Selviya

Biodata Diri

Nama: Selviya Chandrika Avaurum

NPM:1806201415

Jurusan: Teknik Mesin

Pertemuan Pertama Tugas Merancang 2020/2021

Pertemuan pertama tugas merancang dilaksanakan pada hari Senin, 28 September 2020 pukul 19.15. Pada pertemuan pertama ini, kelompok kami berkenalan satu sama lain antar anggota kelompok dan dosen pembimbing kami, yaitu Bapak Dr. Ir. Ahmad Indra Siswantara. Setelah itu, kami membuat akun di website air.eng.ui.ac.id.

Tema tugas merancang kelompok kami adalah pemanfaatan limbah rumah tangga untuk bahan bakar (biogas). Sumber bacaan sudah diberikan di Whatsapp grup yang mencakup materi tentang gasifikasi dan biogas. Namun, kami hanya diminta untuk merancang biogas terlebih dahulu. Untuk merancang analisis sebuah sistem konversi energi dibutuhkan sebuah software, salah satunya adalah Modelica.

Untuk awal mula tugas merancang, kami diminta untuk membuat sistem sederhana pengolahan biogas untuk masing-masing anggota kelompok agar tiap anggota kelompok mendapatkan pengalaman bagaimana rasanya membuat biogas sederhana dengan memanfaatkan sisa bahan makanan yang ada di rumah. Setelah beberapa hari, kami harus mengecek apakah ada biogas yang tercipta dari proses pembusukan sisa bahan makanan. Jika tiap anggota kelompok sudah membuat sistem sederhana pengolahan biogas, barulah setelah itu pembuatan sistem akan dilakukan secara berkelompok. Hasil dari percobaan yang telah dibuat akan dipaparkan kembali pada zoom meeting yang akan dilaksanakan tiap hari Senin pukul 19.15.

Pertemuan Kedua Tugas Merancang 2020/2021

Pada pertemuan kedua, kami diminta untuk melaporkan progress biogas tiap mahasiswa. Saya sendiri membuat biogas dengan menggunakan botol air mineral ukuran 600 ml, sayur sawi dan timun yang telah dihaluskan, dan air. Sebelumnya saya ingin membuat biogas dari limbah cair tahu namun belum sempat ke pabriknya dikarenakan pabrik tersebut beroperasi pada malam hari dan setiap sore dan malam di daerah saya hujan angin disertai petir. Untuk pembentukan gas sendiri belum terlihat, dikarenakan menurut pengalaman saya dibutuhkan waktu yang cukup lama sekitar 2-3 minggu agar gas metana dapat terbentuk.

Selanjutnya, kami diminta untuk membuat instalasi biogas sederhana menggunakan galon air mineral yang dipasang manometer U menggunakan selang yang dipasang di atas tutup galon tersebut.

Pertemuan Ketiga Tugas Merancang 2020/2021

Sketsa Automatic Gate Valve Individu

Setelah saya, Ridhwan, Dennis, dan Daffa pergi ke rumah Pak Dai, kami diminta untuk mendesain automatic gate valve menurut masing-masing individu. Berikut desain yang saya buat:

Mekanisme Kerja Automatic Gate Valve

Bagian atas (gagang) gate valve dicopot lalu disambungkan dengan shaft motor stepper dengan menggunakan selongsong berulir (seperti sedotan stainless steel namun berulir pada bagian dalam). Shaft motor stepper juga dibuat berulir. Motor stepper digunakan untuk membuka dan menutup gate secara otomatis (tidak menggunakan tenaga manusia). Motor stepper diberikan penyangga agar motor stepper tetap diam (tidak ikut berputar) saat digunakan. Penyangga dipasangkan mur baut pada bagian bawahnya. Motor stepper dihubungkan dengan arduino agar dapat dioperasikan secara otomatis. Motor stepper akan berhenti ketika sudah mencapai debit yang diinginkan dan gate akan menutup aliran.

Ukuran Gate Valve

Gate valve yang digunakan pada sistem biogas memiliki ukuran sebenarnya berdiameter 11 cm atau 110 mm sesuai dengan diameter shaft screw conveyor. Namun, kemarin kami mencoba menggunakan valve berukuran ½ inch bersama dengan Bang Tanwir untuk memahami cara kerja gate valve.

Kinematika dan Dinamika Automatic Gate Valve

BAGIAN-BAGIAN DARI AUTOMATIC GATE VALVE [2]

Electric motor terhubung dengan aktuator yang kemudian terhubung dengan batang berulir valve yang digunakan untuk membuka dan menutup gate valve. Valve stem merupakan batang valve yang berulir. Seat ring merupakan bagian pada valve yang diam, sedangkan disc merupakan bagian yang bergerak berfungsi sebagai pengontrol aliran. Disc akan bergerak ke atas sehingga memberikan ruang kepada slurry untuk mengalir. Disc akan bergerak ke bawah jika akan menutup aliran dan menekan seat dengan rapat.

KINEMATIKA DAN DINAMIKA AUTOMATIC GATE VALVE [2]

TORSI DAN THRUST GATE VALVE [1]

Thrust

Seating Force = Valve seat area x Max differential pressure x Valve factor (lbs).

Valve seat area = (((Seat diameter)^2 x 3,14))/4

Max. differential pressure = P1 – P2 (PSIG)

Valve factor = 0.25 Parallel seat, 0.30 Gate valve, 1.10 Globe valve.

Stem Load = Valve stem area x Max. upstream pressure (lbs).

Valve stem area = (((Stem diameter)^2 x 3,14))/4

Max. upstream pressure = P1 (PSIG).

Stem Packing Friction = Stem diameter x 2000

Thrust to seat or unseat = seating force + stem load + stem packing friction (lbs).

Torsi

Torsi = Thrust x Stem factor (ft.lbs).

Menghitung Gate Valve pada Sistem Biogas

Ukuran valve = 1/2 inch

Class = 125 lbs

Max. upstream pressure= 200 PSIG

Seat diameter = 1/2 inch

Stem diameter = 0.23622 inch

Stem factor = 2

Asumsi:

P2 = 125 PSIG

Stem factor = 0.005

Maka:

Thrust

Seating Force = Valve seat area x Max differential pressure x Valve factor (lbs).

               = 0.19625 x 75 x 0.3 = 4.42 lbs.

Valve seat area = (((Seat diameter)^2 x 3,14))/4=(〖(0.5)〗^2×3,14)/4=0.19625 sq.in

Stem Load = Valve stem area x Max. upstream pressure (lbs).

               = 0.044 x 200 = 8.8 lbs.

Valve stem area = (((Stem diameter)^2 x 3,14))/4=(〖(0.23622)〗^2×3,14)/4=0.044 sq.in

Stem Packing Friction = Stem diameter x 2000 = 0.23622 x 2000 = 472.44

Thrust to seat or unseat = seating force + stem load + stem packing friction (lbs)

                        = 4.42 + 8.8 + 472.44 = 485.66 lbs = 2160.32 N.

Torsi

Torsi = Thrust x Stem factor (ft.lbs) = 2160.32 x 0.005 = 10.80 ft.lbs = 14.64 Nm.

OPSI RANCANGAN AUTOMATIC GATE VALVE

1) Gate valve dengan menggunakan motor stepper 28BYJ-48 yang dihubungkan ke arduino.

2) Gate valve dengan menggunakan motor yang dihubungkan ke actuator dan terhubung ke arduino.

1. GATE VALVE DENGAN MOTOR STEPPER 28BYJ-48 [4]

Motor stepper dihubungkan dengan batang berulir (stem) dari gate valve. Motor stepper terhubung dengan arduino. Motor stepper berfungsi untuk memutar stem agar gate valve dapat membuka dan menutup. Ketika slurry yang melewati gate valve sudah memenuhi volume tertentu maka motor stepper akan berputar dan gate valve akan tertutup sehingga aliran slurry berhenti.

2. GATE VALVE DENGAN MOTOR YANG DIHUBUNGKAN KE AKTUATOR

BAGIAN-BAGIAN DARI AKTUATOR [2] [3]

Motor akan memutar shaft yang terhubung dengan rangkaian roda gigi. Rangkaian roda gigi terhubung dengan shaft yang terhubung dengan worm gear (1). Worm gear (1) tersebut akan memutar worm gear (2) yang merupakan bagian dari aktuator. Worm gear (2) yang terhubung dengan valve stem akan berputar yang menyebabkan disc pada gate valve terangkat yang akan membuka aliran maupun bergerak ke bawah yang akan menutup aliran. Spring compression digunakan untuk meredam getaran yang terjadi pada rangkaian roda gigi.

TORSI YANG DIHASILKAN OLEH AKTUATOR [2]

REFERENSI

[1] Pacific Valve Catalogue

[2] Kevin G. Dewall, John C. Watkins, Donovan Bramwell. 1997. Motor-Operated Valve(M0V) Actuator Motor and Gearbox Testing. Idaho: Idaho National Engineering and Environmental Laboratory.

[3] http://www.wermac.org/valves/valves_actuators.html.

[4] https://components101.com/motors/28byj-48-stepper-motor.

Laporan Milestone Kelompok 13

BIOGAS DIGESTER TIPE PLUG FLOW MENGGUNAKAN SCREW CONVEYOR DI DALAM REAKTOR PIPA

Pembimbing : Dr. Ir. Ahmad Indra Siswantara

Mahasiswa:

Dennis Nicholas Bonardo 1806201144

Fabio Almer Agoes 1806201296

Fadhil Ramadhan Masthofani 1806149103

Selviya Chandrika Avaurum 1806201415