INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER FAKULTAS TEKNOLOGI KELAUTAN JURUSAN TEKNIK KELAUTAN

Transkripsi

1 INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER FAKULTAS TEKNOLOGI KELAUTAN JURUSAN TEKNIK KELAUTAN

2 Integrasi Perangkat Lunak untuk Analisa Gelombang Acak dan Gaya Gelombang di Laboratorium Lingkungan Oleh Arief Nur Yuliarto dan Energi Laut, Jurusan Teknik Kelautan, FTK - ITS Dosen Pembimbing Haryo Dwito Armono, ST, MEng, PhD Sujantoko, ST, MT SIDANG TUGAS AKHIR P3 INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER FAKULTAS TEKNOLOGI KELAUTAN JURUSAN TEKNIK KELAUTAN AGUSTUS 2014

3 LATAR BELAKANG Percobaan yang bersifat efektif, efesien, dan sederhana. Pengujian fisik dengan menggunakan model untuk memberikan prediksi dari kondisi sebenarnya. Perkembangan ilmu pengetahuan dan semakin dibutuhkannya struktur bangunan pinggir pantai. Proses pengujian model yang tidak lepas dari bantuan laboratorium uji, memerlukan peralatan penunjang untuk mempermudah proses uji. Masih minimnya perangkat lunak yang terintegrasi untuk menyelesaikan permasalahan pada saat pengujian.

4 RUMUSAN MASALAH Bagaimana langkah langkah dalam mambangun perangkat lunak yang terintegrasi, sehingga nantinya akan mempermudah untuk menganalisa gelombang acak dan gaya gelombang.

5 TUJUAN Mendapatkan perangkat lunak yang terintegrasi sehingga dapat menganalisa dan merekam gelombang acak dan gaya gelombang yang terjadi pada pengujian model fisik

6 MANFAAT Mempermudah analisa gelombang acak dan gaya gelombang pada Laboratorium Lingkungan dan Energi

7 BATASAN MASALAH Pengujian perangkat lunak pada spektra gelombang acak yang dapat dibangkitkan di Laboratorium Lingkungan dan Energi laut khususnya spektrum P-M (Pierson-Moskowitz) dan JONSWAP (Join North Sea Wave Project). Software yang digunakan untuk membuat program adalah MATLAB. Pengujian perangkat lunak menggunakan sensor load cell Kyowa LUB 5 to 50 KB. Input dari sensor diproses terlebih dahulu dengan menggunakan perangkat lunak akusisi data QCM. Analisa yang dilakukan hanya pada uji kinerja perangkat lunak.

8 PERBANDINGAN PERANGKAT LUNAK Penyusunan perangkat lunak terintegrasi ini berdasarkan referensi dari perangkat lunak yang pernah ada sebelumnya, yaitu WaReLab hasil penelitian dari Abdullah MR dan FORYS hasil penelitian dari Hidayat. Pada program IWWF ini antara analisa gelombang acak dan gaya gelombang saling terintegrasi sehingga hanya dengan menggunakan satu program maka kedua hasil analisa akan didapat, selain itu tampilan yang disajikan juga lengkap dengan adanya grafik dan angka yang nantinya antara kedua analisa ini bisa dengan mudah dibandingkan hasilnya.

9 ALGORITMA PERANGKAT LUNAK Perhitungan varian (S 2 ) dan standar variasi (s) untuk data y Mulai Pengambilan data percobaan tahap 1 Identifikasi nilai X ( massa ) Y ( voltase ) Persamaan regresi linear untuk proses kalibrasi Melakukan pendekatan tinggi gelombang dan zero crossing periode Penyusunan perangkat lunak terpadu untuk analisa gaya yang terjadi, analisa gelombang acak dan spektra gelombang Data gelombang terekam (time history) Pengambilan data tahap 2 Simpan persamaan regresi linear untuk proses kalibrasi cek korelasi linear (R = 1) Perhitungan karakteristik spektra Periode rata rata Menyederhanakan rekaman data dari time domain menjadi frekuensi domain dengan FFT 0 Periode puncak rata rata Mean zero crossing period Varian elevasi muka air Perhitungan gaya gelombang dengan hukum newton Bab 3 H.28 Gambar 3.2 Frekuensi rata rata RMS END

10 TAMPILAN PERANGKAT LUNAK

11

12 LANGKAH PENGGUNAAN Persiapan - Install MCR Installer.exe pada komputer yang akan digunakan. - Ubah file mentah (*.TMH) menggunakan Refana.xls. Proses Pengkalibrasian Proses Analisa

13 UJI PENGGUNAAN PERANGKAT LUNAK INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER FAKULTAS TEKNOLOGI KELAUTAN JURUSAN TEKNIK KELAUTAN AGUSTUS 2014

14 Pengujian Kalibrasi Data Pengujian kalibrasi data yang digunakan merupakan data berdasarkan hasil percobaan. Persamaan yang digunakan adalah regresi linear dan korelasi linear untuk mengetahui tingkat keakuratan kalibrasi data

15 Pengujian kalibrasi untuk elevasi muka air. Regresi linear. y = -13,4945x + 2,4901 Korelasi linear. R = -0,9760 Pengujian kalibrasi untuk massa. Regresi linear. y = 29,286x + -10,419 Korelasi linear. R = 0,978

16 Kriteria Korelasi Korelasi positif, jika R > 0 Korelasi negatif, jika R < 0 Tidak ada korelasi, jika R = 0 Korelasi sempurna, jika R = 1 atau R = -1

17 R = -1 Korelasi sempurna R < 0 Korelasi negatif Gambar 4.7 Grafik linier negatif kalibrasi elevasi muka air

18 R = 1 Korelasi sempurna R > 0 Korelasi positif Gambar 4.8 Grafik linier positif kalibrasi massa

19 Pengujian Proses Analisa Proses pengujian analisa gelombang acak Proses pegujian analisa gaya gelombang

20 Proses pengujian analisa gelombang acak. Hasil berupa spektrum P-M dan JONSWAP serta karakteristik gelombang Gambar 4.10 Grafik time history elevasi muka air

21 Gambar 2.9 Contoh perbandingan Spektra JONSWAP dengan P-M (Petel & Witz, 1991)

22 Gambar 4.9 Panel analisa beserta input tinggi signifikan rencana, periode puncak, dan frekuensi maksimal Teoritis Pengukuran Gambar 4.14 Hasil tinggi signifikan dan periode pengkuran

23 Hasil Spektrum Energi Gambar 4.11 Spektra P-M Gambar 4.12 Spektra JONSWAP

24 Hasil pengujian karakteristik gelombang acak

25 Gambar 4.13 Tampilan analisa karakteristik gelombang Gambar 4.14 Hasil tinggi signifikan dan periode pengkuran

26 Proses pengujian analisa gaya gelombang. Data pengujian didapatkan dari percobaan pengukuran menggunakan sensor load cell. Persamaan yang digunakan merupakan hukum Hewton I, dimana gaya aksi sama dengan gaya reaksi. T = w = m.g 2.24c

27 Hasil Analisa Gelombang w = m.g Gambar 4.15 Tampilan analisa gaya gelombang y = 29,287 x + -10,419 x = tegangan

28 Gambar 4.15 menampilkan hasil analisa gaya gelombang, besaran gaya yang di dapat berdasarkan hasil regresi linear, dimana untuk nilai x adalah tegangan, dengan memasukkan nilai tegangan pada x maka akan didapatkan nilai y yaitu massa, hal ini bisa terjadi dikarenakan penggunaan regresi linear untuk mengkorelasi antara massa dengan tegangan. Setelah mendapatkan nilai massa, dengan menggunakan persamaan Newton maka didapatkan gaya, hal ini terjadi karena besar tegangan yang terjadi pada tali juga merupakan besarnya gaya gelombang dikarenakan hubungan antara massa dengan tegangan berbanding lurus. Semakin besar gaya gelombang maka semakin besar pula tegangan yang terjadi pada tali.

29 Grafik Korelasi Gaya Gelombang dengan Elevasi Muka Air Gambar 4.16 Grafik korelasi gaya gelombang dengan elevasi gelomabng permukaan

30 KESIMPULAN Setelah dilakukan pembahasan analisa dan pengujian penggunaan perangkat lunak terintegrasi, berdasarkan perumusan masalah bagaimana langkah langkah dalam mambangun perangkat lunak terintegrasi, maka dapat diambil kesimpulan.

31 Sensor yang cocok untuk digunakan dengan perangkat lunak ini adalah sensor load cell yang terdapat di Laboratorium Energi dan Lingkungan Laut, Jurusan Teknik Kelautan, FTK-ITS. Proses penggunaan perangkat lunak terintegrasi ini dimulai dari persiapan, proses kalibrasi, dan dilanjutkan dengan proses analisa. Kinerja dari perangkat lunak berdasarkan pengujian yang telah dilakukan terbukti cukup berjalan dengan sebagaimana mestinya. Hal ini dibuktikan dengan pengujian analisa yang dilakukan telah sesuai dengan persamaan persamaan yang digunakan dalam perhitungan gelombang acak dan gaya gelombang.

32 SARAN Berdasarkan analisa yang telah dilakukan perangkat lunak ini masih dapat untuk dikembangkan dengan menggunakan persamaan dari berbagai macam analisa yang masih berhubungan dengan gelombang acak dan gaya gelombang. Dimana nantinya pengembangan ini berguna untuk pengujian yang sering dilakukan oleh mahasiswa ataupun dosen di lingkungan Laboratorium Energi dan Lingkungan Laut, Jurusan Teknik Kelautan, FTK-ITS. Selain itu pengembangan perlu dilakukan untuk mencapai keakuratan pada hasil analisa.

33 Pengambilan data gelombang belum sempat dilakukan karena wave tank yang masih dalam proses perbaikan, sehingga kedepannya perlu dilakukan pengembilan data real guna meningkatkan hasil dari analisa ada perangkat lunak. Selain itu langkah langkah tera ulang pada perangkat keras yang digunakan untuk percobaan perlu dilakukan. Keakuratan data dari perangkat keras ini sangat dibutuhkan untuk menunjang hasil yang maksimal dalam penggunaan perangkat lunak terintegrasi.

34 DAFTAR PUSTAKA Chakrabarti, SK. Hydrodynamics of Offshore Structures. London : Springer-Verlag Chakrabarti, SK. Handbook of Offshore Engineering Volume 1. Elsevier, Plainfield, Illonois, USA, Chen, Yuan-Chen, et al, Wave Propagation at the Interface Of a Two-Layer Fluid System In The Laboratory, Journal of Marine Science and Technology, Vol. 15, No. 1, pp Djatmiko, E.B. Analisis Gelombang Acak, Materi kuliah Hidrodinamika II, Jurusan Teknik Kelautan ITS, Surabaya, Djatmiko, E.B. Perilaku dan Operabilitas Bangunan Laut di Atas Gelombang Acak, ITS Press, Surabaya, Harinaldi. Prinsip Prinsip Statistika untuk Teknik dan Sains, Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Indonesia. Triatmojo, B. Perencanaan Bangunan Pantai, Yogyakarta, Beta Offset, Petel, Minoo H And Wits, Joel A. Compliant Offshore Structures, Butterworth Heinemann, 1991 Rahman, Matiur. Water Waves : Relating Modern Theory to Advanced Engineering Applications, Gloucestershire, Clarendon Press, Rageh, O. S Hydrodynamic Efficiency Of Vertical Thick Porous Breakwaters. 13 th International Water Technology Conference, h Riduwan, Abdullah M Perangkat Lunak Terpadu Pada Analisis Model Gelombang Acak di Saluran Gelombang Jurusan Teknik Kelautan - ITS. Surabaya: Tugas Akhir Jurusan Teknik Kelautan, FTK-ITS Rini, Dian Palupi Materi Kuliah: Algoritma, Pemrograman dan Bagan Alir St. Denis, M. And Pierson, W. J., On the Motion of Ships in Confused Seas, Transactions SNAME, 61:1-53, Zhang, Jun., Introduction to Ocean and Coastal Engineering Ocean Environment and Waves, OCEAN 201,2009.

35 TERIMA KASIH INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER FAKULTAS TEKNOLOGI KELAUTAN JURUSAN TEKNIK KELAUTAN AGUSTUS 2014