ANALISA OPTIMASI ALAT PENGHISAP GAS / BAU ASAM DI HOME INDUSTRY ELECTROPLATING PASURUAN

Transkripsi

1 ANALISA OPTIMASI ALAT PENGHISAP GAS / BAU ASAM DI HOME INDUSTRY ELECTROPLATING PASURUAN Nurul hidayat Prodi Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Sidoarjo (UMSIDA) Jalan Raya Gelam 250, Candi Sidoarjo 61217, Indonesia Phone: , yatdayyat@gmail.com ABSTRAK Elektroplating merupakan proses pelapisan bahan padat dengan logam lainnya menggunakan bantuan arus listik melalui satu elektrolit dengan tujuan memindahkan partikel logam pelapis ke logam yang akan dilapis. proses eletroplating ini dikatagorikan sebagai proses akhir (metal finishing). Banyaknya pengerajin-pengerajin logam home industry di Pasuruan, khususnya untuk kerajinan logam dengan metode Electroplating menjadikan sebuah peluang usaha yang menjanjikan guna memperbaiki perekonomian di daerah tersebut. Produk Electroplating home industry di Pasuruan umumya di pakai untuk spare part variasi sepeda motor. Tetapi dari proses tersebut menghasilkan limbah yaitu berupa gas hasil dari proses degreasing. Oleh karena itu di butuhkan alat untuk meminimalisir limbah gas tersebut. Adapun tujuan dari penelitian ini yaitu Untuk menganalisa optimasi Alat Penghisap Gas / Bau Asam yang ada di Home Industry Electroplating di Pasuruan. Cara yang dilakukan yaitu menggunakan metode Computational fluid dynamics (CFD) suatu sistem analisa yang digunakan untuk menganalisa aliran fluida, yaitu kecepatan, tekanan, massflow, volumflow perpindahan kalor dan lain sebagainya di dalam dan di luar pipa berbasis simulasi dari data komputer. Setelah melakukan penganalisaan dengan CFD alat penghisap gas bau/asam dapat diketahui terjadi penurunan tekanan yaitu 3,18 Pa dan kecepatan keluaran sebesar 1,77 m/s. sedangkan hasil percobaan yang didapat dengan 3 varian diameter pipa dapat melampirkan hasil penelitian pada varian diameter pipa varian 1 63,5 mm dengan selisih tekanan 94,47 Pa dan kecepatan 14,52 m/s, varian 2 50,8 mm dengan selisih tekanan 10,19 Pa dan kecepatan 16,37 m/s, varian 3 38,1 mm dengan selisih tekanan 6,64 Pa dan kecepatan 9,88 m/s. Berdasarkan perhitungan dari simulasi solidworks flow simulation diperoleh hasil optimum yaitu kecepatan keluaran udara pada varian 2 dengan diameter 50,8 mm dengan kecepatan keluar 16,37 m/s dengan penurunan tekanan 10,19 Pa. Kata Kunci : Elektroplating, Computational fluid dynamics (CFD), Home Industry, Solidworks PENDAHULUAN Industry penyepuhan di Pasuruan yang bergerak pada pewarnaan komponen otomotif yaitu (Electroplating) ini berproduksi berdasarkan permintaan customer, seperti spion, handle rem, handle coupling dan lainnya. Home Industry ini melakukan tahap proses diantaranya penghilangan lemak (degreading) pembilasan desacalling pembilasan pengasaman pelapisan pembilasan (air) penjemuran. Sebelum masuk ke proses electroplating atau pengasaman, logam dihilangkan dari minyak dan sisa-sisa kotoran dengan proses degreading. Karena perlu perendaman maka proses degreading ini 1

2 membutuhkan bak berisi larutan HCl. Hasil dari limbah emisi gas dibutuhkan pembuangan yang cepat. Oleh karena itu dibutuhkan desain alat penghisap gas / bau asam yang memadai dari alat yang sudah ada pada Home Industry Electroplating di Pasuruan yang dapat dilihat pada alat penghisap gas / bau asam Gambar 1.1 di bawah ini. Gambar 1.1 Alat penghisap gas / bau asam (Home Industry Electroplating Pasuruan) Diagram Alir Analisa Optimasi Aliran Fluida dalam Pipa mulai Alat Penghisap Gas / Bau Asam yang Sudah Ada Analisa alat yang sudah ada Ada masalah PERMASALAHANPRMASALA Alat blower literatur Desain Diameter 63,5 mm Diameter 50,8 mm Diameret 38,1 mm Simulasi Analisa Kecepatan dan tekanan Aliran Pipa Hasil tercepat keluaran udara Analisa hasil kesimpulan selesai 2

3 Desain pipa yang akan dianalisa, ditun jukkan pada gambar 3.5 ldi bawah ini Menghitung debit / laju alir volum pada varian pipa masuk menggunakan persamaan 2.5 Dimana : Q = debit / laju alir volum A = luas penampang varian pipa v = kecepatan aliran blower rata rata Gambar 3.5 desain 2D pipa yang akan di analisa Berikut desain pipa panjang 90 mm dengan diameter 63,5 mm yang dapat dilihat pada gambar 3.6 dibawah ini, Gambar 3.6 diameter pipa varian 1 dengan diameter 63,5 mm varian 2 Gambar 3.7 diameter pipa varian 2 diameter 50,8 mm Varian 3 dengan diameter dengan diameter 38,1 mm Dengan perhitungan sebagai berikut : Menentukan luas penampang : A = π. r 2 = 3,14. 0,032 2 = 3,14. 0,001 = 0,0031 m 2 Q = 0,0031 m 2 x 16,5 m/s = 0,05 m 3 /s Berdasarkan beberapa kali percobaan pengukuran didapatkan kecepatan rata rata aliran pada pipa utama sebesar 1,9 m/s. Menghitung debit / laju alir volum pada pipa masuk utama gas/bau asam dengan menggunakan persamaan 2.5 dibawah ini Menghitung luas penampang pipa masuk utama alat gas/bau asam dengan A = π. r 2 = 3,14. 0, = 3,14. 0,00145 = 0,0045 m 2 Q = 0,0045 m 2 x 1,9 m/s = 0,0085 m 3 /s Dalam penelitian ini koefisien gesek di asumsikan nol (0), maka di dapatkan data seperti tabel 3.5 dibawah ini. Tabel 3.5 data hasil pngukuran alat Var L (m) D 1 D 2 (m) Gambar 3.8 diameter pipa varian 3 1 0,09 0,0635 0, ,09 0,0508 0, ,09 0,0381 0,0762 3

4 VAR A 1 A 2 P ATM (PA) 1 0,0031 0, ,0020 0, ,0011 0, VAR T ( C) Q 1 Q ,05 0, ,033 0, ,018 0,0085 Input data simulasi Berdasarkan data pengukuran dan perhitungan, maka di dapatkan data sebagai input data simulasi untuk CFD untuk menganalisa kecepatan dan tekanan aliran pada alat penghisap gas bau/asam di home industry electroplating Pasuruan Berikut gambaran desain boundary condition untuk menginput nilai pada solidworks flowsimulation untuk simulasi CFD pada saluran pipa alat penghisap gas bau/asam, dapat dilihat pada gambar 3.16 dibawah ini. Input pipa utama Input blower Output tekanan statik Gambar 3.16 Pemodelan 3D a. Varian 1 Varian 1 yaitu input dengan dimensi pipa terbesar yaitu 2 atau 0,0508m yang memiliki selisih laju alir volum yang tidak terlalu besar, besar debit nya dapat dilihat pada tabel 3.6 dibawah Tabel. 3.6 Boundary Condition input data simulasi varian 1 laju aliran volum blower 0,05 m 3 /s laju aliran volum pipa 0,0085 m utama dari ruang 3 /s output tekanan statik Pa b. Varian 2 Varian 2 ini input menggunakan dimensi sambungan dengan diameter pipa 1,5 atau 0,0381m, nilai debit dapat dilihat pada tabel 3.7 dibawah ini Tabel 3.7 Boundary Condition input data simulasi varian 2 laju aliran volum blower 0,033m 3 /s laju aliran volum pipa 0,0085 m utama dari ruang 3 /s output tekanan statik Pa c. Varian 3 Varian 3 yaitu input dengan menggunakan diameter pipa sebesar 1 atau 0,0254, pada varian ini selisih debit sangatlah jauh, besar nilai nya dapat dilihat pada tabel 3.8 dibawah Tabel 3.8 Boundary Condition input data simulasi varian 3 laju aliran volum blower 0,018m 3 /s laju aliran volum pipa 0,0085 m utama dari ruang 3 /s output tekanan statik Pa Data Simulasi Simulasi pada solidworks flow simulation versi 2012, ditentukan beberapa target perhitungan (surface goal) yang nantinya hasil dari perhitungan dipergunakan sebagai bahan untuk analisa di dalam saluran alat penghisap gas/bau asam dengan memvariasikan dimensi atau ukuran pipa sambungan dari optimasi blower untuk menemukan pemakaian ukuran yang paling efektif. Dari hasil simulasi yang dilakukan berikut nilai yang didapat dari tekanan masuk dan keluar pada pipa utama 4

5 beserta kecepatannya, data lengkap hasil simulasi CFC alat penghisap gas/bau asam dapat dilihat pada tabel 4.1 di bawah ini Tabel 4.1 Data simulasi alat penghisap yang ada didapat hasil data visual tekanan yang terjadi pada pipa utama, seperti yang dapat dilihat dimulai pada gambar 4.3 dibawah ini, A. alat penghisap Q (m 3 /s) P 1 P 2 ΔP 0, , ,68 3,18 V 1 V 2 ΔV 2,07 1,77 0,3 Tabel 4.2 Data hasil simulasi optimasi varian pipa D Qblower Var (m) (m 3 /s) P1 1 0,0635 0, ,02 2 0,0508 0, ,89 3 0,0381 0, ,64 D Qblower P1 Var (m) (m 3 /s) ΔP V1 V2 ΔV 94,47 2,07 14,52 12,45 10,19 3,27 16,37 13,1 6,64 3,20 9,88 6,68 ΔP V1 V2 ΔV Keterangan : D : Diameter optimasi pipa blower Q blower : Laju alir volum / Debit P 1 : Tekanan masuk dari ruang pembakaran P 2 : Tekanan keluar menuju tandon V 1 : Kecepatan masuk dari ruang pembakaran : Kecepatan keluar menuju tandon V 2 Gambar 4.3 Cut Plot Tekanan ALAT Gambar 4.4 Flow Trajectories Tekanan Gambar 4.5 Cut Plot Tekanan Varian 1 Gambar 4.6 Flow Trajectories Tekanan VAR 1 Data Simulasi Tekanan Berdasarkan hasil perhitungan CFD dengan solidwork flow simulation, maka 5

6 B. Tekanan Varian 2 kecepatan alat Gambar 4.7 Cut Plot Tekanan Varian 2 Gambar 4.11 Cutplot Kecepatan alat Gambar 4.8 Flow Trajectories Tekanan Varian 2 C. Tekanan Varian 3 Gambar 4.12 Flow Trajectories Kecepatan alat a. Kecepatan Varian 1 Gambar 4.9 Cut Plot Tekanan Varian 3 Gambar 4.13 Cut Plot Kecepatan Varian 1 Gambar 4.10 Flow Trajectories Tekanan Varian 3 Gambar 4.14 Flow Trajectories Kecepatan Varian 1 Data Simulasi Kecepatan Dari proses kalkulasi CFC oleh solidworks flow simulation didapatkan data visual kecepatan didalam pipa utama alat penghisap gas bau/asam, berikut data visual ditunjukkan dimulai pada gambar 4.9 dibawah ini 6

7 V2 ΔP Varian 2 Gambar 4.15 Cutplot Kecepatan Varian 2 analisa tekanan Berdasarkan data dari tabel 4.1 dapat diamati pada kolom ΔP = P 1 P 2, besar diameter varian 1,2 dan 3 bernilai (+) yang artinya tidak terjadi tekanan balik pada semua variabel percobaan, dapat dilihat pada gambar 4.3, gambar 4.5 dan gambar 4.7 tekanan yang masuk pada ruang pembakaran lebih besar dari tekanan keluarnya. Berikut diagram dari data ΔP dengan D dapat dilihat pada gambar dibawah ini Gambar 4.16 Flow Trajectories Kecepatan Varian 2 Varian 3 Gambar 4.17 Cut plot Kecepatan Varian 3 Gambar 4.18 Flow Trajectories Kecepatan Varian 3 Analisa Data yang di dapat dari hasil kalkulasi CFD dengan software solidworks flow simulation berupa tabel dan gambar, maka dapat menunjukkan karakter aliran yang terjadi pada saluran pipa alat penghisap gas bau/asam yang kemudian data data di input ke dalam MS.Exel adalah sebagai berikut : ΔP vs D Gambar 4.19 perbandingan ΔP vs D Kecepatan Dalam kasus ini analisa kecepatan yang terjadi pada pipa keluar tidak begitu besar aliran yang terjadi, ditinjau dari hasil simulasi yang di dapat sebagai mana dapat dilihat seperti yang ditunjukkan pada gambar dibawah ini V2 vs D D Gambar 4.20 perbandingan V 2 vs D ΔP D V2 D 7

8 5. Kesimpulan 1. Setelah melakukan penganalisaan dengan CFD alat penghisap gas bau/asam dapat diketahui terjadi penurunan tekanan yaitu 3,18 Pa dan kecepatan keluaran sebesar 1,77 m/s. sedangkan hasil percobaan yang didapat dengan 3 varian diameter pipa dapat melampirkan hasil penelitian pada varian diameter pipa varian 1 63,5 mm dengan selisih tekanan 94,47 Pa dan kecepatan 14,52 m/s, varian 2 50,8 mm dengan selisih tekanan 10,19 Pa dan kecepatan 16,37 m/s, varian 3 38,1 mm dengan selisih tekanan 6,64 Pa dan kecepatan 9,88 m/s Menggunakan CFD, Skripsi, Universitas Indonesia, Depok. Muslimu, F.A. (2012), Analisa Aliran Udara pada Elbow Proto X-1 Menggunakan CFD, Skripsi, Universitas Indonesia, Depok. Ridwan Mekanika Fluida Dasar. Seri diktat kuliah. Gunadarma 2. Berdasarkan perhitungan dari simulasi solidworks flow simulation diperoleh hasil optimum yaitu kecepatan keluaran udara pada varian 2 dengan diameter 50,8 mm dengan kecepatan keluar 16,37 m/s dengan penurunan tekanan 10,19 Pa. DAFTAR PUSTAKA A. Nouwen Pompa. Jilid 1. Bhratara karya aksara. Jakarta 011/03/pompa-pump.html. diakses 19 April WIB. 3/daftar-koefisien-viskositas.html 1/bilangan-reynolds-reynolds-numberdalam.html s fisikaveritas.blogspot.co.id/2014/03/tent ang-computational-fluid-dynamicscfd.html Ir.Orianto,M., Ir.Pratikto W.A Mekanika Fluida 1. BPFE. Yogyakarta. Kusumo, B.P. (2012), Analisa Aliran Udara pada Pipa Annulus Proto X-1 8