Muhammad Ridhwan Sunandar

PENDAHULUAN

بِسْمِ اللهِ الرَّحْمَنِ الرَّحِيْمِ

السَّلاَمُ عَلَيْكُمْ وَرَحْمَةُ اللهِ وَبَرَكَاتُهُ

Perkenalkan, saya Muhammad Ridhwan Sunandar dengan NPM 1806181861. Merupakan salah satu mahasiswa S1 Paralel Teknik Mesin Universitas Indonesia angkatan 2018. Di halaman ini saya cantumkan biodata saya beserta tugas ataupun ringkasan sesuai dengan dosen dari mata kuliah yang dicantumkan. Semoga apa yang saya tulis disini bisa berkah dan bermanfaat bagi kita semua.

BIODATA DIRI

Muhammad Ridhwan Sunandar, akrab di sapa Ridho, seorang Mahasiswa Teknik Mesin, angkatan 2018, Fakultas Teknik Universitas Indonesia

NAMA : Muhammad Ridhwan Sunandar

NPM  : 1806181861

JURUSAN : Teknik Mesin

ANGKATAN : 2018

Mekanika Fluida: 31 Maret 2020 (PJJ Pertemuan ke-1)

Assalamuálaikum wr.wb. Pada pertemuan hari ini, Alhamdulillah kelas online berlangsung dengan lancar. Kelas online dilaksanakan di aplikasi Zoom dan dipandu oleh Asisten Dosen mata kuliah Mekanika FLuida, yaitu Bang Muhammad Hilman Gumelar Syafei yang mempunyai nama panggilan Bang Edo. Bang Edo merupakan salah satu alumni Teknik Mesin 2014 dan sekarang sedang mengambil S2 atas bimbingan Pak Dai.

Secara garis besar, Bang Edo memberikan 2 materi yang berbeda yaitu Viskositas Fluida atau Kekentalan Fluida dengan penjelasan awal berupa materi dengan presentasi dan dilanjutkan dengan pengenalan aplikasi CFD-SOF.

Bang Edo mengawali penjelasan materi ini dengan membahas Aliran Laminar dan Turbulent serta membahas Reynolds Number dan memberikan beberapa pertanyaan yang dijadikan Pekerjaan Rumah yang saya cantumkan di bagian bawah pada Summary pembelajaran hari ini.

Setelah penjelasan materi dengan presentasi sudah selesai, Bang Edo melanjutkan dengan pengenalan Aplikasi CFD-SOF. Dari yang sudah dijelaskan, saya mendapatkan kesimpulan yaitu Aplikasi CFD-SOF merupakan aplikasi yang berguna untuk melakukan simulasi fluida.

Bang Edo menjelaskan penggunaan aplikasi CFD-SOF ini dari awal dengan mencontohkan suatu kasus yaitu simulasi aliran laminar 2D dengan mengaplikasikan aliran viscous.

Bang Edo memberikan materi dan pengenalan terhadap Aplikasi CFD-SOF ini secara efektif dan jelas. Fungsi Share Screen yang merupakan salah satu fasilitas di aplikasi Zoom pun dimanfaatkan dengan baik sehingga saya bisa mengikuti arahan Bang Edo dengan baik, seperti salah satu contohnya pada gambar berikut :

Di pertemuan awal pengenalan CFDSOF ini, Bang Edo mengajarkan pembuatan simulasi yang diawali dengan penentuan wall, inflow, outflow pada tampilan bidang xyz. Dilanjutkan dengan penentuan mesh pada bidang xyz, boundary dan di akhir simulasi menekan tombol pada solver.

Dari proses simulasi tersebut, didapatkan hasil simulasi sebagai berikut :

Berikut adalah beberapa pertanyaan yang dijadikan PR, yaitu :

1. Apa itu entrance region/aliran masuk?

2. Apa itu aliran berkembang sempurna?

3. Apa pengaruh viskositas dan pengaruh pressure drop dalam pipa?

4. Bagaimana cara menghitung pressure drop suatu aliran dalam laminar/turbulen?

5. Apa itu entrance length?

Jawaban untuk PR tersebut adalah :

1. Entrance region/aliran masuk adalah area pintu masuk saluran fluida sesuai pada gambar yang diberikan. Bagian saluran di mana kecepatan dan/atau suhu tidak sepenuhnya berkembang.Hal ini hanya bergantung pada kondisi awal atau kondisi masuknya fluida ke dalam pipa dimana lapisan batas meningkat hingga mengisi seluruh bagian melintang pipa.

2. Aliran berkembang sempurna adalah aliran pada suatu daerah setelah Entrance region flow. Dimana pada aliran ini, fluida sudah keluar dari boundary layer dan sudah tidak dipengaruhi oleh efek viskositas. Hal ini terjadi ketika fluida berjalan melalui pipa yang penampangnya lurus. Kecepatan fluida untuk aliran berkembang ini titik tercepatnya adalah di garis tengah pipa tersebut.

3. Pengaruh viskositas dan pengaruh pressure drop dalam pipa adalah sebagai berikut :

Viskositas dapat diartikan sebagai kepekatan fluida yang dapat menjelaskan besar kecil sentuhan dalam fluida. Di dalam sebuah pipa jika semakin besar viskositas semakin sulit fluida dalam pipa tersebut untuk bergerak. Salah satu contohnya adalahjika fluida berupa air dan oli dialirkan dalam suatu pipa, maka air tersebut akan lebih cepat mengalir yang disebabkan viskositas air lebih kecil dari oli dan molekul air yang bersentuhan dengan area pipa tersebut lebih cepat mengalir. Lalu, Pressure drop dideskripsikan penurunan tekanan dari satu titik dalam sistem salah satu contohnya adalah pipa ke titik lain yang memiliki tekanan lebih rendah. Aplikasi pada pipa pressure drop meningkat sebanding dengan gesekan dalam jaringan pipa, hal ini pun berlaku untuk sebaliknya.

4. Cara menghitung pressure drop suatu aliran dalam laminar/turbulen adalah sebagai berikut :

ΔP = f.1/2.l/D.ρ.V^2

f = 64/Re

Dengan keterangan sebagai berikut :

Keterangan :

ΔP = Pressure drop (perbedaan tekanan) (Pa)

l = Panjang pipa pengukuran tekanan (m)

D = diameter pipa (m)

ρ = Densitas fluida (kg/m^3)

V = Kecepatan aliran fluida (m/s)

Re = Bilangan Reynold : Laminar (<2100) Turbulen (>2100)

5. Entrance length adalah panjang dari suatu entrance region. Hal ini dipengaruhi oleh jenis aliran yaitu laminar atau turbulence. Ataupun dapat diartikan dengan suatu jarak yang ditempuh suatu aliran fluida setelah memasuki pipa tepat sebelum aliran tersebut berkembang sepenuhnya. Disini, jenis-jenis aliran tersebut bergantung pada reynold number (Re) yang dapat dirumuskan dengan:

Untuk Aliran Laminar : le/D = 0,06 Re

Untuk aliran turbulance : le/D = 4,4 (Re)^1/6

Mekanika Fluida: 1 April 2020 (PJJ Pertemuan ke-2)

Assalamu'alaikum.wr.wb

Alhamdulillah pertemuan ke-2 berjaan dengan lancar dan dilaksanakan melalui aplikasi zoom. Pertemuan ini diisi oleh Pak Ahmad Indra Siswanto dan juga dilanjutkan oleh Pak Muhammad Hilman Gumelar Syafei sebagai asisten dosen Pak Ahmad Indra Siswanto. Pertemuan 2 ini diawali dengan pemaparan materi dimana Pak DAI membahas tentang Hukum Konservasi yang dibagi menjadi tiga, yaitu Hukum Konservasi Massa, Konservasi Momentum dan Konservasi Energi seperti berikut:

1. Konservasi massa

Apabila dalam suatu sistem massa total mengalami perubahan secara total artinya berubah terhadap jarak/ruang dan waktu, maka perubahan tersebut dapat diimplementasikan atau diasumsikan sama dengan 0

dm/dt = 0

2. Konservasi Momentum

Apabila dalam suatu sistem kecepatan dan momentum berubah terhadap jarak/ruang dan waktu, maka perubahan tersebut dapat diimplementasikan dengan sigma F atau total gaya yang terjadi.

M. dV/dt = sigma

3. Konservasi Energi

Apabila dalam suatu sistem energi total mengalami perubahan secara total artinya berubah terhadap jarak/ruang dan waktu, maka perubahan energi tersebut dapat diimplementasikan sebagai W atau kerja dan energi panas atau Q.

dE/dt = W+Q

Dengan catatan:

d = differensial total

dho = differensial parsial

Lalu, Pak Dai bertanya bahwa pada mata kuliah Mekanika Fluida concern yang ada adalah menganalisis gerakan fluida terhadap benda atau sebaliknya gerakan benda terhadap fluida?

Pertanyaan tersebut dapat dijawab sebagai berikut:

Perhitungan Benda terhadap Fluida :

Contoh Peritungan Benda terhadap Fluida adalah aerodinamika, kemudian muncul concern apa akibat yang terjadi jika mobil melewati angin?. Jawab, yang terjadi adalah pada akhirnya terjadi hambatan oleh angin yang menghambat laju dari mobil. Disini, yang kita amati adalah fluida di sekitar mobil yaitu (volume control disekitar mobil).

Perhitungan Fluida terhadap Benda :

Contoh Perhitungan Fluida terhadap Benda adalah kipas angin yang menggerakan fluida disekitarnya, kemudian muncul concern berapa daya yg diperlukan kipas angin untuk menggerakan fluida tersebut? Daya yang diperlukan kipas angin terjadi di dalam kipas angin tersebut dimana kipas angin merupakan suatu sistem.

Kemudian, Pak DAI menegaskan disitulah kenapa kita melakukan pendekatan volume bukan sistem.

Materi berikutnya yang disampaikan adalah penjelasan dari pertanyaan materi pada pertemuan 1 yaitu Entrance Region, Fully Developed Flow, dan Entrance lenght dimana penjelasan tentang istilah-istilah tersebut sudah saya paparkan pada jawaban di pertemuan 1.

Setelah penjelasan materi oleh pak Dai, ada soal latihan Cfdsof dari bang edo untuk dikerjakan dan disimulasikan. soal dapat dilihat seperti berikut

Mekanika Fluida: 7 April 2020 (PJJ Pertemuan ke-3)

Assalamu'alaikum wr.wb.

Pertemuan ke 3 ini Alhamdulillah berjalan dengan lancar. Pak Dai memberikan materi tentang persamaan matematis aliran fluida (governing equation) yang berisi tentang bagaimana mengatur suatu aliran fluida.

Lalu, dilanjutkan dengan simulasi yang diarahkan oleh Bang Edo. Governing Equation lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar berikut :

Pak Dai juga menjelaskan tentang hubungan gaya inersia dengan bilangan Reynold. Dimana bilangan Reynold merupakan perbandingan antara Inertia force dengan Friction Force.

Sehingga didapatkan Rumus Bilangan Reynolds sebagai berikut :

Re = Inertia Force/Friction Force (Viskositas)

Setelah itu, Pak Dai menjelaskan pengaruh viskositas flida pada Entrance Region dan Fully Developed Flow. Dijelaskan bahwa semakin kental Fluida, maka Fluida akan mencapai Fully Developed Flow lebih cepat dan pembentukan Entrance Regionnya pun lebih cepat.

Lalu, Pak Dai memberikan soal untuk didiskusikan bersama, berikut adalah soal nya :

Di pertemuan ketiga ini, Bang Edo juga mencontohkan atau mensimulasikannya dengan membuat pipa 3D pada software Inventor ataupun Solidworks dan memisahkan antara outlet, inlet, dan wall. Lalu disimpan dengan format .STL agar bisa di import ke CFDSOF.

Mekanika Fluida: 8 April 2020 (PJJ Pertemuan ke-4)

Assalamu'alaikum wr.wb.

Pertemuan hari ini Pak Daimemberikan materi mengenai pembahasan soal - soal dari buku munson, yaitu soal 8.4.

Sebelumnya, Pak Dai membahas bilangan Reynold yang menyebabkannya aliran laminar dan turbulen, aliran laminar memiliki ciri-ciri cenderung merupakan aliran yang teratur dengan kecepatan sama, sementara aliran turbulen mempunyai arah yang tidak teratur.

Selain itu, ada pembahasan tentang Reynold number. Diaman untuk Reynold number yang rendah, lapisan akan bergerak secara ideal karena masih terpengaruh efek viskositas dengan besar. Sementara, untuk Re yang mulai membesar lapisan mulai berosilasi (bisa saling memotong atau tidak) disebut dengan aliran Transisi. Lalu, aliran turbulens memiliki Re yang sangat besar.

Di soal 8.4 ini, terdapat pertanyaan beberapa lapisan - lapisan pada viskositas pada aliran. Di soal tersebut, terdapat pertanyaan a yang menanyakan ketebalan wall shear stress pada suatu aliran. Lalu di poin b, yaitu menanyakan tentang kecepatan pada centerline, hal ini aliran terkait dengan shear stress pada area pipa. Pada bagian area alira dekat dinding, shear stress cenderung akan menjadi besar sehingga mengurangi kecepatan aliran, maka pada centerline shear stress cenderung kecil sehingga kecepatan menjadi lebih besar. Dan di pertanyaan c, yaitu menanyakan tentang perhitungan rasio dari aliran laminar dan turbulen pada aliran fluida. Berikut pembahasan secara perhitungan.

Mekanika Fluida: 14 April 2020 (PJJ Pertemuan ke-5)

Assalamuálaikum wr.wb.

Di hari ini, Pak Dai memberikan kuis 1. Kuisnya berupa membuat artikel tentang soal-jawab yang ada di main page. Total dari soal tersebut ada enam, dan berikut adalah yang sudah saya buat dari keenam soal tersebut.

---

Analytical solution of laminar flow through the parallel-plate

Artikel hasil diskusi: Pengaruh jenis Aliran terhadap Profil Kecepatan yang dipengaruhi Kinematik Viskos dan Fully Developed Flow diantara Dua Plata

Pada soal nomor 1, yaitu example 3.4. Tertulis bahwa aliran tersebut adalah Aliran Laminar yang terletak diantara dua plat dan soalnya adalah mencari profil kecepatannya dari aliran tersebut.

Disini ada pengaruh kinematik viskos dan fully developed flow juga terhadap profil kecepatan. Konsep yang harus dipahami dari soal ini, diawali dengan Aliran Laminar itu sendiri. Aliran Laminar merupakan suatu aliran dengan Reynold Number dibawah 2300. Dan aliran turbulen dengan Renold Number diatas 4000.

Terlihat di gambar tersebut perbedaan antara aliran laminar dan aliran turbulent. Di soal tertulis kinematic viskosnya 0 dikarenakan saat suatu aliran fully developed, vector kecepatan aliran tersebut tidak lagi berubah dan tidak ada perubahan kecepatan dalam arah x. Hal ini dapat kita ketahui setelah meninjau Entrance Length, dimana Entrance Length untuk suatu aliran laminar adalah 0,06 Re. Karena aliran ini full developed, maka tidak ada perubahan kecepatan terhadap x, yang berlaku adalah u terhadap y., tertulis u=u(y). Karena v=0, ini menyebabkan kecepatan terhadap y adalah 0 juga di y=0. Selain itu, konsep di soal ini juga terdapat Governing Equation, dimana kita dapat menemukannya pada hokum konservasi momentum, konservasi energi, dan konservasi massa yang merupakan dasar-dasar pada mekanika fluida. Aplikasi dari soal ini adalah kita dapat menggunakannya dalam perhitungan kasus aliran pipa dan menggunakannya pada beberapa perhitungan kasus mekanika fluida.

---

Laminar Parallel Plate Flow - CFD Simulation

Artikel hasil diskusi : Pengaruh Efek Viskositas dan Entrance Length terhadap suatu aliran

Di soal nomor 2, yaitu example 3.5. Di soal ini ada intruksi untuk mendiskusikan simulasi untuk mengetahui profil kecepatan antara entry length entrance region dan entry length pada aliran pipa. Disini tertulis untuk H = 0.1 m dan L = 1m. Ada beberapa hal lagi yang diketahui, yaitu :

- Density yang dipakai adalah 1.2 kg/m3. Kondisi yang diketahui adalah fixed inlet velocity kecepatan inlet 0.01 m/s dan kecepatan dinamiknya adalah 4x10-5 kg/m.s dan viskositasnya adalah 10-5 kg/m.s

- Untuk fixed kecepatan dinamis viskositas nya adalah 4 x 10-5 kg/m.s dan kecepatan inlet 0.01m/s dan kecepatan inlet 2 nya 0.04 m/s.

Sofrware CFDSOF digunakan untuk melakukan simulasi agar diketahui profil kecepatan yang berubah seiring masuknya fluida ke dalam pipa. Sebelumnya, saya akan menjelaskan entrance region dan entrance length. Fluida yang masuk kedalam pipa dengan kecepatan inlet, akan terus melaju semakin dalam dan dipengaruhi oleh viskositas sehingga menimbulkan efek viskositas. Hal ini mempengaruhi fluida sehingga didapatkan kecepatan fluida yang berbeda-beda. Lalu, kecepatan inlet berubah hingga suatu titik dimana profil kecepatannya sudah tetap dan stabil. Daerah profil kecepatan fluida berubah karena efek viskositas dinamakan Entrance Region dan panjangnya disebut Entrance Length. Viskositas dinamik yang diketahui digunakan untuk perbandingan antara profil kecepatan yang terjadi pada aliran tersebut. Grafik yang didapatkan adalah perbedaan downstream location x/H yang memasuki inlet. Bilangan Reynold merupakan salah satu parameter penting dalam konsep aliran viskos yang berlaku pada kasus ini, dimana persamaan Bilangan Reynold nya adalah :

Dari simulasi yang dilakukan di CFDSOF didapatkan beberapa grafik. Dapat dilihat bahwa perbedaan dari viskositas dinamik yang lebih besar dan entrance length pada grafik 3.5.2 lebih pendek daripada grafik 3.5.3 dimana grafik tersebut entrance length nya lebih Panjang. Dan pada grafik 3.5.4 dan 3.5.5 terlihat bahwa kecepatan inlet yang lebih tinggi membuat semakin panjangnya entrance length. Dari hal tersebut dapat disimpulkan bahwa Entrance length dipengaruhi oleh efek veskositas dan kecepatan. Aplikasi yang bisa digunakan dari konsep soal ini adalah disaat ada air dan minyak, dimana viskositas minyak lebih besar sehingga kecepatan minyak lebih lambat. Sehingga entrance length nya lebih Panjang. Selain itu, kita dapat mengaplikasikannya sebagai konsep dalam kasus suatu aliran dalam pipa yang harus memperhatikan kondisi fluida tersebut agar bisa efisien dan efektif dalam mengalirkan aliran tersebut.

---

Turbulent Parallel Plate Flow - CFD Simulation Case study

Artikel hasil diskusi : Pengaruh Jenis suatu Aliran terhadap Profil Kecepatan dan Akibat dari Tegangan Geser yang terjadi pada suatu Aliran

Pada soal nomor 3 , yaitu Example 3.8. Kasus soal tersebut adalah ada dua dimensi CFD yang terletak antara dua plat parallel yang digunakan untuk melakukan demonstrasi 2 aliran, yaitu aliran laminar dan aliran turbulen. Di soal ini diminta untuk mencari apa perbedaan kecepatan dan profil kecepatan dari aliran- aliran tersebut. Diketahui beberapa ketentuan, yaitu dengan H = 0,1 m dan L = 10 m. Lalu density yang digunakan adalah 1.2 kg/m3, kecepatan dinamik nya adalah 2 x 10-5 kg/m.s, kecepatan inlet 1 nya adalah 0,02m/s, dan kecepatan inlet 2 nya adalah 1 m/s. Konsep pada soal ini bisa dimulai dari membedakan profil kecepatan ataupun kecepatan dari suatu aliran, dimana pada soal ini ada dua aliran yang berbeda yaitu aliran laminar dan aliran turbulen. Hal ini bisa kita tinjau dari perbandingan antar grafik.

Terlihat bahwa pada grafik profil kecepatan aliran laminar cenderung lebih membentuk parabola, dan pada grafik aliran turbulent parabola yang dibentuk tidak sempurna dan cenderung lebih tumpul dengan adanya kenaikan yang kurang stabil di awal dan di akhir grafik.

Sementara, untuk grafik aliran di daerah fully developed dinamik viskositas untuk aliran laminar terlihat garis lurus yang berarti konstan. Tapi, untuk aliran turbulen terlihat membentuk suatu parabola yang kurang sempurna sehingga terbentuk kurva dengan kenaikan atau penurunan yang cukup signifikan. Konsep yang lain pada soal ini adalah bisa terjadinya suatu tegangan geser yang dikarenakan terjadinya gesekan fluida pada dinding pipa tersebut. Hal ini merugikan karena dapat menyebabkan panas yang dikarenakan adanya pressure drop pada aliran turbulen yang tinggi dan kecepatan yang beragam. Aplikasi dari konsep soal ini adalah dalam simulasi suatu aliran, hal-hal yang menjadi faktor pressure drop dapat diminimalisasi sedikit mungkin agar terciptanya suatu aliran yang efisien dan efektif dalam pelaksanannya.

---

Soal jawab mekanika fluida, munson, example 8.2 laminar pipe flow

Artikel hasil diskusi : Pengaruh Flow Rate terhadap Pressure Drop suatu Fluida

Pada soal nomor 4, yaitu Example 8.2. Soal ini menanyakan tentang pressure drop dimana ada pengaruh dari kemiringan dan sudut elevasi pada pipa tersebut. Konsep pada soal ini bisa diawali dengan memahami Pressure drop. Pressure drop adalah peristiwa hilangnya atau penurunan tekanan dalam suatu pipa yang diakibatkan adanya gaya gesek dan beberapa faktor. Pressure drop dapat terjadi karena penurunan kecepatan ataupun perubahan tinggi suatu fluida. Nilai dari pressure drop sendiri dipengaruhi oleh kecepatan aliran saat masuk dan luas penampang pipa. Hal ini mengakibatkan semakin besar flow rate, maka pressure drop akan semakin besar. Selain flow rate, Panjang pipa pun mempengaruhi pressure drop. Semakin panjang pipa tersebut, maka pressure drop nya akan semakin besar juga. Hal ini sangat merugikan untuk aliran pada pipa tersebut. Sehingga konsep ini bisa di aplikasikan untuk suatu aliran pipa dimana bisa digunakan untuk meminimalisir pressure drop dari suatu aliran dengan pipa yang panjang ataupun dengan faktor-faktor yang menimbulkan pressure drop, sehingga mengakibatkan kerugian pada simulasi ataupun kegiatan tersebut.

---

Turbulent Pipe Flow Properties, Example 8.4, FFM, Munson et. al

Artikel hasil diskusi : Pengaruh Tegangan Geser terhadap Viscous Sublayer

Pada soal nomor 5, yaitu Example 8.4. Soal ini menanyakan tentang lapisan viskos atau viscous sublayer dan membahas tentang tegangan geser turbulen ataupun laminar di pipa. Konsep untuk soal ini bisa diawali dengan memahami viscous sublayer itu sendiri. Viscous Sublayer adalah suatu lapisan tipis yang berada pada aliran sekat dinding pipa.

Terlihat di gambar tersebut viscous sublayer terletak dibawah dekat dengan permukaan. Viscous Sublayer merupakan lapisan yang terbentuk akibat adanya kecepatan turbulen dengan kecepatan gesek. Di viscous sublayer ini, tegangan turbulen yang terjadi kecil atau sangat tipis. Dikarenakan pada viscous sublayer yang lebih dominan adalah tegangan geser viscous yang menyebabkan kecepatan aliran nya cenderung kecil dan merupakan aliran laminar. Tegangan geser dinding berbanding terbalik dengan sublayernya, yaitu semakin besar tegangan geser tersebut maka sublayernya akan semakin kecil atau semakin tipis. Aplikasi pada soal ini kita dapat memanfaatkannya untuk menciptakan atau saat simulasi suatu pipa, kita dapat memanfaatkan konsep tegangan geser dinding yang menyebabkan tipisnya sublayer yang memperkecil pressure drop.

---

Comparison of Laminar or Turbulent Pressure Drop

Artikel hasil diskusi : Pengaruh Jenis Aliran terhadap Pressure Drop dan Pengaruhnya terhadap suatu Aliran

Pada soal nomor 6, yaitu Example 8.5. Soal ini menanyakan tenang pressure drop pada aliran laminar dan aliran turbulent. Konsep untuk soal ini bisa diawali dengan memahami apa itu pressure drop. Pressure drop merupakan hilangnya tekanan yang dikarenakan adanya gesekan fluida dengan permukaan. Tekananan pada fluida ada 3 jenis, yaitu tekanan statik, tekanan dinamis, dan tekanan hidrostatis yang merupakan tekanan total dari pressure drop itu sendiri. Lalu, pressure drop ini merupakan perbedaan antara tekanan total diawal dan total tekanan diakhir. Jika ditinjau dari jenis alirannya, dimana aliran laminar merupakan aliran yang lebih teratur dibandingkan dengan aliran turbulen maka pressure drop yang terjadi pada aliran turbulent akan cenderung lebih besar. Hal ini juga bisa dilihat dari friction force suatu aliran. Dimana pada aliran laminar friction force nya cenderung lebih kecil dibanding aliran turbulen. Selain itu, panjang suatu pipa juga dapat mengakibatkan meningkatnya friction force, dimana semakin tinggi friction force maka semakin besar juga pressure drop pada aliran tersebut. Aplikasi pada kasus ini adalah pada proses pemilihan pipa suatu fluida, untuk bisa mendapatkan hasil ataupun proses yang lebih efisien dan efektif lebih baik kita lebih mempertimbangkan pemilihan pipa dari ukuran dan jenis pipa tersebut.

Mekanika Fluida: 15 April 2020 (PJJ Pertemuan ke-6)

Assalamu'alaikum wr.wb.

Pada pertemuan ini Pak Dai memberikan materi salah satunya adalah tentang Minor Losses. Contoh dari Minor Losses ini adalah terjadi pada pembesaran pipa. Jika ada konsumsi energi, maka semakin besar perbandingan diameter maka semakin besar minor lossesnya. Contoh lainnya adalah pipa yang membelok, disitu terjadi vortex (secondary flow). Secondary flow ini yang menyebabkan minor losses.

Minor Losses ini juga bisa terjadi karena adanya perubahan geometri dari benda yang dialiri fluida dan hal ini berhubungan dengna pressure drop yang merupakan indikasi dari hal tersebut.

Metode yang digunakan untuk menentukan pressure drop adalah dengan loss coefficient dan perhitungan dalam mencari head loss. Head loss adalah penurunan tekanan fluida yang mengalir, dapat ditulis dengan persamaan :

Selain itu, Pak Dai juga membahas tentang daya dan tekanan. Dimana dalam penulisannya daya (P) dan tekanan (p).

Rumus Daya adalah p = F . V

F = Gaya

V = Kecepatan

Selanjutnya, dibahas tentang tegangan. Tegangan merupakan energi per satuan volume. Definisi dari tegangan ini adalah sebuah besaran dalam mekanikal bukan merupakan vektor dan juga skalar(dilihat dari komponen dalam ruang dimana dalam ruang tersebut terdapat 3 vektor dan 1 skalar).

Lalu, dibahas juga tentang hukum konversi energi, dengan rumus :

dE/dt = Q + W

Dan persamaan bernoulli merupakan turunan dari hukum konservasi energi tersebut, dan didapatkan rumus :

P + 1/2pv^2 + ρ.g.h = konstan

Hal tersebut diturunkan untuk mendapatkan tekanan statis, tekanan dinamis, dan head pressure.

Perbedaan incompressible fluid dan incompressible flow juga dibahas.

compressible flow adalah apabila terjadi perubahan density pada flownya. perubahan density tersebut biasa terjadi karena kecepatan yang sangat tinggi.

Udara merupakan compressible fluid. Tetapi, jika kecepatannya dibawah 100 m/s dan A < 0,3 maka menjadi incompressible flow. Hal ini terjadi karena jika dibawah 100 aliran itu densitasnya tidak berubah.

Mekanika Fluida: 21 April 2020 (PJJ Pertemuan ke-7)

Assalamu'alaikum wr.wb.

Pada pertemuan ini Pak Dai memberikan kesempatan untuk Bang Agil M'16 untuk menyampaikan materi dari skripsinya tentang konversi energi air ke mekanikal energi. Konsep tersebut adalah gaya yang ditimbulkan oleh air menyebabkan gerakan blade turbin air akibat perubahan momentum. Dengan energi kinetik menyebabkan perubahan momentum dan energi potensial terjadi karena perbedaan ketinggian H.

Mekanika Fluida: 22 April 2020 (PJJ Pertemuan ke-8)

Assalamu'alaikum wr.wb.

Pada pertemuan hari ini, pada beberapa pertemuan kemarin mahasiswa diberikan tugas untuk mendiskusikan soal tanya-jawab. Pada hari ini, Mahasiswa diberi arahan untuk mendiskusikan pendapatnya masing-masing terhadap artikel yang telah di buat oleh setiap mahasiswa. Lalu, Pak Dai memberikan Tugas Besar berupa pembuatan makalah dengan deadline H-7 sebelum UAS yang berkaitan dengan aliran fluida internal atau external flow.

Mekanika Fluida: 28 April 2020 (PJJ Pertemuan ke-9)

Assalamu'alaikum wr.wb.

Pada pertemuan ini, Pak Dai melanjutkan diskusi tentang soal tanya-jawab pada pertemuan sebelumnya. Pak Dai memberikan kesempatan kepada mahasiswa yang belum mendiskusikan pendapatnya masing-masing terhadap artikel yang telah dibuat untuk mendiskusikan soal tanya-jawab. Lalu, Pak Dai memberikan pengantar mengenai materi eksternal flow. Pada aliran eksternal flow, terdapat medan aliran yang terjadi pada benda yang dilewati fluida dan terdapat gradient aliran fluida yang terdapat nilai + dan - yan untuk menandakan gradien tersebut apakah naik ataupun turun.

Mekanika Fluida: 29 April 2020 (PJJ Pertemuan ke-10)

Assalamu'alaikum wr.wb.

Pada pertemuan ini, Pak Dai memberikan materi tentang eksternal flow dan dijelaskan bahwa aplikasi pada sayap pesawat terdapat dua tegangan yaitu :

- Tegangan Normal, merupakan aliran yang akan memberikan gaya karena distribusi tekanan dan menyebabkan lift pada pesawat.

- Tegangan Geser, merupakan gaya yang akan menimbulkan hambatan bagi benda yang dilalui atau drag.

Tugas Besar: Pengaruh Turbo Cyclone Terhadap Karakteristik Aliran Udara dalam Saluran Udara

Semakin tipis persediaan dan naiknya harga bahan bakar membuat banyak orang mencari inovasi sebagai bahan bakar alternatif ataupun untuk meningkatkan efisiensi pada pembakarannya itu sendiri. Permasalahan ini menjadi hal yang menarik untuk dibicarakan karena semakin banyak teknologi di dunia otomotif. Seperti adanya mobil hybrid, mobil elektrik, dan penggunaan sistem injeksi sampai penggunaan bahan bakar alternatif seperti bio-diesel ataupun bio-gasoline. Salah satu bentuk inoviasi dalam upaya peningkatan efisiensi dalam memperbaiki proses pembakaran yang terjadi dalam ruang bakar, salah satunya dapat dilakukannya penambahan alat berupa Turbo Cyclone. Berikut adalah beberapa contoh dari Turbo Cyclone :

Turbo Cyclone adalah salah satu perangkat tambahan untuk mesin pembakaran internal, dimana dapat digunakan untuk membuat aliran berputar di udara saluran. Aliran berputar ini mempunyai kemampuan untuk meningkatkan efisiensi pencampuran bahan bakar/udara, meningkatkan intensitas pembakaran, dan menstabilkan api pembakaran. Hal ini juga dapat meningkatkan kecepatan rambat api sehingga pembakaran bisa mencapai hampir sempurna. Turbo Cyclone ini akan mempengaruhi karakteristik aliran udara, seperti intensitas turbulensi dan penurunan tekanan.

Berdasarkan perhitungan dan pengukuran yang dilakukan oleh Korea National Industry Research Institute [1988], ketika perangkat ini dipasang pada saluran udara, tingkat CO dapat diturunkan 17% - 20% pada saat kecepatan mesin idle, daya mesin meningkat 8% - 11%, penghematan bahan bakar 4% - 6% dan kadar NOx berkurang hingga 8% serta knocking mesin berkurang hingga 5% tergantung pada desain sudutnya. Pemasangan Turbo Cyclone menyebabkan adanya perubahan karakteristik aliran udara. Antara lain yaitu timbulnya pressure drop dan turbulensi.

Tugas Besar: Pengaruh Ground Clearance Terhadap Kecepatan pada Kendaraan Roda Empat

Kendaraan merupakan salah satu hal yang penting dalam kehidupan saat ini. Hampir setiap hari manusia berpindah dari suatu tempat ke tempat lain sesuai tujuan masing-masing. Banyak jenis kendaraan yang sering digunakan, seperti Motor, Mobil, Pesawat. Salah satu yang banyak digunakan setiap hari adalah Mobil. Kendaraan roda empat ini mempunyai jenis yang cukup banyak, diantaranya adalah SUV, Sedan, MPV, dan Sport. Masyarakat diberikan pilihan yang cukup luas untuk pasar otomotif ataupun Mobil. Sehingga pilihan dapat ditentukan berdasarkan fungsi ataupun efisiensi yang diinginkan dari mobil yang dipilih.

Selain fungsi, ternyata banyaknya jenis mobil yang banyak menghadirkan penggemar dari beberapa jenis mobil tertentu. Hal ini bisa terjadi karena adanya beberapa spesifikasi yang diinginkan banyak orang, salah satu nya adalah dari sisi performa mobil tersebut. Beberapa mobil dengan silinder lebih dari 2 ataupun besarnya angka cc yang bisa menghasilkan tenaga yang besar dan angka torsi diatas rata rata cukup mempunyai banyak penggemar mobil yang mencari kecepatan berkendara. Jenis mobil yang cocok dengan spesifikasi seperti ini adalah mobil Sport. Selain karena estetika mobil sport yang banyak digemari, hal ini berhubungan dengan Aerodinamika yang terjadi dan berpengaruh pada performa mobil tersebut. Salah satu yang berpengaruh dalam Aerodinamika ini adalah Ground Clearance.

Mobil sport yang beredar di pasaran saat ini, mempunyai spesifikasi Ground Clearance rata-rata 140mm. Hal tersebut sudah termasuk rendah dibanding dengan jenis mobil lainnya, tapi banyak orang memodifikasi ground clearance agar bisa mendapatkan kecepatan dan performa maksimal dari mobil tersebut. Ground Clearance mobil dapat berpengaruh dengan kecepatannya karena angin yang datang dari depan mobil akan mengalir ke sisi atas, samping, depan, dan bawah. Jika ground clearance tersebut cukup tinggi maka angin yang mengalir ke bawah mobil akan bertambah dan berpengaruh pada drag yang terjadi pada mobil tersebut.

Mekanika Fluida: 05 Mei 2020 & 06 Mei 2020 (PJJ Pertemuan ke-11&12)

Assalamuálaikum wr.wb. Pada pertemuan ini, Pak Dai memberikan kesempatan pada mahasiswa untuk mempresentasikan dengan menjelaskan kontribusi dari wikipage bagi yang belum sempat untuk mempresentasikannya. Pak Dai juga menjelaskan bahwa dalam alur menjelaskannya dibagi menjadi :

Soft Skill

Understanding

Analytical Skill

Dari poin tersebut dapat dilihat bahwa di wikipage poin 1 menilai kontribusi keseluruhan dalam proses belajar di wikipage masing-masing mahasiswa, di poin 2 untuk memahami konsep dari materi yang sudah dipelajari, dan poin 3 untuk memperlihatkan materi tugas besar yang dikerjakan untuk menjelaskan masalah yang dibawa dan konsep penyelesaian masalah tersebut dengan teori mata kuliah mekanika fluida yang bisa mengasah analytical skill dan pengaplikasiannya.

Mekanika Fluida: 12 Mei 2020 (PJJ Pertemuan ke-13)

Assalamuálaikum wr.wb. Pada pertemuan ini, Pak Dai membuka kelas dengan membahas soal pada air eng mengenai paralel plate flow dan menjelaskan materi Drag dengan penjelasan berupa Drag dihasilkan oleh Dp + Df + Dn.

Contoh dari hal tersebut adalah wingtip pada pesawat yang bisa menghasilkan wingtip vortex dan bertujuan untuk mengeliminasi vortex pada sayap pesawat untuk kasus latihan soal Example 9.1. Kasus pelat paralel menggunakan Df (friction) dan yang perpendicular menggunakan Dp (tekanan). Untuk Dn adalah secondary flow (vortex).

Untuk air foil, terdapat lapisan batas yang terletak dekat dengan permukaan. Di daerah tersebut viskositas dapat diabaikan. Kecepatan pada bagian atas air foil cenderung lebih cepat karena memiliki luas permukaan yang lebih sempit apabila diibaratkan sebagai sebuah pipa. Bagian bawahnya pun cenderung lebih lambat kecepatannya karena luas permukannya yang lebih luas jika diibaratkan sebagai sebuah pipa juga. Hal tersebut menggunakan rumus :

A1 . v1 = A2 . v2

Selain itu, ada penjelasan teori tentang jarak tempuh bagian atas air foil sehingga kecepatan pada bagian atas menjadi lebih cepat dibandingkan bagian bawah karena jarak tempuh yang berbeda dan fluida harus sampai dari titik A menuju titik B secara bersamaan.

Lalu, Pak Dai juga mengajak mahasiswa untuk berdiskusi tentang terjadinya perbedaan tekanan pada bagian atas airfoil dan bagian bawah air foil. Hal tersebut bisa terjadi dikarenakan bagian atas fluida yang mengalami perubahan kecepatan. Pak Dai menjelaskan kita bisa mengambil batas imajiner dengan h1=h2. Pada bagian upstream, fluida akan melalui penampang-penampang yang berbeda dan downstream tidak ada perubahan kecepatan karena penampang relatif sama.

Mekanika Fluida: 13 Mei 2020 (PJJ Pertemuan ke-14)

Assalamuálaikum wr.wb. Pada pertemuan ini, Pak Dai membuka kelas dengan mengamati perkembangaan atau progress dari tugas besar masing-masing individu. Mahasiswa mempresentasikan konsep dasar dan sinopsis dari tugas besar yang akan dikerjakan dan mendiskusikannya di kelas bersama Pak Dai.

Tugas Merancang 2020-2021 (PJJ Pertemuan ke-1)

Assalamu’alaikum wr.wb. Pada pertemuan pertama tugas merancang, Pak Dai memberi pengarahan untuk tugas merancang kelompok yang diawali dengan pembekalan ilmu secara individu untuk mencari informasi terkait dengan pengolahan limbah yang ada di sekitar rumah. Dari beberapa sumber yang saya baca, limbah rumah tangga akan mencemari lingkungan terutama air tanah yang banyak dipakai sebagai air minum. Pemilihan untuk diolah dan dimanfaatkan menjadi biogas adalah salah satu pemanfaatan sangat baik agar tidak merusak lingkungan.

Dengan pertimbangan limbah yang ada disekitar rumah saya, hal yang memungkinkan adalah limbah berupa sampah sisa-sisa makanan berupa sayuran ataupun buah-buahan. Dari beberapa sumber yang sudah mengaplikasikannya, untuk pengolahannya dengan kapasitas digester (sebuah reaktor yang hampa udara dimana proses dekomposisi bahan baku terjadi dalam kondisi tanpa oksigen) sebanyak 200 liter dapat menghasilkan biogas yang berguna untuk memasak selama 30 menit sampai 1 jam untuk satu hari.

Tapi, kendala yang ditemukan adalah pembuatan biogas dari limbah peternakan adalah sumber bahan bakar dalam biogas. Kandungan yang ada dalam kotoran hewan tersebut adalah metana (CH4). Hal tersebut menjadi kendala karena lokasi tempat tinggal saya yang cukup jauh dari peternakan. Hal ini masih terus saya cari solusinya agar tetap bisa mengolah limbah rumah di daerah perkotaan untuk menjadi biogas.

Untuk pertemuan Tugas Merancang bersama Pak Dai akan dilaksanakan setiap senin pukul 19.30 WIB. Wassalamu'alaikum wr.wb.

Tugas Merancang 2020-2021 : Laporan Akhir Tugas Merancang I

Assalamu'alaikum wr.wb. Setelah mengerjakan beberapa Milestone dan progress yang dilakukan di emas, grup whatsapp, serta diskusi yang dilakukan bersama Tim Tugas Merancang, saya beserta tim menyusun laporan akhir Tugas Merancang I ini sesuai dengan apa yang telah dipelajari dan didiskusikan bersama tim. Berikut adalah isi dari Laporan Akhir Tugas Merancang I :

Ringkasan

Biogas merupakan salah satu alternative untuk mengolah limbah yang dapat dimanfaatkan menjadi bahan bakar. Proses ini dapat menghasilkan bahan bakar diiringi dengan penguraian dan mengurangi volume limbah buangan. Metana dalam biogas bila terbakar relatif lebih bersih daripada batu bara dan menghasilkan energi yang lebih besar dengan emisi karbon dioksida yang lebih sedikit. Pemanfaatan biogas  ini merupakan salah satu peranan penting dalam manajemen limbah karena metana merupakan gas rumah kaca yang cenderung berbahaya yang dapat berdampak pada pemanasan global. Perancangan dari sistem  biogas ini dilakukan selama masa pandemi dengan pengerjaan yang terstruktur dan sistematis dengan sistem Work From Home (WFH) dengan pertemuan online rutin. Konsep dari perancangan yang kami lakukan adalah Digester Biogas tipe Plug Flow dengan menggunakan Screw Conveyor di dalam reaktor pipa. Kami mencoba untuk memaksimalkan laju reaksi dengan memperhatikan 5 parameter, yaitu sifat reaktan, rasio konsentrasi, luas permukaan, katalis, dan suhu. Penggunaan screw conveyor pada sistem biogas berguna untuk pemindahan serta pemaksimalan unsur yang ada pada bahan biogas. 

Summary

Biogas is an alternative for processing waste that can be used as fuel. This process can produce fuel accompanied by digestion and reduce the volume of waste. Methane biogas burns relatively cleaner than coal and produces more energy with less carbon dioxide emissions. The utilization of biogas is one of the important roles in waste management because methane is a greenhouse gas that tends to be dangerous which can have an impact on global warming. The design of this biogas system was carried out during the pandemic structured and systematic work with the Work From Home (WFH) system with regular online meetings. The concept of our design is a Plug Flow type Biogas Digester using a Screw Conveyor in a pipe reactor. We tried to maximize the reaction rate by taking into account 5 parameters, namely the properties of the reactants, concentration ratio, surface area, catalyst and temperature. The use of a screw conveyor in the biogas system is useful for removing and maximizing the elements present in the biogas material.

Kata Pengantar

Puji syukur atas kehadirat Allah swt yang telah memberikan rahmat dan hidayahNya sehingga kami sebagai penulis laporan ini dapat menyelesaikan Laporan Milestone III atau Laporan Akhir Tugas Merancang I ini yang berjudul Continuous Biogas Reaktor Type Plug Flow dengan Poros Ulir Berputar (Screw Conveyor) Perlahan dalam Pipa. Terima kasih kami ucapkan kepada Bapak Dr. Ir. Ahmad Indra Siswantara sebagai dosen pembimbing kami dalam Mata Kuliah Tugas Merancang I, serta kepada Bapak Prof. Ir. Yulianto Sulistro Nugroho, M.Sc, Ph.D dan Bapak Dr.Eng Radon Dhelika sebagai dosen mata kuliah Tugas Merancang I. Serta semua pihak yang telah membantu serta mendukung kami secara moral dan ilmu yang telah diberikan kepada kami sejak awal mata kuliah ini dilaksanakan hingga penyelesaian Laporan Akhir Tugas Merancang I. Penyusun menyadari, Laporan akhir yang kami susun masih dari kesempurnaan, oleh karena itu, kritik dan saran yang sifatnya membangun penyusun sangat diharapkan untuk kesempurnaan pembuatan makalah selanjutnya. Harapan kami sebagai penyusun agar Laporan Akhir Tugas Merancang ini dapat memberikan manfaat bagi kita semua, khususnya pengembangan ilmu pengetahuan.

Deskripsi Masalah

Aktivitas kegiatan manusia yang banyak akan menghasilkan suatu material berupa benda sisa. Hal tersebut dihasilkan secara terus menerus yang akan menupuk di alam. Benda sisa yang menumpuk akan menjadi suatu permasalahan jika tidak dilakukan pencegahan ataupun pengolahan dengan perhatian serius. Benda sisa tersebut biasa disebut sebagai sampah. Jika kita lihat disekitar kita, sampah sering dilihat sebagai suatu benda yang tidak ternilai atau tidak berharga yang ada di lingkungan masyarakat. Secara umum, sampah adalah material yang dibuang sebagai sisa dari hasil produksi industri maupun rumah tangga. Sementara, menurut Undang-Undang No. 18 Tahun 2008 tentang Pengelolaan Sampah yaitu sisa kegiatan sehari-hari manusia atau proses alam yang berbentuk padat atau semi-padat berupa zat organik atau anorganik bersifat dapat terurai atau tidak dapat terurai yang dianggap sudah tidak berguna lagi dan dibuang ke lingkungan. Semenjak masa pandemi COVID-19, tertulis di berbagai referensi berita bahwa jumlah sampah rumah tangga meningkat. Hal ini terjadi seiring dengan adanya kebijakan Work From Home (WFH) yang menyebabkan sejumlah masyarakat memesan produk ataupun bahan makanan secara online. Selain itu, sejumlah masyarakat pun lebih memilih untuk memasak makanan sendiri dirumah dengan pertimbangan keamanan yang lebih terjamin. Hal ini juga menyebabkan sampah sisa masak rumah tangga pun meningkat. Sampah dapat memberi dampak buruk pada kesehatan manusia. Jika sampah dibuang sembarangan atau tidak dikelola dengan baik, maka akan berdampak pada kesehatan makhluk hidup di sekitar lingkungan tersebut. Maka dari itu, pengelolaan sampah merupakan salah satu hal yang perlu diperhatikan mengingat sampah itu sendiri bisa dihasilkan di skala rumah tangga.

Users' Requirements dan Engineering Specification, Constraints, Standar Terkait

Users' Requirements

Dari hasil survey yang kami berikan, kami mendapatkan beberapa inputan dari para calon user untuk mengembangkan tugas merancang yang akan kami buat untuk memenuhi user requirements sebagai berikut :
• Struktur sistem biogas yang kami gunakan lebih baik dipasang di atas permukaan tanah.
Dari jawaban survey yang telah kami selenggarakan, kami mendapatkan hasil sebanyak 51.6% menjawab lebih baik sistem biogas ini berada di atas permukaan tanah pada halaman rumah masing-masing.
• Untuk luas permukaan tanah, sebaiknya total areanya kurang dari 3m2
Dari jawaban survey yang telah kami selenggarakan, kami mendapatkan hasil sebanyak 67.7% menjawab lebih baik kurang dari 3m2 luas total dari strukturnya

Engineering Specification

Berdasarkan users’ requirements yang telah kami buat, kami membuat engineering specification yang berkaitan dengan hal tersebut. Berikut adalah engineering specification kami :
• Dengan struktur system biogas yang kami gunakan, lebih baik dipasang di atas permukaan tanah yang berukuran 2 m x 2 m
• Pengadukan oleh screw conveyor mempengaruhi residance time dan diperpendek waktu nya kurang dari sehari
• Struktur sistem yang digunakan tertutup sehingga tidak menghasilkan bau yang mengganggu sekitar
• Dimensi ruang yang tersedia tidak lebih dari 50 L

Constraints

• Pembatasan anggaran (< Rp 2.000.000,-) dengan konsiderasi pembuatan suatu sistem dari input sampai produk
• Rangkaian biogas umumnya dibangun dibawah tanah untuk menghemat lahan
• Limbah organik skala rumah tangga relatif tidak sedikit, dan kuantitas gas yang dihasilkan lebih rendah daripada limbah peternakan dengan volume slurry yang sama
• Eksperimen pembuatan biogas memerlukan waktu yang tidak sedikit untuk menunggu timbulnya gas yang dihasilkan
• Rangkaian sistem biogas yang berada di bawah permukaan tanah ini harus menyesuaikan taman yang ada pada halaman yang dimiliki oleh customer (± 9m2)

Standar Terkait

• SNI 19-2454-2002 terkait pengelolaan sampah perkotaan
• SNI 7826:2012 terkait biogas
• SNI 06-0162-1987 terkait pipa PVC
• SNI IEC 60432-1:2009 terkait lampu untuk rumah tangga dan penerangan umum serupa
• ISO 20675:2018 terkait Biogas — Biogas production, conditioning, upgrading and utilization — Terms, definitions and classification scheme

Penelusuran Literatur, Pemaparan Alternatif Solusi/Konsep/Desain

Biogas

Parameter

1. Suhu

Bila temperatur meningkat, umumnya produksi biogas juga meningkat sesuai dengan batas-batas kemampuan bakteri mencerna sampah organik. Bakteri yang umum dikenal dalam proses fermentasi anerob seperti bakteri Psychrophilic (< 15 ºC), bakteri Mesophilic (15 ºC-45 ºC), Bakteri Thermophilic (45 ºC-65 ºC). Umumnya digester anaerob skala kecil bekerja pada suhu bakteri Mesophilic dengan suhu antara 25 ºC- 37ºC.

2. Nutrisi dan Penghambat bagi Bakteri Anaerob

Bakteri Anaerobik membutuhkan nutrisi sebagai sumber energi untuk proses reaksi anaerob seperti mineral-mineral yang mengadung Nitrogen, Fosfor, Magnesium. Nutrisi ini dapat bersifat toxic (racun) apabila konsentrasi di dalam bahan terlalu banyak.

3. Derajat Keasaman (pH)

Mempunyai efek terhadap aktivasi mikroorganisme. Konsentrasi derajat keasamam (pH) yang ideal antara 6,6 dan 7,6. Bila pH lebih kecil atau lebih besar maka akan mempunyai sifat toksit terhadap bakteri metanogenik. Bila proses anaerob sudah berjalan menuju pembentukan biogas, pH berkisar 7-7,8.

4. Kandungan Nitrogen dan Rasio Karbon Nitrogen

Karbon dan Nitrogen adalah sumber makanan utama bagi bakteri anaerob, sehingga pertumbuhan optimum bakteri sangat dipengaruhi unsur ini, dimana Karbon dibutuhkan untuk mensuplai energi dan Nitrogen dibutuhkan untuk membentuk struktur sel bakteri. Nitrogen amonia pada konsentrasi yang tinggi dapat menghambat proses fermentasi anaerob. Konsentrasi yang baik berkisar 200 – 1500 mg/lt dan bila melebihi 3000 mg/lt akan bersifat toxic. Proses fermentasi anaerob akan berlangsung optimum bila rasio C:N bernilai 30:1, dimana jumlah karbon 30 kali dari jumlah nitrogen.

5. Pengatur Tekanan

Semakin tinggi tekanan di dalam digester, semakin rendah produksi biogas di dalam digester terutama pada proses hidrolisis dan acydifikasi. Selalu pertahankan tekanan diantara 1,15-1,2 bar di dalam digester.

Reaktor

Continous

Slurry ditambahkan ke dalam reactor secara konstan. Yang artinya memiliki keluaran (outlet) yang menyeimbangi volume yang masuk tersebut (inlet). Reaktan dan produk masuk dan keluar secara terus menerus. Continuous reactor umumnya digunakan pada skala besar. Model ini relatif lebih ekonomis daripada batch/partaian pada laju produksi yang sama.

Plug Flow Reactor

Screw Conveyor

Pengembangan Desain dan Perhitungan

Pengamatan dan Evaluasi Eksperimental

Evaluasi penting:
✓ Walaupun telah dicat hitam, peletakan tetap harus di ruangan gelap/tidak terpapar sinar matahari
✓ Bahan baku seharusnya berwujud slurry (bubur) dengan campuran air 1:1 dengan bahan organic untuk mempercepat reaksi
✓ Kerapatan sambung-sambungan harus lebih diperhatikan, dapat dilakukan uji kebocoran dengan menggunakan air sabun
✓ Sampah diusahakan masih yang segar, apabila sudah ditampung dalam waktu yang lama diluar, dapat menjadi sarang lalat untuk bertelur sehingga setelah 

Pengembangan Desain

Komponen

Perhitungan Desain

Massa Jenis Slurry

Perhitungan Screw Conveyor

Perhitungan Digester

Perhitungan Feeder

Pengisian hanya dilakukan untuk setiap batch/harinya. Sehingga volume feeder hanya 
diasumsikan 3 kali dari volume per batch-nya. Dengan penampang berbentuk lingkaran 
diameter 10 cm. 
0.003 m^3 = π 〖(0.05 m^ )〗^2×t
t = 0.382 m
Sehingga dimensinya adalah tabung dengan diameter 0.1 m dan tinggi 0.382 m

Untuk feeder masih perhitungan kasar. Seharusnya digunakan prinsip hukum Bernoulli untuk menentukan ketinggal permukaan slurry dan dimensi pipa ke reactor untuk mendapatkan debit yang sesuai dengan debit outlet untuk mendapatkan bucket yang sesuai untuk hasil yang optimal.

Perhitungan Tabung Reaktor

Asumsi: 
L	= 1.6 m
r	= 0.0555 m

Perhitungan:

Volume		= π ×(〖0.0555 m)〗^2  ×1,6 m
Volume		= 0.01548 m3 = 15.48 L

Sehingga, dimensi reaktor yang kami gunakan adalah tabung dengan jari-jari 0.0555 m dan panjang 1.6 m dengan volume 15.48 L

Perhitungan Valve

Penggerak / Controller

Hasil Rancangan (Preliminary Design)

Kerja Sistem

Dari pengembangan desain dan perhitungan, kami merumuskan perancangan sebagai berikut. Kami membuat plug flow reactor dengan screw conveyor di dalam pipa yang memiliki kemiringan 300 dengan motor. Sistem diasumsikan berjenis plug flow sehingga tidak ada difusi arah aksial maupun pencampuran balik, hanya terdapat pencampuran secara radial di tiap penampangnya, dalam hal ini tiap bucket-nya. Penggunaan screw conveyor bertujuan memaksimalkan pencampuran radial tersebut dan memperluas area muka. Sistem berlangsung secara continuous, yang artinya sudah terdapat saluran outlet untuk menyesuaikan volume yang bekerja pada sistem, pengguna hanya berperan dalam mengisi feeder. 
Slurry yang sudah mengisi feeder akan memasuki tabung conveyor melewati automatic valve yang sudah diatur waktunya. Kemudian slurry melewati conveyor dan kemudian mengisi wadah digester. Aliran slurry kembali ke conveyor melewati pipa feedback. Kemudian terjadi siklus yang sama selama 4 jam. Pada pipa feedback terdapat valve yang berfungsi untuk menutup aliran ketika siklus tersebut telah selesai. Slurry akan didiamkan selama 20 jam. 

Setiap 5 hari pengguna memasukkan slurry yang baru untuk bercampur bersama slurry yang sudah ada. Hal ini untuk memaksimalkan mikro organisme pengurai yang sudah mulai terbentuk pada slurry sebelumnya. Hal yang sama terjadi secara berulang untuk pengisian-pengisian setelahnya. Volume slurry akan diatur sendirinya, karena sudah terdapat slurry outlet dengan perhitungan yang sudah dilakukan sebelumnya. Berdasarkan perhitungan, diperkirakan setelah 5 batch, mulai keluar slurry melewati slurry outlet. Berikut merupakan alur aliran slurry yang ada didalam sistem :

Gate Valve

Gate valve yang kami pakai disini berukuran ½ in dengan diameter nominal 15 mm yang berada pada slurry inlet dan juga pipa slurry untuk dikembalikan ke bagian bawah dari reactor, disini kami menggunakan Motor Stepper BYJ-28 yang berfungsi untuk mengatur aliran yang masuk kedalam reactor yang nantinya akan dihubungkan lagi ke Arduino untuk pengaturan control otomatis yang akan kami lakukan dengan motor stepper yang kami punya. Motor stepper ini akan kami hubungkan dengan menggunakan plat, kami akan menghubngkan shaft yang ada pada motor stepper dengan shaft dari gate valve ini dan akan kami hilangkan bagian atas untuk memutar gate valve ini untuk digantikan dengan motor stepper yang kami miliki.

Daftar Pustaka / Referensi

Rorres, C. (2000). The turn of the screw: Optimal design of an Archimedes screw. Journal of hydraulic engineering, 126(1), 72-80. Sulistiyanto dkk, 2016. Pemanfaatan Kotoran Sapi Sebagai Sumber Biogas Rumah Tangga di Kabupaten Pulang Pisau Provinsi Kalimantan Tengah. Jurnal Udayana Mengabdi, 15 (2), 150-158 Harun, Sabran F. (2019). Analisis Pemanfaatan Limbah Rumah Tangga sebagai Sumber Energi Alternatif. Fakultas Teknik Universitas Negeri Makassar. Tim Nasional Pengembangan BBN, 2007. BBN, Bahan Bakar Alternatif dari Tumbuhan Sebagai Pengganti Minyak Bumi, Jakarta Patinvoh, R. J., Mehrjerdi, A. K., Horváth, I. S., & Taherzadeh, M. J. (2017). Dry fermentation of manure with straw in continuous plug flow reactor: Reactor development and process stability at different loading rates. Bioresource technology, 224, 197-205. https://www.kaseconveyors.com/resources/screw-conveyor-engineering-guide) http://www.lontar.ui.ac.id/file?file=digital/131551-T+27594-Analisis+potensi-Tinjauan+literatur.pdf https://bpsdm.pu.go.id/center/pelatihan/uploads/edok/2019/04/2c733_4._Modul_Anaerobic_Digester.pdf https://www.researchgate.net/publication/266327276_Design_Construction_and_Testing_of_a_Plug_Flow_Digester_for_Converting_Agricultural_Residues_to_Biogas