rr J f,4SW
'?i,fo
lI,I' r f
Kfro
t$$Neila2-454e
FNBtrEENINES
$13ffifr1tff1fi*:l ffinffilffiffif,L Tsffi,m ?$t$s[fi[d*\m ''--/ '' FHNINGiHFITFIN FHFIFIH XLMU TEHNIH MSH|N UNTUH EFIHEIETH"' KHSEIIHHTEFTFIFIN trFIN IdEfIIFINETIFIIFIH
DITERBITKAN OLEH: JURUSANTEKNIKMESINDAN INDUSTRI FAKULTAS TEKNIK MADA UNIVERSITAS GADJAH
ttio'or/ vol' 01/rHN'zorz l,
qm,,#,,_,t q*t ff-
,:.'l
ry#
',',ff,,|ry*,qW',#"k-EF*ffi* ruffi#
j
PROCEEDTNG PEAIINGKATAI{ PERAN ILMU TEKNIK MESIN UNTUK KESEJAIITERAAN DAi\t KEMANDIRIAI{ BANGSA DEWAN REDAKSI PenanggungJawab: Ir. Muhammad Waziz Wildan, M.Sc., Ph.D.(KetuaJurusan Telvtik Mesin dan Industri, Fakultas Teknik UGM) Ir. Subaryo, Ph.D.(SelcretarisJurusan Teknik Mesin dan Industri, Fakultas Teknik UGM Panitia Pengarah: Prof. Mulyadi Bur (Sekjend BKS-TM) Ketua Jurusan/Deparlemen/ProgramStudi Teknik Mesin dalam BKSTM se-Indonesia Ketua: Prof. Harwin Saptoadi Sekretaris: Dr. GesangNugroho Bendahara: Dr. Kusmono Dewan Redaksi: Dr. Deendarlianto Dr. Suyitno Dr. Khasani Dr. Made Miasa Reviewers: Prof. Harwin Saptoadi Dr. Deendmlianto Dr. Suyitno Dr. Khasani Dr. Made Miasa Dr. CesangNugroho Dr. Kusmono Dr.AdhikaW. refleAthe andnot necessorily in thepopersare thoseof theouthorsthemselves Thestotements ondopinionexpressed orgonizers. by ortradenomedoesnotimplyendorsement Anymentionof company opinionof theeditorsandorganizers. Foculty,GadiahModalJniverswNot to be commercially of Engineering Mechonicol Copyright@ 2072,Deportement 2072 November October permr'ssion lndonesiq, inYogyakarta, Printed meanswithoutwritten byany reqroduced ,/
ISSN: 23$2 - 4542
ilililililf ffiilil
DAFTAR ISI SusunanPanitia
ii
KataPengantar
V
......'..............
DafarIsi ...............
vi
A. Kelnote Sneech GEOTHER]VIALENERGY AI\D ITS F'UTT]RE RyuichiITOI...........
I
A STUDY ON PT'LSEDETONATION ENGINE IN JAPAII ShigeharuOhyagi
40
Ii{NOVATIVE JAPANESD WASTE-TO.GREEN PRODUCT TECHNOLOGIES FOR ESTABLISIIMENT OF SUSTAINABLE WASTE MANAGEMENT SYSTEM IN DEVELOPING COI]NTRIES Kunio Yoshikawa
47
B. KonversiEnergi Split Turbin Sebagai Pembangkit Listrik Tenaga Air Mikro Darwin Rio Budi Syaka,Edward Leonard Dan Dyah AruWulandari (KE - 002)
82
Pengaruh Jarak Antara Katup Dan Tangki Pengelak Terhadap Efek Water lfammer 87 JennyDelly, Welly Liku Padang(KE - 003) Perbandingan Performansi Pompa Ilydram Membran Dan Bola Made Suarda(KE - 004)
Dengan Katup Tekan Model Plat'
Studi Numerik Penambahan Momentum Aliran Melalui Rectangular Turbulator (Brt) Di Depan Leading Edge Herman Sasongko,Heru Mirmanto, Sutrisno (KE - 005)
93 Penggunaan Bluff 100
Numerical Investigation Of Dynamic Stall For Non-Stationary Two-Dimensional Blade Airfoils 106 G.S.T.A.Bangga,H. Sasongko(KE - 006) .......... Visualisasi Dan Signal Processing Dari Data Liquid Hold-Up Aliran Plug Air-Udara Pada Pipa Horizontal Okto Dinaryanto,NaufadhilWidarmikolndarto,Deendarlianto(KE - 007) ................... 113 Pengukuran Liquid Hold-Up Dan Kecepatan Gelombang Aliran Stratified Air-Udara Pada Pipa Horisontal 120 Akhmad Zidni Hudaya, lndarto, Deendarlianto ( KE 008) AnalislrlYilai Kalor Bahan Bakar Limbah Padat Fibre Dan Shell Pada Pabrik Kelapa Sawit Di Pt. Buana Karya Bhakti Kalimantan Selatan 126 RachmatSubagyo,I Wayan Wawan Mariki, Rudi Siswanto(KE - 009) ..........
vtl
Sifat Mekanik PapanKompositPolisterenlseratSabutKelapa( MechanicalProperties Fiber CompositeBoard) Of Polysteryne/Coconut SamsulRizal,Hanif,SulaimanThalib ............. ....1667 ( M A T -0 6 1 )....... PerancanganDan AnalisisStruktur KompositBilah Turbin Angin KecepatanRendah MenggunakanPendekatanAnalitik Dan Numerik DjarotWidagdo HendrixNoviyantoF, HendriSyamsudin, -0 6 2 )................. ............1670 (MAT PemetaanKorosiAtmosferik LogamStruktural Di KawasanLandaanTsunamiAceh 2004 M. Ridha"Joli Supardi,SyifaulHuzni,S.Fonna ........1676 ( MAr- 063)................. PengaruhBebanSiklik TerhadapPerilakuKorosi Lelah Baja TahanKarat Aisi 304 DalamLarutan 3"5%Nacl SyifaulHuzri, Herdi Susanto,M. Ridha ............1681 ( MAT -0& )................. EvaluasiSistemProteksiKatodikAnoda Korban PadaSubmersiblePump MenggunakanBem-3dDomainThk Berhingga S. Fonna Arismawan,M. Ridha, S. Huzni, H.M. Zebua
1686 Pengaruh Medan Elektromagnetik Dan Parameter PengelasanDalam Penetrasi PengelasanTungsten Inert Gas (Tig) Ario SunarBaskoro,Frisman Sitanggang,Yogi Adrian, Winarto
( MAT - 066)......................
1690
Kajian PengaruhParameterProsesFriction Stir SpotWeldingTerhadapKekuatan Tarik LasanPadaAluminium Tipis A1050 GandjarKiswanto, Ario SunarBaskoro,DedenRahayu,A.A. Dian Nugfoho,Suwar-sono, Winarto .......1697 (MAT -067 )................. PengaruhPengaturanParameterLas LaserNd-YagTerhadapKualitasPengelasan PadaMikro Kapsul TerapiKanker Laju DosisRendah Ario SunarBaskoro,DiandonoKuntjoroYoga ..........1704. ( MAT - 068)................. RekayasaPermukaanDenganDeformasiDingin, SandblastingDan Electropolishing PadaImplan OrtopediDynamicsCompressionPlate(Dcp) U. A. Salim,A.Hutama Suyitno,Puntodewo, ........1709 ( MAr- 069)................. RancangBangunFrameSepedaUrban
MAT _ 065
ProceedingSetninarNasionalTahunanTeknikMesinXl (SNTTMXl) & ThermofluidlV . UniversitasGadjahMada(UGM),Yogyakarta,16-17Oktober2O'12
EvaluasiSistemProteksiKatodikAnoda Korban padaSubmersiblePumpMenggunakan BEM-3D DomainTak Berhingga M. Ridhal,S.Huznil danH.M. Zebuar S. Fonnal,Arismawan2, t JurusanTeknikMesin,FakultasTeknilg'Universitas SyiahKuala z3lll,lndonesia BandaAceh Jl. Tgk. SyechAbdulRaufNo.TDarussalam, t JurusanTeknikIndustri,FakultasTeknilqUniversitasSyiahKuala BandaAceh,231ll, Indonesia Jl. Tgk. SyechAbdulRaufNo.7Darussalanr, E-mail:
[email protected]
Abstrak Perencanaandan evaluasi sistem proteksi katodik anoda korban pada umumnya masih bergantungkepada hanyaakandiketahuisetelahsistem pengalaman operatordanbersifattrial-and-error,sehinggacacatperencanaan tersebut berjalan. Akibatnya banyak struktur akan tetap terkorosiowalaupun menggunakansistem proteksi. dan mengaplikasikanBoundary ElementMethod (BEM) 3D Penelitianini bertujuanuntuk mengembangkan domaintidak berhinggauntuk mengevaluasisistemprotelsi katodik anodakorban.BEM dikembangkandengan asumsibahwapadaelektrolit sistemproteksitidak ada ion yang masukatau keluar,sehinggadapatdimodelkan sebagaidomainLaplacedenganstrukturyang diproteksidan anodakorbansebagaikondisi batas.Nilai potensial persamaan Laplace.Sistemproteksidapat dandensitasarusdiseluruhbatasdapatdiketahuidenganmenyelesaikan dianalisadenganmurggunakandata potensialdan densitasarus tersebut.BEM 3D yang dikembangkanini purnpyangbekerjadalamlingkunganair laut. diaplikasikanpadasistemproteksikatodikanodakorbansubmersible Materialpompaadalahbesicor dandilindungidengananodajenisaluminium.Konduktivitaselektolituntuk sistem proteksitersebutsebesar0,0357S/rn Sistemproteksikatodik ini dievaluasidenganmelihatpengaruhjarakanoda korbanterhadapdistibusi nilai potensialpadapermukaanpompa Hasil simulasimenunjukkanbahwaBEM 3D domain tak berhinggaberhasil dikembangkandan diaplikasikanuntuk evaluasisistemproteksi katodik anoda korban. Keywords: korosi, sistem proteksi katodik anoda korban, BEM, domain tidak berhingg4 simulasi
Pendahuluan Korosi adalah salah satu permasalahanyang dihadapi dunia dan telah mengakibatkan kerugian yang sangat besar. FHWA (Federal Highway Administration; Badan Jalan Raya Federal Amerika Serikat) melaporkan bahwa total kerugian langsung akibat korosi di AS adalah $ 276 milyar (sekitar 3,1 o/odan GDP AS) (NACE 20AD. Secarakeseluruharukerugian akibat korosi untuk dunia diperkirakan melebihi $ 1,8 nilyun (Schmitt et al. 2009). Selain itu korosi juga merupakan penyebab utama kerusakan dan kegagalan pada kebanyakan infrastnrktur. Karena it4 upaya pemeliharaan dan ongkos meminimalisir memperpanjang umur infrastmktur merupakan hal yang sangatmendesak@roomfield 2W7). Berbagai macam sistem proteksi telah digunakan untuk melindungi infrastruktur dari serangan korosi. Salah satunya adalah sistem proteksi katodik. Namun sistem proteksi katodik sulit dievaluasi tanpa terlebih dahulu mengaplikasikannya di lapangan. Hingga saat ini perancang hanya bergantung kepada pengalaman dan trial-and-eror. Karena itu dibutuhkan metode
untuk mengevaluasi sistem proteksi katodik sebelum sistem diaplikasikan. Penelitian ini bertujuan untuk mengembangkan metode evaluasi sistem proteksi katodik anoda korban dengan menggunakan Boundary Element Method (BEM) 3D domain tidak berhingga. Kemudian metode ini diaplikasikan untuk mengevaluasi sistem proteksi katodik anoda korban submersible purnp (pompa benanrl)yang bekerja dalam lingkungan air laut.
1686
Pemodelan Sistem Proteksi Katodik Anoda Korban Pemodelansistem proteksi katodik untuk domain tidak berhingga dilakukan dengan mengasumsikan air laut yang berada disekitar infrastruktur meliliki batas fo dengan p tidak berhingga (Gambar 1). Permukaan anoda korban adalah f-r dan permukaan pompa benam adalah f,a. Gambar 1 menunjukkan model umum untuk sistem proteksi tersebut. Konduktivitas elektris air laut (r) diasumsikan seragamdan tidak ada akumulasi atau kehilangan ion pada seluruh domain.
MAT - 065
Proceeding seminarNasionalrahunanTeknikMesinxl (SNTTMXl) & Thermofluid lV Universitas GadjahMada(UGM),yogyakarta, io-tz ot
Gambar 1. Model umum sistem proteksi anoda korban
r-_L"t i M6tor
Potensial di dalam domain air laut (O) dapat {il9A9fnan menggunakanpersamaanLapl-ace(Aoki & Kishimoto1990;Miyakasaet al. t99g):
Y'{=o
dio
(1)
Densitas arus (i) pada domain adalah :
.46
(2)
l=-K:
0n
dimana r adalah konduktivitas elektrik dan AlAn adalah turunan terhadapvektor normal. Kondisi batasPersamaan(l) adalahsebagaiberikut : -
io : f"(i)
di f-r
(3)
-
Q. : f"(i)
di r.2
@)
lmpelldr Suclionbell
I Gambar 2. Submersiblepurnp yang ditinjau dalam studi kasus(Miyakasaet al. 1998)
dimana f,(i) dan f"(i) adalah fungsi non-linear yang merepresentasikan kurva polarisasi eksperimental untuk anoda dan katoda. Prosedur standar BEM akan menghasilkan persamrun berikut:
-{i}' "ntiyll
(s) {n"edal
dimana penjelasandetil matriks tH1 dan [G] diberikan pada referensi (Brebia 1980; Brebbia & Domiguez 1992). Subskrip p, 4 dan c merepresentasikankuantitas padafo, f.1, dan f*2. BEM digunakan untuk menyelesaikan pers:rm:uln Laplace pada Persamaan(l), jika kondisi 6atas pada Persamaan (3) dan (4) diketahui. Dengan menyelesaikanpersamaanLaplace, potensial, d* 0, densitasarus, /, pada seluruh per.ukaan logam dapat diketahui.
{lterl
sistem proteksi katodik pompa anoda50 mm
./ MAT - 055
Proceeding SeminarNasional Tahunan TeknikMesinXl ($NTTMXl) & Thermofluid lV Universitas GadjahMada(UGM),Yogyakarta, 1&17Oktober 2012 dengan'anoda Sehingg4 potensial pada permukaan pompalkatodadibawatr anoda memiliki nilai yang paling tingei seperti yang diperlihatkan dalam Gambar6. Pada jarak anoda 350 mm, nilai potensial pada permukaankatoda relatif lebih seragambaik untuk permukaanyangjauh dari anodamaupm yang dekat dengahanodaKondisi ini dapatdilihatpadaGambar8 yang menunjukkannilai potensialpermukaankatoda dibawahanodaseragamdengan yanglain. Potensiallcatoda(mY) &74.4e7
[+rr Iors
J47r.or f+rs,ot r{7$,m 476.OrC Poleffial moda(mv)
Gambar 4. Model sistem proteksi katodik pompa benamdenganjarakanoda350mm
,sl ,0t
Tabel 1. Parametersimulasi Material Dornoa Besicor Material anoda Aluminium
KonduktiviAs elektrolit
7? .74
-979.6
0.0357S/m
cr I
J,J
Pada penelitian ini, simulasi hanya dibatasi untuk jarak antarapompadan anoda menganalisa,penganrh terhadap distribusi potensial dipermukaanpompa. Gambar 3 dan 4 menur{ukkanmodel tiga dimensi untuk sistemprotelai katodikpadapompayang dikaji dalampenelitianini. Tabel I memberikan parameter-parameteryang digunakandalamsimulasi.Kurva polarisasiuntukbesi cor dan aluminium yang digunakansebagaikondisi bataskatodadananodadiambil dari referensi(Aoki & Kishimoto1990).
Gambar 5, Dishibusr potensial pada permukaan pompadananodauntuk jarak anoda 50 mm Potensialkafioda(mV)
17^.w7 f,47r f+zc
f+ro.or f47S.0r
f+zo.m -676.0r4 Ilasil Simulasidan Pembahasan Gambar 5 dan 6 menunfukkan hasil simulasi disribuasi potensialpadapermukaan katodadananoda untukjarak anoda50 mm. Sementar4Gambar7 danI memberikandisribusi potensial untuk jrak anoda 350mm. Hasil simulasi denganjarak anoda50 mm menghasilkandisnibusinilai potensialproteksikatoda sebesar-675 mV hingga 475,012 mV. Sedangftan simulasi denganjarak anoda 350 mm memberikan disfibusi nilai potensial proteksi katoda {75 mV hingga {75,004 mV. Padajarak 50 mnq terjadi polarisasikatodik pahng tinggi. Polarisasi yang tinggr menyebabkanaxus proGksi terkonsentrasipada daerah yang terdekat
iY
4 Gambar 6. Distribusi potensial permukaanpompa dibawahanodauntukjarakanoda50 mm
1688
MAT _ 065
ProceedingSeminarNasionalTahunanTeknikMesinXl (SNTTMXt) & ThermofluidlV UniversitasGadjahMada(UGM),Yogyakarta,16-17Oktober2012
Hasil keduasimulasidiatasmenunjulcan balrwavariasi jarak anoda korban pada simulasi ini menghasilkan perbedaan distibusi potensialpadapermukaankatoda. Dari dua jarak yang ditinjau didapatkan batrwa simulasi denganjarak anoda 350 mm memberikan distribusi potensial katoda yang lebih seragam sehinggaproteksimenjadilebih optimal.
Kesimfuulan Dari hasilsimulasi,dapatdiambilkesimpulan yaitu: 1. BEM 3D domain tidak berhingga telah dikembangkan dan diaplikasikan untuk menganalisa sistem proteksi katodik anoda korbanpadasubmers iblepump. 2. Jarakanodadenganpompaberpengaruhterhadap distribusipotensialdibagianluar pompa,sehingga variabel ini menjadi penting dalam mendesain sistemproteksikatodikanodakorbanyangefektif.
Potensialkatoda(mV)
476.01
UcapanTerima kasih
I I
d75.01 {75.02 Potensial anoda (mV)
-979.64 -979,6E -i79.72
Penelitianini didanaioleh skim DosenMuda dengan nomorkontrak 053ruN11.2ILTlSP3/2An Referensi Aoki, S & Kishimoto, K. Aplication of BEM to GalvanicCorrosionandCathodicProtection.Topicsin BoundaryElernmt Research.Editor: Brebbia C. A. pp.65-85(l 990) Springer-Verlag.
"979.76 479,8
.979,€98
*Y
Brebia, C.A. The Boundary Element Techniquein Engineering,Newnes-Butterworths, London(l 980)
#,--J
Brebbia,C.A. & Domiguez,l. BoundaryElementsAn Introductory Course, f €d.o Computational MechanicsPublication(1992)
Gambar 7. Distribusi potensial pada permukaan pompadananodauntuk jarakanoda350mm
Broomfield" J. P., Corrosion af Steel in ConcreteUnderstandingInvestigationand Repair. 2d edition. Taylor & Francis.London.(2M7)
Potensialkatoda(mV)
MiyakasaM., Takayam4H., Amaya,K., & Aoki, S., CombinedBEM Analysis of 3D and Axisymmetric Regionsfor CathodicProtectionDesign of Seawater Pump, Corrosion,Nace International,PaperNo. 689 (lee8) NACE, Cost of Corosion Study Unveiled, A Suppletnent to Material Performance, NACE Intemational. http://www.nace. orgy'uploadedFiles/Publications/ccsup p€df; (2002)(diaksespada16Mnet20l2)
ry
{e-?( Gambar 8. Distribusi potensial dibawahanodauntukjarakanoda350mm
pompa
Schmitt,G., Schiitze,M., Hays,G.F.,Burns,W., Han, E.H., PourbairqA. & Jacobson,G. Global Needsfor Knowledge Dissemination, Research" and Developmentin MaterialsDeteriorationandCorrosion Control. The World Corrosion Organization (WCO). http:/lwww.corrosion.org/imageilndex/white paper.pdfl(2009)(diaksespada16Maret2012)
1689
