Ken Nafilahshafa Sahatisae

Introduction

Hai, perkenalkan nama saya Ken Nafilahshafa Sahatisae, atau biasa dipanggil Ken. Saya merupakan seorang mahasiswa Teknik Perkapalan angkatan 2021 yang sedang menempuh semester 4 di Universitas Indonesia. Salam kenal!

Resume Pertemuan 1 (26/5 2023)

1. Mengenal Pertemuan kali ini lebih ke mengenal satu sama lain, baik mengenal antar dosen dan mahasiswa, maupun mengenal dengan metode numerik itu sendiri. Metode numerik atau kerap disingkat dengan metnum itu adalah bagaimana cara 'berpikir'. Pak Dai juga mengajak mahasiswa berdiskusi mengenai apakah ada perubahan setelah mempelajari metnum?

2. Tugas dan Ujian Ujian dengan Pak Dai bersifat blank question sheet dimana nanti mahasiswa diharuskan untuk membuat pertannyaan dan menjawab pertanyaan tersebut. Selain itu, kami diberi tugas case study berupa mendesain tabung hidrogen optimum dengan volume 1 liter dan tekanan 8 bar. Estimasi harga tidak boleh melebihi Rp500.000 karena tabung hidrogen ini dibuat untuk bahan bakar motor sehingga diharapkan biaya operasionalnya lebih hemat. Tugas ini sebagai penerapan goal/tujuan saat ini, yatu meng-konversi-kan energi tanpa mencemari lingkungan.

3. I'm my conciousness! Conciousness merupakan indikasi melek atau tidaknya suatu hal. Sama halnya pada binary number, 0 berarti off dan 1 berarti on. Di kelas, Pak Dai mengajak kami berdiskusi mengenai apakah fisik kita adalah diri kita sesungguhnya? Tentu, hal ini adalah pertanyaan yang harus ditanyakan pada diri sendiri. Concious merupakan landasan dimana kita mulai berpikir dan menyadari realita yang dihadapi.

3. CCIT (Cara Cerdas Ingat Tuhan) Pak Dai juga memberikan 2 kasus dimana membuka mata mahasiswa untuk melihat realitanya suatu perhitungan matematika yang tidak absolut (undefined dan infinity). Pada hakikatnya, belajar metode numerik ini membawa mahasiswa untuk mengingat Tuhan karena setelah menghadapi persoalan, baik perhitungan matematika maupun kehidupan, tidak ada yang absolut selain Tuhan itu sendiri. Manusia dengan segala keterbatasannya, dilakukanlah pendekatan untuk mendapatkan suatu nilai.

Hydrogen Storage Design, Optimization, and Calculation

A. Study Case

Mendesain tabung hidrogen untuk mesin motor dengan ketentuan:

- Kapasitas = 1 liter

- Cost maksimal = Rp. 500.000,- (Lima ratus ribu rupiah)

- Pressure = 8 bar

B. Aspek yang Perlu Diperhatikan

1. Pilih tabung penyimpanan yang efisien: Perhatikan berat dan dimensi tabung untuk memastikan kelayakan penggunaannya pada mesin motor.

2. Pertimbangkan bahan tabung: Memilih bahan tabung yang ringan, tahan korosi, dan kuat adalah penting.

3. Perhatikan tekanan kerja: Pastikan tabung penyimpanan dapat menahan pressure sebesar 8 bar tersebut dengan aman dan memiliki keamanan yang memadai untuk mencegah kebocoran atau kerusakan.

4. Faktor keamanan: Pastikan tabung penyimpanan dilengkapi dengan katup pelepas tekanan berlebih dan sistem keamanan lainnya untuk mencegah kemungkinan kecelakaan atau bahaya.

5. Efisiensi biaya: Dalam batasan biaya maksimal Rp. 500.000,-, pertimbangkan biaya tabung penyimpanan, valve, regulator tekanan, dan komponen lainnya.

6. Uji dan verifikasi: Lakukan uji coba dan verifikasi terhadap tabung penyimpanan yang telah dirancang untuk memastikan keamanan, keandalan, dan kinerja yang baik sebelum digunakan pada mesin motor.

7. Patuhi regulasi dan standar: Pastikan untuk mematuhi semua regulasi dan standar keselamatan yang berlaku terkait penggunaan hidrogen dalam mesin motor.

C. Pemilihan Material

Material yang dipilih : komposit serat karbon

Material ini sering digunakan dalam industri penyimpanan hidrogen karena memiliki kekuatan yang tinggi dan ringan sehingga memungkinkan penyimpanan hidrogen dengan volume yang relatif kecil.

Komposit serat karbon memiliki beberapa keunggulan untuk aplikasi penyimpanan hidrogen, antara lain:

1. Kekuatan dan Ringan: Komposit serat karbon memiliki kekuatan yang tinggi dibandingkan dengan beratnya. Hal ini memungkinkan tabung penyimpanan hidrogen yang cukup kuat namun tetap ringan, sehingga dapat memenuhi persyaratan keamanan dan meminimalkan berat keseluruhan tabung.

2. Tahan Terhadap Korosi: Komposit serat karbon tahan terhadap korosi oleh hidrogen, yang merupakan keunggulan penting untuk penyimpanan hidrogen yang aman dan tahan lama.

3. Kinerja Termal yang Baik: Komposit serat karbon memiliki kinerja termal yang baik, yang memungkinkan tabung untuk mengatasi perubahan suhu yang disebabkan oleh penyimpanan dan penggunaan hidrogen.

D. Simulasi Numerik Sederhana

Untuk menyelesaikan case study ini, saya menggunakan python untuk simulasi numerik sederhana dengan beberapa asumsi. Saya menggunakan website https://www.programiz.com/python-programming/online-compiler/ untuk menulis C code dan running secara online.

1. Tinggi dan Tebal Tabung

Secara umum, kekuatan material komposit serat karbon dapat mencapai rentang sekitar 200 hingga 6000 MPa (megapascal) dalam arah serat. Saya mengasumsikan kekuatan material yang dipilih sebesar 450 Mpa.

Berikut adalah contoh simulasi menggunakan Python untuk mendapatkan persamaan tebal dinding tabung penyimpanan hidrogen dengan metode numerik:

import math

# Parameter desain
kapasitas = 1000  # Volume dalam cm^3
pressure = 8  # Tekanan dalam bar
radius = 5  # Radius tabung dalam cm
kekuatan_material = 450  # Kekuatan material dalam MPa
faktor_keamanan = 2

# Menghitung tinggi tabung
tinggi = kapasitas / (math.pi * (radius ** 2))
print("Tinggi tabung:", tinggi, "cm")

# Menghitung tebal dinding
tebal_dinding = (pressure * radius) / (2 * kekuatan_material)
print("Tebal dinding:", tebal_dinding, "cm")