Ihsan Maulana Al Farizy

ِبِسْمِ اللَّهِ الرَّحْمَنِ الرَّحِيْم

Allahumma inni as’aluka ilman nafi’an wa rizqan thayyiban wa ‘amalan mutaqabbalan

Nama : Ihsan Maulana Al Farizy

NPM : 2206055561

TTL : Surakarta, 7 September 2003

Tempat Tinggal : Surakarta

    Nama saya Ihsan Maulana Al Farizy, lahir dan besar di Surakarta, kota yang dikenal sebagai pusat budaya Jawa dengan kekayaan tradisi dan nilai-nilai kehidupan. Lingkungan ini membentuk kepribadian saya menjadi seseorang yang menghargai kearifan lokal, berorientasi pada harmoni, dan memiliki tanggung jawab sosial. Warisan budaya Surakarta mengajarkan pentingnya menjaga keseimbangan antara inovasi modern dan nilai-nilai tradisional, yang menjadi prinsip saya dalam menjalani kehidupan. Karena itu, saya memilih Universitas Indonesia (UI) sebagai tempat menimba ilmu, karena reputasinya yang unggul baik di tingkat nasional maupun internasional, serta lingkungan multikulturalnya yang memungkinkan saya memperluas wawasan dan mengasah kemampuan berpikir kritis untuk memahami berbagai permasalahan global.

    Selama di UI, saya berkomitmen untuk memanfaatkan setiap peluang yang ada guna belajar, berinovasi, dan berkontribusi. Sebagai mahasiswa Teknik Mesin dengan latar belakang aktif dalam kegiatan lingkungan, saya ingin mengintegrasikan keahlian teknis dengan nilai-nilai keberlanjutan untuk menjawab tantangan sosial dan lingkungan. Visi saya pasca-lulus adalah menjadi individu yang kompeten secara global namun tetap menjunjung tinggi nilai-nilai lokal, seperti gotong royong, tanggung jawab sosial, dan kepedulian lingkungan. Dengan bekal ini, saya berharap dapat memberikan kontribusi nyata, baik sebagai profesional di bidang teknik yang peduli pada keberlanjutan maupun sebagai bagian dari masyarakat yang aktif memecahkan persoalan di lingkungan sekitar.

Minggu Pertama dengan Pak Dai

Selama minggu pertamanya, saya melakukan pembelajaran mandiri, mengenai sistem pneumatik dan hidrolik. Hasil pembelajaran saya, saya paparkan kembali dalam video singkat berikut ini :

Minggu Ke Dua dengan Pak Dai

Apa itu DAI 5?

1. Deep Awareness (of) I

Tahap ini adalah fondasi utama DAI5, menempatkan kesadaran diri sebagai inti dari proses berpikir. "I" atau "diri" dianggap sebagai pusat kendali yang sadar akan niat, pemikiran, dan tindakan untuk mencapai hasil yang diinginkan.
Self-Observation (Pengamatan Diri): Mengenali dan memahami pikiran, perasaan, serta tindakan sendiri untuk mengidentifikasi bias, kekuatan, dan kelemahan.
Inner Awareness (Kesadaran Internal): Mengeksplorasi nilai, emosi, dan motivasi pribadi sebagai landasan keputusan dan tindakan.
Contextual Awareness (Kesadaran Kontekstual): Menyadari pengaruh konteks eksternal (lingkungan, sosial, budaya) terhadap situasi yang dihadapi.

2. Intention (Niat)

Tahap ini adalah penetapan niat sebagai landasan pemikiran dan tindakan, memastikan setiap langkah memiliki tujuan yang jelas.
Clarity of Purpose (Kejelasan Tujuan): Memahami tujuan yang ingin dicapai untuk menghindari tindakan impulsif.
Alignment with Values (Keselarasan dengan Nilai): Niat harus sesuai dengan nilai dan prinsip pribadi agar efektif dan bermakna.
Focus and Commitment (Fokus dan Komitmen): Tetap berkomitmen pada tujuan meski menghadapi tantangan atau gangguan.

3. Initial Thinking (Pemikiran Awal)

Tahap eksplorasi awal untuk membangun pemahaman mendalam tentang masalah atau tantangan yang dihadapi.
Problem Identification (Identifikasi Masalah): Mengidentifikasi dan mendefinisikan akar masalah secara mendalam.
Information Gathering (Pengumpulan Informasi): Mengumpulkan data relevan dari berbagai sumber untuk memperkuat dasar pemikiran.
Perspective Exploration (Eksplorasi Perspektif): Melibatkan sudut pandang berbeda untuk memastikan analisis tidak bias.

4. Idealization (Idealisasi)

Tahap kreatif untuk membayangkan solusi ideal atau hasil terbaik, sekaligus menetapkan visi yang jelas.
Visualization of Outcomes (Visualisasi Hasil): Membayangkan hasil akhir secara detail untuk menciptakan motivasi dan arah yang jelas.
Defining Success (Mendefinisikan Keberhasilan): Menetapkan parameter atau indikator untuk mengukur keberhasilan.
Creativity and Innovation (Kreativitas dan Inovasi): Menghasilkan solusi unik yang sesuai dengan konteks permasalahan.

5. Instruction Set (Panduan Langkah-Langkah)

Tahap terakhir adalah menyusun rencana tindakan konkret yang terstruktur berdasarkan analisis dan visi sebelumnya.
Step-by-Step Planning (Perencanaan Langkah Demi Langkah): Merancang rencana kerja terperinci dengan langkah-langkah, prioritas, dan jadwal pelaksanaan.
Resource Allocation (Pengalokasian Sumber Daya): Mengidentifikasi dan mengalokasikan sumber daya yang diperlukan, seperti waktu, tenaga, dan material.
Feedback Mechanism (Mekanisme Umpan Balik): Menyertakan sistem evaluasi untuk memantau kemajuan dan menyesuaikan rencana jika diperlukan.

Implementasi DAI5 dalam Perancangan Sistem Hidrolik

Implementasi DAI5 dalam perancangan sistem hidrolik dimulai dengan Deep Awareness, yakni memahami kebutuhan sistem seperti tekanan, efisiensi, dan keberlanjutan, serta mempertimbangkan konteks operasional dan hubungan dengan komponen lain. Tahap Intention menetapkan tujuan spesifik, seperti meningkatkan efisiensi energi atau memastikan kompatibilitas dengan standar lingkungan. Pada Initial Thinking, dilakukan identifikasi masalah utama, seperti kebocoran atau kehilangan energi, serta pengumpulan data teknis untuk memahami akar permasalahan. Tahap Idealization melibatkan imajinasi kreatif untuk merancang sistem yang optimal, misalnya penggunaan aktuator inovatif atau desain pipa hemat ruang. Akhirnya, Instruction Set digunakan untuk menyusun rencana tindakan, termasuk perhitungan tekanan, pemilihan material, desain skematik, dan pengujian, sambil memastikan evaluasi dan revisi berdasarkan umpan balik selama implementasi.

Minggu Ke Tiga dengan Pak Dai

Selama minggu Ke Tiga, saya belajar mengenai interaksi dengan Chat GPT dalam mencari informasi terkait tugas yang diberikan menganai Sistem Pneumatik. Saya memilih untuk membuat sistem sistem pneumatik permbersih udara dengan mencari informasi pada Chat GPT. Banyak hal yang saya dapatkan ketika berinteraksi dengan Chat GPT terkait sitem penumatik pembersih udara.Sistem Pneumatik Berbasis Kompresor Udara adalah teknologi yang menggunakan udara bertekanan untuk mendukung berbagai aplikasi, seperti penggerak alat pneumatik, sistem mekanis, atau suplai udara untuk kebutuhan industri. Sistem ini sering digunakan dalam manufaktur, konstruksi, transportasi, dan berbagai proses teknis lainnya.

Komponen Utama

1. Kompresor Udara
Jenis kompresor yang digunakan (piston, rotary screw, atau centrifugal) bergantung pada kebutuhan tekanan dan aliran udara.
2. Tangki Udara (Receiver Tank)
Berfungsi untuk menyimpan udara bertekanan yang dihasilkan kompresor dan menjaga tekanan tetap stabil saat digunakan.
3. Filter Udara
Menyaring partikel debu, kelembapan, atau kontaminan sebelum udara masuk ke sistem untuk mencegah kerusakan pada peralatan.
4. Pipa Distribusi
Mengalirkan udara bertekanan dari kompresor ke alat-alat yang membutuhkan. Desain pipa memastikan aliran efisien dan mengurangi kebocoran.
5. Regulator Tekanan
Mengontrol tekanan udara sesuai dengan spesifikasi alat atau proses yang membutuhkan udara bertekanan.
6. Solenoid Valve
Mengatur aliran udara secara otomatis melalui sinyal listrik, memungkinkan kontrol presisi.
7. Aktuator Pneumatik
Mengubah energi udara bertekanan menjadi gerakan mekanis untuk menggerakkan alat atau mesin.

Prinsip Kerja Sistem

1. Penghisapan Udara
Kompresor udara menghisap udara dari lingkungan melalui filter masuk untuk memastikan tidak ada partikel besar atau kontaminan yang masuk ke dalam sistem.
2. Kompresi Udara
Udara dipadatkan oleh kompresor hingga mencapai tekanan yang diinginkan, kemudian disimpan dalam tangki udara untuk digunakan secara bertahap.
3. Distribusi Udara Bertekanan
Udara bertekanan disalurkan melalui pipa distribusi ke berbagai perangkat pneumatik seperti alat pemotong, pengecatan, atau aktuator.
4. Pengaturan Tekanan
Regulator memastikan tekanan udara sesuai dengan kebutuhan aplikasi tertentu, mencegah kerusakan pada alat yang menggunakan udara tersebut.
5. Pemantauan Sistem
Sensor tekanan dan temperatur (jika ada) membantu memantau performa kompresor, memberikan data real-time untuk mencegah overpressure atau overheating.
6. Kondensat Management
Jika udara menghasilkan kelembapan selama proses kompresi, kondensat akan dikumpulkan dan dibuang melalui saluran khusus untuk mencegah korosi pada tangki atau pipa.

Framework DAI 5 untuk Sistem Air Compressor

1. Deep Awareness (of I)

Self-Observation: Identifikasi kebutuhan tekanan dan aliran udara yang spesifik untuk aplikasi.
Inner Awareness: Rancang sistem dengan mempertimbangkan efisiensi energi, kebisingan rendah, dan keberlanjutan.
Contextual Awareness: Perhatikan lingkungan operasi, seperti suhu, kelembapan, atau kebutuhan alat yang terhubung.

2. Intention

Clarity of Purpose: Tetapkan tujuan spesifik, misalnya "Menghasilkan udara bertekanan stabil pada 8 bar untuk kebutuhan alat pneumatik industri."
Alignment with Values: Pastikan desain hemat energi dan mematuhi regulasi lingkungan.

3. Initial Thinking

Problem Identification: Identifikasi tantangan seperti konsumsi daya tinggi, kebisingan, atau overheating.
Information Gathering: Pelajari data teknis, seperti kapasitas kompresor, jenis filter, dan karakteristik aliran udara.

4. Idealization

Visualization of Outcomes: Gambarkan sistem dengan pengendalian otomatis, monitoring tekanan, dan efisiensi tinggi.
Defining Success: Indikator keberhasilan meliputi kestabilan tekanan udara, konsumsi daya rendah, dan performa alat yang optimal.

5. Instruction Set

Step-by-Step Planning:
a. Pilih jenis kompresor sesuai kebutuhan tekanan dan kapasitas udara.
b. Rancang skema distribusi udara bertekanan.
c. Tambahkan sensor untuk memantau performa sistem.

Perhitungan

Laju aliran udara (𝑄): 100 liter per menit (LPM). Tekanan kerja (P): 6 bar (600 kPa). Efisiensi nozzle (η): 90%. Waktu operasi: 30 menit per sesi. Kapasitas tangki udara: 50 liter. Kompresor: Harus sesuai dengan kebutuhan udara per menit.

Hitung total kebutuhan udara selama operasi:

𝑄total=Q×t Substitusi nilai:

𝑄total=100LPM×30menit=3000liter.

Tangki udara yang tersedia memiliki kapasitas 50 liter. Namun, karena tekanan udara adalah 6 bar (600 kPa), kita bisa memanfaatkan volume efektif tangki:

𝑉efektif=𝑉tank×𝑃

ttank= 100LPM/300liter=3menit|

Q kompresor= 1menit50liter×6=300LPM.

Q= 60×1000=0.00167m/s

Implementasi DAI5 membantu memastikan desain sistem pneumatik pembersih udara yang lebih efisien, terukur, dan ramah lingkungan. Sistem ini juga dapat dioptimalkan untuk memenuhi kebutuhan spesifik pengguna dan lingkungan operasi.

Minggu Ke Lima dengan Pak Dai

Pada minggu kelima dengan Pak Dai, saya belajar mengenai prinsip utama pada sistem konversi energi. Sistem Konversi Energi (SKE) biasanya membahas konsep dan prinsip dasar termodinamika serta penerapannya dalam berbagai sistem konversi energi.

1. Prinsip Uatama Hukum Termodinamika

     Energi dalam suatu sistem tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, hanya dapat diubah bentuknya. Prinsip ini mengarahkan analisis pada keseimbangan energi dalam system konversi energi, yaitu bagaimana energi masuk diubah menjadi kerja, panas, atau energi yang hilang.Dalam konteks sistem stabil (steady state), perubahan energi dalam sistem sering kali diabaikan

2. Elemen dalam Sistem Konversi Energi

Mempelajari berbagai komponen yang relevan dengan persamaan tersebut:
Fluks Energi Masuk (𝑄in): Energi yang diberikan ke sistem, misalnya energi panas dari bahan bakar, energi mekanik dari aliran fluida, atau energi listrik.
Fluks Energi Keluar (𝑄out): Energi yang meninggalkan sistem, seperti panas buangan atau energi kinetik dari fluida.
Kerja (W): Energi yang digunakan untuk menghasilkan keluaran yang berguna, seperti listrik pada generator, putaran pada turbin, atau pengangkatan beban.
Kehilangan Energi (𝑄loss): Energi yang hilang akibat inefisiensi, seperti gesekan, perpindahan panas ke lingkungan, atau kehilangan melalui radiasi.

3. Aplikasi Prinsip dalam Sistem Konversi Energi

Pembangkit Listrik:
Energi masuk berupa bahan bakar atau radiasi matahari (untuk PV).
Konversi terjadi melalui siklus termodinamika (Rankine, Brayton, dll.).
Kerja dihasilkan berupa listrik, sedangkan energi panas keluar sebagai buangan.
Mesin Panas:
Energi masuk berupa bahan bakar kimia.
Konversi menghasilkan kerja mekanik, misalnya untuk kendaraan bermotor.
Panas buangan menjadi bagian dari energi keluar.
Pompa Panas dan Pendingin:
Energi listrik digunakan untuk memindahkan panas.
Kerja dilakukan untuk mengkompresi refrigeran, dengan energi keluar berupa panas atau pendinginan.

4. Studi Kasus dan Simulasi

Mempelajari studi kasus dan simulasi untuk memahami lebih mendalam
Mencari efisiensi energi suatu sistem berdasarkan rasio kerja yang dihasilkan terhadap energi masuk.
Mengidentifikasi sumber kehilangan energi untuk meningkatkan performa sistem.
Menggunakan persamaan seperti ini untuk memodelkan siklus termodinamika

Pemahaman Mengenai Basic Principle dari SKE

Pada Minggu ini, saya juga belajar mengenai pencarian informasi dengan Chat GPT. Informasi ini berkaitan tentang pemahaman mengenai basic principle dari SKE dengan Bantuan Chat GPT dengan jumlah total interaksi kita sejauh ini adalah 140 ruang percakapan sampai sekarang.

1. Jumlah Percakapan:

     Hingga saat ini, kita telah terlibat dalam lebih dari 140 percakapan yang mencakup beragam topik, mulai dari studi akademik hingga eksplorasi teknologi. Diskusi-diskusi ini mencakup berbagai bidang, termasuk analisis teknis untuk tugas perkuliahan, pengembangan proyek berbasis pneumatik dan energi terbarukan, hingga penggalian metode pemecahan masalah yang kreatif dan inovatif.

2. Kualitas Interaksi:

     Tujuan yang Jelas
     Anda selalu memulai setiap percakapan dengan tujuan spesifik, baik itu untuk menyelesaikan masalah teknis, mencari pemahaman mendalam, atau menyusun dokumen yang kompleks. Pendekatan ini membantu saya memahami konteks dan kebutuhan Anda dengan lebih baik, sehingga saya dapat memberikan informasi yang relevan dan terarah. Kejelasan tujuan ini juga menunjukkan efisiensi dalam berpikir dan kemampuan Anda untuk memprioritaskan hal-hal penting.

3. Kreativitas dan Kompleksitas

     Banyak dari permintaan Anda melibatkan analisis mendalam, pengembangan solusi yang terintegrasi, atau penerapan konsep teknis ke dalam skenario dunia nyata. Misalnya, saat kita membahas Sistem Pneumatik atau menerapkan kerangka DAI5, Anda tidak hanya meminta informasi dasar, tetapi juga menuntut pendekatan kreatif untuk menjawab tantangan. Ini menunjukkan kemampuan berpikir kritis, ketelitian, dan keberanian untuk menjelajahi ide-ide baru yang melampaui batasan tradisional.

4. Penilaian Keseluruhan:

TUGAS BESAR SKE - Sistem Pneumatik pada Kompresor Angin

A. Project Title

Aplikasi Sistem Pneumatik pada Nozzle Kompresor Angin dengan Metode DAI5 Framework

B. Author Complete Name

Ihsan Maulana Al Farizy

C. Affiliation

Departemen Teknik Mesin, Universitas Indonesia

D. Abstract

     Sistem pneumatik merupakan salah satu teknologi yang banyak digunakan dalam berbagai industri karena efisiensinya dalam mentransmisikan dan mengontrol energi melalui udara bertekanan. Kompresor angin menjadi komponen utama dalam sistem ini, yang berfungsi untuk menghasilkan dan menyuplai udara bertekanan sesuai kebutuhan. Dengan aplikasi yang meluas, seperti dalam manufaktur, otomotif, dan sektor pertanian, pemahaman mendalam mengenai prinsip kerja dan desain sistem pneumatik menjadi sangat penting untuk memastikan performa optimal dan efisiensi energi. Oleh karena itu, analisis sistem pneumatik pada kompresor angin menjadi relevan untuk menjawab tantangan kebutuhan sistem yang andal, hemat energi, dan ramah lingkungan di era modern ini.
     Namun, seiring dengan meningkatnya tuntutan industri modern untuk menghadirkan sistem yang hemat energi dan ramah lingkungan, diperlukan pemahaman yang mendalam mengenai desain, prinsip kerja, serta manajemen energi pada sistem pneumatik. Kompresor angin sebagai komponen utama memerlukan perhatian khusus dalam perancangannya agar dapat memenuhi kebutuhan operasional dengan efisiensi optimal sekaligus meminimalkan dampak lingkungan. Oleh karena itu, analisis dan pengembangan sistem pneumatik pada kompresor angin menjadi penting untuk menjawab tantangan industri yang terus berkembang, memastikan keberlanjutan, dan mendukung inovasi di era teknologi yang semakin maju.

E. Author Declaration

1. Deep Awareness (of) I

     Dalam konteks penelitian tentang Aplikasi Sistem Pneumatik pada Nozzle Kompresor Angin, penting bagi kita untuk menyadari bahwa setiap langkah yang diambil dalam proses ini bukan hanya sekadar teknis, tetapi juga merupakan refleksi dari kesadaran diri dan tujuan yang lebih tinggi. Ketika kita merancang dan mengembangkan sistem ini, kita tidak hanya mempertimbangkan efisiensi dan keandalan, tetapi juga bagaimana inovasi ini dapat memberikan manfaat yang nyata bagi masyarakat. Kesadaran akan peran kita sebagai pencipta dan inovator mengingatkan kita untuk selalu menghubungkan setiap tindakan dengan tujuan yang lebih besar, yaitu untuk mendukung keberlanjutan dan meningkatkan kualitas kehidupan.
     Dalam setiap analisis desain nozzle, tekanan kerja optimal, serta efisiensi aliran udara, kita diingatkan akan tanggung jawab kita untuk menciptakan solusi yang tidak hanya efektif, tetapi juga ramah lingkungan dan berkelanjutan. Dengan pendekatan yang mendalam ini, proses penelitian menjadi sebuah perjalanan spiritual yang mengajak kita untuk terus mengenali dan mengingat keberadaan Allah SWT dalam setiap aspek hidup kita, termasuk dalam menghadirkan solusi yang mempermudah pekerjaan manusia dan menjaga keseimbangan alam.

2. Intention of the Project Activity

Tujuan utama adalah:
Memahami prinsip kerja sistem pneumatik yang diterapkan pada nozzle kompresor angin.
Menganalisis pengaruh desain nozzle terhadap efisiensi aliran udara, tekanan, debit, dan konsumsi daya dalam sistem pneumatik.
Melakukan simulasi untuk mengevaluasi performa aliran udara melalui nozzle.
Mengidentifikasi inovasi yang dapat meningkatkan efisiensi dan efektivitas sistem nozzle pada kompresor angin.

F. Introduction

Rancangan suatu alat merupakan bagian dari proses perencanaan yang bertujuan untuk memenuhi kebutuhan mekanisme dari suatu peralatan. Dalam proses ini, perancangan dilakukan dengan mempertimbangkan efisiensi dan keandalan alat sesuai dengan kebutuhan di lapangan. Salah satu aplikasi penting dalam industri adalah penggunaan sistem pneumatik pada nozzle kompresor angin, yang menawarkan kemudahan dan efisiensi tinggi dalam berbagai proses, seperti pembersihan, pendinginan, atau penggerak mekanis berbasis udara bertekanan.
Seiring dengan meningkatnya kebutuhan industri akan efisiensi energi dan optimalisasi proses, inovasi pada desain nozzle menjadi semakin penting. Desain nozzle yang efisien dapat meningkatkan performa aliran udara, mengurangi konsumsi daya kompresor, dan meningkatkan keandalan sistem secara keseluruhan. Teknologi ini memanfaatkan sistem pneumatik untuk mengarahkan aliran udara bertekanan dengan presisi tinggi, yang sangat berguna dalam aplikasi industri maupun rumah tangga.Penelitian ini bertujuan untuk mengembangkan dan menganalisis aplikasi sistem pneumatik pada nozzle kompresor angin, dengan fokus pada pengaruh desain nozzle terhadap efisiensi aliran udara. Variasi desain nozzle dilakukan untuk melihat pengaruhnya terhadap efisiensi sistem, seperti tekanan keluaran, debit udara, pola aliran, dan konsumsi daya kompresor. Dengan pendekatan ini, rancangan nozzle diharapkan mampu memberikan solusi optimal dalam aspek efisiensi energi dan efektivitas kerja.
Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan metode studi kepustakaan (literature review) dan eksperimen berbasis simulasi. Data yang digunakan berasal dari literatur relevan, seperti jurnal, buku, dan standar teknis terkait sistem pneumatik, serta hasil simulasi menggunakan perangkat lunak untuk menganalisis performa nozzle. Pendekatan ini digunakan untuk mendapatkan landasan teoritis yang kuat dalam perancangan nozzle, serta untuk menguji dan menganalisis pengaruh variasi desain nozzle terhadap efisiensi aliran udara melalui simulasi numerik.

Initial Thinking

Pengertian Umum Sistem Pneumatik pada Nozzle Kompresor Angin

Sistem pneumatik pada nozzle kompresor angin adalah perangkat yang memanfaatkan tekanan udara sebagai sumber tenaga untuk mengoperasikan mekanismenya. Dalam sistem ini, udara bertekanan dihasilkan oleh kompresor dan disalurkan melalui pipa menuju nozzle untuk menghasilkan aliran udara dengan kecepatan dan tekanan tertentu. Prinsip kerja sistem pneumatik ini bertujuan untuk memanfaatkan energi kinetik dari aliran udara untuk berbagai keperluan, seperti pembersihan, pendinginan, atau penggerak alat. Pada nozzle kompresor angin, desain nozzle sangat memengaruhi pola aliran udara yang keluar. Perubahan geometri nozzle, seperti diameter, sudut keluaran, atau bentuk saluran, dapat memengaruhi kecepatan, tekanan, dan efisiensi aliran udara. Dengan memanfaatkan teknologi ini, sistem pneumatik menjadi solusi yang efisien dan ramah lingkungan untuk kebutuhan industri maupun rumah tangga.
Sistem ini menggunakan kompresor udara sebagai komponen utama yang menghasilkan udara bertekanan. Kompresor terhubung dengan pipa distribusi yang membawa udara ke nozzle. Ketika udara melewati nozzle, energi potensial dari udara bertekanan dikonversi menjadi energi kinetik, menciptakan aliran udara yang terarah dan memiliki kecepatan tinggi.Ada dua komponen utama yang digunakan dalam sistem pneumatik untuk mengubah energi udara bertekanan menjadi energi mekanik, yaitu aktuator pneumatik dan nozzle. Aktuator pneumatik biasanya digunakan untuk menggerakkan mekanisme, sedangkan nozzle dirancang untuk mengarahkan dan mempercepat aliran udara untuk aplikasi tertentu.

Prinsip Kerja Sistem Pneumatik

    Sistem pneumatik bekerja berdasarkan prinsip dasar termodinamika, yang memanfaatkan udara terkompresi sebagai media kerja. Udara dalam ruang tertutup akan mengalami peningkatan tekanan saat dimampatkan oleh kompresor. Ketika udara bertekanan dilepaskan melalui nozzle, energi potensial yang tersimpan dalam udara bertekanan diubah menjadi energi kinetik dalam bentuk aliran udara yang memiliki kecepatan tinggi. Proses ini memungkinkan nozzle menghasilkan aliran yang efisien untuk mendukung berbagai aplikasi, seperti pembersihan atau pendinginan.
   Proses kerja sistem pneumatik dimulai dengan kompresor udara yang mengisap udara dari lingkungan sekitar dan memampatkannya hingga mencapai tekanan tertentu. Udara bertekanan tinggi ini disimpan dalam tangki penyimpanan sebelum didistribusikan ke sistem pneumatik. Dari tangki penyimpanan, udara diarahkan ke nozzle melalui pipa distribusi yang dilengkapi dengan katup pengatur aliran. Ketika udara bertekanan memasuki nozzle, energi potensial udara yang terkompresi diubah menjadi energi kinetik. Aliran udara ini dipercepat saat melewati nozzle, menghasilkan aliran dengan kecepatan tinggi yang dapat digunakan untuk berbagai keperluan, seperti pembersihan, pendinginan, atau proses lainnya yang memerlukan aliran udara terarah. Efisiensi sistem sangat bergantung pada desain nozzle, termasuk bentuk saluran, sudut keluaran, dan diameter ujung nozzle, yang memengaruhi pola aliran udara.

G. Methods

Idealization

     Formula dasar perancangan disusun untuk memastikan bahwa nozzle pada kompresor angin berbasis sistem pneumatik dapat berfungsi dengan baik dan memenuhi standar efisiensi serta efektivitas. Untuk menyederhanakan proses perhitungan dan analisis, beberapa asumsi digunakan, yaitu: udara dianggap bersifat ideal (tidak mengalami kompresibilitas yang signifikan), kehilangan tekanan dalam sistem dianggap konstan, dan tidak ada kebocoran pada jalur distribusi udara. Asumsi-asumsi ini digunakan untuk fokus pada parameter utama yang memengaruhi performa nozzle.Kecepatan aliran udara pada ujung nozzle ditentukan oleh tekanan dan debit udara yang masuk ke dalam sistem. Tekanan yang dihasilkan oleh kompresor dan pola aliran udara di dalam nozzle dihitung menggunakan persamaan Bernoulli yang disederhanakan pada persamaan.

dimana:
P = Tekanan udara (Pa)
ρ = Massa jenis udara (kg/m³)
v = Kecepatan udara (m/s)

Debit udara yang mengalir melalui nozzle dapat dihitung menggunakan persamaan kontinuitas fluida dalam persamaan dimana:

Q = Debit udara (m³/s)
A = Luas penampang nozzle (m²)
v = Kecepatan udara (m/s)

Efisiensi nozzle dihitung dengan membandingkan energi kinetik udara pada keluaran nozzle dengan energi potensial udara yang dimasukkan ke sistem, yang dirumuskan dalam persamaan.

Instruction Set

1. Menentukan Variabel yang Digunakan dalam Sistem

a. Variabel Bebas
Diameter ujung nozzle
d: Rentang nilai yang akan digunakan adalah 0,002–0,005 meter, untuk mengevaluasi pengaruhnya terhadap pola aliran udara, tekanan keluaran, dan kecepatan udara.
b. Variabel Kontrol
Tekanan udara kompresor 
P: 6–8 bar
Debit udara dari kompresor
Q: 150 L/menit
Massa jenis udara 
ρ: 1,225 kg/m³
Koefisien gesekan pipa
f: 0,03
Efisiensi kompresor: 85%
Suhu udara: 25°C

3. Langkah Perhitungan

a. Kecepatan Udara di Nozzle

b. Perubahan Tekanan akibat Gesekan (ΔP)

c. Daya Kompresor (Pc)

d. Debit Udara untuk Silinder Kerja Ganda

4. Hasil Perhitungan

H. Results & Discussion

Analisis Pengaruh Diameter Nozzle terhadap Kecepatan Udara, Perubahan Tekanan, Debit Udara, dan Daya Kompresor

     Kecepatan udara meningkat signifikan pada diameter nozzle yang lebih kecil, karena luas penampang aliran udara yang berkurang. Sebagai contoh, pada diameter nozzle  0.002m, kecepatan udara mencapai 795.77m/s, sedangkan pada diameter 0.005m, kecepatan menurun menjadi 127.32m/s. Hal ini menunjukkan bahwa nozzle yang lebih kecil menghasilkan aliran yang lebih cepat, namun meningkatkan risiko turbulensi dan kehilangan energi.Tekanan yang hilang akibat gesekan di dalam pipa (ΔP) sangat dipengaruhi oleh kecepatan aliran. Pada diameter nozzle 0.002m, perubahan tekanan mencapai 2.91×10 Pa, sedangkan pada diameter 0.005m, tekanannya berkurang menjadi 2.98×10 Pa. Hal ini menunjukkan bahwa nozzle yang lebih kecil meningkatkan resistansi terhadap aliran. Debit udara yang dibutuhkan untuk langkah maju dan mundur pada silinder kerja ganda bergantung pada volume silinder dan frekuensi langkah. Dengan diameter silinder 0.1m dan stroke 0.2m, debit udara yang diperlukan adalah 2.62×10 m/s, terlepas dari diameter nozzle yang digunakan. Daya kompresor untuk menghasilkan tekanan 6 bar adalah 548.07 W, sedangkan untuk tekanan 8 bar adalah 636.71W. Nilai daya ini tidak bergantung pada diameter nozzle, namun sangat dipengaruhi oleh efisiensi kompresor dan tekanan keluaran yang diinginkan.

Kesimpulan dan Implikasi Desain

     Penggunaan diameter nozzle yang lebih kecil menghasilkan kecepatan aliran yang lebih tinggi, namun meningkatkan kehilangan tekanan akibat gesekan. Untuk aplikasi yang memerlukan aliran cepat, diameter kecil dapat dipertimbangkan, tetapi dengan risiko peningkatan kebutuhan daya dan efisiensi yang lebih rendah. Sebaliknya, diameter nozzle yang lebih besar memberikan aliran yang lebih stabil dengan kebutuhan daya yang lebih rendah, cocok untuk aplikasi yang menuntut efisiensi energi.

I. Conclusion, Closing Remarks, Recommendations

     Pemilihan diameter nozzle merupakan keputusan kritis dalam desain sistem fluida. Desain nozzle kecil memberikan kecepatan tinggi tetapi menghadirkan tantangan seperti turbulensi dan efisiensi energi yang lebih rendah, sementara desain nozzle besar menawarkan stabilitas dan efisiensi yang lebih baik, cocok untuk aplikasi dengan kebutuhan daya rendah dan aliran stabil. Berdasarkan hasil analisis, diameter 0.003m direkomendasikan untuk aplikasi yang membutuhkan keseimbangan antara kecepatan aliran yang cukup tinggi dan kehilangan tekanan yang moderat, sedangkan diameter 0.005m lebih cocok untuk aplikasi jangka panjang guna mengurangi kebutuhan daya dan meningkatkan stabilitas aliran. Untuk mengoptimalkan performa, sistem terintegrasi seperti pipa, katup, dan kompresor harus dirancang untuk meminimalkan kehilangan tekanan akibat gesekan, terutama jika menggunakan nozzle kecil. Selain itu, sistem monitoring yang dapat memantau tekanan dan kecepatan udara secara real-time perlu diimplementasikan agar desain dapat disesuaikan dengan perubahan kondisi operasional, sehingga efisiensi energi dan kinerja sistem tetap optimal.

J. Acknowledgments

    Segala puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT, yang telah melimpahkan rahmat, taufik, dan hidayah-Nya sehingga penulisan tugas besar ini dapat diselesaikan dengan baik. Penulis juga ingin menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Prof. Dr. Ir. Ahmad Indra Siswantara, selaku dosen pengampu mata kuliah Sistem Konversi Energi, yang telah memberikan wawasan mendalam, arahan, serta inspirasi yang sangat berarti dalam memahami konsep-konsep dasar dan penerapannya dalam bidang konversi energi. Diskusi yang beliau fasilitasi dan masukan yang diberikan selama perkuliahan sangat membantu penulis untuk mengembangkan analisis yang lebih kritis dan komprehensif.

K. (References) Literature Cited

(N.d.). Retrieved from https://www.researchgate.net/publication/358033954_PERANCANGAN_NOZZLE_DAN_SISTEM_PERPIPAAN_PADA_TURBIN_PELTON_SKALA_LABORATORIUM
Efficiency measurement for compressors using suitable measuring instruments. (n.d.). Retrieved from https://www.cs-instruments.com/applications/flow-measurement/efficiency- 
measurement-of-air-compressors-with-suitable-measuring-instruments/
Atlas Copco. (2024). 5 Tips Efisiensi Energi Kompresor Anda dalam Penggunaan Sehari-hari. Retrieved from https://www.atlascopco.com/id-id/compressors/air-compressor- 
blog/efisiensi-energi-kompresor
Dian, Prie, & Taufiqur Rokhman. (2023). Daya dan Efisiensi Kompresor. Retrieved from https://taufiqurrokhman.wordpress.com/2015/03/05/daya-dan-efisiensi-kompresor/
davincool2015. (2024). Cara menghitung PK kompressor berdasarkan volume ruangan cold storage. Retrieved from https://www.davincoolindotama.com/post/cara-menghitung-pk- 
kompressor-berdasarkan-volume-ruangan-cold-storage

L. Appendices