Optimalisasi Peran Teknik Mesin Dalam Meningkatkan Ketahanan Energi

Seminar NasionalTeknikMesin X JurusanMesinFakultasTeknik UB

2-3 November 2011 ISBN 978 – 602 – 19028 – 0 – 6

Optimalisasi Peran Teknik Mesin Dalam Meningkatkan Ketahanan Energi Ketua Peyunting Dr.Eng. Yudy Surya I,ST.,M.Eng. Sekretaris Penyunting Dr. Slamet Wahyudi, ST.,MT. Penelaah Ahli Prof. Dr. Ir Pratikto, MMT (Universitas Brawijaya Malang) Prof. Ir. ING Wardhana, M.Eng., Ph.D.(Universitas Brawijaya Malang) Dr.Eng. Anggit Murdani, ST.,M.Eng. (POLINEMA) Dr.Eng. Budi Prawara,ST.,M.Eng. (LIPI-TELIMEK) Penyunting Pelaksana Francisca Gayuh Utami D, ST., MT. Tata Letak Fikrul Akbar Alamsyah, ST Dodik & Very Cetak dan Distribusi Totok S. Penanggung Jawab Ketua Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Brawijaya Malang Perancang Sampul Dodik & Very Penerbit Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Brawijaya Malang Jl. MT. Haryono 167 Malang 65145 Telp./Fax. +62-341-554291 Email: [email protected]

The statements and opinion expressed in the papers are those of the authors themselves and not necessarily reflect the opinion of the editors and organizers. Any mention of company or trade name does not imply endorsement by organizers.

ISBN: 978 – 602 – 19028 – 0 – 6 Copyright © 2011, Departement Mechanical of Engineering Faculty, Brawijaya University of Malang Not to be commercially reproduced by any means without written permission Printed in Malang, Indonesia, November 2011 SNTTM X | i


2-3 November 2011 ISBN 978 – 602 – 19028 – 0 – 6

KATA PENGANTAR Dengan mengucap syukur alhamdulillah ke hadirat Allah Yang Esa yang tiada tuhan selain-Nya, kami selaku Panitia Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin X Tahun 2011 Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Brawijaya Malang dapat menyelesaikan prosiding abstrak ini. Cinta Kasih-Nya yang tak terhingga mendorong kami untuk semangat dalam kegiatan belajar mengajar yang tak pernah putus sampai masuk liang lahat, khususnya dalam hal ini ilmu-Nya yang kita tekuni bersama yaitu rekayasa keteknikan. Prosiding ini diharapkan mampu menampung para peneliti, praktisi, pemerintah dan mahasiswa untuk mengkomunikasikan hasil-hasil penelitiannya. Prosiding ini juga merupakan sebuah wujud tanggung jawab bidang teknik mesin dalam menyumbangkan pemikiran, ide dan hasil penelitian sehingga mampu diaplikasikan ke masyarakat dan guna mendukung ketahanan energy di Indonesia. Bertolak dari hal tersebut maka Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Brawijaya Malang menggelar event akademik Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin X Tahun 2011 yang bertajuk: “Optimalisasi Peran Teknik Mesin dalam Meningkatkan Ketahanan Energi” Diharapkan dengan adanya seminar nasional ini, para akademisi pemerintah peneliti dan atau praktisi dapat menambah wawasan mereka serta menerapkan pengetahuannya tersebut dalam dunia engineering untuk mengoptimalkan ketahanan energi nasional. Selanjutnya akan terbina suasana akademis yang nantinya dapat dikembangkan menjadi wujud kongkrit di masyarakat pada umunya. Semoga Allah Yang Maha Pengampun meridhoi jerih payah kita semua. Amien.

Malang, 1 Nopember 2011

PANITIA SNTTM X

SNTTM X | ii


2-3 November 2011 ISBN 978 – 602 – 19028 – 0 – 6

DAFTAR ISI KATA PENGANTAR ................................................................................................ ii DAFTAR ISI .............................................................................................................. iii KEYNOTE SPEAKER Tantangan Keilmuwan teknik mesin di bidang nuclear reactor safety Deendarlianto .......................................................................................................................... 1 Rancang Bangun dan Aplikasi Engine Rusnas 500 cc I Nyoman Jujur ........................................................................................................................ 10

BIDANG KONVERSI ENERGI Peningkatan Efisiensi Pembakaran Tungku Kayu Bakar Tradisional Dengan Modifikasi Disain Bambang Yunianto, Nazarudin Sinaga ..................................................................................... 24 Studi Pemanfaatan Briket Kulit Jambu Mete Dengan Kombinasi Sekam Padi Dan Tongkol Jagung Sebagai Bahan Bakar Alternatif Lydia M Salam, H Baharuddin Mire, M. Fachry. A.R............................................................... 29 Efek Ash Campuran Batubara Mutu Rendah Terhadap Potensi Pembentukan Slagging dan Fouling Pada Boiler PT. Semen Tonasa Ismail....................................................................................................................................... 37 Pengembangan Bahan Bakar Briket dari Campuran Kulit Mete dan Sekam Padi Muchammad ............................................................................................................................ 42 Pengaruh Air Fuel Ratio Terhadap Emisi Gas Buang Berbahan Bakar Lpg Pada Ruang Bakar Model Helle-Shaw Cell I Gusti Ngurah Putu Tenaya, Made Hardiana. ......................................................................... 47 Kajian Numerik Aliran Udara Pembakaran pada Tangentially Fired Pulverized-Coal Boiler Wawan Aries Widodo, Is Bunyamin Suryo, Giri Nugroho......................................................... 52 Perbandingan Simulasi Dengan Asumsi Ideal gas Dengan Kondisi Real gas Effect pada Kasus Combustion Albert Meigo R.E.Y, Romie O.Bura, Bambang Kismono Hadi .................................................. 57 Karakteristik Pembakaran Briket Limbah Tongkol Jagung Dan Sekam Padi Dengan Berbagai Perbandingan Tongkol Jagung Dan Sekam Padi Andi Mangkau, Prof. Dr. Ir. Effendy Arif, M. Eng .................................................................... 66 Efek Katalisator (Broquet) Terhadap Emisi Gas Buang Mesin Bensin Arijanto, Andhika Mahardika ................................................................................................... 76 SNTTM X | iii


2-3 November 2011 ISBN 978 – 602 – 19028 – 0 – 6

Deflagrasi LPG-Udara Yang Melalui Media Porous Jayan Sentanuhady, Desmon Purba, Tri Agung Rohmat........................................................... 83 Perbandingan Antar Berbagai Model Laju Penguapan Tetesan Pertamax Dengan Data Eksperimen Engkos Achmad Kosasih .......................................................................................................... 91 Studi Eksperimental Pengaruh Konsumsi Bahan Bakar Dan Lamanya Waktu Terhadap Laju Pengeringan Pada Alat Pengering Ikan Dengan Memanfaatkan Energi Briket Batubara Aneka Firdaus, ST. MT, Dian Ferdinand, ST............................................................................ 96 Analisis Pemanfaatan Gas Metana (CH4) Dari Limbah Sampah TPA Tamangapa Sebagai Pembangkit Tenaga (2011) Ir. Luther Sule, MT................................................................................................................... 108 Studi Eksperimental Optimalisasi Campuran Bahan Bakar Solar Dengan Crude Jatropha Oil (CJO) Terhadap Karakteristik Motor Diesel Didacta Italia Test Bed T 85 D H.Teguh Budi.SA, Amrifan Saladin Mohruni, Arifin ................................................................. 112 Pemilihan Algoritma Dan Model Potensial Pada Simulasi Dinamika Molekular Tabung Nano Karbon Sebagai Media Penyimpan Hidrogen Supriyadi dan Nasruddin ......................................................................................................... 120 Karakteristik Pembakaran Tungku Gasifier Tipe Cross-Draft Berbahan Bakar Biomassa Adjar Pratoto, Agus Sutanto..................................................................................................... 126 Potensi Unmineable Coalbed Sebagai Penyimpan Emisi Gas Karbondioksida Barlin ...................................................................................................................................... 131 Analisa Perpindahan Panas Akibat Radiasi Pada Rumah Secara Konveksi Paksa Dengan Menggunakan Variasi Warna Cat Putih, Abu-Abu, Kuning Dan Tanpa Cat Eflita Yohana ........................................................................................................................... 134 Kajian Eksperimen Sistem Pendingin Lemari Radio Base System (RBS) Berbasis Termoelektrik Nandy Putra, A’rasy Fahruddin, Wayan Nata, Ridho Irwansyah .............................................. 139 The HAZOP Of HVAC Star Energy Harjanto G , Samsul Kamal, Prajitno....................................................................................... 147 Optimasi Sistem Pendingin Joule-Thomson Dengan Menggunakan Campuran Hidrokarbon Melalui Simulasi Progaram Matlab 8.5 Dan Refprop 8.0 Rizky Arif Hidayat.................................................................................................................... 157 Analisa Perbandingan Kinerja Mesin Pendingin Menggunakan Mc-22 Sebagai Pengganti R-22 Yusvardi Yusuf, Ni Ketut Caturwati, Imron Rosyadi ................................................................. 165

SNTTM X | iv


2-3 November 2011 ISBN 978 – 602 – 19028 – 0 – 6

Analisis Saluran Udara Pendinginan Motor Listrik Pada Lokomotif Diesel Elektrik Traxx Asia Muhamad Faris Naufal Austen, Jooned Hendrarsakti, Yunendar Handoko ............................ 169 Analisa Karakteristik Perpindahan Panas Evaporator Tipe Double Tubular Pipe Pada Unit Pendingin Sistem Absorpsi Difusi Amonia-Air Dengan variasi Beban Pendingin dan Daya Generator Ary Bachtiar Krishna Putra, Prabowo, Khrisma Mahara ....................................................... 177 Pengaruh Penambahan Surfaktan Pada Nano Fluida Al3O3-Air Terhadap Kinerja Loop Heat Pipe (LHP) Wayan Nata Septiadi,, A’ray Fahrudin, Nandy Putra ............................................................. 181 Pengujian Alat Cryosurgery Berbasis Elemen Peltier Ganda Dengan Penggunaan Variasi Probe Nandy Putra, Hamdalah H, Kapa Cossa J, Ridho Irwansyah ................................................. 189 Perpindahan Panas Konveksi Paksa Pada Selinder Ellip Dalam Udara : Pengaruh Aspect Ratio Kaprawi Sahi ......................................................................................................................... 195 Proses Perubahan Fase Material yang Melibatkan Evaporasi dan Sublimasi Pada Pengering Beku Vakum Ekstrak Ubur-ubur Muhamad Yulianto, M. Idrus Alhamid, Nasruddin, Engkos A. Kosasih................................... 201 Pengaruh Model Turbulensi Pada Analisis Komputasi Sintetik Jet Untuk Sistem Pendingin Komponen Mikroelektronik Harinaldi, Damora Rhakasywi, Rikko Defriadi ...................................................................... 208 Kincir Angin Poros Horisontal dengan Sudu Plat Datar Budi Sugiharto ....................................................................................................................... 215 Studi Ekperimental Pengaruh Jumlah Lubang Laluan Udara Pada Alat Pengering Ikan Baung Tipe Rak Menggunakan Briket Batubara Terhadap Laju Pengeringan Ismail Thamrin, Robby Usza Perdana ................................................................................... 220 Experimental Study on the Flow Pattern and Pressure Difference Fluctuation during the Steam Condensation in a Horizontal Annulus Pipe Sukamta, Indarto, Purnomo, Tri Agung Rohmat ..................................................................... 231 Pengaruh Posisi Silinder Teriris Tipe-D sebagai Pengontrol Pasif di Depan Silinder Utama Sirkuler Terhadap Gaya Drag Silinder Utama Sikuler Triyogi Yuwono, Wawan Aries Widodo, Dapot Boni Tua Raja Guguk dan Dahlia Ansisti Pramesti ................................................................................................................................ 236 Pengaruh Variasi Kekasaran Permukaan pada Profil Bola terhadap Distribusi Tekanan dan Separasi Novriany Amaliyah ................................................................................................................ 241

SNTTM X | v


2-3 November 2011 ISBN 978 – 602 – 19028 – 0 – 6

Analisa Frekuensi dalam Pengukuran Kecepatan Aliran Dua Fasa pada Saluran Tertutup Menggunakan Gelombang Ultrasonik Muhammad Agung Bramantya, Khasani, Dzikry Firdausi ...................................................... 249 Studi Eksperimen Performansi Ejector Aliran Dua Fase dengan Fluida Kerja Karbondioksida (CO2) dan Nitrogen (N2) Wawan Aries Widodo, Is Bunyamin Suryo.............................................................................. 253 Pengendalian Pasif terhadap Boundary Layer didalam Flat-Walled Diffuser dengan Suction dan Blowing melalui Rectangular Slot Sutardi, Rinenggo N. .............................................................................................................. 259 Studi Karakteristik Aliran didalam Boundary Layer Turbulen didalam Asymmetric FlatWalled Diffuser 20 o Sutardi, Firchi I. .................................................................................................................... 266 Pemodelan Liquid Jet Gas Pump yang Bekerja Sebagai Vacuum Ejector Daru Sugati, Indarto, Purnomo, Sutrisno. ............................................................................ . 271 Pengaruh Model Turbulensi pada Analisis Komputasi Kontrol Aktif Aliran terhadap Drag Aerodinamika Reversed Ahmed Body Budiarso, Harinaldi, Rustan Tarakka, Sabar P.Simanungkalit ............................................... 276 Pengaruh Penambahan Silinder Pengganggu terhadap Koefisien Tekanan Silinder Sirkular Tersusun Tandem pada Saluran Sempit Berpenampang Bujur Sangkar Wawan Aries Widodo, Ardhanu Usdhiantoko ......................................................................... 284 Karakteristik Aliran dan Perpindahan Panas pada Baffles Ary Bachtiar Khrisna Putra, Djatmiko, Soo Whan Ahn .......................................................... 290 Effect of Installing a thread rod on pressure drop reduction in a channel with two circular cylinder in tandem arrangement Wawan Aries Widodo, Alfin Andrian Permana ....................................................................... 294 Efek Peletakan Injeksi Gelembung Mikro Terhadap Hambatan Total Kapal Model Gunawan, M. Baqi, Yanuar ................................................................................................... 300 Studi Eksperimental Pengaruh Penambahan Disturbance Body Terhadap Karakteristik Aliran Yang Melintasi Sebuah Silinder Sirkular Yang Tersusun Secara Tandem Dalam Saluran Sempit Wawan Aries Widodo, Pratista Hariyanto .............................................................................. 306 Pengaruh Kecepatan Udara pada Wavy fin dan Tube Heat Exchanger terhadap Karakteristik Aliran dan Perpindahan Panas Prabowo, Ary Bactiar, Temaja, Renatho ................................................................................ 312 Adsorpsi Isosterik CO2 Bertekanan Tinggi Pada Karbon Aktif dengan Persamaan Model Tóth Awaludin Martin, Bambang Suryawan, Muhammad Idrus Alhamid, Nasruddin ..................... 318 SNTTM X | vi


2-3 November 2011 ISBN 978 – 602 – 19028 – 0 – 6

Pengaruh Kecepatan Air Pada Pembentukan Gelembung Pada Aliran Air Yang Searah Jarum Nosel Manus Setyantono, Warjito ................................................................................................... 323 Studi Karakteristik Fluida Kerja Hydrokarbon Ramah Lingkungan pada Siklus Rankine Organik (SRO) bertenaga Surya Ruli Nutranta, M. Idrus AlHamid, Nasrudin, Harinaldi ........................................................ 328 Konsumsi Energi dalam Transisi Aliran Taylor-Couette-Poiseuille Prajitno, Sutrisno, Indarto, Purnomo .................................................................................... 334 The Performance Of Saturn-20 Gas Turbine As Prime Mover Of Electric Generator Khairul Muhajir .................................................................................................................... 338 Effect of Dynamic Twisted Mixer on Ammonia Mass Distribution at NH3-SCR Catalytic Filter for Diesel Engine Aftertreatment system by Numerical Simulation Syaiful.................................................................................................................................... 347 Monitoring of The Union Centrifugal Pump Greg.Harjanto, A.Rianto S .................................................................................................... 353 Studi Karakteristik Kerja Hot Well Pump (HWP) Pada Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP) Khasani dan Chris Yudho Hardianto ..................................................................................... 360 Kajian efek oksigen berlebih pada motor Diesel Abrar Riza dan Budiantoto..................................................................................................... 365 Studi Experimental Dan Numerik Pengaruh Variasi Cerobong Masuk Turbine Ventilator Terhadap Unjuk Kerja Turbine Ventilator Misbakhul Fatah, Triyogi Yuwono dan Wawan Aries Widodo ................................................ 368 Analisis Kebutuhan Daya Pompa Untuk Distribusi Air Bersih Said Hi. Abbas, Alwi Albaar, Jadid Hamim Ade ..................................................................... 373 Analisis Unjuk Kerja Kompresor Sentrifugal dan Ruang Bakar Turbin Gas Mikro Proto X-1 Ahmad Indra Siswantara, Steven Darmawan, Efendi Manurung ............................................ 382 Manajemen Termal Heat Sink pada Modul Kendali Motor Kendaraan Hibrid Tinton Dwi Atmaja, Ghalya Pikra dan Kristian Ismail ........................................................... 390 Kinerja Mesin Pendingin Sistem Vrv-Ii Dan Vrv-Iii Dengan Kapasitas 40 Hp Caturwati NK, Yuswardi, Indah Rahmawati ........................................................................... 395 Pengujian Teknik Mengemudi Hemat Energi Pada Kendaraan Penumpang Untuk Mendukung Program Smart Driving di Indonesia Nazaruddin Sinaga................................................................................................................. 400

SNTTM X | vii

Seminar Nasional Teknik Mesin X Jurusan Mesin Fakultas Teknik UB

2-3 November 2011 ISBN 978 – 602 – 19028 – 0 – 6

The HAZOP of HVAC Star Energy Harjanto G *, Samsul Kamal**, Prajitno *** Department of Mechanical & Industrial Engineering, Faculty of Engineering UGM Jl. Grafika 2 , Kampus UGM Yogyakarta [email protected], [email protected],[email protected]

The HAZOP process is based on the principle that a team approach to hazard analysis will identify more problems than when individuals working separately combine results. HAZOP is Hazard & Operability. The HAZOP team is made up of individuals with varying backgrounds and expertise. The expertise is brought together during HAZOP sessions and through a collective brainstorming effort that stimulates creativity and new ideas, a thorough review of the process under consideration is made. The HAZOP process creates deviations from the process design intent by combining guide words (No, more, less, etc.) with process parameters resulting in a possible deviation from design intent.Guidewords : !"No , !"More ,!"Less ,!"As Well As ,!"Reverse ,!"Other Than . The application of parameters will depend on the type of process being considered, the equipment in the process and the process intent. A sample set of parameters includes the following - Specific Parameters : Flow ,Temperature ,Pressure ,Composition ,Phase ,Level ,Relief ,Instrumentation , Sampling ,Corrosion/Erosion ,Services/Utilities ,Maintenance ,Addition ,Safety ,Reaction ,Inserting /Purging ,Contamination. HVAC is Heating Ventilating Air Conditioning , Star Energy is an Oil Company and HVAC Star Energy is HVAC in Kakap Field Platform at North Natuna. The Hazop worksheet of the HVAC ,say that the compressors of the HVAC are the high risk unit. The compressors are the heart of the HVAC. Key Words: Air conditioning, HAZOP, hazard analysis

1.Pendahuluan Hazop adalah upaya untuk mempelajari rsiko dan pengoperasian suatu peralatan. Konsep dasar dari Hazop adalah investigasi dari masalah yang akan digunakan untuk suatu peralatan. Tujuan utama dari Hazop adalah mengindentifikasi masalah, yang merupakan hasil dari pengalaman yang ada, bukan dari kajian atau analisis prediksi. Sistem yang digunakan pada Hazop yaitu dengan menggunakan “kata pandu” (Guide Word ) . Kata pandu ini kemudian dikembangkan dalam berbagai variasi. Hazop singkatan dari Hazrpd & Operability, kalau Hazops adalah Hazard & Operability Study, adalah standar teknis perihal analisis bahaya yang digunakan untuk penetapan sistem keamanan ,yang kemungkinan terjadi potensi bahaya dan masalah operasinya. Sehingga Hazop merupakan proses untuk meninjau apakah dalam pengoperasian peralatan akan terjadi

penyimpangan yang memungkinan terjadi kecelakaan atau resiko yang lain. Mempelajari Hazop berarti mempelajari penyimpangan dari proses normal . Hazop sendiri mempunyai karakteristik: a. Sistematika Hazop, menggunakan stuktur /susunan dengan cara penggunaan ”kata pandu” (Guide Work), untuk memastikan bahwa proses operasi peralatan telah sesuai dengan tempat atau lokasi serta peralatan yang di uji . b. Hazop dapat digunakan juga sebagai “SOP” c. Hazop digunakan sebagai salah satu cara penafsiran bahaya yang mungkin terjadi. d. Hazop digunakan sebagai prediksi awal bagi adanya bahaya, walaupun kuantitas nya tidak akurat.

SNTTM X | 147


Hazop menggunakan ‘kata kunci” (key word) , seperti • Deviation : penyimpangan – merupakan kombinasi ”kata pandu” dan ”parameter” • Consequency : konsekuensi- akibat dari suatu penyimpangan yang kemungkinan terjadi kerugian financial, kapasitas, waktu dll • Cause : penyebab – kejadian yang kemungkinan akan terjadi penyimpangan • Safe Guard : Perlindungan Keamanan – adalah perlengkapan untuk mencegah terjadinya penyimpangan yang dapat mengakibatkan resiko. • Action : Tindakan- usaha yang harus dilakukan agar tidak terjadi penyimpangan untuk mengurangi atau meniadan resiko negatif. • Node : Titik- yang digunakan untuk pemisahan proses yang satu terhadap yang lain. • Severity: Kerusakantingkat keparahn pada proses penyimpangan . • Likelihood : Kemungkinan akan terjadi resiko walau sudah ada pengamanan. • Risk : Resiko- konsekuensi yang harus ditanggung, dan ini merupakan kombinasi dari severity dan Likelihood.

2-3 November 2011 ISBN 978 – 602 – 19028 – 0 – 6

2. HVAC Star Energy Star Energy adalah suatu Oil Company yang mempunyai salah satu wilayah operasi di Laut China Selatan ( Utara kepulauan Natuna) , salah satu Platform nya (Off Shore) adalah Kakap Field Platform. HVAC adalah ”Heating Ventilating Air Conditioning ” yang digunakan di Kakap Field untuk pengondisisn udara bagi para operator di dalam Living Quater di Kakap Field tsb. Keberadaan HVAC sangat penting mengingat kondisi udara yang cukup panas dan ditambah kemungkinan terjadi kontaminasi akibat emisi gas buang dari tiga turbin gas dan pembakaran gas (flare) yang masuk kedalam living quater. HVAC di Kakap Field Platform menggunakan International Standard (USA Standard), di mana suhu ruangan di living quater 23,5 0 C, RH 50% . HVAC terdiri dari dua unit Condensing Unit setiap unit mempunya dua unit kompresor, serta sistem ducting yang terpadu dengan cooling coil serta hetaing pada bagian ducting nya.

SNTTM X | 148


ACCU I

2-3 November 2011 ISBN 978 – 602 – 19028 – 0 – 6

AHU I MIXING DUCTING

ACCU II

LIVING QUATER

AHU II

ACCU = AC Condensing Unit AHU = Air Handling Unit

Gambar 1: HVAC- Kakap Field Platform –Star Energy – Natuna

Gambar 2: Kompresor , AHU, Mixing HVAC Kakap Field Star Energy Natuna

SNTTM X | 149


2-3 November 2011 ISBN 978 – 602 – 19028 – 0 – 6

Spesifikasi AHU HVAC Kakap Field Star Energy Natuna

Spesifikasi ACCU HVAC Kakap Field Star Energy – Natuna

SNTTM X | 150


2-3 November 2011 ISBN 978 – 602 – 19028 – 0 – 6

3. HAZARDOUS AND OPERABILITY STUDY WORKSHEET

Work sheet yang banyak digunakan dalam operasi Hazop dapat dilihat di bawah ini: Site: Kakap Field Platform, Natuna Plant: HVAC Line/Equipment Guid e Word

Deviatio n

Caus e

Consequenc e

Actio n

Corrosion

More

Erosion

More

Services

Other

Maintenance

Other

Static

Other

HAZARD AND OPERABILITY STUDY ACTION SHEET DATA FILE:

Table 1 : Kata Pandu ( Guide Word) Penyimpangan ( Deviasi) Guide Word Deviation Flow

More No Less Reverse Other Also

Pressure

More Less

Temp

More Less

Viscosity

More Less

Relief

Other

Samples

Other

Instruments

Other

dan

ACTION ON:

RESPOND BY:

ACTION NO:

MEETING DATES:

DOCUMENT REFERENCE:

REVISION:

TITLE: ITEM: CAUSE:

CONSEQUENCE:

SAFEGUARDS/COMMENTS:

ACTION:

RESPONSE:

DATED:

SNTTM X | 151


2-3 November 2011 ISBN 978 – 602 – 19028 – 0 – 6

Gambar 3: Salah satu contoh Hazop Work Sheet

SNTTM X | 152


4. Analisis Analisis menggunakan Hazop bertujuan untuk meninjau suatu proses pada sistem secara sistematis dan menentukan arah- apakah pada proses penyimpangan dapat mengarah kepada suatu kejadian atau kecelakaan/kerugian . Salah satu bagian atau part dari HVAC yang paling beresiko tinggi terhadap kerugian adalah kompresor. Sebab apabila kompresor unjuk kerja nya turun, misalnya kapasitas/putaran turun, maka kemampuan HVAC secara keseluruhannya juga turun, sehingga tidak mampu memberikan kondisi udara dingin pada living quarter sesuai standar yang ada.

2-3 November 2011 ISBN 978 – 602 – 19028 – 0 – 6

Kegagalan operasi pada bagian utama kompresor seperti, katup, piston, cincin torak, serta lubrikasi merupakan bagian yang beresiko tinggi . 5. Kesimpulan 1. Identifikasi dengan menggunakan HAZOP ternyata menjadi lebih detail dan dapat menunjukan akan terjadinya resiko pada peralatan HVAC tersebut, terutama pada bagian kompressornya

SNTTM X | 153


2. Dengan menggunakan HAZOP dapat dilihat bahwa resiko yang tertinggi dari peralatan HVAC pada kondisi extreme Risk pada komponen kompresor. 3. Rekomendasi yang diusulkan dalam menangani adanya extreme risk dengan merubah menjadi medium risk, ataupun dengan pola RCM ( Reliability Centered Maintenance). 4. Untuk memperoleh data sheet pada HAZOP yang baik, perlu dilakukan pelatihan2 pada operator/maintenance-man agar dapat menghasilkan hasil work sheet yang dapat di andalkan.

2-3 November 2011 ISBN 978 – 602 – 19028 – 0 – 6

7. Kletz, T., (2000) By Accident - a life preventing them in industry PVF Publications ISBN 0-9538440-0-5 8. Lawley, H. G.,(1974) Chemical Engineering Progress, "Operability studies and hazard analysis" AIChE 9. Nolan, D.P. (1994) Application of HAZOP and What-If Safety Reviews to the Petroleum, Petrochemical and Chemical Industries. William Andrew Publishing/Noyes. ISBN 978-0-8155-1353-7 10. Swann, C. D., & Preston, M. L., (1995) Journal of Loss Prevention in the Process Industries, "Twentyfive years of HAZOPs"

6. Pustaka 1. Anda I, Lukman H, Cahya A,---, Implementasi methode Hazop dalam proses identifikasi bahaya dan analisa resiko pada Feed water system di unit pembangkit Paiton,---Seminar ---2. Banerjrr,Sanjoy,2003, Industrial Hazard and Plant Safety. Taylor & Francis,London 3. British Standard BS: IEC61882:2002 Hazard and operability studies (HAZOP studies)- Application Guide British Standards Institution. “This British Standard reproduces verbatim IEC 61882:2001 and implements it as the UK national standard.” 4. Chemical Industries Association (1977) A Guide to Hazard and Operability Studies 5. Goethsch,DL ,2002, Accupational Safety and Health for Technologist, Fourth Edition, Prentice Hall inc, New Jersey 6. Kletz, T. A., (1983) HAZOP & HAZAN Notes on the Identification and Assessment of Hazards IChemE Rugby SNTTM X | 154


2-3 November 2011 ISBN 978 – 602 – 19028 – 0 – 6

Lampiran. Line/Equipment: Compressor HVAC –Kakap Field Platform Guide Word

Deviation

Cause

Consequence

Action

Pressure

More Pressure

Resist in flow

Compressor shut down

Check pipeline

Low Pressure

Less refrigerant

Not cooling

Add refrigerant

More pressure difference

Cooling load high

Compressor shutdown, high power

Less cooling load

More

Overload


Less cooling load

Low

Less refrigerant

Not cooled

Add Refrigerant

More refrigerant flow

High cooling load

High power need

Less cooling load

More refrigerant .flow

Piping leakage

No cooling

Check leakage

Low refrigerant

Less refrigerant

No cooling

Add refrgerant

Temperature

Flow

Line/Equipment: Blower HVAC Kakap Field Platform Guide Word

Deviation

Cause

Consequence

Action

Pressure

Low pressure

Less RPM

Less flow

Check motor

More pressure

Overrunning

Motor-heat

Check motor

More

Vane/flap shut

Motor trip

Check vane/flap

Low

No flow

No cooling

Check ducting

More

Overload

High power

Check load

Low

Less RPM

Less cooling

Check motor

Temperature

Flow

Line/Equipment: Ducting System HVAC Kakap Field Platform Guide Word

Deviation

Cause

Consequence

Action

Flow

High

Blower over running

High power

Check blower

Low

Less blower RPM or ducting leak

Less cooling

Check blower

SNTTM X | 155


2-3 November 2011 ISBN 978 – 602 – 19028 – 0 – 6

Line/Equipment : Compressor Controller HVAC Kakap Field Platform Guide Word

Deviation

Cause

Consequence

Action

Pressure

More difference pressure

Overload


Check the load

Less suction pressure

Less refrigerant

No cooling

Add refrigerant

HAZARD AND OPERABILITY STUDY ACTION SHEET DATA FILE: ACTION ON: Compressor HVAC

RESPOND BY: Greg

ACTION NO: --

MEETING DATES: May,2011

DOCUMENT REFERENCE:

REVISION:

TITLE: Compressor AC ITEM: Compressor AC CAUSE: The compressor shut down

CONSEQUENCE: The Air Conditioning is off, and the living quarter is high temperature

SAFEGUARDS/COMMENTS: There no suction pressure-meter, the safety switch is on because of the high difference pressure, and the compressor is shut down.

ACTION: Check the load of compressor, check the difference pressure of compressor, check the power/electrical etc

RESPONSE: As soon as the compressor shut down, check the probem. And then it was known that the difference pressure is high. DATED: March, 2011

SNTTM X | 156


2-3 November 2011 ISBN 978 – 602 – 19028 – 0 – 6

Konsumsi Energi dalam Transisi Aliran Taylor-Couette-Poiseuille Prajitno a, Sutrisnoa, Indartoa, Purnomoa a

Jurusan Teknik Mesin dan Industri, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada Jl. Grafika No. 2 Kampus UGM, Yogyakarta 55281, Indonesia

Abstract Experiment was conducted to study the effect of the axial flow and rotation on energy consumption in the Taylor-Couetet-Poiseuille flow. Test section was an annulus with rotating inner cylinder and fixed outer cylinder. There are two annulus with radius ratio of 0,716 and 0,964 respectively, and aspect ratio of 40 and 320 respectively. Water as working fluid with flow rate of 0,1 – 0,3 gpm gave the axial Reynolds number Rez = 36 – 109 for radius ratio of 0,716, and Rez = 32 – 95 for radius ratio of 0,964. For inner cylinder rotating of 7 – 49 rpm the circumference Reynolds number was Re1 = 798 – 5586 for radius ratio of 0,716; and Re1 = 135 – 945 for radius ratio of 0,964. From the experiment it was obtained that energy required to rotate the inner cylinder was increasing with rotation speed, and that energy was greater for high radius ratio than for low radius ratio. The pumping energy was increasing with flow rate, but decreasing with rotation speed. For equal flow rate and rotation, total energy consumption for small gap annulus was greater than for wide gap. Keywords: Energy Consumption, Transition Flow, Taylor-Couette-Poiseuille

1. PENDAHULUAN Aliran di dalam annulus dengan silinder bagian dalam yang berputar dan terdapat aliran aksial banyak dijumpai pada celah antara rotor dan stator generator/motor-listrik, bantalan luncur, sistem dialisis, reaktor, filter/separator, peralatan penukar kalor. Jika tidak ada aliran aksial, aliran di dalam annulus menjadi tidak stabil ketika putaran silinder bagian dalam melampaui batas kritisnya. Ketidakstabilan ini ditandai dengan terjadinya perubahan pola aliran dari pola aliran Couette melingkar menjadi pola aliran vortex melingkar yang berpasangan. Pola aliran ini selanjutnya dikenal dengan pola aliran vortex Taylor. Jika putaran silinder makin tinggi, dimungkinkan terjadi perubahan pola aliran menjadi aliran vortex Taylor bergelombang, dan selanjutnya menuju ke pola turbulen. Jika dalam sistem aliran di dalam annulus yang berputar terdapat aliran aksial, ketika aliran masih stabil maka sistem aliran ini merupakan kombinasi antara aliran Couette melingkar dan aliran Poiseuille atau aliran Couette-Poiseuille. Adanya aliran aksial akan menunda terjadinya transisi aliran, artinya kondisi transisi terjadi pada putaran yang lebih tinggi [1],[2],[3]. Dalam tahapan transisi pertama, pola aliran vortex Taylor bertranslasi bersama dengan aliran aksial dengan kecepatan teoritis sekitar 1,2 kali kecepatan rata-rata aliran aksial, dan jika bilangan Reynolds makin besar pola aliran vortex yang bertranslasi berubah menjadi aliran vortex spiral [4]. Penelitian tentang pengaruh putaran silinder bagian

dalam terhadap faktor gesekan aksial telah dilakukan oleh Yamada [5] untuk celah annulus yang sempit, dan Kim dan Hwang [6] untuk celah annulus yang lebar. Hasil penelitian Yamada [5] menunjukkan bahwa ketika aliran aksial masih laminer, faktor gesekan aksial tidak terpengaruh oleh putaran sampai kondisi tertentu, tetapi ketika putaran makin tinggi faktor gesekan aksial meningkat dengan bertambahnya putaran. Model matematik faktor gesekan aksial juga diperoleh untuk bilangan Reynolds melingkar di atas 10.000. Hasil penelitian Kim dan Hwang [6] untuk radius ratio 0,52 menunjukkan bahwa ketika aliran aksial masih laminer, faktor gesekan bertambah cukup signifikan terhadap kenaikan putaran, tetapi berkurang ketika terjadi transisi aliran aksial, dan hampir tidak ada pengaruh putaran terhadap faktor gesekan aksial ketika aliran aksial menjadi turbulen. Yamada [7] juga melakukan penelitian tentang pengaruh aliran aksial terhadap koefisien torsi untuk celah annulus sempit. Hasil penelitian menunjukkan bahwa ketika tidak ada aliran aksial, koefisien torsi makin besar jika jarak celah annulus makin lebar, dan jika putaran makin besar pengaruh jarak celah makin kecil. Selain itu, aliran aksial akan menunda terjadinya transisi dari laminer menuju ke keadaan turbulen dimana koefisien torsi menurun, tetapi jika aliran aksial makin besar, koefisien torsi meningkat lagi. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari pengaruh aliran aksial dan putaran terhadap konsumsi energi yang diperlukan untuk mengalirkan fluida maupun yang diperlukan untuk mengatasi gesekan

SNTTM X | 334


2-3 November 2011 ISBN 978 – 602 – 19028 – 0 – 6

torsi pada aliran di dalam annulus dengan silinder bagian dalam berputar, sedangkan silinder bagian luar diam.

dan debit aliran pada seksi uji, atau dengan persamaan (1) Pp = ∆p.Q

2. METODE Skema alat percobaan dapat dilihat pada Gambar 1. Seksi uji berupa annulus dengan silinder luar berjarijari dalam R2 = 7 cm, dan silinder bagian dalam berukuran jari-jari luar R1= 5,01 cm dan 6,75 cm, sehingga masing-masing mempunyai radius ratio, η = 0,716 dan 0,964, dan lebar celah d = 2,01 cm dan 0,25 cm. Panjang seksi uji sebesar 80 cm, sehingga mempunyai aspect ratio, Γ = 40 dan 320. Silinder bagian luar dibuat dari bahan transparan yaitu acrylic, sedangkan silinder bagian dalam dibuat dari bahan yang tahan korosi yaitu stainless steel atau PVC. Silinder bagian dalam diputar menggunakan motor listrik melalui transmisi puli, dan putaran motor listrik diatur menggunakan inverter dengan ketelitian 0,1 Hz. Air sebagai fluida kerja disirkulasi menuju ke seksi uji menggunakan pompa sentrifugal, dan debit aliran diketahui melalui pembacaan flow meter dengan ketelitian pembacaan 0,05 galon per menit. Pada sisi masuk dan keluar seksi uji dipasang alat ukur tekanan dengan ketelitian 0,5 mm.k.a. untuk mengetahui perbedaan tekanan pada seksi uji. Temperatur fluida kerja dicatat menggunakan termometer digital dengan ketelitian 0,1 oC.

dengan : ∆p = penurunan tekanan pada seksi uji (Pa) Q = debit aliran (m3/s) Energi yang diperlukan untuk mengatasi gesekan torsi merupakan hasil perkalian antara torsi gesekan dan kecepatan sudut putaran silinder bagian dalam. Torsi gesekan non dimensi (G) untuk Re1<400 dihitung dengan persamaan [8] G = 4π Re 1

η

,

(2)

(1 + η )(1 − η )2

dengan Re1 adalah bilangan Reynolds melingkar, dan untuk 400
(1 − η )7 4

1

Bilangan Reynolds perdsamaan Re1 =

Ω1R1d ν

melingkar

dihitung dengan (4)

dengan : ν = viskositas kinematis fluida (m2/s) d = jarak celah annulus (m) Torsi berdimensi dihitung dengan persamaan (5) T = Gρυ 2 L dengan : ρ = densitas fluida (kg/m3) L = panjang silinder (m) Daya yang diperlukan untuk mengatasi gesekan torsi dihitung dengan persamaan (6) PT = TΩ1 dengan Ω1 (rad/s) adalah kecepatan sudut putaran silinder bagian dalam. Konsumsi energi total merupakan jumlah dari energi yang diperlukan untuk mengalirkan fluida dan energi yang diperlukan untuk mengatasi gesekan. Bilangan Reynolds aksial dihitung berdasarkan kecepatan rata-rata aliran (Vm) dan diameter hidraulik saluran (2d), atau dengan persamaan 2V d (7) Re = m z

ν

Dengan variasi debit aliran sebesar (0,1–0,3) galon per menit menghasilkan bilangan Reynolds aksial, Rez = 36–109 untuk η = 0,716, dan Rez = 32–95 untuk η = 0,964. Variasi putaran silinder dari 7 sampai dengan 49 rpm menghasilkan bilangan Reynolds melingkar Re1 = 135–945 untuk η = 0,964, dan Re1 = 798–5586 untuk η = 0,716.

Gambar 1. Skema alat pengujian Energi yang diperlukan untuk mengalirkan fluida merupakan hasil perkalian antara penurunan tekanan

3. HASIL DAN PEMBAHASAN Gambar 2 menunjukkan pengaruh putaran dan aliran aksial terhadap energi yang diperlukan untuk mengalirkan fluida, dan energi yang diperlukan untuk mengatasi gesekan torsi untuk η = 0,716. Pada Gambar tersebut tampak bahwa energi yang

SNTTM X | 335


2-3 November 2011 ISBN 978 – 602 – 19028 – 0 – 6

diperlukan untuk mengalirkan fluida meningkat dengan bertambahnya debit, tetapi menurun dengan meningkatnya putaran. Hal ini disebabkan karena pada Re1 = 798–5586 terbentuk pola aliran vortex yang bergerak searah dengan aliran aksial. Pada Gambar tersebut juga tampak bahwa energi yang diperlukan untuk mengatasi gesekan torsi meningkat dengan bertambahnya putaran. Hal ini terjadi walaupun gesekan menurun dengan bertambahnya putaran, tetapi torsi yang diperlukan meningkat dengan bertambahnya putaran. Dengan meningkatnya putaran maka energi yang diperlukan juga meningkat.

annulus yang mempunyai celah sempit menghasilkan bilangan Reynolds melingkar lebih kecil daripada yang mempunyai celah lebar, walaupun kecepatan keliling yang ditimbulkan lebih besar. Dari persamaan (2) dan (3) tampak bahwa torsi yang diperlukan guna mengatasi gesekan untuk annulus yang mempunyai celah sempit lebih besar daripada untuk annulus yang mempunyai celah lebar. Dengan demikian energi yang diperlukan juga lebih besar, seperti tampak pada Gambar 2 dan Gambar 3. 0,1 Rea = 32 Rea = 63 Rea = 95 Rea = 36 Rea = 72 Rea = 109

0,1 Prot(W) Pp;Rea= 36 Pp;Rea= 72 Pp;Rea=109

η = 0,964 0,01 PTotal(W)

Power (W)

0,01

0,001

0,001

0,0001

η = 0,716 0,0001 100

0,00001 100

1000 Re1

10000

Gambar 2. Pengaruh putaran dan aliran aksial terhadap energi pemompaan dan energi untuk mengatasi gesekan torsi untuk η = 0,716 Gambar 3 menunjukkan pengaruh putaran dan aliran aksial terhadap energi yang diperlukan untuk mengalirkan fluida, pemompaan dan energi yang diperlukan untuk mengatasi gesekan torsi untuk η = 0,964. Jika dibandingkan dengan annulus yang mempunyai celah lebih lebar, pengaruh putaran terhadap penurunan energi yang diperlukan untuk mengalirkan fluida relatif kecil untuk annulus yang mempunyai celah lebih sempit.

1000 Re1

10000

Gambar 4. Pengaruh putaran dan aliran aksial terhadap konsumsi energi total untuk η = 0,716 dan η = 0,964 Gambar 4 menunjukkan pengaruh putaran dan aliran aksial terhadap konsumsi energi total yang merupakan jumlah dari energi yang diperlukan untuk mengalirkan fluida dan energi yang diperlukan untuk mengatasi gesekan melingkar, untuk η = 0,716 dan η = 0,964. Pada Gambar 4 tampak bahwa untuk debit aliran yang sama, konsumsi energi total untuk annulus dengan celah sempit lebih besar daripada untuk annulus dengan celah yang lebih lebar. Konsumsi energi meningkat dengan bertambahnya putaran.

Power(W)

0,1

0,01

Prot(W) Pp;Rea = 32 Pp;Rea = 63 Pp;Rea = 95

0,001

0,0001 100

1000 Re1

Gambar 3. Pengaruh putaran dan aliran aksial terhadap energi pemompaan dan energi untuk mengatasi gesekan torsi untuk η = 0,964 Pada Gambar 2 dan Gambar 3 juga disajikan pengaruh putaran terhadap energi yang diperlukan untuk mengatasi gesekan torsi, masing-masing untuk η = 0,716 dan η = 0,964. Pada putaran yang sama,

4. KESIMPULAN Dari hasil penelitian dan pembahasan di atas dapat diambil kesimpulan antara lain sebagai berikut. 1) Energi yang diperlukan untuk mengalirkan fluida pada annulus yang mempunyai celah sempit lebih besar daripada yang mempunyai celah lebar. Energi yang diperlukan meningkat dengan bertambahnya debit, tetapi menurun dengan bertambahnya putaran 2) Energi yang diperlukan untuk mengatasi gesekan torsi untuk annulus yang mempunyai celah sempit lebih besar daripada yang mempunyai celah lebar, dan meningkat dengan bertambahnya putaran. 3) Untuk debit aliran dan putaran yang sama, annulus yang mempunyai celah sempit memerlukan energi total lebih besar dari pada yang mempunyai celah lebar.

SNTTM X | 336


5. DAFTAR PUSTAKA [1] S.Chandrasekhar, 1960a, “The hydrodynamic stability of inviscid flow between coaxial cylinders”, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, Vol. 46, 137 – 141. [2] S. Chandrasekhar, 1960b, “The hydrodynamic stability of viscid flow between coaxial cylinders”, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, Vol. 46, 141 – 143. [3] R.J. Donnelly & D.Fultz, 1960, “Experiments on the stability of spiral flow between rotaying cylinders”, Proc. Natl. Acad. Sci. USA,Vol. 46, 1150 – 1154. [4] A.Recktenwald, M.Lücke, & H.W. Müller, 1993, “Taylor vortex formation in axial through-flow: Linear and weakly nonlinear analysis”, Physical Review E., Vol. 48, 4444 – 4454. [5] Y.Yamada Y., 1962, Resistance of a Flow through an Annulus with an Inner Rotating Cylinder, Bulletin of Japan Society of

2-3 November 2011 ISBN 978 – 602 – 19028 – 0 – 6

[6]

[7]

[8]

[9]

Mechanical Engineers, Vol. 5, No. 18, hal. 302 – 310 Y.J. Kim & Y.K.Hwang, 2003, “Experimental Study on Vortex Flow in a Concentric Annulus with a Rotating Inner Cylinder”, KSME International Journal, Vol. 17, N0. 4, 562 – 570. Y.Yamada, 1962, Torque Resistance of a Flow between Rotating Co-Axial Cylinders Having Axial Flow, Bulletin of Japan Society of Mechanical Engineers, Vol. 5, No. 20, hal. 634 – 642 Prajitno dkk., 2011, Faktor Gesekan dan Energi Pemompaan pada Aliran di Dalam Annulus dengan Silinder Bagian Dalam yang Berputar, Jurnal Teknik Mesin, Nol. 11. No. 1, hal. 42 – 51. D.P. Lathrop, J.Fineberg & H.L.Swinney, 1992, “Transition to shear-driven turbulence in Couette-Taylor flow”, Phisical Review A, Vol. 46, No. 10, 6390 – 6405.

SNTTM X | 337

Optimalisasi Peran Teknik Mesin Dalam Meningkatkan Ketahanan Energi

Recommend Documents