Maulana Assaniyadi Sulistiono

Introduction Saya Maulana.

Designing and Optimizing Hydrogen Storage Tank

Study Case: Mendesain tangki penyimpanan hidrogen yang memiliki kapasitas 1 liter dengan biaya produksi yang tidak melebihi Rp500.000,00.

Week 1: General Guidelines Dalam mendesain tangki penyimpanan hidrogen, terdapat beberapa faktor-faktor kunci yang harus dipertimbangkan guna menghasilkan produk yang optimal. Dengan bantuan ChatGPT, berikut adalah hal-hal yang harus diperhatikan dalam proses pembuatan sebuah tangki penyimpanan hidrogen.

1. Tank's Required Specifications Tentukan spesifikasi umum dari tangki yang akan didesain, seperti kapasitas volume dan tekanan yang digunakan untuk menyimpan hidrogen.

2. Material Selection Material yang digunakan akan menentukan kekuatan dan berat dari tangki. Beberapa material yang umumnya digunakan adalah campuran logam titanium atau serat karbon komposit. Pemilihan material juga akan berpengaruh pada insulasi dan manajemen panas tangki.

3. Tank Design Pilih bentuk geometri tangki yang memiliki konsentrasi stres rendah seperti bentuk bola atau tabung. Dimensi dari tangki harus disesuaikan agar dapat memenuhi kapasitas yang diinginkan.

4. Safety Considerations Tangki harus memiliki fitur keamanan seperti katup pengurang tekanan dan cakram pecah (rupture disc). Material yang dipilih juga harus memiliki kompatibilitas yang tinggi dengan hidrogen untuk meminimalisir resiko kebocoran dan kerapuhan.

5. Manufacturing Process Gunakan proses manufaktur yang sesuai dengan biaya produksi yang telah ditentukan. Beberapa material memerlukan proses manufaktur khusus yang akan memerlukan biaya lebih mahal.

6. Quality Control and Testing Pengecekan secara berkala dari tangki yang telah diproduksi diperlukan untuk memonitor kualitas dan keamanan tangki serta standar yang berlaku telah terpenuhi.

Final Report of Designing and Optimizing Hydrogen Storage Tank

Berikut adalah laporan akhir dari tugas studi kasus mengoptimalkan tangki hydrogen dengan kapasitas 1 liter, tekanan 8 bar, dan biaya produksi yang tidak melebihi Rp500.000,00.

Dalam tugas ini terdapat beberapa faktor yang harus dipertimbangkan untuk menghasilkan tangki hidrogen yang optimal dan memenuhi kriteria yang kita inginkan. Faktor-Faktor ini akan saya jabarkan sebagai berikut:

Ukuran Tangki Ukuran radius dan tinggi tangki harus bisa memuat hidrogen sebanyak 1 liter.

Material Tangki Material yang digunakan harus mampu menahan tekanan hidrogen sebesar 8 bar dan tidak melebihi biaya produksi yang sudah ditentukan di awal

Untuk menentukan kedua faktor kunci dalam mendesain tangki hidrogen ini, saya menggunakan coding Numerical Python atau Numpy untuk menghasilkan kalkulasi yang sesuai kriteria, akurat, dan tidak memakan waktu jika dibandingkan dengan menghitung secara manual. Berikut adalah hasil yang saya temukan, dengan bantuan ChatGPT.

import numpy as np

# Konstanta
volume = 1  # Liter
tekanan = 8  # Bar
batasan_biaya = 500000  # Rupiah
ketebalan = 0.5 / 1000  # Konversi mm ke meter
material_harga_per_m2 = 159850  # Rupiah

# Konversi satuan
volume_m3 = volume / 1000  # Konversi liter ke meter kubik
tekanan_pa = tekanan * 1e5  # Konversi bar ke pascal
# Perhitungan radius dan tinggi
radius = ((volume_m3 * 3) / (4 * np.pi))**(1 / 3)
tinggi = (4 * volume_m3) / (np.pi * radius**2)

# Perhitungan luas permukaan
luas_permukaan = 2 * np.pi * radius**2 + np.pi * radius * tinggi

# Perhitungan biaya
biaya_material = luas_permukaan * ketebalan * material_harga_per_m2

# Pengecekan batasan biaya
if biaya_material > batasan_biaya:
    print("Biaya melebihi batas yang ditentukan.")
else:
    print("Ketebalan tangki:", ketebalan, "meter")
    print("Radius tangki:", radius, "meter")
    print("Tinggi tangki:", tinggi, "meter")
    print("Material yang digunakan: 2B SS 201")
    print("Luas permukaan tangki:", luas_permukaan, "meter persegi")

Dengan menjalankan kode di atas, didaptkan hasil sebagai berikut:

Ketebalan tangki: 0.0005 meter
Radius tangki: 0.06203504908994001 meter
Tinggi tangki: 0.3308535951463466 meter
Material yang digunakan: 2B SS 201
Luas permukaan tangki: 0.08865955747090583 meter persegi

Melalui riset dan iterasi yang telah saya lakukan, saya memutuskan untuk menggunakan material stainless steel 2B SS 201. Material ini memiliki yield strength sebesar 310 MPa. Untuk mengetahui apakah material yang telah dipilih akan sanggup untuk menahan hidrogen yang memiliki tekanan 8 bar di dalam tangki, saya menggunakan coding numpy seperti sebelumnya. Berikut merupakan hasil yang saya peroleh, bersama dengan ChatGPT:

tekanan = 8  # Bar
ketebalan = 0.5 / 1000  # Konversi mm ke meter
yield_strength = 310e6  # Tegangan luluh material (Pa)
radius = 0.06203504908994001 #dalam satuan meter

# Konversi satuan
tekanan_pa = tekanan * 1e5  # Konversi bar ke pascal

# Perhitungan tegangan yang dihasilkan oleh tekanan hidrogen
tegangan = (tekanan_pa * radius) / ketebalan

# Pengecekan apakah tegangan yang dihasilkan melebihi tegangan luluh material
if tegangan > yield_strength:
    print("Tangki tidak dapat menahan tekanan hidrogen.")
else:
    print("Tangki dapat menahan tekanan hidrogen.")

Hasil dari menjalankan code di atas adalah:

Tangki dapat menahan tekanan hidrogen.

Setelah perjalanan panjang berkelana mengelilingi lautan internet yang luas tiada ujung, saya menemukan plat dengan material yang saya inginkan dan masih dalam cakupan biaya produksi saya. [1] File:2B_SS_201.PNG