ISBN: 978-979-17047-5-5
STEMAN 2014
PROSIDING Seminar Nasional Teknologi Manufaktur 2014 (STEMAN 2014)
'[
, !
Tema: Teknologi Manufaktur Sebagai Pendorong Produk Industri Nasional 'il
!
Bandung, 19-20 Agustus 2014 RINEKAMAYA Politeknik Manufaktur Negeri Bandung Jl. Kanayakan No. 21 Oago Bandung - 40135
I
/, !
'~
Penyelengg~ra :
tI"<"
':,c:i,,'j po/man
,PiTtra-inExClJ/
POLITEKNIK MANUFAKTUR NEGERI BANDUNG Jln. Kanayakan 21, Oago-Bandung 40135 Homepage . http://www.polman-bandung.ac.id Telepon : (022) 2500241, Fax: (022) 2502649 E-mail:
[email protected]
,
'[
STEMAN 2014
ISBN: 978-979-17047-5-5
Seminar Nasional Teknologi Manufaktur 2014 (STEMAN 2014) Tema: Teknologi Manufaktur Sebagai Pendorong Produk Industri Nasional Bandung, 19-20 Agustus 2014, Politeknik Manufaktur Negeri Bandung RINEKAMAYA
Editor: Siti Aminah, S.T., M.T. Nuryanti, S.T., M.Sc. Dewi Idamayanti, S.Sc., M.T.
Desain Sampul: Pramudiya Tri Hartadi
Hak Cipta (C) pada Penulis. Hak Publikasi pada Politeknik Manufaktur Negeri Bandung disebarkan secara bebas untuk tujuan bukan komersial, Dilarang memperbanyak sebagian atau seluruh isi buku ini Pemegang Hak Publikasi prosiding ini tidak bertanggung prosiding ini.
(pOLMAN Bandung). Artikel pada prosiding ini dapat digunakan dan dengan syarat tidak menghapus atau mengubah atribut penulis. dalam bentuk apapun tanpa izin tertulis dari Penerbit dan Penulis. jawab atas tulisan dan opini yang dinyatakan oleh penulis dalam
STEMAN 2014
ISBN 978-979-17047-5-5
KATA PENGANT AR Prosiding ini berisi makalah-makalah yang dipresentasikan pad a STEMAN 2014, yaitu seminar dalam rangka memperingati Dies Natal is ke- 37 Politeknik Manufaktur Negeri Bandung (pOLMAN Bandung) dalam bidang Rekayasa dan Teknologi Manufaktur di Indonesia. STEMAN 2014 memilih tema Teknologi Manufaktur Sebagai Produk Industri Nasional. Tujuan utama dari seminar ini adalah: 1. Meningkatkan kontribusi akademisi dan profesional dalam pengembangan rekayasa dan teknologi manufaktur. 2. Sebagai media diskusi dan pertukaran informasi dalam kegiatan penelitian dan pengembangan di bidang rekayasa dan teknologi manufaktur. 3. Membangun komunikasi dan jaringan antara perguruan tinggi, industri, lembaga penelitian dan pihak lainnya yang terkait. Topik-topik yang dibahas di dalam seminar dan prosiding ini 1. Rekayasa dan Teknologi Manufaktur untuk Pertanian, Otomotif, Elektronika, Lingkungan, Mitigasi Bencana, Terbarukan, Industri Kecil, dll. 2. Perancangan dan Pengembangan Produk Manufaktur 3. Teknologi Material & Metalurgi 4. Proses dan Teknologi Manufaktur 5. Mesin dan Peralatan Industri Manufaktur 6. Sistem Manufaktur 7. Sistem Kendali dan Mekatronika Industri Manufaktur 8. Sosio-Manufaktur 9. Topik-topik lainnya yang terkait dengan rekayasa dan
meliputi: Pertambangan, Energi Alternatif
dan
teknologi manufaktur
Seminar ini merupakan sarana diskusi ilmiah, komunikasi dan pertukaran informasi bagi para akademisi, peneliti, praktisi industri, pemerintah dan stakeholder lainnya dalam pengembangan rekayasa dan teknologi manufaktur. Panitia STEMAN 2014 menerima Extended Abstract sebanyak 75 hasil penelitian dari mahasiswa dan dosen Politeknik Manufaktur Negeri Bandung, Universitas Gajah Mada, Universitas Jenderal Achmad Yani, Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya, Universitas Syiah Kuala Aceh, Universitas Trunojoyo Madura, Politeknik Merlimau dan Kolej Komuniti Jasin, Malaysia, dan UPT. Balai Pengolahan Mineral Lampung-L1PI. Setelah melalui seleksi dan evaluasi oleh tim reviewer dan dewan editor, panitia memutuskan sebanyak 70 makalah dapat diterima untuk dipresentasikan dalam STEMAN 2014. Hasil dari seminar nasional ini diharapkan dapat memberikan kontribusi pemikiran untuk mendukung terbentuknya industri manufaktur nasional yang unggul dan meningkatnya daya saing bangsa.
STEMAN 2014
ISBN 978-979-17047-5-5
SUSUNAN PANITIA STEMAN 2014 Komite Program : Ketua Anggota
Direktur POLMAN Para Wadir POLMAN
Tim Pengarah : Prof. Dr. Ir. Isa Setiasyah Toha, M.Sc. (Direktur POLMANBandung) Prof. Dr. Ir. Yatna Yuwana M. (Dekan FTMD - ITB) Prof. Dr. Ir. Tresna Priyana Soemardi, SE., M.S. (Universitas Indonesia) Dr. Zainal Arief, S.T., M.T. (Direktur PENSSurabaya) Tim Penelaah : Prof. Dr. Ir. Isa Setiasyah Toha, M.Sc. (pOLMANBandung/ITB) Prof. Dr. Ir. Yatna Yuwana M. (FTMD ITB) Engr. Dr. Md Saidin Wahab (UTHM - Malaysia) Ir. Dadet Pramadihanto, M.Eng., Ph.D. (pENS- Surabaya) Dr. Ismet P. Ilyas, BSMET,M.Eng.Sc. (pOLMAN Bandung) Dr. Carolus Bintoro, MT. (Politeknik Negeri Bandung) Dr. Ing. Yuliadi Erdani, M.Sc. (pOLMAN Bandung) Dr. Beny Bandanadjaya, ST., MT. (pOLMANBandung) Dr. Noval Lilansa, MT. (pOLMAN Bandung) Dr. Amang Sudarsono (PENS- Surabaya) Dr. Ali Ridho (pENS- Surabaya) Dr. Dipl. Ing. Ahmad Taqwa, MT. (POLSRI-Palembang) Pelaksana: Ketua Anggota
Alamat Sekretariat
Emma Dwi Ariyani, S.Psi., M.Si. Adies Rahman Hakim, ST., MT. Agus Surjana Saefudin, ST., MT. Dewi Idamayanti, ST., MT. Nuryanti, S.T,M.Sc. Reza Yadi Hidayat, ST.• MT. Roni Kusnowo, ST., MT. Supriyadi Sadikin, S.IP., M.Si. Siti Aminah, ST., MT. Wiwik Purwadi, ST., MT. Yoyok Setiyo Pamuji, ST. Kiki Sri Nur Endah, ST. Ratih Suhartini, S.Pd. Yati Yulia, S.AP Elis Siti Munawaroh, S.AP Idan Sukmara Pramudiya Tri Hartadi Engkos Koswara :
Politeknik Manufaktur Negeri Bandung Sdri. Ratih Suhartini Jl. Kanayakan No. 21 Dago Bandung - 40135 Tel. 022 - 2500241; Fax. 022 - 2502649 Email:
[email protected] Homepage: steman. polman-bandung. ac. id
II
STEMAN 2014
ISBN 978-979-17047-5-5
DAFTAR 151 Kata Pengantar
.
Susunan Panitia
ii
Daftar Isi.....................................................................................
iv
Keynote Speaker Universitas Indonesia Prof. Dr. Ir. Tresna Priyana Soemardi, SE., M.S. Dirjen Kerjasama lndustri Internasional Ir. Agus Tjahajana, SE., M.Sc.
Kementerian
Perindustrian
I :.,!.
Chief Operation Officer PT Astra Otoparts-Winteq Direktur - PT Federal Izumi Mfg. Reiza Treistanto Abstrak Makalah Peserta
BIDANG KAJIAN : REKAYASA DAN TEKNOLOGI MANUFAKTUR UNTUK PERTANIAN, PERTAMBANGAN, OTOMOTIF, ELEKTRONIKA, DLL e 1
.
Aplikasi Metode Perancangan Pahl-Beitz pada Perancangan Lini Produksi Iman Apriana ...... .. ...... .... .. ... ... .... .. ... ...... .. ... ..
2
Design for Sustainability (DFS) and Design for Environment Automotive industry SKH Muhammad Bin SKH Abd Rahim.
8
(DfE) Practices in
Pembuatan dan Pengujian Model Pahat Insert dari Baja 34CrNiMo6 Melalui Proses Pack Carburizing Umen Rumendi. 15 Pengaruh Temperatur dan Dwell Time Degassing terhadap Porositas Gas pada Aluminium JIS AC4C dengan Metode Gravity Casting Balqis Mentari Efendi.
21
The Optimization Of Power Conversion From Wind Energy Norhana Binti Safee.
27
Modifikasi Vessel Nissan CWB45-ALDN45 untuk Peningkatan Kapasitas Angkut Unit Truck Herman Budi Harja. 32
IV
STEMAN 2014
ISBN 978-979-17047-5-5
Kajian Pengaruh Jenis Pasir, Temperatur Tuang, dan Jumlah Deoksidasi Alumunium terhadap Porositas Gas dalam Proses Gravity Sand Casting pada Nozzle Cup Material 13 Ade Rachman. 38
Pengembangan Sistem Pengendat! Suhu pada Heater Reaktor Auger untuk Proses Pirolisis Cepat Cangkang Sawit Izarul Machdar
Perencanaan kebencanaan
strategis
persediaan
peralatan
kebencanaan
berdasarkan
siklus
Muhammad Dirhamsyah.....
54
Perancangan Ulang Tool Holder Menggunakan Metode DFMA
Untuk Alur Dovetail
Pada Ragum Polman
Somantri.
Perbaikan Bandung
125
:.................
Rancang-Bangun
Kopling-Dog
Pengendali
Roda Traktor-Tangan
t:':':
Perancangan Coren-Baja Menggunakan Bantuan Perangkat Solidcast 8.2.5 Studi Kasus pad a Produk Link Track
Beny Bandanadjaja
.....
BIDANG KAJIAN : PERANCANGAN
57
Polman
Haris Sayoko, Isa Setiasyah Toha
. .. .
DAN PENGEMBANGAN
Implementasi Surfaces 3D Scanner Menggunakan untuk Reverse Engineering Obyek Sederhana
Lunak Simulasi
.. . . .
63
Coran
. .. .
.
71
PRODUK MANUFAKTUR
Metode
Triangulation
dan Tesselation
Bolo Dwiartomo.
78
Analisis Simulasi Reinforced Pendekatan Pipa Multilayer
Asep Indra Komara..
48
Thermoplastic Menggunakan
...
Pipe Dengan Metoda Elemen Perangkat Lunak Rekayasa
. .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Optimasi Bentuk Pisau Penghancur Limbah Tempurung Bertakik untuk Mendapatkan Berat Optimum
Hingga Melalui
.. . . . . . .. .. . . . . .. . . . . . . . .. .
Kelapa Berbentuk
Piringan
92
Aji Gumilar
Perancangan dan Pembuatan Keadaan Darurat Air
86
Prototipe
Mesin Pengolah
Air Bersih Sistem Mobile
Yuliar Yasin Erlangga................................................................
v
.. .....
untuk
98
STEMAN 2014
ISBN 978-979-17047-5-5
ANALISIS SIMULASI REINFORCED THERMOPLASTIC PIPEDENGAN METODA ELEMEN HINGGA MELALUI PENDEKATAN PIPA' MULTILAYER MENGGUNAKAN PERANGKAT LUNAK REKAYASA Asep Indra Komara, Dinny Indrian Teknik Perancangan Manufaktur Bandung, Politeknik Manufaktur Negeri Bandung jl Kanayakan No. 21 - Dago, Bandung - 40135, Phone/Fax: 022. 250024112502649 asep.indra@po!lllan-lJandung.ar:.id; indrian 14(i(itgn,ai lroru
Abstrak Teknologi perpipaan(piping technology) telah berkembang dengan pesat. Industri pipa melakukan berbagai penelitian untuk meningkatkan kualitas, kehandalan, biaya, maupun kemudahan pemasangan pipa saat dilokasi dan saat transporasl. jenis pipa yang dikembangkan adalah RTP, yaitu Reinforced Thermoplastic Pipe. RTP memiliki tiga lapisan(muldlayeI1 yang terdiri dari material High Density Poiyethilene (HDPE) pada bagian dalam dan luar pipa serta satu lapis an sisipan material aramid sebagai penguat pada bagian tengah. Pipa harus kuat, tapi juga harus tetap fleksibel untuk memudahkan transportasi dan pemasangan dilokasi yang membutuhkan instalasi pipa inLRTP disyaratkan mampu menahan beban berupa tekanan dalam pipa (internal pressure) saat operasional sebesar kurang lebih 50 bar, namun harus tahan pada pengujian burst test pada tekanan 200 bar.Salah satu pendekatan untuk memastikan bahwa RTP mampu menahan beban terse but dilakukan melalui simulasi menggunakan perangkat lunak rekayasa. Simulasi dengan perangkat lunak rekayasa menggunakan metoda elemen hingga dilakukan dengan pendekatan berupa pipa berlapis diterapkan sebagai penyederhanaan RTP dalam melakukan analisis. Analisis RTP dilakukan pad a dua kondisi berl:teda yaitu kondisi pipa terbuka dan kondisi kedua ujung pipa ditahan, dimana masing-masing kondisi memberikan pengaruh terhadap perilaku pipa ketika diberi tekanan. Hasil analisis berdasarkan perhitungan teori plpa thick walled baik secara analitis maupun grafis selanjutnya divalidasi dengan hasil berdasarkan simulasi perangkat lunak. Berdasarkan hasil tersebut, diperoleh selisih antara hasil simulasi perangkat lunak dengan perhitungan teoritis untuk kondisi kedua ujung pipa ditahan yaitu sebesar 7,56%. Sedangkan, untuk kondisi pipa terbuka diperoleh selisih hasil perhitungan sebesar 0,57%. Selain itu, perbandingan data dengan metoda statistika uji-t diperoleh kesimpulan bahwa data hasil perhitungan dengan simulasi adalah sarna. Hasil analisis RTP terliadap kekuatan pipa untuk menahan beban kerja menunjukan bahwa tegangan yang terjadi pad a masing-masing lapisan ketika pipa masih di bawah batas yield material. Berdasarkan hasil anaIisis terse but maka dapat dikatakan bahwa desain RTP mampu menahan tekanan kerja yang diberikan.
Kata kunci: RTP, HDPE, FEA, Pips Multilayer, Perangkat lunak rekayasa
1. Pendahuluan RTP (Reinforced Thermoplastic Pipe) terdiri atas tiga lapis, yaitu material HDPE (High Density Polyethilene), aramid, dan HDPE. Sementara itu material Chlorinated Polyethylene (ePE) digunakan sebagai bahan perekat aramid padapipa. RTP harus memenuhi persyaratan menahan tekanan kerja sebesar 50 bar, namua harus diuji pada tekanan 200 bar pada peng1!iian brust test. Gambarl. DesainlapisanRTP
Berikut datadesainRTP : • HOPE dalam (a) = RcJalam 37..5 rom • Aramid (b) = RcJalam 44,5 mm • HDPE luar (c) = RcJalam 46,5 rnrn • HOPE luar (d) = ~uar 50 mm
Sebelum RTP yang dibuat (manufaktur). maka perlu dilakukan pembuktian untuk memastikan bahwa produk tersebut telah memenuhi persyaratan. Salah satucara yang dapat
86
STEMAN 2014
ISBN 978-979-17047 -5-5
digunakan adalah dengan mcnggunakan simulasipcrangkat lunak rckayasa finite element analysis (FEA).
pcndckatan
pipa thick wall yang dilakukan pacta dua kondisi berbeda yaitu kondisi pipa terbuka dan kondisi kedua ujung pipa dirahan. Selanjutnya simulasi
rnelakukan
2. TinjauanPustaka
pcrangkarlunak sarna.
Pada konstruksi pipa tcrdapai 3(liga) icgangan normal yang diamat! yaitu tcgangan radial. rcgangi1ll aksiai dim tcgangan tangcnsial. Tegangan radial (0-.) mcrupakan tcgangan yang tcrjadi pacta arah radial sumbusilindcr. Scdangkan tcgangan aksial (O'J mcrupakan tcgangan pada pipa dengan arah aksial terhadap sumbu silindcr. Selain kcdua tegangan terscbut, pada benda xilindr-r tr-rdapar tcgilngan tangcnsial (0'8) atau dikcnal dengan hoop stress. • Tegangan radial: t; 1,.'
(3 -_ 7")(1
"
r~----t------
: I!... Simulesi Soitwsrc JI
: Perhitungen'Ieoritls
.-----:-------,
•
I
Thick Willled
I
+A +
(1)
• Tegangauakstal:
.
,
ill ••
Metndeperhirunga
:';1
L#
j-J
r".l- -
-
z\.-I-v)
~-u
(-I-v)
_
+
I 1_ _ _ _ _
(2)
I
I
FEA
•
I I I
t Interprerasihasi
I I
I
I I
FEA
I
_
I I
Proses Simulasi
:
ngrafh
•
t
I I I j I I I
1')
J '2
rEA
Pemodelan
•
~\-=-~-'~~ l
I I I I I
I I
Teoriuipa
..
.,'
dengan mcmanfaatkan FEA dcngan kondisibatas yang
_____
I 1I
Z"A
• Tegangantangensial: 'Co'"
,-sO
Tidak
(i + ;;::
-
--
? ,,), •.lrr-
Ear
~-
(l - V)
Kornponcn
koordinat
+ -(1 -'
e
8 -C 1 ---)-
-
rr:
d.
(3)
tcgangnn pada clcmcn pipa dalarn polar dapat dilihat pada gambar 2
Cambar3.
Metodologipeneiirian
dihawah ini.
Analisis pipa dilakukan dcngan kondisi rnasingmasing material pip a berupa isotropic dimana pcrilaku material ketika dibcrikan bcbanakan sarna kcsegala arahj Z]. Analisis RTP menggunakan pcrangkat lunak rckayasa dilakukan dengan mernberikan tckanan dalarn sccara bcrtahap mulai dari 25 bar hingga 200bar. untuk mcngetahui tekanan rnaksimurn yang dapat ditahan olch pip a scbelum mencapai batas yield material.
tegangan pipa pada koordinat
Cambarz.Komponen
polar
3. Metodologi Analisi« kcmungkinan
4. HasildanPembahasan
dilakukan
untuk
kcgagalall
yang akan dibuat. control pcrhitungan
dr-sain
Yaiiu
sccara
mcngctahut pada
4.1. Perhitungansecarateoritis Ketika sebuah plpa multilever dengan material
produk
dcngan rnclakukan tcoritis mclalui
yang borbcda dibcrikan
87
tekanan dalam (P), maka
ISBN 978-979-17047-5-5
STEMAN 2014
akan muncul tekanan reaksi (PI) pada lapisan luarmasing-masing layer yang selanjutnya memberikan tekanan pada lapisan berikunya sebagai tekanan dalam,lihat gambar 4. Lapis,n
laplsan
3
€'2
PI
4.2. Perhitungan secara grafis Perhitungan pipa secara grafis dilakukan dengan cara menggambarkan grafik Lame. Crafik lame mempresentasikan persamaan Lame yang di-plot terhadap sumbu tegangan dan 1Ir2. Untuk menggambarkan grafik terse but, tahap pertama yang harus dilakukan adalah menguraikan tekanan reaksi seperti pada perhitungan secara analitis. Kemudian mem-plot tekanan terse but sebagai tegangan radial pada grafik Lame
1
'~P
Gambar 4. Diagram bendabebaspipa multilayer
I
Stress
Besarnya tekanan reaksi yang terjadi dapat diselesaikan berdasarkan regangan (£) yang terjadi pada titik pertemuan lapisan pipa.Pada kondisi terse but, regangan diameter pipa dalam akan sarna dengan regangan pada pipa luarldl.Sehingga berlaku persamaan berikut:
Hoop Stress
~ A+B/r'
~
II,'
(4)
Slope -8
Tegangan normal pada masing-masing lapisan pipa dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan berikut yang diturunkan dari pers. I, 2, dan 3:
Radial Stress = A+B/r'
bz
(
1 - r)
ar 2 = -( (c2-b1)
1 - --) r2
Or~ ::::;(h'-a') bZPI
c'Zp2
(J.
·,3
= -( (d2-c2)
CZ
dZ
I- -) rl
.
Gambar5. Tampilangrafispersamaan
lame
Mengacu pada persamaan teoritis dan metode grafis diatas diperoleh hasil tegangan radial. tangensial dan aksial pada pipa.Berikut kondisi pipa tertutup dan pipa terbuka untuk p=200bar.
• T egangan radial: aZ f'
>:
(5) (6) (7)
Tabel 1. Kondisi tegangan teoritis dan grafis Teg.
Model pipatertutup (o, '" 0)
[MPaj AnaiJtis
cr. 1 cr.2 cr03 crd cr,2 cr,)
Gratis
Selisih
Gratis
Selislh
-12.484
-12.366
0.95%
-2.307
-2.309
0.09%
423.527
423.54
0.00%
391.109
391.11
0.00%
4.009
4.003
0.15%
3.338
3.341
0.09%
-20
-20
0.00%
-20
-20
0.00%
-18.911
-18.911
0.00%
-17.436
-17.436
0.00% 0.00%
-0.29
-0,29
0.00%
-0.242
-0.242
crd
-15.917
-15.917
0.00%
0
0
0.00%
O'l.Z
143.662 143.662
0.00%
0
0
0.00%
cr,)
1.822
1.822
0.00%
0
0
0.00%
Cfvonl
6.517
6.617
1.53%
18.952
18.951
0.00%
0'\"on2
387.327
387.637
0.08%
400.112
400.113
0.00%
3.723
3.718
0.13%
3.465
3.468
0.10%
Ovon3
Rata - Rata
Berdasarkan hasil perhitungan dari persamaan di atas maka akan diperoleh tiga besaran tegangan yang terjadi pada pipa. Selanjutnya persamaan vonmises di bawah ini digunakan untuk memperoleh tegangan gabungan yang terjadi pada pipa.
Model pipaterbuka (cr, = 0) Analltis
Keterangan:
0.24%
Rata - Rata
0.02%
1= HDPE dalam, 2=Aramid, 3=HDPE luar
4.3. Simulasidengan software rekayasa Pada simulasi ini digunakan dua jenis perangkat lunak yang berbeda. Pertama menggunakan Solidworks Simulation dari Solid work Premiun 2012 dan kedua Creo Simulate dari Creo Parametric 2.0.RTP dimodelkan menjadi lebih sederhana dengan
88
r:r4we> ~.-"--
STEMAN
,
'
ISBN 978-979-17047-5-5
2014
Korcrangan : 1= IIDPE dalarn, 2=!\ramid, 3=HDPE luar
hanya seperempat bagian dad pipa tersebut. Hal tersebut bertujuan untuk mempercepat proses perhitungan yang dilakukan. Berikut gambaran kondisi batas yang digunakan pad a pipa dengan model seperernpat:
Hasil simulasi pada model tertutup untuk tegangan von mises maksimum yang terjadi pada RTP dari sctiap lapisan dapat dilihat pada gambar 8. Tcgangan maksimum tcrjadi pada lapisan Ararnid sebesar 387,502 MPa. Tegangan mcningkat sccara linear bcrbanding lurus dcngan dinaikannya tckanan dalam yang
I".
I' I,
!
1 ,,".
! ,..,
, I Garnbar6.
Kondisibatas
model FEA
ditcrirna pipa.
Model pipa yang terdiri dari tiga lapis, disimulasikan dcngan kondisi bounded, svmmetric isotropic stress strain response Jjnear.Jurnlah clcmcn hasil proses meshing pada creo sebanyak 6812 clcrncndan solid works scbanyak 7100 clcmcn.
1I0rl: II•••••• t •. ~-lMP.l
n,,, .•,
IIDPI: •.•••. ~ ~J ~U'a
",~..
Cambar8.Kondis.i tegangan VOIl Mises ruaksimum RTP model pipa tertutup pada P =200 bar
.
Pada model pipa terbuka, sirnulasi hanya dapat dilakukan pada software creo simulation. Hasil simulasi pada gambar 9 menunjukan tegangan vall mises maksirnurn yang terjadi pada RTP kondisi pipa terbuka. Tegangan maksimurn terjadi pada lapisan Aramid sebesar 400,6 MPa. Tegangan meningkat secara linear berbanding lurus dengan dinaikannya tekanan dalam yang diterima plpa.
Model FEA RfP. (a) model 3D RTP(b) model mesh solidworks (c) model tueshcreo sitnule! ion
Cambar7.
Data material yang di gunakan dalam analisis simulasi dapat dilihat pada tabcl 2 dibawah ini. Tabel2.
Sifat
material HOPE dan Aramid
Material properties
I !
Yil'lrt SlrI'JI!!lhIN/IllIll'1 ~'-II/Orlll!Jlslr:-!~1l1ll'1_-+
'\'
____
Poisson rntk»
"
DCllsilyjgr/ctll"l
!
COl'fici('/J1 Frio ion
i
Model pipatertutup (cr.~ 0)
Teg,
IMPal
;l
I,
3000
I~)35 0,5
112000
0.949 0,29
1,440
-- - ....
SoIldworks
Creo
Iturt: 1'1.".
au!
427 .835
423,70S
1.0%
a"
·20.48
-20.071
2.0%
-20.016
·HJ.()2(i Ll.Ou~
-17.771
I-a::..c'::"."
12.1';;,
-O,2S0 0
-15.851
3.7'\;,
148.9:>8
145.791
2.2%
.9~'::1\(!::~~
_+-_..:.2:.:..::2~~.__ I 6.802 (i.:142 3~)O.548 387.502 :1.776 Rala
- Hala
:U:l!i
IIHfll.II.-._. \"'01
Cambar9.
Kondisitegangan VOII Mist'smaKsimull1 RTP model pipaterbukapada P =200bar
Hasil pcrhitungan tcoritis tegangan dan simulasi RIP untuk variasi tckanan dalam (internal pressure) pada kondisi pipa tertutup dan tcrbuka ditampilkan secara gratis pada garnbar-gambar di bawah ini.
0
~
4.0%
18.9GB
0.8%
400.6:{8
1.1'~f,
~)!~W .•
~.... t,_'"
391.602 1--...:..:...-+----'-. -.---f-------4.418 4.122 7.2% 3,:142
-1(i.442
I'io:"
4.4. DiskusidanPembahasan
5,1%2.279
a"
.
Creo
-12.448
-0.5740.512
':'
..\ra •••W
Creo
-I UlO8
-23,01~)
I.••• , t7'MI'.l
n.~ ••.
Model pipaterbuka (a., - 0)
Selislh
'
oj(j
Hasil simulasi dari kcdua pcrangkat lunak yang digunnkan untuk P·~2()() bar dapat dilihat pada table 3 borikut. Tabe!3. HasilsimulasiSolic/,HJrksdan
i
Aramid
HDPE is.s -:11,7
_
3.468
(),3 I %
89
ISBN 978-979-17047-5-5
STEMAN 2014
RTP IlIplsan Aramld
RTP laplslln HOPE dalam dan luar ~ 9
cree
600
o.tam
HOPE
500 •
:
1
400
.-.--.Creo _
•••
_
Teotlt,.
~3oa ~200 \ c: £0 100 ••. 0
o
100
200
300
Tekanan [bar]
t?-=-----.----------------.----
o
SO
100
150
200
250
Gambar5.Tegangan Van MisesRTP lapisan Aramidmodel pipaterbuka.
300
Tekanan [bar)
Gambar2.Tegangan Van MisesRTPlapisanHDPE model pipatertutup RTP laplsan Aramld
I
600
f:\
Sehingga. berdasarkan kondisi tersebut penulis menyatakan bahwa hasil simulasi dengan perangkat rekayasa untuk RTP dapat dinyatakan valid. Tahap selanjutnya melakukan analisis tegangan pipa yang terjadi pada masing-masing lapisan. Grafik-grafik dibawah ini menunjukan distribusi tegangan untuk masing-masing lapisan RTP pada kondisi pip a terbuka dan tertutup pada tekanan 200 bar.
_C'OO
'T:..
~300
/
/
~2oo 1
.,
1--/ -.---.
~loo
a ~a
-
r-
---.-
50
-
100
--
-T
---
150
200
250
300
a) Asumsi kondisi pipa tertutup
Tekanan [bar)
Pada kondisi pipa tertutup dapat dilihat bahwa tegangan tangensial. tegangan radial dan tegangan von mises maksimum terjadi pada bagian dalam pipa. Sementara itu, tegangan aksial pada penampang pipa ditunjukan oleh grafik lurus yang menunjukan bahwa tegangan terse but konstan. Kondisi ini masih dibawah batas yield dari masing-masing material
Gambar3.Tegangan Van MisesRTP lapisanAramidmodel pipatertutup
>
RTP lapis an HOPE dalam dan Iuar 25 ;;-020
i t
t.. 7 , co 10
~
-
C,eo HOPE
••• -
o.lam
~:~ISHDPE
-r---' ---.----
RTP laplsan HOPE dalam
~ , II
10
I
~: )_t"".~_J:. ,:.~.:':'-~-:'-' o
50'
100
150
.~... 200
250
:r a ~
300
Z-
Tekanan [bar]
1
38
-5 3~
-·10
• • • •
j
c
:0,15 c:
.•
Gambar4.Tegangan Van MisesRTP lapisanHDPE model pipaterbuka
46
42
40
i
•
~'20
•
~ __ .!lL.
____
T•• ln,." T.••••.• alUhl' T.J.,.. •• n~d ••,
-25
Tela,.. •• " Axyl
Radius [mm]
Data hasil simulasi dan perhitungan secara teoritis menunjukan bahwa hasil dari kedua metoda tidak memiliki selisih yang signifikan yaitu 0.57% untuk pipa terbuka dan 7.59% untuk kondisi pipa tertutup.Hal terse but ditunjukan oleh grafik tegangan dari kedua metoda yangsaling berimpit, selain itu apabila data hasil kedua metoda dibandingkan dengan metoda statika uji-t [Bl.data memiliki nilai t 0.00314 untukkasuspipatertutupdant 0.00093 untuktingkatkepercayaan 95% denganderajatkebebasan 22.
T••.• "'."
IJOIfI
Miles
Gambar64. Distribusi tegangan lapisan HDPE dalam model pipa tertutup
..
..
RTP laplslln Arllmld
1 E ..•..
450
,
400
'
•
•
350 '
_____
300 ;.
zc:
250 I
~
150
to
100
~
SO
•
Telan•• n r.n,.nllli T•• anpn
Radi.l
Te,.n,."
Lonlitudin.l
're •• n,.n Van Miles
200 .
o • -•. -.-.--- ..-.----.---.---.-. -so 4:4
44.5
45
45.5
46
46.5
47
Radius [mm]
Gambar15. Dlstribusi tegangan lapisan Aramid model pipa tertutup
90
$TEMAN
201
ISBN 978-979-170'17-5-5
ij
RTP lapisan 4.5
• • •• •
s.s
,
E .§.
;
I
e
2 i.5
""c
1
.•
-1110o. _
:.,
i
,. -
0
5. Kesimpulan
Te.~-nlian T"nl~Mlaf
Ie, ••",." Radial Tel.lnpnA..L.\' -.,... - Te&anian •••. on'd,~~~
I
Dari hasil pcnclitian pada anaJisis simulasi RTP mcnggunakan pcrangkat lunak rekayasa, dapat diambil kcsimpulan yaitu bahwa dcsain RTP merniliki kctahanan tcrhadap tckanan dalam 200 bar sesuai dengan tuntutan spcsifikasi yang diinginkan, Hal terscbur ditunjukan olch hasi] simulasi dimana iegangan pada masing-rnasing lapisan pipa tidak melcbihi batas yield material. Kondisi hasil simulasi menggunakan pcrangkatl unak rckayasa dan pcrhitungan tcoritis mcnunjukan hasil yang ccnderung ama dcngan sclisih 0.5.7% untuk kondisi pipa terbuka clan 7.59% untuk kondisi pipa tcrtutup. Bcrdasarkan konrlisi ini maka simulasi dengan pcrangkat lunak rekayas aini dapat digunakan sebagai salah satu cara untuk memastikan validasi desain suatu produk.
I:i
·05
•••
•••.••••
--..-
.•.. o.s
,.."
."""'" -ot--.-:
I
;
25
~
aksial pada penampang pipa juga menunjukan kondisi yang konstan. Kondisi ini masih dibawah batas yield dari masing-masing material.
HOPE Luar
.
·1
Radius [mm)
Camba/7b.
1)islribllsil
ixan
p.gaTigalllrlp
pipatertutup
HJWFhlanfl()dt'l
b) Asurnsl kondisi pipa terbuka RTP lapl55n HOPE dalam I/o..
.,+.
-='tM
".
.'(.
;"1!''''11.''''
!( ••d'
·!~allh;t.,o'\
.4.,.•1
Radius [mm)
Gambar87.
Disrribusiteganganlapisan HDPEcialam model pipaterhuka RTP lapisan
Referensi/Daftar
Aramid
Pustaka
[I] Matweb material property. Diakscs tanggal 02 April 2013. dari http://www.matwcb.com. 121 Barbel'. Iamcs., "Intermediate Mechanics of Materials". (2001) McGraw-Hill Book CoSingapura
[3J Hearn, E.]., "Mechanics of Materials 2. 3'd Edition", (1997) Butterworth-Heinemann. Oxford. [4] Ashby. Michael F.," Material Section in Mechanical Design Forth Edition". (2011) Elsevier l.td ..USA. 15] StratisKanarachos. George Dernonsthcnous.rModcling The Mechanical Behavior of Composite Metal Plastic Pipes Subject to Internal Pressure and External Soil and Traffic Loads", (2007). pp. 210215 [6] Rochim, Taufiq, "Sposifikasi. Mctrologi. danKontrolKualitasGeometrik" (2001)ITB,Bandung. [71 Sanjay K, Mazumdar. "Composite Manufacturing : Materials, Product. and Process Engineering" (2001) Cre Press. London. "Principles of 181 Lee. Kunwoo. System" CAD/CAM/CAE W cshley Longman. Inc. (1999)Addison USA.
41
Radius [mm]
Gambarl8.
model
Dlstrlbusuegunganlaptsan/vramld
pipatt-rbuka RTP lapisan J
E
E ..•..
zc:
.•..
.•..
HOPE luar
I
]
, ,
;:s
I
I r,
_____
J
lec."c.1">
I
c:
1
,.."
0.5
0
t,,"r-·.~'al
It!g ••nid"'ii.)~la, T~ianian ~:.;,.),
1.S
I
-
.••... -T<':i.~
•• n 1~I1M'~~
I
+
.0546
47
48
49
sa
51
Radius [mm)
Gambar99.
Distrlbusueganganlapisan HDPEluarmocipl piparerbuka.
Scpcrti halnya simulasi pada kondisi pipatertutup. pada kondisi pipaterbuka dapat dilihat bahwa tegangan iangcnsial. tegangan radial dan tegangan VOIl mises maksirnurn terjadl pada bagian dalam pipa. Scmcnrara. tcgangan
91
