No. 6, TH. V, Juni 1996
"t,#:d#1.?i{,,f$l#A#f #'f*Ti,,"rffr1,,f,,$ d, # f Y R Mf -irff:3
Flal Er','f#d:1,'4f,#ffi,#-ffi{::P #ffi?ry#tr
n irigngs:i;i,liliiricjan X.arier Karyavuar.l[ti Inciq-ls1:ri ,g,i1i-r.tegi$ Eidang pernesinan E ::'er'!tJi:rd-,"!hi!i-rg;1fl 1.,.!r:it l;sal_.a[.]i Lernbaga ]rerrdltliltan s irsp;:i;3s1i:L1;.;1.lar', Ha:r;ilpearelitian Disain Bg<JiLlrri,r_!k i:]engaiaranAerociinarni*( 'n y'\i:iiiiras;i ii:enli.rulatariBilangar"ldan Kesaiahp,,in Flitung dalar-nEidang Teknik r-,ir.+inuni k tis;,i[.tr:Ie denr;an Teknik Fenvak ei i,:rtiriri] t;k et ': ::' - .:r,l ii.
,
'',;t i. ;l
r
i
:
::
;
laEi iilllii\, rriiti:. ri 'i.i.:1iliii. [ :ti ,tt
il ii,riiil;-i; r .:
::
.:,tu :: R,'ir.r f ;
iiupAco,tl l'.'.l ar'
r
"'af
i a . - rl ' r r r f l u i . s i
i i I;.jrlli:r-tr;"i i
r".ii nf.rei.--ir',,,,. li(lrj,rarf
i !nt'
Y r i . . ' , , i , -i r l e . 5 _ : : l :,j,',:
NO.6.TII.Y,TUM 1996
DAFTARISI SambutanDekan Daftar Isi
I lll
PENGEMBANGAN KARIER KARYAWANDI INDUSTRI STRATEGISBIDANG PEMESINAN Oleh : ThomasSukardi,Dwi Rahdiyanta.
I
PENGEMBANGANUNIT USAHA DI LEMBAGA PENDIDIKAN Oleh : Kir Haryana PEMANFAATANHASIL PENELITTANDISAIN BODI UNTUK PENGAJARANAERODINAMIK Oleh : Budi Tri Sisiwanto
t4
APLIKASI PEMBULATAN BILANGAN DAN KESALAHAN HITUNG DALAM BIDANG TEKNIK Oleh : Pradoto
20
KOMUNIKASI DATA DENGAN TEKNIK PENYAKELARAN PAKET Oleh:Sunomo
25
KIAT MEMBANGUN JAMBAN BAGI MASYAIL{IL{T KURANG MAMPU Oleh: Sunarvo
36
PREDIKSI KEBUTUHAN ENERGI LISTRIK PADA TAHUN 2OOO DI KABUPATENSLEMAN Oleh: Giri Wivono
41
POKOK-POKOKDASAR PEMROGRAMANARSITEKTUR Oleh : SumarjoH
50
PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER : APLIKASI TEKNOLOGI BERBASISMIKROPR.OCESSOR UNT{JK PENGENDALIAN PRODUKSI Oleh : Istanto WD. dan Totok Heru
55
TIPAYAPEMANFAATAN POTENSI SUMBER ENERGI TERBARUKAN DI INDONESIA Oleh: Muh. Khotibul Umam
61
PERANAN KREATIVITAS DALAM PENINGKATAN HASIL BELAJAR PADA MAHASISWA PROGRAMSTUDI TATA BUSANA Oleh : Sicilia Sawitri
ffi
BIODATA PENULIS
70
1ll
NO.6.TH.UTTTNI1996
HASILPENELIT4ryDISAINBODI PEMANEA,I.TAN AERODINAMIK UNNJKPENGAJARAN Oleh: BudiTri Siswanto ,4bstrak AerodbamikamerupakanmatakuliahbarupadaKurikulumJurdikotomengenai baru'pembahasan matakuliah Sebagai motif1995yangdisesuaikan' tahananaerodinammikpadakendaraandankaitannyadengankonservasienergi,kinerjamesin,sertaestetikaperlumendapatporsiyanglebihagarmemkepadamahasiswa' yangkomprehensif berikanwaulasatr Namunketerbatasankajianteoretik,hasileksperimenmaupunkomputasi permasatujuanitu' Upayaunorkmengatasi meqiadikendalaunhrkmencapai lahaninrdapatditempubdenganmemanfaatkanhasilriseteksperimendengan memvariasikan MetodaOpiimisasiDetil Bodisebagaibahanajar' Dengan berbagaibentrrkbodikendaraantahapdemitahap,kemudiandicatatperubabanbesarnyakoefisiendragnyaakandapatdiketahuibentukbodikendaraan YangoPtimum. denganmudah hasilrisettersebut'mahasiswa O"nganmemanfaatkan terhadap pengaruhnya dan tahananaerodinamik perhitungan mengitutiproses parameterkendaraanlainnya.Dengancaraitupembahasantentangtahanan aerodinamikdaPatlebihmenarik' guling (rotling\' Dalam perhitungantahananaeroainamit kendaraan,ketiga gaya dan ketiga pengmomen itu perlu mendapatperhatiandalam Setiapkendaraanmemiliki ciri, perilaku, dan persyaratanstabilitasaerodinamiktersendiri'To- ajarannya' nerbagaipafameteryang mempengaruhitahansaat kendaraan lok ukur perancangandan operasi an aerodiramikpada kendaraanbermotordapat ini antaralain kinerja, efisiensi, estetika,ke(1) pararnediklasifikasikandalan tiga kelompok: nyamanandan keamananyang tinggi serta aerokendaraan keildukan ter posisi, yang menyatakan dinamik. Para ahli otomotif sudahmembuktikan jalan sudut seperti permukaan terhadapUidaog bahwaadakaitan antarapertimbaogaot*n.ou" jalan' permukaan terhadap sefangi* :"*tt lunas aerodinamik kendaraanbermotor dengantonserkonyarg menyatakan (2) parameterfungsional, vasi energi. Daya keluaranmesinyangdidapatkan tertugas yang mempunyar osi-uagian teircaraan melalui prosespembakarandari masukanenetgi lampu tertutup' atau terbuka tennr sepefti radiator (antara lain bahanbakar) sebagianUesarOipatii jendela terbuka tersembulatau tersembrinyi' kaca gesetan jalan raya, 6aunfuk mengatasitahanan (3) atau tetutup dan seb'againya' palameterbenlan dan mekanis),Oantatanan aeroOinamit. tuk, yang menyatakanbentuk badankendaraan Salah satu faktor aerodinamik yang saatini yattgiapatAikuantifikasikan' sepertikemiringan sangatdiperhatikandalam rangka p"ogn"tui"o pernrukaanatas,jafi jari kelengkunganbodi' dan energi dan estetika adalah tanananierodinamik. pada iebagainya'Pengaruhberbagaipalameterini Kelly & Holcombe (Igl|)telah membuktikan id saat sampai tahanan aerodinamik kendaraan bahwapadakecepatansekitar 55 mph, lina p1luh melalui lengkap hanya dapat dipelajari secara pe$en dari total O"yut f*oo *rrio'Oip"f"i *model atar skalapenuhdi terowongan tuk mengatasitahananssledinamik. Sementara pengujian p"og"r,riaerodinamikyangbekerjapadakenda- uji' Dalamkurikulum PendidikanTelnik Otomotif raan dapat dipecahkanmenjadi tiga komponen 1995yangdisesuaikan,matakuliahAerodinamika gaya dan tiga komponerr.o-"o, y"i* , g"vu meruiatin matakuliah baru yang memerlukan rahananudara(drag),gaya angkat(tifi), d;6'ii4a nen]\iranserius' Keterbatasankajianteoretik' samping(sideforce),i"rtu*o."otutifr/aniguk iu.it tttpoi-en, maupun komputasi' sertasarana (bounching), mornen n;leh$awing), Oanmoien
A. Pendahuluan
T4
NO.6.T'H.U, IUM 1996 Ouku, jurnal, hasil-hasilpenelitian) menjadi kendala dalammemberiwawasankepadamahasiswa dalam mempelajaribahasanbahasandalam silabus. Salahsatu upayauntuk,mengatasipemasa_ lahan itu dan memberi wawasanyang lebih ke_ pada mahasiswaialah dengankajian hasil eksperimen untuk bahandiskusi. Dalam industri otomotif di Indonesia,pertim_ banganaerodinamikmasih menernpatiurutan belakang dibanding pertimbanganlain yang telah disebut, namunpengajarantahananaerodinamik dan upaya-upayamereduksinyatidak bolehdiabaikan. Analisis tahananaerodinamik(drag\ dapat dilakukan dengancara : teoretik, kornputasi,dan eksperimen.Persamaankerja untuk drag ini sangatkompleks, penuhdenganketidaklinieran karena harus mengikutsertakanefek viskositas, dinnanaefek ini bersifatdesipatif disampingmenyangkutefek perpindahanpanas,terrnodinamika, dan distribusi tekanansefta adanyajaraklunas kendaraan.Metoda teoretik sangatsulit, apalagi untuk bentuk geometriyang sangatkompleks (misalnyabodi kendaraan)dan taklurus ( non'streamline). Biasanyapengajaransecarateoretik denganmelakukanpenyederharnan,misal dengan Rayleigh'sFormula. Sedangmetodekomputasidi Indonesiabelum ada. Programharus dibeli dari luar negeri, harga sangatmahal. Metoda yang paling mungkin dilakukanadalahdenganeksperirnen. Namun saranauji di terowonganangin tidak dimiliki baik di industri maupuninstirusi pendidikan. Kesulitanini dapatteratasidenganmemanfaatkanhasil-hasii kajian eksperimendari tuar negeri untuk menjelaskanpengaruhtahananaerodinamik (salah satu parameternyaadalahCd koefisiendrag) terhadapberbagaiparametermesin misal kinerja, kemampuanpengendalian,keiritan bahanbakar dan lain-lain. Cara ini selain memerlukanusahayang lebih sedikit dari dua metodalaimrya, juga dapatdilakukan pada keterbatasansaranayang minirn. B. PerkernbanganFenghitungan TahananAerodinandk. Ferkembanganaerodinemikkendaraanberkait denganstilisisasibodi kendaraan.Itrasilyangdapat dicapaiialah dengan"pelancapan"ataupelurusan(streamlining), roeski secaraurnummasih harusdiuji padaproduksi kendaraanyangdilempar di pasaran.Indikator utamapelancapanini ditunjukkan dengan besarnya Coefisien of Drag
'ls
(Cd). Makin besarCd, makin besar tahanan aerodinamik,mobil makin kurang aerodinamis. Demikiansebaliknya,makin kecil angkaCd, tahananaerodinamikmakin kecil dan mobil akan lebih aerodinamis. Tahapawal perkembangantahananaerodinamik dimulai padaawal abad20 denganusahamengadopsilangsungberbagaibentukbodi streamline dari rekayasaindustri lain sepertiindustri kapal. torpedo,pesawatterbang.Bentuk-bentuk kendaraanyang dirancangsangattak cocokdengan kondisijalan yangadapadasaatitu. Kecepatan yang dapatdicapaipadasaat itu padajalan yang jelek dan daya mesin yang reudahmenimbulkan berbagaimasalahsehinggatahananudarahanya memberi efek yang kecil terhadapperubahan kecepatanmaupunkeiritan bahanbakar. Tahapberikutnya ditandai denganusnhauntuk rnenerapkanpengetahuanmekanika fluida yang dicapaipadaaerodinamikapesawatterbangpada rekayasakendaraan.Tujuannyaadalahmembuat kendaraanyang aerodinamis. Para perancang pesawatterbangnaembuatsejunrlahbentuk kendaruan yang hampir semuanyadapat dijalankandi jalan raya, sepertiWE Lay, E Emerling, dan W Kamrn(Hucho, Janssen& Ernrnelmann,1975). Hasil yangpaling besaradalahapayangsekarang dikenaldengan"Kamm tail". Suksesini memenuhi kebutuhanprinsip kendaraanyang aerodinarnis tanpapanjangyang berlebihandan bagian belakangyangmemanjang. Tahapketiga, adzlahhasil kemajuantahapan sebellmnya.Pengkajiansecaraintensifberituk detil dari keseluruhanbentuk bodi kendaraan nnenjadipilihan utamaagar menjadi lebih mempunyai karakteristik aliran yang baik, tanpanengorbankanbentuk-bentuktertentu yang sudah streamlineatauaerodinamis.Prosesintensifikasi inilah disebut OptimisasiDetil Bodi. Gannbar 1 menunjukkanperkembanganirend bentuk bodi kendaraanpadaketiga tahap tersebutyang dilakukan paa ahli. BerdasarevaluasistatistikolehHucho, Janssen & Enr-melmann(1975) dari berbagaimobil Eropa yang diproduksi massaldapat disimpulkan bahwadiperlukanpengujiandatatertentujika suatu mobil diperhitungkanakurasi penghitungannilai Cd-nya.PenururanCd padaawal abad20 dan 0,8 sampaipadaCd : 0,46 didorongoleh dua hal. Pertama,arltaraPerangDunia I dan Perang Dunia II dimanadibutuhkanmobil yangpaqiang, rendahdan halus padadetil. Unruk mengurangi
-l
rrtNt 1996 NO.6.TH.U lakukan sedangreduksi Cd yang terjadi dapat dilihat padadiagramdi bagian kanan' Denganmemvariasikanperubahan-perubahan detil bodi padabagian depankendaraantahap demi tahapdapatdisimpulkan bahwaperuAahan dari bentui dasar 1 denganmelakukanmodifikasi A, A+B, A+B+C, A+B+C+D, dAN A+B+C+ D+ E berturut-turutakanmenurunk a nC d 4 % , 1 3 % , 1 7 % , 1 9 % , 2 1 % s a m P a i pada bentuk optimum 33 7o' Dari modifikasi L*ot rk, nilai yang optimum yang dapatdicapai untuk pengurangantahananaerodinamiknyasecara beriahapnamunoptimis' Dengankata lain' secarakeseluruhandapatdilakukanpengurangan tahananaerodinamikmeski sedikit-sedikit dengan eksperimenYangteliti. Hasil lain dari konfigurasi Metoda Optimisasi Detil Bodi bagiandepanmobil ini dapatdiperiksa gambar5. pada ' Peiubahandari bentuk dasarke hidung/bodi mobil denganberbagaibentukuntuk mencapai bentuk yang optimum. Padagaris yang-tebal *"ogumbit unrnan untuk reduksi C9 !2 71'.ke' mudianberturut-turutt3 %, t3 % dan L4 % yang opDenganmetodaini dapat dicapaibentuk ini timrim. Dengankata lain pengertianoptimum diyang-bisa merupakanoptimisasiyang praktis lakukan untuk mendapatkan Cd yang paling ren-
nilai Cd luasanfrontal harusdikurangi, agat rc' duksi tahananaerodinamik tercapai' Yangkedua reduksi tahananaerodinamikdapattercapaidengan memperkenalkankendaraannotch back, fast back dansqunreback Sihat gambu 2). Denganmengubahbetbagaibentuk dan ukuran bagian tertenhl secarabefiahap,perubahanCd dicatat. Dari hasil-hasil catatandapat dilihat bentuk dan ukuran yang mana yang dapatmengurangi besarnyakoefisien drag. C. Metoda Optimalisasi Detil Bodi Metoda ini dikenalkanoleh VolkswagenWerk AG Jermanberdasarpostulatbahwakonsepperkembangantahananaerodinamikdapat berjalan tahapdemi tahap. Perbaikanaerodinamikdapat diusahakanhanyadalambentukperubahandetilnya bait<'dilam rancanganujung depan(hidung mobil), sayaprecik bawah(spotler), rangkapenguat kaca,penurutransudut atapbelakang,dan sebagainyakemudiandilihat pengaruhnyaterhadap penguranganCd maupunkeiritan bahanbakar. BerdasarpenelitianHucho, Janssen& Emmelmann (1975) yang ditakukan denganmodel skala penuhkendaraanVW 1600 X dengandata : daya mobil 55 kW berat 1060 kg, dan luasan frontal (F) 1,77 m2 dan ban radial didapat data di kota, pensebagaiberikut : padapengendaraan guranganCd berturut-furut dari 0,5 (basis)ke Cd O,+, Oro Cd 0,3 dapatmenghematbahanbakar 3 di jalan Vo, dan5 %. Sedangpadapengendaraan mengakan itu perubahan Cd bebasharnbatan Semen' 22 7o. 10 dan sampai bakar hematbahan tara patJamobildengandesainbodi dari komposit mengambilperanpenghematansampai5 Vodan ll io. SecarakeseluruhanperubahanCd signifi(lihat gambar3). kan terhadappenghematan Perancangan hidung kendaraan Pengaruhbenrukujung depanhidung mobil pada ahanan aerodinamikmeqiadi subyek yang utama datam berbagaipenelitian untuk menetapkanseberapa tingkat pengurangantahananaerodinamik yang maksimumdapatdicapaidenganoptimisasi ruo"aog* hidung kendaraan.ProsedurOptimisasi Detil Bodi denganmenghitungpenguranganCd yang terjadi sepertigambar4, penekananutamanya padabentuk mobil ukuran madya. Padabagiankiri ditunjukkanperubahanbentuk yang di-
t6
dah. Sebagaicontoh pada pelaksanaanyang se6' uotggohoyu dapat diperiksa pada gambar pemajuan "f"i'ancuogan" hiduog mobil dengan hidung A dan pemasangansayaprecik a'.serta friOungg dan sayaprecik b' Denganpenambahan hidung A dan B taripa sayaprecik pen-gurangar A + Cd haiya 4 %, sementatadengankombinasi + b a, Cd dapatdikurangi lL % dm kombinasiB dapat mengurangiL6 Vo' Ini menunjukkanbahwa pelgaruh ujung depansayaprecik tidak hanya aliran L.rdur", efekpenutupan/penyelubungan sekecepatan mengurangi (yang akan bawah bodi juga pengaruh tetapi mobitr) bodi panjangfawah ptitt*tt* distribusi dan aliran atasdan alir"". an yang lewat sisi sampingkendaraan' PemnsanganSaYaPRecik (SPoiIer) Untuic sayaprecik depan,kualitas aliran udara yang melingkupi pada bagian bawah dan.ketebaluo iupit*o bataspada bagian bawah mobil amat pada memegailgperanaL Efek sayaprecik depan mounful( gaya angkat hhanan aerodinamik dan
NO.6,TH.V. JUM 1996 bil VW coupe1600X Brasil dapatdilihat gambar 7 . Dafi pemasangan berbagaisayaprecik pada berbagaititik dapardijelaskansebagaiberikui: PadaA, dengansayaprecik 2A, 40" 60 di_ banding tanpasayaprecik terjadi penurunanCd relatif kecil. Sedangpada B, penurunanfajann pada sayaprecik 40, sementarapada C turun sedikit (pada20) kemudiannaik dengantajarn denganpemasangansayaprecik 40 dan 60, Fe_ ngaruh pemasangansayapreeik tersebutterhadap koefisien gaya angkat (Ct) dapar dilihat pada gambar7 diagramkiri bawah. Secarasignifikan pemasangan sayaprecik, akan rnenurunkangayaangkat,sehinggapengendaliau kendaraanpadajala:r raya lebih mantap. Disampingitu sebagaiperbandinganekstrim, dipasangsayaprecik Zs denganpanjang90, 120, dan 160mrn.Cd akanbertambah,Cl akan turun drastis.Sedangpadagambar7 diagrarnkanan bawahdisertakanbesarnyagaya angkatpada3 contoh pemasangan sayaprecik. Tanpasayapre_ cik, gaya qngkatpating besar,dan pernasangan K 120 gayaangkatturun" ldamundari segi Fertirn_ barrgatxestetikasayaprecik K 120 ini sangatcidak estetik. Perancanganbagian belaknngbodi Salahsatucontohoptirnisasibentukbelakang bodi padakendaraannotcbackdapatditihat pada gambar 8. Terlihat aclanyapengaruhketinggian bagasi (z) terhadapCd. pada bentuk bagasidasar dengairketinggian-30 sampai+ 100 relatif tidak terjadi perubahanCd. Elevasibodi 100 - tr50terjadi penurunanCd 8 % (dari 0,4 ke 0,37)" Bila bagianbelakangdibuat bentuk sepeftiB (station wagon),Cdnya0,38 lebih ringgi 3 Vodan bentuk A rneskipunmasih lebih rendahdibandins bentuk dasar.
lebih kreatif dalammemahamiupaya-upayapenurunan koefisien drag yang pada akhirnya mempengaruhiterhadapkeiritan bahanbakar, estetika maupunkinerjamesin. E. Kesimpulan Tahananaerodinamikmerupakansalahsatu tolok ukur perancangandan operasikendaraan yang di masa-masa yang akan datangnnenempati posisi yang penting.Persamaan kerja yangmenyangkut tahananaerodinamikmemangkompleks, sehinggadalampengajararrfryabanyakditernui kendaladiantaranyaketerbatasan kajian teoretik,hasil-hasileksperimenmaupunkomputasi" DenganmetodaOptimisasiDetil Bodi, kajian tahailanaerodinamikdan pengaruhnyaterhadap parameterkendaraanlainnva dapatlebih mudah diikuti dan diapresiasioleh nnahasiswa. Dengan memanfatkandata-datariset mengenaihal itu ditrrarapkan bahasannoeqjadilebih menarik. BA.FT'AR.BACAA,N : Harijono Djojodihardjo. (1988)" FengaruhAerodinamik padaprestasidan dinarnika kendaraan bermotor.MakalahdisampaikanpadaSimposiurnMahasiswaTeknik Mesin III di UI. 11i5 April 1988. F{ucho,WH., Janssen, n-.J.& Emmeirnann, H.J. (1975)"The Optimizafionof Body Derails- A Mcthod for reducingthe AerodynamicDrag of RoadVehicles.AatomotiveAerodynamics. SelectedPapersthrough 1977. Wanendale: SAE,Ine. Kelly, Kent B. & Holcombe,Hary l. (1977). ,Aerodynamics for Body Engineers.Automotive Aerodynamics.SelectedPapersthrough 1977.Warrendale:SAE, trnc.
S" Fernanfaatannya umtad
Wong,J. Y. (197S). Teoryaf GroundVehictes. New York ; JohnWiley & Sons.
L7
NO.6.TH.UTUNI1996
Ul
o (J
E
o
.= E o (u
drag peng*rangan 3. P*rkaabaaga* G*eber deha$e dalaub*beraPa
!
a
tras* beattkbs*i teeda:aas saabart. *erhe*a*4aa
=-1?o/a
:-13% =-13Va
dex!ta&eP {" ec*tchtabaP $anbar &eiitr$s{i SPtisisa*! net*€a
*)* pa*ab*leltare*allen J" &i*k p*nqrlrangae Gacbac berbaqai P**qen6araaa baharPada
18
[email protected]{"V WM 1996
VWeosrosiltrGCICI X
finn,aEt, tr*n!iiglrl,l;ri iii$uEtr rrri.i;i r:irh1,, me*earlhelltuk yeuuop;;imun
@.@l@"@
#axhi*s 6. S*ps€sF;an fui*u*q Sasspe!}.sr s*bii
:J i,iir+t.lc+.i *daaag+.i el.t ;** i i:r::tt.tiii l;+e** nl "1{a*,1;*,;e
io
