong tong.png|500px|thumb|center|Penjabaran Soal Spring-mass System]]<br />
<br />
<br />
[[File:Persamaan tong tong.png|500px|thumb|center|Persamaan Dari Problem di Soal]]<br />
<br />
<br />
[[File:Hasil 1tungtung.png|500px|thumb|center|Persamaan Hk. Hooke dari Problem di Soal]]<br />
<br />
<br />
[[File:Hasil 3.png|500px|thumb|center|Matriks Persamaan Hk. Hooke]]<br />
<br />
<br />
Nilai Delta x dapat dicari dari matriks tersebut dengan eliminasi Gauss menggunakan software modelica.<br />
<br />
[[File:Modelicu1.png|500px|thumb|center|Coding di Class Modelica]]<br />
<br />
[[File:Dominikunikuniku.png|500px|thumb|center|Coding di Function Modelica]]<br />
<br />
Sehingga didapatlah hasil sebagai berikut.<br />
[[File:Songtong.png|500px|thumb|center|Hasil nilai delta x dan grafiknya dalam modelica]]<br />
<br />
<br />
<br />
'''Tugas 3'''<br />
Dalam tugas 3 kami diberikan suatu permasalahan metode numerik dalam suatu truses <br />
[[File:IMG 8288.JPG|500px|thumb|center|Soal]]<br />
<br />
Memisalkan trus dalam node-node<br />
[[File:Screen Shot 2020-11-30 at 13.32.58.png|500px|thumb|center|Pemisalan truss menjadi node node]]<br />
<br />
Berikut adalah persamaan<br />
[[File:Tugassss3 1.png|500px|thumb|center|penyelesaian dengan rumus]]<br />
<br />
[[File:Tugasssss3 2.png|500px|thumb|center|Persamaan solusi dari soal]]<br />
<br />
<br />
[[File:Screen Shot 2020-11-30 at 13.33.06.png|500px|thumb|center|Matrix penyelesaian dari soal]]<br />
Matrix solusi dari trusses untuk diselesaikan dengan openmodelica<br />
<br />
[[File:Screen Shot 2020-11-30 at 13.33.38.png|500px|thumb|center|Coding di Class Modelica]]<br />
<br />
[[File:Tugasssss3 3.png|500px|thumb|center|Coding di Class Modelica]]<br />
[[File:Tugasssss4 4.png|500px|thumb|center|Coding di Class Modelica]]<br />
<br />
hasil grafik dan perhitungan dari modelica<br />
[[File:Tugasssss5 3.png|500px|thumb|center|Coding di Class Modelica]]<br />
<br />
<br />
== '''Pertemuan 4: Membahas Penyelesaian Trusses dan Quis 1| 30 November 2020'''==<br />
<br />
Soal Quis 1<br />
[[File:Soal quiz.jpg|500px|thumb|center|Soal Quiz no. 4]]<br />
[[File:Quiz 2.jpeg|500px|thumb|center|Soal Quiz 8]]<br />
<br />
Langkah-langkah dalam menyelesaikan soal<br />
[[File:Screen Shot 2020-11-30 at 21.53.47.png|500px|thumb|center|Flow chart]]<br />
<br />
'''Menyelesaikan Soal no. 4'''<br />
<br />
Proses mencari persamaan matriks untuk menentukan nilai konstanta kekakuan global<br />
<br />
[[File:Screen Shot 2020-11-30 at 21.53.27.png|500px|thumb|center|Solusi]]<br />
<br />
[[File:Screen Shot 2020-11-30 at 21.53.37.png|500px|thumb|center|Solusi]]<br />
<br />
<br />
Setelah mendapatkan persamaan dari matriks untuk mencari kekakuan global dari masing-masing titik, langkah selanjutnya adalah dengan menggunakan perangkat lunak Open Modelica untuk mencari kekakuan global dari masing-masing titik tersebut<br />
<br />
<br />
Berikut adalah Tampilan Coding di Software Modelica Beserta rincian Codingnya<br />
[[File:Tugas3(1).png|500px|thumb|center|Coding Untuk Matriks Mencari nilai Konstanta Kekakuan Global]]<br />
<br />
'''Coding'''<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Tampilan Modelica<br />
[[File:Tugas3(2).png|500px|thumb|center|Coding Untuk Matriks Mencari nilai Konstanta Kekakuan Global]]<br />
<br />
Selanjtnya dilakukan pengecekan Coding dan dilakukanlah simulasi<br />
<br />
[[File:Tugas3(n).png|500px|thumb|center|Solusi]]<br />
<br />
<br />
Berikut adalah hasil yang didapatkan dari simulasi menggunakan Open Modelica untuk mencari Kekakuan Lokal<br />
<br />
[[File:Hik3.png|500px|thumb|center|Solusi]]<br />
<br />
<br />
Setelah itu, langkah selanjutnya adalah mencari displacement (U) dan reaction (R). Untuk mencari displacement, perlu diperhatikan boundary dan external load yang ada dan dimasukan kedalam matriks. Karena titik 1 dan 3 merupakan pinned, maka tidak ada displacement pada titik 1 dan 3(U1x=U1Y=U3X=U3Y=0). External load berada pada titik 2 dan 4 (pada arah x sebesar -4000Cos(15) sedangkan pada arah y sebesar 4000Cos(15)). Pada Open Modelica, menggunakan persamaan A*U=F dan R=(KG*U)-R untuk mencari displacement dan reaction setiap titik:<br />
<br />
Berikut adalah coding yang digunakan untuk mencari displacement dan reaction. Dalam simulasinya, harus menggunakan NaiveGauss agar simulasi dapat dilakukan<br />
<br />
Tampilan Modelica Untuk Coding Model U dan R serta function NaiveGauss<br />
[[File:Hik4.png|500px|thumb|center|Coding untuk mencari nilai U dan R]]<br />
<br />
[[File:Hipmi.png|500px|thumb|center|Coding function NaiveGauss untuk mencari nilai U dan R]]<br />
<br />
<br />
Berikut adalah hasil yang didapatkan<br />
[[File:Tugas3(8).png|500px|thumb|center|Solusi untuk U dan R]]<br />
<br />
<br />
<br />
== '''Pertemuan 5: Menyelesaikan Persamaan Truss dengan Open Modelica untuk 2 dimensi dan 3 dimensi| 7 Desember 2020'''==<br />
<br />
Terdapat beberapa cara yang dapat dilakukan untuk menyelesaikan suatu persoalan Truss dengan menggunakan Open Modelica. Pada pertemuan ini kami membahas tentang soal quiz yang telah diberikan pada pertemuan pekan 4. Jadi fungsi mempelajari soal ini adalah agar kita dapat lebih memahami pengaplikasian dari software openmodelica pada contoh kasus yang real. Pertemuan ini menjelaskan bagaimana alur pengerjaan soal quiz yang diberikan agar dapat membuat semua persamaan yang dapat digunakan pada kasus yang lebih umum.<br />
<br />
Pada pertemuan ini, Pak Dai menunjuk ahmad muhammad fahmi untuk menjelaskan kepada teman-teman di kelas tentang fungsi-fungsi yang saya gunakan untuk mengerjakan soal quiz. Beberapa hal yang saya jelaskan antara lain:<br />
<br />
1. Cara melakukan looping menggunakan fungsi for.<br />
<br />
2. Cara membuat data dalam bentuk array.<br />
<br />
3. Cara menggunakan fungsi if.<br />
<br />
4. Apa itu floating number dan bagaimana cara menghilangkannya.<br />
<br />
5. Apa itu protected variable.<br />
<br />
6. Fungsi dari modelica class dengan specialization class dan function.<br />
<br />
<br />
<br />
'''Tugas 5'''<br />
[[File:Soal3.jpeg|300px|center|thumb|soal trusses 3D]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
== '''Pertemuan 6: Muhasabah diri | 14 Desember 2020'''==<br />
Pada pertemua ini, kami diminta untuk menilai pemahaman diri kami sendiri untuk mata kuliah metode numerik. Kami diminta untuk mempresentasikan seberapa dalam pemahaman kami terkait materi metode numerik. Kami diminta untuk menjelaskan mengenai konsep fisika dari soal trusses yang selama ini kami garap. Lalu setelah itu, kami menjelaskan bagaimana cara untuk mensimulasikan soal trusses tersebut dalam perangkat openmodelica. Dalam soal kami mencari beberapa parameter seperti displacement lokal maupun global, konstanta stiffness lokal maupun global, serta reaction force yang dialami oleh tumpuan truss.<br />
<br />
Dari kelas hari ini, saya mendapatkan beberapa bahan evaluasi yang perlu untuk saya perbaiki kedepannya. Pertama, jika dibandingkan dengan rekan-rekan sayan seperti ahmad muhammad fahmi, saya masih harus lebih banyak belajar lagi mengenai penggunaan openmodelica untuk mensimulasikan soal trusses ini. Kedepannya saya akan banyak berlatih dan mengeksplor lagi penggunaan openmodelica.<br />
<br />
== '''Pertemuan 7: aplikasi metode numerik dalam kasus optimisasi | 21 Desember 2020'''==<br />
<br />
Pada pertemuan kali ini kami mempelajari simulasi optimalisasi One-Dimensional Unconstrained menggunakan software openmodelica bersama dengan pa Dai dan ibu Candra. Kami mempelajari bagaimana cara mengaplikasikan perangkat openmodelica untuk mengoptimalkan suatu sistem trusses. Pada pertemuan ini kami mempelajari metode golden ratio untuk melakukan simulasi dalam suatu sistem.<br />
<br />
Fungsi yang digunakan adalah sebagai berikut :<br />
[[File:op1.png|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Kelas pemanggilnya :<br />
[[File:op2.png|600px|thumb|center]]<br />
<br />
[[File:op3.png|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Sehingga didapatkan nilai :<br />
[[File:op4.png|600px|thumb|center]]<br />
<br />
[[File:op5.png|600px|thumb|center]]<br />
<br />
Pada perhitungan, terdapat fungsi-fungsi batasan atau constraint seperti panjang siku ataupun harga per ukurannya. Optimasi mempunyai tujuan untuk meminimalisir biaya. Constrains yang diberikan adalah mampu menahan beban dimana gaya tersebut bekerja yang mampu didukung pada rangka tersebut. Langkah pertama adalah mencari displacement, memeriksa gaya, dan mengoptimasi gaya tersebut lalu menghitung stressnya. Setelah itu, membandingkan stress untuk kekuatan material yang akan digunakan. Tegangan yang dihitung tidak boleh melebihi allowable stress agar rangka sesuai standard nya. Dari data yang dikumpulkan, akan didapatkan jenis material serta ukuran batang dan spesifikasi siku. Setelah hal tersebut, dapat dilakukan optimasi untuk mendapatkan bahan yang paling optimal.<br />
<br />
k = A.E/L<br />
<br />
dimana :<br />
<br />
A = Luas penampang siku<br />
<br />
E = Modulus elastisitas tiap bahan<br />
<br />
L = Panjang batang rangka<br />
<br />
Bahan / profil siku yang akan digunakan merupakan galvanis, stainless, dan sebagainya.<br />
<br />
Untuk pembahasan Aplikasi Metode Numerik dalam Kasus Optimasi, hal ini disampaikan oleh Bu Chandra dengan penjelasan optimasi yang digunakan merupakan metode bracket optimization using golden ratio. Bahan pembelajaran tersebut terdapat di PPT yang di share pada WA Group. Mahasiswa dihimbau untuk mengikuti simulasi menggunakan software OpenModelica untuk dapat menyelesaikan permasalahan terkait fungsi exercise yang diberikan.<br />
<br />
Optimasi merupakan cara untuk mendapatkan nilai maksimum atau minimum dari suatu permasalahan. Optimasi fungsi non linear dan objektifnya merupakan cara untuk mencari nilai f(x) maksimum dan f(x) minimum. Berikut adalah persamaannya :<br />
<br />
d = akar5 - 1/2 x (xu-xl)<br />
<br />
x1 = x1 + d<br />
<br />
x2 = xu . d<br />
<br />
dengan syarat :<br />
<br />
- f(x1) > f(x2), domain sebelah kiri x2 dapat dieliminasi xL = x2 untuk iterasi berikutnya xu = xu lama<br />
<br />
- f(x2) > f(x1), domain x sebelah kanan x1 dapat dieliminasi xu = x1 untuk iterasi berikutnya xL = xL lama<br />
<br />
=='''Sinopsis Tugas Besar: Mengoptimalkan Sistem ''Trusses'' untuk Mencapai Best Efficiency Point (BEP)'''==<br />
'''Tugas Besar'''<br />
<br />
Pada tugas besar kali ini, kami diberi tugas untuk mengaplikasikan ilmu metode numerik untuk mengoptimasi suatu sistem trusses dengam menggunakan perangkat lunak openmodelica. Berikut adalah geometri rangka beserta parameter-parameternya.<br />
<br />
[[File:Tugas Besar Metnum Geometri Jos.jpg|400px|center|thumb|Tugas Besar Metnum]]<br />
<br />
Tugas kami adalah mencari Best Efficiency point untuk sistem trusses ini mengacu pada harga dan juga kemampuan fisik dari trusses itu sendiri. Dalam tugas besar kali ini, kami mengerjakan pembuatan coding tersebut secara bersama-sama dari 2 kelas metode numerik 02 dan 03 dengan dipimpin oleh Ahmad Muhammad fahmi, Josiah Enrico, dan juga Christoper. <br />
<br />
<br />
'''Flow Chart'''<br />
<br />
Berikut adalah flow chart pengerjaan tugas besar dan pembuatan codinng untuk tugas besar<br />
<br />
[[File:Inisiasi.png|200px|left|thumb|Flowchart Tugas Besar Metnum]]<br />
[[File:Inian Tubes Metnum.png|600px|right|thumb|Flowchart membuat coding tugas besar]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
=='''Pengerjaan Tugas Besar: Optimasi Sistem ''Trusses'' untuk Mencapai Best Efficiency Point (BEP)'''==<br />
<br />
<br />
Berikut adalah langkah-langkah yang telah dilakukan dalam mengerjakan tugas besar sesuai dengan flowchart yang telah dibuat sebelumnya.<br />
<br />
<br />
'''1. Memahami karakteristik fisik trusses'''<br />
----<br />
<br />
Kasus kali ini, kami diberikan suatu bentuk trusses dengan 16 komponen penyusunnya (truss) dan terdapat 24 point dalam trusses tersebut. Trusses tersebut tersebut disusun secara hotizontal dan vertikal sehingga sudut yang dihasilkan dalam trusses hanya berbentuk 0 dan 90 derajat menurut pada sumbu x negatif. Kami diminta untuk membuat optimasi dari trusses ini berdasarkan pada harga serta kemampuan fisiknya. Governing Equation yang digunakan dalam sistem ini adalah dari formulasi finite element untuk defleksi sebagai berikut.<br />
<br />
F=(AE/L)∆L<br />
<br />
Dengan F adalah gaya yang dialami oleh trusses, A adalah luas penampang trusses, E adalah elastisitas bahan, L adalah panjang trusses dan ∆L adalah pertambahan panjang.<br />
<br />
Selain itu, untuk mengevaluasi perhitungan , kami menggunakan hukum hooke untuk mengetahui hubungan antara stiffness trusses dengan gaya-gaya yang terjadi dalam trusses. Persamaan dasarnya adalah sebagai berikut.<br />
k=AE/L<br />
Dengan k adalah konstanta kekakuan.<br />
<br />
Nantinya, trusses ini akan diselesaikan dengan metode numerik dengan bentuk matriks yang memiliki persamaan dasar untuk dislacement sebagai berikut sebagai berikut.<br />
<br />
{U}=[T]{u}<br />
dengan U adalah displacement dari perspektif global, dan u adalah displacement untuk perspektif lokal serta T adalah matriks transformasi.<br />
<br />
Sementara hubungan antara nilai force yang dialam trusses antara lokal dan global dihubungkan dengan persamaan berikut.<br />
<br />
{F}=[T]{f}<br />
dengan F adalah force yang terjadi pada node dari perspektif global, dan f adalah force yang dialami node untuk perspektif lokal serta T adalah matriks transformasi.<br />
<br />
Persamaan tersebut dielaborasikan menjadi persamaan sebagai berikut<br />
{F}=[T][K][T]⁻¹{U}<br />
<br />
<br />
[[File:Tugas Besar Metnum Geometri Jos.jpg|500px|center|thumb|Tugas Besar Metnum]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
'''2. Mendefinisikan Asumsi dalam Perhitungan'''<br />
----<br />
<br />
'''Asumsi yang digunakan untuk melakukan perhitungan ini antara lain:'''<br />
<br />
*Beban akan terdistribusi hanya pada node (karena bersifat trusses).<br />
*Safety factor minimal bernilai 2.<br />
*Batas displacement 0,001 m sebelum buckling (pada truss paling atas).<br />
*Ketinggian trusses pada tiap lantai sama yaitu 0,6 m.<br />
*tidak ada bending karena bersifat truss<br />
*Beban terdistribusi pada node<br />
<br />
'''Metodologi'''<br />
<br />
A. Untuk jenis material yang sama:<br />
<br />
1. Mencari harga untuk 6 ukuran batang dengan material yang sama yaitu ASTM A36.<br />
2. Mengitung nilai safety factor pada 6 ukuran batang dengan coding awal.<br />
3. Membuat rasio antara safety factor dengan harga total.<br />
4. Membuat persamaan antara rasio (safe/harga) dengan area dengan metode curve fitting.<br />
5. Melakukan optimasi menggunakan metode golden section.<br />
<br />
B. Untuk area penampang yang sama:<br />
<br />
1. Mencari harga untuk 3 jenis material dengan area penampang yang sama yaitu 171 mm^2.<br />
2. Mengitung nilai safety factor pada 3 jenis batang dengan coding awal.<br />
3. Membuat rasio antara safety factor dengan harga total.<br />
4. Membuat persamaan antara rasio (safe/harga) dengan jenis material dengan metode curve fitting.<br />
5. Melakukan optimasi menggunakan metode golden section.<br />
<br />
<br />
<br />
'''3. Mendefinisikan bagian-bagian dalam trusses'''<br />
----<br />
<br />
[[File:Rangka siku definition.png|300px|center|thumb|Asumsi node dan trusses]]<br />
<br />
<br />
'''Constraint'''<br />
<br />
- Node 1,2,3,4 (lantai dasar) fixed<br />
<br />
- Beban F1 dan F2 terdistribusi ke node sekitaranya, sehingga:<br />
<br />
1. Node 13 & 16 = 1000N<br />
<br />
2. Node 14 & 15 = 500N<br />
<br />
<br />
<br />
'''4. Menentukan variasi material dan variasi luas penampang untuk menghitung optimasi'''<br />
----<br />
Berikut adalah beberapa variasi yang dilakukan dalam melakukan optimasi.<br />
<br />
'''Material tetap, variasi luas permukaan'''<br />
[[File:Yii.png|300px|center|thumb|Properti Material]]<br />
<br />
[[File:Yielding.png|300px|center|thumb|Variasi luas]]<br />
<br />
<br />
'''Luas penampang tetap, variasi material'''<br />
[[File:Tungtungtung.png|500px|center|thumb|Variasi Material]]<br />
<br />
<br />
'''5. Membuat Codingan untuk Mencari nilai displacement, reaction force, dan melakukan optimasi<br />
----<br />
<br />
Berikut adalah coding hasil diskusi dua kelas yang dipimpin oleh Josiah, Fahmi, dan Christo<br />
<br />
*Untuk perhitungan displacement, reaction force, stress, dan safety factor:<br />
model Trusses_3D_Tugas_Besar_Safety<br />
<br />
//define initial variable<br />
parameter Integer Points=size(P,1); //Number of Points<br />
parameter Integer Trusses=size(C,1); //Number of Trusses<br />
parameter Real Yield=215e6; //Yield Strength (Pa)<br />
parameter Real Area=0.000224; //Area L Profile (Dimension=0.03, Thickness=0,004) (m2)<br />
parameter Real Elas=193e9; //Elasticity SS 304 (Pa)<br />
<br />
//define connection<br />
parameter Integer C[:,2]=[1,5; <br />
2,6;<br />
3,7;<br />
4,8;<br />
5,6; //1st floor<br />
6,7; //1st floor<br />
7,8; //1st floor<br />
5,8; //1st floor<br />
5,9;<br />
6,10;<br />
7,11;<br />
8,12;<br />
9,10; //2nd floor<br />
10,11;//2nd floor <br />
11,12;//2nd floor<br />
9,12; //2nd floor<br />
9,13;<br />
10,14;<br />
11,15;<br />
12,16;<br />
13,14;//3rd floor<br />
14,15;//3rd floor<br />
15,16;//3rd floor<br />
13,16];//3rd floor<br />
<br />
//define coordinates (please put orderly)<br />
parameter Real P[:,6]=[0.3,-0.375,0,1,1,1; //1<br />
-0.3,-0.375,0,1,1,1; //2<br />
-0.3,0.375,0,1,1,1; //3<br />
0.3,0.375,0,1,1,1; //4<br />
<br />
0.3,-0.375,0.6,0,0,0; //5<br />
-0.3,-0.375,0.6,0,0,0; //6<br />
-0.3,0.375,0.6,0,0,0; //7<br />
0.3,0.375,0.6,0,0,0; //8<br />
<br />
0.3,-0.375,1.2,0,0,0; //9<br />
-0.3,-0.375,1.2,0,0,0; //10 <br />
-0.3,0.375,1.2,0,0,0; //11<br />
0.3,0.375,1.2,0,0,0; //12<br />
<br />
0.3,-0.375,1.8,0,0,0; //13<br />
-0.3,-0.375,1.8,0,0,0; //14<br />
-0.3,0.375,1.8,0,0,0; //15<br />
0.3,0.375,1.8,0,0,0]; //16<br />
<br />
//define external force (please put orderly)<br />
parameter Real F[Points*3]={0,0,0,<br />
0,0,0, <br />
0,0,0, <br />
0,0,0, <br />
0,0,0, <br />
0,0,0, <br />
0,0,0, <br />
0,0,0, <br />
0,0,0, <br />
0,0,0, <br />
0,0,0, <br />
0,0,0, <br />
0,0,-500, <br />
0,0,-1000, <br />
0,0,-1000, <br />
0,0,-500}; <br />
<br />
//solution<br />
Real displacement[N], reaction[N];<br />
Real check[3];<br />
<br />
Real stress1[Trusses];<br />
Real safety[Trusses];<br />
Real dis[3];<br />
Real Str[3];<br />
<br />
protected<br />
parameter Integer N=3*Points;<br />
Real q1[3], q2[3], g[N,N], G[N,N], G_star[N,N], id[N,N]=identity(N), cx, cy, cz, L, X[3,3];<br />
Real err=10e-10, ers=10e-4;<br />
<br />
algorithm<br />
//Creating Global Matrix<br />
G:=id;<br />
for i in 1:Trusses loop<br />
for j in 1:3 loop<br />
q1[j]:=P[C[i,1],j];<br />
q2[j]:=P[C[i,2],j];<br />
end for;<br />
<br />
//Solving Matrix<br />
L:=Modelica.Math.Vectors.length(q2-q1);<br />
cx:=(q2[1]-q1[1])/L;<br />
cy:=(q2[2]-q1[2])/L;<br />
cz:=(q2[3]-q1[3])/L; <br />
X:=(Area*Elas/L)*[cx^2,cx*cy,cx*cz;<br />
cy*cx,cy^2,cy*cz;<br />
cz*cx,cz*cy,cz^2];<br />
<br />
//Transforming to global matrix<br />
g:=zeros(N,N); <br />
for m,n in 1:3 loop<br />
g[3*(C[i,1]-1)+m,3*(C[i,1]-1)+n]:=X[m,n];<br />
g[3*(C[i,2]-1)+m,3*(C[i,2]-1)+n]:=X[m,n];<br />
g[3*(C[i,2]-1)+m,3*(C[i,1]-1)+n]:=-X[m,n];<br />
g[3*(C[i,1]-1)+m,3*(C[i,2]-1)+n]:=-X[m,n];<br />
end for; <br />
<br />
G_star:=G+g;<br />
G:=G_star;<br />
end for;<br />
<br />
//Implementing boundary<br />
for x in 1:Points loop<br />
if P[x,4] <> 0 then<br />
for a in 1:Points*3 loop<br />
G[(x*3)-2,a]:=0;<br />
G[(x*3)-2,(x*3)-2]:=1;<br />
end for;<br />
end if;<br />
if P[x,5] <> 0 then<br />
for a in 1:Points*3 loop<br />
G[(x*3)-1,a]:=0;<br />
G[(x*3)-1,(x*3)-1]:=1;<br />
end for;<br />
end if;<br />
if P[x,6] <> 0 then<br />
for a in 1:Points*3 loop<br />
G[x*3,a]:=0;<br />
G[x*3,x*3]:=1;<br />
end for;<br />
end if;<br />
end for;<br />
<br />
//Solving displacement<br />
displacement:=Modelica.Math.Matrices.solve(G,F);<br />
<br />
//Solving reaction<br />
reaction:=(G_star*displacement)-F;<br />
<br />
//Eliminating float error<br />
for i in 1:N loop<br />
reaction[i]:=if abs(reaction[i])<=err then 0 else reaction[i];<br />
displacement[i]:=if abs(displacement[i])<=err then 0 else displacement[i];<br />
end for;<br />
<br />
//Checking Force<br />
check[1]:=sum({reaction[i] for i in (1:3:(N-2))})+sum({F[i] for i in (1:3:(N-2))});<br />
check[2]:=sum({reaction[i] for i in (2:3:(N-1))})+sum({F[i] for i in (2:3:(N-1))});<br />
check[3]:=sum({reaction[i] for i in (3:3:N)})+sum({F[i] for i in (3:3:N)});<br />
<br />
for i in 1:3 loop<br />
check[i] := if abs(check[i])<=ers then 0 else check[i];<br />
end for;<br />
<br />
//Calculating stress in each truss<br />
for i in 1:Trusses loop<br />
for j in 1:3 loop<br />
q1[j]:=P[C[i,1],j];<br />
q2[j]:=P[C[i,2],j];<br />
dis[j]:=abs(displacement[3*(C[i,1]-1)+j]-displacement[3*(C[i,2]-1)+j]);<br />
end for;<br />
<br />
//Solving Matrix<br />
L:=Modelica.Math.Vectors.length(q2-q1);<br />
cx:=(q2[1]-q1[1])/L;<br />
cy:=(q2[2]-q1[2])/L;<br />
cz:=(q2[3]-q1[3])/L; <br />
X:=(Elas/L)*[cx^2,cx*cy,cx*cz;<br />
cy*cx,cy^2,cy*cz;<br />
cz*cx,cz*cy,cz^2];<br />
<br />
Str:=(X*dis);<br />
stress1[i]:=Modelica.Math.Vectors.length(Str);<br />
end for;<br />
<br />
//Safety factor<br />
for i in 1:Trusses loop<br />
if stress1[i]>0 then<br />
safety[i]:=Yield/stress1[i];<br />
else<br />
safety[i]:=0;<br />
end if; <br />
end for;<br />
<br />
end Trusses_3D_Tugas_Besar_Safety;<br />
<br />
<br />
*Untuk membuat kurva curve fitting:<br />
function Curve_Fitting<br />
<br />
input Real X[:];<br />
input Real Y[size(X,1)];<br />
input Integer order=2;<br />
output Real Coe[order+1];<br />
<br />
protected<br />
Real Z[size(X,1),order+1];<br />
Real ZTr[order+1,size(X,1)];<br />
Real A[order+1,order+1];<br />
Real B[order+1];<br />
<br />
algorithm<br />
<br />
for i in 1:size(X,1) loop<br />
for j in 1:(order+1) loop<br />
Z[i,j]:=X[i]^(order+1-j);<br />
end for;<br />
end for;<br />
ZTr:=transpose(Z);<br />
<br />
A:=ZTr*Z;<br />
B:=ZTr*Y;<br />
Coe:=Modelica.Math.Matrices.solve(A,B);<br />
<br />
end Curve_Fitting;<br />
<br />
<br />
* Untuk golden section:<br />
model Opt_Gold<br />
<br />
parameter Real xd[:];<br />
parameter Real yd[size(xd,1)];<br />
parameter Real xlo=87e-6;<br />
parameter Real xhi=504e-6; <br />
parameter Integer N=10; // maximum iteration<br />
parameter Real es=0.0001; // maximum error<br />
<br />
Real f1[N], f2[N], x1[N], x2[N], ea[N], y[3];<br />
Real xopt, fx;<br />
protected<br />
Real d, xl, xu, xint, R=(5^(1/2)-1)/2;<br />
<br />
algorithm<br />
xl := xlo; <br />
xu := xhi;<br />
y := Curve_Fitting(xd,yd);<br />
<br />
for i in 1:N loop<br />
d:= R*(xu-xl);<br />
x1[i]:=xl+d;<br />
x2[i]:=xu-d;<br />
f1[i]:=y[1]*x1[i]^2+y[2]*x1[i]+y[3];<br />
f2[i]:=y[1]*x2[i]^2+y[2]*x2[i]+y[3];<br />
xint:=xu-xl;<br />
<br />
if f1[i]>f2[i] then<br />
xl:=x2[i];<br />
xopt:=x1[i];<br />
fx:=f1[i];<br />
else<br />
xu:=x1[i];<br />
xopt:=x2[i];<br />
fx:=f2[i];<br />
end if;<br />
<br />
ea[i]:=(1-R)*abs((xint)/xopt);<br />
if ea[i]<es then<br />
break;<br />
end if;<br />
end for;<br />
<br />
end Opt_Gold;<br />
<br />
<br />
'''6. Hasil Perhitungan'''<br />
----<br />
<br />
Setelah melakukan simulasi dengan menggunakan openmodelica dan dengan optimasi menggunakan metode golden ratio, berikut adalah hasilnya.<br />
<br />
*Nilai rasio dari safety factor dengan harga<br />
[[File:Yii.png|300px|center|thumb|Properti Material]]<br />
[[File:Yielding.png|300px|center|thumb|Variasi luas]]<br />
'''Luas penampang tetap, variasi material'''<br />
[[File:Tungtungtung.png|500px|center|thumb|Variasi Material]]<br />
<br />
*Nilai luas area penampang optimum untuk material SS201 adalah 283,81 mm^2 atau untuk ukuran yang ada di pasaran ukuran optimumnya adalah batang L dengan lebar 6m dan tebal 60mm.<br />
[[File:Tetew.png|600px|thumb|center|xopt=nilai optimum, y[1]=koefisien x^2, y[2]=koefisien x, y[3]= koefisien x^0]]<br />
<br />
*Material optimum yang dapat digunakan untuk luas penampang 360mm^2 adalah material dengan nilai elastisitas 15324000000000 N/m^2 atau material yang paling mendekati adalah SS316L.<br />
[[File:Tutututututu.png|600px|thumb|center|xopt=nilai optimum, y[1]=koefisien x^2, y[2]=koefisien x, y[3]= koefisien x^0]]<br />
<br />
<br />
<br />
=='''UAS'''==<br />
'''بِسْمِ اللّهِ الرَّحْمَنِ الرَّحِيْمِ'''<br />
<br />
'''Nama''' : Iza Azmar Aminudin<br />
<br />
'''NPM''' : 1806233316<br />
<br />
'''Kelas''' : Metode Numerik-03<br />
<br />
Pada kesempatan kali ini, saya akan berbagi mengenai pengerjaan Ujian Akhir Semester mata kuliah Metode Numerik yang telah dilaksanakan pada 13 Januari 2021. Berikut adalah soal, jawaban, dan pembahasan dari Ujian Akhir Semester Metode Numerik. Selamat membaca.<br />
<br />
<br />
[[File:Inian Metnum.png|300px|center]] <br />
<br />
'''Perhatikan Water Tower dengan Reservoir berbentuk Bola pada Gambar diatas! Anda diminta untuk membuat pemodelan numerik untuk mengoptimalkan struktur Water Tower tersebut.'''<br />
<br />
<br />
<br />
==='''1. Buatlah urutan langkah-langkah (prosedur) pemodelan numerik untuk optimasi struktur tersebut.'''===<br />
<br />
Pada soal ini, kami diinstruksikan untuk membuat langkah-langkah dalam membuat pemodelan numerik untuk optimasi struktur ini. Untuk mempermudah pemodelan, struktur water tower ini dianggap sebagai struktur trusses. Pemodelan yang diharapkan adalah untuk mendapatkan titik efisiensi terbaik dengan mempertimbang harga bahan, ukuran, dan performansi dari struktur. Berikut adalah langkah-langkah pemodelan numerik untuk optimasi struktur water tower ini.<br />
<br />
<br />
[[File:Wfw.png|500px|center|thumb|flow chart langkah-langkah (prosedur) pemodelan numerik untuk optimasi struktur]]<br />
<br />
<br />
'''Jawaban saat UAS'''<br />
<br />
[[File:UAS sisi.png|400px|left|thumb|jawaban UAS no. 1]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
----<br />
<br />
==='''2. Jelaskan tujuan pemodelan numerik soal no 1 diatas, hukum/dalil (fisika) yang dipakai dan asumsi-asumsi yang akan digunakan dalam perhitungan'''===<br />
<br />
<br />
'''A. Tujuan:'''<br />
<br />
Untuk menentukan ukuran dan jenis bahan yang paling optimum (titik efisiensi terbaik) untuk di implementasikan dalam sistem dengan mempertimbangkan kebutuhan dan keamanan dari struktur water tower tersebut.<br />
<br />
<br />
'''B. Hukum/dalil yang digunakan dalam perhitungan:'''<br />
{|class="wikitable"<br />
| '''Persamaan'''|| '''Hukum/Dalil'''||'''Keterangan'''<br />
|-<br />
| <br />
[[File:Hooke.png|150px]]<br />
|| Hukum Hooke<br />
|Dimana F adalah gaya, k adalah konstanta kekakuan, dan x adalah defleksi. Dari hukum ini kita dapat mendapatkan nilai konstanta stiffness dari sistem, serta displacemet yang terjadi pada masing-masing komponen trusses.<br />
|-<br />
| <br />
[[File:Internal.png|150px]] <br />
|| Internal Force<br />
|Dimana fix dan fjx adalah gaya internal pada member yang ditinjau pada node i dan j. <br />
|-<br />
| <br />
[[File:Tegang.png|250px]] <br />
|| Normal Stress<br />
|Dimana σ adalah normal stress pada komponen trusses. Perhitungan ini dapat digunakan nanti untuk menghitung stress yang menjadi beban bagi struktur<br />
|-<br />
| <br />
[[File:Tututututtututututututtu.jpg|100px]] <br />
|| Hukum Konservasi massa<br />
| Hukum konservasi massa dipakai untuk memperkirakan beban yang ditanggung oleh struktur dari air yang ditampungnya<br />
|-<br />
| <br />
|}<br />
<br />
<br />
'''C. Asumsi yang digunakan:'''<br />
<br />
'''1.''' Struktur ditinjau sebagai sebuah trusses<br />
<br />
'''2.''' Beban struktur dari material yang dipakai tidak dijadikan pertimbangan perhitungan<br />
<br />
'''3.''' Beban terdistribusi pada ujung-ujung trusses (point)<br />
<br />
'''4.''' Struktur mengalami perubahan secara statis dan tidak dipengaruhi waktu<br />
<br />
<br />
'''Jawaban saat UAS'''<br />
<br />
[[File:UAS 02 Iza.png|400px|left|thumb|jawaban UAS no. 2]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
----<br />
==='''3. Untuk pemodelan numerik analisis strukturnya nya gunakan pendekatan 1D truss dgn membagi kolum (tiang) water tower kedalam 3 elemen (1D).'''=== <br />
<br />
'''a). Susunlah persamaan aljabar kesetimbangan statik setiap elemen tsb. (matriks kesetimbangan lokal)''' <br />
Berikut adalah rumusn mencari rumusan matriks lokal pada struktur trusses water tower ini.<br />
<br />
[[File:Matrix Lokalisasii.png|center|500px|thumb|rumusan matrix lokal]]<br />
Sistem dianggap sebagai trusses dengan 3 kolom (tiang) diasumsikan nantinya ketiga trusses ini akan dianalisis untuk mencari kekakuannya dengan menggunakan matriks lokalnya terlebih dahulu. Setelah didapatkan stifness lokalnya, nantinya hasilnya akan dimasukan dalam perhitungan matriks global untuk mencari kekakuan global.<br />
<br />
<br />
'''b) Matriks kesetimbangan global'''<br />
<br />
Berikut adalah rumusan matriks globalnya.<br />
[[File:Globalis Cabal.png|center|500px|thumb|rumusan matriks global]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
'''Jawaban saat UAS'''<br />
<br />
[[File:Telu iki.png|400px|left|thumb|jawaban UAS no. 3]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
----<br />
==='''4. Susun urutan langkah-langkah (pseudocode) perhitungan matriks kesetimbangan global soal no 3 termasuk pengecekan kesalahan (verifikasi) perhitungannya'''===<br />
<br />
<br />
Berikut adalah flowchart dari langkah-langkah menghitung matriks kesetimbangan global.<br />
<br />
[[File:Wfw (1).png|500px|center]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
'''Jawaban saat UAS'''<br />
<br />
[[File:Papat.png|400px|left|thumb|jawaban UAS no. 4]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
----<br />
==='''5. Tulis dan jelaskan fungsi objektif dan constraint untuk optimasi struktur water tower tersebut'''===<br />
<br />
*Fungsi Objektif<br />
<br />
(-) Displacement [F]=[K(Global)].[U(element)], <br />
<br />
(-) Reaction Force {R} = [K]global{U} - {F}<br />
<br />
(-) Stress [[File:Tegang.png|250px]]<br />
<br />
*Constraint<br />
(-) Struktur dapat menahan beban minimal 300.000 gallon air = 1135.62354 m^3.<br />
<br />
(-) Tinggi struktur adalah sepanjang 120ft = 36.576 m.<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
'''Jawaban saat UAS'''<br />
<br />
[[File:Limo karo enam.png|400px|left|thumb|jawaban UAS no. 5]]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
----<br />
==='''6. Tuliskan asumsi nilai-nilai parameter dan variable untuk menghitung displacement, restraint dan stress utk model struktur water tower dgn 3 elemnt 1 D diatas'''===<br />
<br />
Berikut adalah asumsi nilai-nilai parameter dan variable yang akan digunakan dalam iterasi<br />
<br />
[[File:Limo karo enamo.png|300px|center]]<br />
<br />
<br />
<br />
----<br />
<br />
==='''7. Gunakan program modelica anda untuk menghitung displacement, restraint dan stress utk model struktur water tower dgn 3 element 1 D berdasarkan asumsi no 6'''===<br />
<br />
<br />
%Coding untuk menghitung displacement, restraint dan stress utk model struktur water tower dgn 3 element 1 D berdasarkan asumsi no 6<br />
<br />
model UASMetnum<br />
/*Iza Azmar Aminudin<br />
1806181773 */<br />
parameter Real P[3]={10000,0,-10000};//beban dan gaya reaksi<br />
/*data-data asumsi dan elemen sejenis*/<br />
parameter Real a=10e-4;//area<br />
parameter Real e=35e9;//elastisitas<br />
parameter Real m=36.576;//panjang elemen<br />
/*parameter yang dicari*/<br />
Real k;//stiffness elemen<br />
Real kg[3,3];//matriks global elemen<br />
Real u[3];//displacement<br />
Real stress[3];//stress elemen<br />
algorithm<br />
/*nilai kekakuan*/<br />
k := a*e/m;<br />
/*persamaan matriks global*/<br />
kg := [ k,2*k, 0;<br />
-k,2*k,-k;<br />
0,-k,2*k];<br />
/*displacement dengan metode Gauss-Jordan*/<br />
u := Modelica.Math.Matrices.solve(kg,P);<br />
/*stress pada tiap elemen*/<br />
stress[1] := u[1]*k/a;<br />
stress[2] := u[2]*k/a;<br />
stress[3] := u[3]*k/a;<br />
end UASMetnum;<br />
<br />
<br />
*Hasil Simulasi<br />
[[File:Ceker ayam.png|400px|center|thumb|checking]]<br />
[[Hasilitas.png|400px|center|thumb|hasil simulasi]]</div>
Iza Azmar
http://air.eng.ui.ac.id/index.php?title=File:Hasilitas.png&diff=56516
File:Hasilitas.png
2021-01-14T16:51:15Z
<p>Iza Azmar: </p>
<hr />
<div></div>
Iza Azmar
http://air.eng.ui.ac.id/index.php?title=File:Ceker_ayam.png&diff=56515
File:Ceker ayam.png
2021-01-14T16:49:49Z
<p>Iza Azmar: </p>
<hr />
<div></div>
Iza Azmar
http://air.eng.ui.ac.id/index.php?title=File:Limo_karo_enamo.png&diff=56511
File:Limo karo enamo.png
2021-01-14T16:41:12Z
<p>Iza Azmar: </p>
<hr />
<div></div>
Iza Azmar
http://air.eng.ui.ac.id/index.php?title=File:Limo_karo_enam.png&diff=56503
File:Limo karo enam.png
2021-01-14T16:33:57Z
<p>Iza Azmar: </p>
<hr />
<div></div>
Iza Azmar
http://air.eng.ui.ac.id/index.php?title=File:Papat.png&diff=56473
File:Papat.png
2021-01-14T16:18:19Z
<p>Iza Azmar: </p>
<hr />
<div></div>
Iza Azmar
http://air.eng.ui.ac.id/index.php?title=File:Wfw_(1).png&diff=56472
File:Wfw (1).png
2021-01-14T16:16:48Z
<p>Iza Azmar: </p>
<hr />
<div></div>
Iza Azmar
http://air.eng.ui.ac.id/index.php?title=File:Telu_iki.png&diff=56455
File:Telu iki.png
2021-01-14T15:52:15Z
<p>Iza Azmar: </p>
<hr />
<div></div>
Iza Azmar
http://air.eng.ui.ac.id/index.php?title=File:Globalis_Cabal.png&diff=56452
File:Globalis Cabal.png
2021-01-14T15:50:50Z
<p>Iza Azmar: </p>
<hr />
<div></div>
Iza Azmar
http://air.eng.ui.ac.id/index.php?title=File:Matrix_Lokalisasii.png&diff=56443
File:Matrix Lokalisasii.png
2021-01-14T15:43:10Z
<p>Iza Azmar: </p>
<hr />
<div></div>
Iza Azmar
http://air.eng.ui.ac.id/index.php?title=File:Tegang.png&diff=56420
File:Tegang.png
2021-01-14T15:25:28Z
<p>Iza Azmar: </p>
<hr />
<div></div>
Iza Azmar
http://air.eng.ui.ac.id/index.php?title=File:Internal.png&diff=56419
File:Internal.png
2021-01-14T15:25:06Z
<p>Iza Azmar: </p>
<hr />
<div></div>
Iza Azmar
http://air.eng.ui.ac.id/index.php?title=File:Hooke.png&diff=56418
File:Hooke.png
2021-01-14T15:24:44Z
<p>Iza Azmar: </p>
<hr />
<div></div>
Iza Azmar
http://air.eng.ui.ac.id/index.php?title=File:UAS_02_Iza.png&diff=56415
File:UAS 02 Iza.png
2021-01-14T15:19:40Z
<p>Iza Azmar: </p>
<hr />
<div></div>
Iza Azmar
http://air.eng.ui.ac.id/index.php?title=File:Tututututtututututututtu.jpg&diff=56403
File:Tututututtututututututtu.jpg
2021-01-14T15:13:33Z
<p>Iza Azmar: </p>
<hr />
<div></div>
Iza Azmar
http://air.eng.ui.ac.id/index.php?title=File:UAS_sisi.png&diff=56362
File:UAS sisi.png
2021-01-14T14:41:23Z
<p>Iza Azmar: </p>
<hr />
<div></div>
Iza Azmar