Farsyah Novalino Hermadi

Introduction

Assalamu'alaikum warahmatullahi wabarakatuh. Perkenalkan nama saya Farsyah Novalino Hermadi bisa dipanggil Farsyah, dengan nomor NPM 2106733471 dari jurusan Teknik Perkapalan 2021. Saya lahir di Jakarta pada tanggal 9 Desember 2002. Salam kenal semuanya, Terima kasih.

Resume Minggu 1

Pada minggu pertama, Bapak Dr. Ir. Ahmad Indra Siswantara menjelaskan semua orang sebelum menyelesaikan suatu masalah yang ada harus memiliki kesadaran conciousness untuk berpikir dengan jernih agar dapat mencapai hasil terbaik dalam menyelesaikan suatu masalah. Pak Dai juga menjelaskan kita harus menggunakan potensi yang dimiliki dengan sebaik baiknya dan tidak hanya menggunakan waktu mereka selama perkuliahan, tetapi juga dengan hal lain seperti belajar secara mandiri. Pak Dai juga menjelaskan metode pengujian yang nantinya akan digunakan di kelas yang dia ajar. Metode ujiannya adalah “Lembaran Soal Kertas Kosong” dimana mahasiswa diberi kesempatan untuk menulis dan membuat materi dan soal yang akan ditanyakan oleh setiap mahasiswa berdasarkan segala macam informasi yang diperoleh dalam perkuliahan. Dengan begitu harapannya mahasiswa memahami semua materi yang disampaikan dalam perkuliahan, yang nantinya akan berdampak pada karya yang diberikan. Pak dai juga menyarankan untuk kita lebih yakin kepada Tuhan yang Maha Esa agar semua kegiatan yang kita lakukan berjalan dengan lancar

Desain Optimasi Sistem Penyimpanan Hidrogen

Objective : Mendesain dan Mengoptimalkan Tekanan dari Penyimpanan Hidrogen

Spesifikasi :

Kapasitas  : 1 Litres

Tingkat Tekanan  : 8 bar

Biaya tidak boleh lebih dari Rp.500.000

Desain optimasi sistem penyimpanan hidrogen melibatkan beberapa faktor kunci yang perlu dipertimbangkan untuk mencapai kinerja dan efisiensi yang maksimal. Berikut adalah beberapa aspek yang perlu diperhatikan dalam desain sistem penyimpanan hidrogen yang dioptimalkan:

1. Metode Penyimpanan: Ada beberapa metode yang umum digunakan untuk menyimpan hidrogen, termasuk penyimpanan dalam bentuk gas tekan, cairan, atau adsorpsi pada bahan bakar padat. Pemilihan metode penyimpanan yang tepat sangat penting untuk memastikan efisiensi sistem secara keseluruhan.

2. Kapasitas Penyimpanan: Kapasitas penyimpanan hidrogen harus dirancang agar mencukupi untuk memenuhi kebutuhan aplikasi yang ditujukan. Hal ini bergantung pada faktor-faktor seperti tingkat konsumsi hidrogen, jarak tempuh, dan waktu pengisian atau penggantian.

3. Efisiensi Energi: Proses pengisian dan pengosongan tangki penyimpanan hidrogen harus dioptimalkan untuk mencapai efisiensi energi yang tinggi. Pemilihan sistem pengisian yang tepat, penggunaan teknologi tekanan tinggi atau tekanan rendah, dan pengelolaan panas adalah beberapa hal yang perlu dipertimbangkan.

4. Keamanan: Sistem penyimpanan hidrogen harus dirancang dengan mempertimbangkan aspek keamanan yang tinggi. Hidrogen memiliki sifat yang mudah terbakar dan dapat membentuk campuran yang mudah meledak dengan udara. Pemilihan bahan tangki yang tahan terhadap kebocoran, penggunaan sistem deteksi kebocoran, dan tindakan pencegahan kebakaran dan ledakan adalah hal-hal yang harus diperhatikan.

5. Infrastruktur: Desain sistem penyimpanan hidrogen juga harus mempertimbangkan kebutuhan infrastruktur yang mendukung, termasuk stasiun pengisian, pipa pengiriman, dan pengolahan gas hidrogen. Infrastruktur yang efisien dan dapat diandalkan akan menjadi faktor penting untuk pengembangan dan penggunaan yang luas dari teknologi penyimpanan hidrogen.

6. Biaya: Aspek biaya harus dipertimbangkan dalam desain sistem penyimpanan hidrogen. Ini melibatkan biaya pembuatan, instalasi, operasional, dan pemeliharaan sistem penyimpanan. Pengembangan teknologi yang lebih efisien dan proses produksi yang lebih murah akan berkontribusi pada adopsi yang lebih luas dari sistem penyimpanan hidrogen.

Langkah Langkah Untuk Mendesain Penyimpanan Hidrogen yang didapatkan menurut pencarian menggunakan ChatGPT

1. Tentukan Kebutuhan dan Tujuan: Identifikasi kebutuhan aplikasi dan tujuan dari sistem penyimpanan hidrogen. Hal ini meliputi jumlah hidrogen yang akan disimpan, kecepatan pengisian dan pengosongan yang diinginkan, tekanan operasional, dan ketersediaan infrastruktur.

2. Pilih Metode Penyimpanan: Evaluasi metode penyimpanan hidrogen yang tersedia, seperti penyimpanan dalam bentuk gas tekan, cairan, atau adsorpsi pada bahan bakar padat. Pertimbangkan faktor-faktor seperti efisiensi, keamanan, dan kebutuhan infrastruktur.

3. Rancang Tangki Penyimpanan: Pilih dan rancang tangki penyimpanan yang sesuai dengan metode penyimpanan yang dipilih. Pertimbangkan bahan tangki, kapasitas penyimpanan, tekanan kerja, kekuatan struktural, dan persyaratan keamanan. Pastikan tangki memenuhi standar keselamatan yang berlaku.

4. Pertimbangkan Infrastruktur: Perhitungkan infrastruktur yang diperlukan, seperti stasiun pengisian, pipa pengiriman, dan pemrosesan gas hidrogen. Rancang jaringan infrastruktur yang efisien dan aman untuk memasok dan mendistribusikan hidrogen.

5. Analisis Keamanan: Identifikasi risiko keamanan yang terkait dengan penyimpanan hidrogen, seperti kebocoran atau kebakaran. Rancang sistem deteksi kebocoran, sistem pemadaman kebakaran, dan langkah-langkah keamanan lainnya untuk melindungi sistem penyimpanan.

6. Optimalkan Efisiensi: Pertimbangkan strategi untuk meningkatkan efisiensi sistem penyimpanan hidrogen. Hal ini dapat meliputi pemilihan material isolasi termal, desain pengurangan kebocoran, dan penggunaan teknologi penghemat energi.

7. Simulasikan dan Evaluasi: Gunakan perangkat lunak simulasi untuk memodelkan dan mengevaluasi kinerja sistem penyimpanan hidrogen. Simulasikan berbagai kondisi operasional dan identifikasi area untuk perbaikan atau penyesuaian desain.

8. Perhitungan Biaya: Lakukan analisis biaya untuk memperkirakan biaya pembuatan, instalasi, dan operasional sistem penyimpanan hidrogen. Pertimbangkan biaya bahan, infrastruktur, pemeliharaan, dan perawatan. Identifikasi cara untuk mengoptimalkan biaya dan efisiensi.

9. Uji dan Validasi: Lakukan uji coba dan validasi sistem penyimpanan hidrogen di laboratorium atau skala prototipe. Uji sistem di bawah berbagai kondisi operasional dan verifikasi bahwa kinerja, keamanan, dan efisiensi sistem sesuai dengan desain yang diharapkan.

10. Perbaikan dan Pemeliharaan: Terus monitor dan evaluasi kinerja sistem penyimpanan hidrogen setelah implementasi. Identifikasi area untuk perbaikan dan pemeliharaan rutin guna memastikan sistem beroperasi secara optimal dan aman.

Final Report Design and Optimization of Pressurized Hydrogen Storage

Dimensi Tabung

import math

def calculate_surface_area(radius, height):
    top_area = math.pi * radius**2
    side_area = 2 * math.pi * radius * height
    return 2 * top_area + side_area

def find_optimal_dimensions(volume):
    min_surface_area = float('inf')
    optimal_radius = 0
    optimal_height = 0

    for radius in range(1, int(volume**(1/3)) + 1):
        height = volume / (math.pi * radius**2)
        surface_area = calculate_surface_area(radius, height)

        if surface_area < min_surface_area:
            min_surface_area = surface_area
            optimal_radius = radius
            optimal_height = height

    return optimal_radius, optimal_height

# Assuming volume is in cm³
volume = 1000
radius, height = find_optimal_dimensions(volume)
print(f"Optimal dimensions for a tube with a volume of {volume} cm³:")
print(f"Radius: {radius} cm")
print(f"Height: {height} cm")

Dari codingan tersebut, didapatkan hasil sebagai berikut:

radius= 5 Cm

Height= 12,73 Cm

Klasifikasi Material

Paduan 7075 adalah paduan aluminium yang kuat dengan kekuatan yang tinggi. Berikut adalah beberapa spesifikasi umum dari paduan ini:

-Komposisi Kimia: Paduan 7075 terdiri dari sekitar 90% aluminium, 5.6% seng, 2.5% magnesium, 1.6% tembaga, dan 0.3% silikon. Kandungan magnesium dan tembaga dalam paduan ini memberikan kekuatan dan ketahanan korosi yang baik.

-Kekuatan: Paduan 7075 memiliki yield strength sekitar 503 MPa (73,000 psi) dan ultimate tensile strength sekitar 572 MPa (83,000 psi). Hal ini menjadikannya salah satu paduan aluminium dengan kekuatan tertinggi yang tersedia.

-Kepadatan: Kepadatan paduan 7075 sekitar 2.81 g/cm³ (0.101 lb/in³). Meskipun paduan ini lebih berat dibandingkan dengan beberapa paduan aluminium lainnya, namun tetap relatif ringan dibandingkan dengan logam lain seperti baja.

-Ketahanan Korosi: Paduan 7075 memiliki ketahanan korosi yang baik, terutama ketahanan terhadap korosi atmosfer dan korosi galvanik. Namun, perlu diingat bahwa paduan aluminium pada umumnya rentan terhadap korosi elektrokimia oleh hidrogen, sehingga perlindungan yang tepat mungkin diperlukan dalam aplikasi penyimpanan hidrogen.

-Keunggulan Lainnya: Paduan 7075 juga memiliki sifat mekanik yang baik, termasuk keuletan yang tinggi dan kekuatan kelelahan yang baik. Paduan ini juga dapat diolah dengan baik, seperti kemampuan untuk ditempa, dilas, dan dikerjakan dengan mesin.

Ketebalan Tabung

import math

def calculate_thickness(radius, height, pressure, material_yield_strength):
    inner_radius = radius
    outer_radius = radius + thickness
    hoop_stress = pressure * inner_radius / thickness
    required_thickness = hoop_stress * outer_radius / material_yield_strength
    return required_thickness

# Constants for Paduan 7075
yield_strength = 505 * 10**6  # in Pascals (Pa)

# Tube dimensions
radius = 0.05  # in meters (m)
height = 0.1273  # in meters (m)
pressure = 8 * 10**5  # in Pascals (Pa)

# Convert dimensions to centimeters (cm)
radius_cm = radius * 100
height_cm = height * 100

# Calculate required thickness
thickness = 0.1  # initial guess for thickness in cm
tolerance = 0.001  # tolerance for convergence in cm

while True:
    required_thickness = calculate_thickness(radius_cm, height_cm, pressure, yield_strength)
    if abs(thickness - required_thickness) < tolerance:
        break
    thickness = required_thickness

# Convert thickness back to millimeters (mm)
thickness_mm = thickness * 10

# Output the result
print(f"The required thickness for the aluminum tube is {thickness_mm:.2f} mm.")

Pada codingan diatas, output yang didapatkan yaitu ketebalan tabung adalah 2.04 mm

Luas Permukaan

import math

def calculate_surface_area(radius, height):
    # Calculate the lateral surface area
    lateral_surface_area = 2 * math.pi * radius * height
    
    # Calculate the base area
    base_area = math.pi * radius**2
    
    # Calculate the total surface area
    total_surface_area = lateral_surface_area + (2 * base_area)
    
    return total_surface_area

# Example usage
radius = 5  # cm
height = 12.73  # cm

surface_area = calculate_surface_area(radius, height)
print("The surface area of the tube is:", surface_area, "cm²")

Dari codingan diatas, didapatkan nilai Surface Area dari tabung yaitu sebesar 557 cm^2

Total Biaya

Harga material plat Paduan 7075 per cm^2 dengan tebal 6mm (sumber tokopedia) adalah Rp.500

Maka harga untuk plat dengan luas 560 cm^2 adalah Rp.280.000

Harga cat anti karat (sumber tokopedia) adalah Rp.78.000

Total = Rp.358.000

Kesimpulan

Alat: Tabung Penyimpanan Hidrogen

Material: Paduan 7075

Volume: 1 Liter

Tekanan: 8 Bar

Radius: 5 Cm

Height: 12,73 Cm

Thickness: 2,04 mm

Luas Permukaan: 557,004 Cm^2

Total Biaya: Rp.358.600