Mesin & Mekanika – INFOMETRIK http://www.infometrik.com -- Situs Informasi Mekanika, Material, dan Manufaktur -- Wed, 11 Oct 2023 23:23:30 +0000 en-US hourly 1 https://wordpress.org/?v=6.3.2 Makna dan Manfaat Kompetisi Shell Eco-Marathon http://www.infometrik.com/2010/05/makna-dan-dampak-kompetisi-shell-eco-marathon/ http://www.infometrik.com/2010/05/makna-dan-dampak-kompetisi-shell-eco-marathon/#respond Sat, 15 May 2010 23:44:24 +0000 http://www.infometrik.com/?p=1406

Pada tanggal 20 April 2010 lalu, Institut Teknologi Bandung meluncurkan kendaraan hemat energy yang akan diikutkan dalam lomba Shell Eco-Marathon se Asia yang akan diadakan di Sepang, Malaysia, bulan Juli nanti. Peluncuran ini sendiri telah diekspos oleh banyak media nasional, baik cetak maupun visual.

Dalam tulisan ini, Prof.Djoko Suharto, pembimbing dari tim ITB memberikan ulasan mengenai makna kompetisi tersebut dan efek yang diharapkan bisa timbul dari mengikuti kompetisi semacam ini, khususnya terhadap perkembangan inovasi di tanah air.

Shell Eco-marathon mulai diselenggarakan sejak tahun 1936 oleh sekelompok peneliti di laboratorium Shell untuk mempromosikan penghematan energi dan pengurangan polusi, khususnya di sektor transportasi. Dalam bentuknya yang sekarang, kompetisi ini pertama kali dilaksanakan di Eropa pada tahun 1985, kemudian di Amerika mulai tahun 2007 dan pada tahun 2010 ini Shell memperluas penyelengaraannya ke Asia. Kompetisi akan dilakukan di sirkuit Sepang, Malaysia pada tanggal 8-10 Juli 2010 dan diikuti oleh 112 peserta yang mewakili berbagai universitas dari 12 negara di Asia. Empat Perguruan Tinggi, yaitu ITB, ITS, UI dan UGM akan mewakili Indonesia dalam kompetisi tersebut.

Pemenang kompetisi adalah tim dengan kendaraan yang dapat menempuh jarah terjauh dengan jumlah bahan bakar paling sedikit. Berbagai tipe bahan bakar boleh digunakan. Setiap tim dapat memilih tipe bahan bakar masing-masing, seperti bensin, LPG, solar, bahan bakar
nabati maupun hidrogen. Kendaraan umumnya dijalankan dengan kecepatan rata-rata 30 km/jam dan menempuh jarak antara 16 sampai dengan 20 km tergantung dari panjang sirkuit balap yang dipakai. Untuk lomba di Sepang, kendaraan peserta diharuskan berputar 6 kali atau sepanjang 16,8 km. Setelah menempuh jarak tersebut, jumlah bahan bakar yang digunakan diukur dengan teliti dalam satuan gram atau ml. Agar penggunaan berbagai tipe bahan bakar tersebut dapat diperbandingkan, maka perhitungan konsumsi bahan bakar disetarakan ke tipe bensin Shell 95 tanpa timbal (Shell Unleaded 95 gasoline). Acuan yang dipakai adalah harga kalor bersih atau net calorific value. Sebagai contoh, harga kalor bersih bensin Shell 95 tanpa timbal adalah 42,9 kJoule/gram. Sebagai pembanding, etanol memiliki harga kalor bersih 26,9 kJoule/gram dan hidrogen 119,93 kJoule/gram.

Artikel selengkapnya dapat diunduh di sini Kompetisi Shell Eco-marathon

]]>
http://www.infometrik.com/2010/05/makna-dan-dampak-kompetisi-shell-eco-marathon/feed/ 0
Katup Untuk Pabrik Industri – Bagian 2 http://www.infometrik.com/2010/01/katup-untuk-pabrik-industri-bagian-2/ http://www.infometrik.com/2010/01/katup-untuk-pabrik-industri-bagian-2/#respond Fri, 29 Jan 2010 19:51:43 +0000 http://www.infometrik.com/?p=1390 Tes Tekanan dan Tes Uji Coba Lainnya

Berikut ini beberapa hal lain yang perlu diketahui mengenai katup atau valve sebagai kelanjutan dari pembahasan sebelumnya.

Tidak Mengisolasi 100%

Perlu dicamkan sewaktu mendesain sistem pipa, bahwa katup itu tidak bisa 100% mengisolasi aliran. Terutama ketika mendesain sistem pipa yang mengandung fluida beracun atau fluida terbakar. Karena itu, biasanya untuk fluida berbahaya, double block valve (menggunakan 2 katup untuk mengisolasi) itu merupakan keharusan.

Tes Tekanan

Untuk menstandarisasikan kemampuan katup mengisolasi dan kualitas katup, manufaktur katup diharuskan melakukan tes tekanan pada setiap katup yang diproduksi. Besar tekanan, lamanya tes, toleransi kebocoran, cara melakukan tes serta hal hal lain yang perlu diperhatikan terdapat dalam standar pelaksanaan tes tekanan seperti API STD 598, ASME B16.34, MSS SP-61 dan ISO 5208.

Standar diatas menjelaskan tentang tes untuk menguji kemampuan badan katup dan bagian penyekatnya. Masing-masing standar memiliki syarat yang sedikit berbeda, karena itu saat kita ingin membeli katup, kita harus jelas menulis standar mana yang harus diaplikasikan pada rekuisisi saat membeli.

Toleransi kebocoran tergantung dari jenis katup (silakan lihat artikel sebelumnya mengenai katup). Katup dengan soft/resilient seat mengharuskan tidak adanya kebocoran sedikitpun saat tes tekanan. Berbeda dengan metal seat dimana sedikit kebocoran masih bisa diterima. Tolerasi kebocoran biasanya berbanding lurus dengan besar katup. Semakin besar katup, semakin besar tingkat toleransinya.

Fluida yang digunakan untuk tes biasanya air atau udara. Saat menggunakan air, harus diperhatikan cara pembuangan air setelah tes tekanan tersebut. Sisa air di dalam katup dapat menjadi sumber permasalahan. Saat menggunakan udara, keamanan saat tes perlu lebih diperhatikan.

Tes pada suhu rendah dan cryogenic

Untuk katup yang akan digunakan pada sistem pipa dengan suhu rendah (dibawah -40 degC) dan cryogenic (-196 degC), katup perlu dites kemampuan mengisolasinya pada suhu tersebut. Untuk tes tekanan pada suhu rendah ini biasanya menggunakan standar BS 6364. Cryogenic test ini butuh fasilitas yang berbiaya besar. Selain kemampuan mengisolasi, pengoperasian katup juga diperiksa saat tes. Contoh alat untuk menguji katup dapat dilihat pada gambar berikut.

Tes keamanan saat terbakar (Fire Safe Test)

Ketika mendesain pabrik, kita harus memperhatikan segala kemungkinan, termasuk kemungkinan terjadinya kebakaran di pabrik, terutama pabrik yang mengolah bahan mudah terbakar, seperti pengilangan minyak dan pengolahan gas alam.

Katup dengan soft/resilient seat tidak ada toleransi kebocoran saat tes. Tetapi, seperti yang dijelaskan di artikel sebelumnya, soft seat ini lemah terhadap suhu tinggi, apalagi kebakaran. Karena itu, kelulusan fire safe test biasanya diharuskan untuk katup dengan soft seat. Tes ini dilakukan cukup pada katup representatif dari setiap jenis model yang diproduksi dan biasanya memakai standar API STD 6FA, API STD 607 atau ISO 10497.

Di dalam tes ini, katup dimasukkan ke perapian, dibakar dan dilakukan tes tekanan. Ini bertujuan untuk menguji kemampuan katup mengisolasi saat soft seat rusak akibat panas.

Fugitive Emission Test

Walaupun dalam keadaan normal, katup dalam sistem pipa dapat mengeluarkan fluida didalamnya melalui celah-celah atau pori-pori yang ada terutama jika fluida itu dalam bentuk gas. Pori-pori stem packing merupakan salah satu celah keluar untuk gas didalam katup. Selain itu gasket diantara badan dan bonnet juga bisa menjadi celah. Banyaknya fluida yang keluar memang kecil sekali, tetapi jika fluida itu beracun atau berefek buruk pada lingkungan, jumlah sedikit tetap saja berbahaya dan harus diminimalisasikan.

Tes yang mengatur tentang kebocoran selain dari badan dan bagian penyekat katup ini disebut tes fugitive emission. Tes ini menjadi populer bersamaan dengan permasalahan polusi lingkungan. Meresapnya fluida keluar melalui stem seal memang sulit dihilangkan 100%. Jika stem seal terlalu padat, buka tutup katup akan sangat sulit, bahkan bisa merusak stem itu sediri. Mencari pertengahannya itulah menjadi tantangan bagi industri katup.

Serba-serbi lain mengenai katup

Vent Hole (lubang) pada bagian penyekat

Lubang pada penyekat biasanya diaplikasikan pada katup untuk suhu rendah dan cryogenic. Pada saat katup ditutup, biasanya ada fluida cair yang terperangkap diantara penyekat dan badan katup (yang biasa disebut dengan body cavity). Fluida cair itu akan menguap dan volume nya akan membesar. Sedangkan volume body cavity tetap, sehingga butuh pelarian untuk tekanan akibat penguapan ini.

Untuk itulah, butuh lubang pada bagian penyekat yang bisa melarikan tekanan ini kearah upstream. Lubang pada bagian penyekat ini merupakan keharusan untuk katup suhu rendah dan cryogenic.

Adakan toleransi korosi pada katup?

Seperti penjelasan tentang pipa diartikel sebelumnya, untuk mengatasi korosi pada pipa, ketebalan pipa perlu ditambahkan sebesar kecepatan korosi dikali tahun lama pabrik didesain. Bagaimana dengan katup?

Toleransi korosi pada katup sudah termasuk dalam standar ukuran yang diatur oleh beberapa standar internasional tentang katup. Tetapi hampir semua standar hanya memberikan toleransi korosi sebesar 3 mm. Jika perhitungan korosi lebih dari itu, perlulah permintaan khusus untuk menebalkan katup ketika memesan.

Tetapi perlu diperhatikan, bahwa hanya bagian badan katup saja yang diperbolehkan adanya toleransi. Bagian penyekat, stem dan bagian lain yang jika terkikis korosi akan menurunkan kemampuan mengisolasi, tidak boleh adanya toleransi korosi. Bayangkan, jika bagian penyekat menipis karena korosi, fungsi dari katup akan gagal. Karena itulah, bagian penyekat dan stem biasanya diharuskan menggunakan material yang lebih bagus dari material badan katup.

Demikianlah sedikit informasi tentang katup. Jika ingin lebih mengetahui lebih banyak, membaca standar seperti API, ASME, ISO, MSS atau BS akan sangat membantu.

]]>
http://www.infometrik.com/2010/01/katup-untuk-pabrik-industri-bagian-2/feed/ 0
Kecepatan atom gas dengan distribusi Maxwell-Boltzmann (1) http://www.infometrik.com/2010/01/kecepatan-atom-gas-dengan-distribusi-maxwell-boltzmann-1/ http://www.infometrik.com/2010/01/kecepatan-atom-gas-dengan-distribusi-maxwell-boltzmann-1/#respond Sun, 24 Jan 2010 14:01:04 +0000 http://www.infometrik.com/?p=1376 Dalam proses modifikasi permukaan bahan, kita mungkin sering mendengar teknologi pelapisan tipis (thin film). Selain pelapisan tipis, ada ada juga metoda penembakan ion gas atau elektron untuk mengubah sifat permukaan bahan itu. Penggunaan metoda CVD (Chemical Vapour Depostion), PVD (Physical Vapour Deposition), implantasi ion, ion sputtering, iradiasi berkas elektron atau berkas ion, dan lain sebagainya, sudah menjadi proses yang tidak bisa ditinggalkan dalam rekayasa permukaan bahan dewasa ini. Dari sel surya sampai layar komputer di depan anda, dari mata bor sampai semikonduktor, hampir sehari-hari kita memakai produk hasil dari modifikasi permukaan bahan tersebut. Semua metoda yang disebutkan di atas kebanyakan menggunakan gas atau plasma (campuran ion, elektron, dan atom netral) di dalam bejana vakum. Olehkarenanya, penting bagi kita untuk memahami bagaimana gerakan atom di dalam gas, atau ion di dalam plasma. Dengan teori kinetik gas, kita bisa  memperkirakan besar kecepatan atom-atom gas tersebut, dan dapat pula diperluaskan nanti untuk menjelaskan keadaan fisika ion-ion di dalam plasma. Dalam bahasan kali ini, kita akan memulai dari atom gas ideal di dalam suatu bejana.

Tentu kita sepakat bahwa energi kinetik (energi gerak) suatu atom gas ideal akan sebanding dengan suhu gas tersebut. Misalnya suatu kaleng kosong bekas yang tertutup rapat, apabila terbakar ditempat sampah, tentu sering menimbulkan ledakan bukan? Semakin tinggi suhunya, maka semakin aktif atom-atom gas dalam bejana  tersebut bergerak yang akan mendorong tutup bejana agar terbuka atau memecah dinding bejana yang akhirnya menimbulkan suara ledakan. Lalu, bagaimana rumus hubungan antara energi kinetik atom dan suhu gas tersebut?.

Artikel selengkapnya dapat diunduh di kecepatan_partikel_plasma_1

]]>
http://www.infometrik.com/2010/01/kecepatan-atom-gas-dengan-distribusi-maxwell-boltzmann-1/feed/ 0
Mengenal Fenomena Tumbukan: Sebuah Pengantar http://www.infometrik.com/2009/10/mengenal-fenomena-tumbukan-sebuah-pengantar/ http://www.infometrik.com/2009/10/mengenal-fenomena-tumbukan-sebuah-pengantar/#respond Mon, 12 Oct 2009 12:13:33 +0000 http://www.infometrik.com/?p=1134 carcrash_frame_0008

Pengetahuan mengenai fenomena tumbukan atau benturan (impact, collition) pada berbagai material memiliki manfaat yang sangat luas dalam berbagai bidang rekayasa. Dewasa ini, seiring dengan performa yang semakin baik dan fungsi yang semakin beragam, kecepatan kerja alat-alat mekanik juga meningkat tajam. Hal ini mau tidak mau meningkatkan resiko terjadinya benturan. Oleh karena itu komponen alat-alat mekanik tersebut harus didesain sedemikian agar tetap berfungsi baik meskipun terjadi benturan dengan benda lain. Tulisan ini adalah pengantar sekilas mengenai rekayasa tumbukan (impact engineering), karakteristik dan perbedaannya dengan fenomena beban statik dan dinamik biasa.

Di bidang transportasi, fungsi pengamanan pada saat terjadi benturan menjadi prasyarat yang penting. Bahkan kemampuan mengamankan penumpang saat terjadi tabrakan menjadi salah satu klausul penting dalam ujian penilaian mobil baru yang dipelopori oleh NCAP (New Car Assessment Program). Di bidang pengembangan pesawat dan stasiun antariksa, penerbangan umum, dan pembangunan instalasi pembangkit energi, ketahanan terhadap benturan benda asing menjadi hal yang primer. Kita tentu masih ingat bagaimana benturan dua pesawat Boeing memicu kehancuran hebat gedung WTC di Amerika pada tahun 2001. Benturan serupa sebenarnya senantiasa diantisipasi pada tahap desain struktur, terutama untuk tempat yang vital seperti instalasi nuklir.

Mengingat bidang terapannya yang luas, jumlah penelitian tentang fundamental tumbukan meningkat sangat pesat beberapa dekade terakhir. Meskipun demikian, apa yang kita pahami dari fenomena tumbukan sampai saat ini masih sangat sedikit dibandingkan fenomena beban statik dan dinamik dengan getaran berfrekuensi rendah dalam mekanika. Fenomena beban statik dan dinamik sudah banyak dimengerti, serta sudah diterapkan pada sebagian besar struktur bangunan dalam kehidupan kita seperti struktur dam, gedung pencakar langit atau jembatan super panjang, tetapi tidak demikian dengan fenomena tumbukan yang memiliki sifat berbeda secara mendasar dengan beban dinamik biasa dan beban statik.

Perbedaan paling besar dari fenomena tumbukan dan beban statik (serta dinamik biasa) adalah durasi beban (load period). Pada tumbukan, durasi beban sangat singkat, umumnya kurang dari sepersepuluh detik sehingga efek kelembaman (inertia) dari massa yang terlibat menjadi signifikan. Dalam fenomena statik dan dinamik berkecepatan rendah, efek kelembaman dapat diabaikan. Ilustrasi mengenai hal ini dapat dilihat pada Gbr.1.

gbr1

Gbr.1 Ilustrasi perbedaan beban statik, dinamik biasa dan impact

Perilaku bahan yang mendapatkan beban impact berbeda dengan bahan yang mendapat beban statis terutama dalam 3 hal berikut:

Pertama, ketika terjadi impact, terjadi rambatan gelombang tegangan (stress wave) dalam material. Daerah tegangan (stress field) yang timbul dari rambatan tegangan ini sangat berbeda dengan daerah tegangan pada beban statis. Salah satu contohnya adalah munculnya daerah tegangan tarik (tensile stress) meskipun beban yang bekerja adalah beban tekan (compressive load) seperti diilustrasikan pada Gbr.2, atau adanya konsentrasi tegangan (stress concentration) pada daerah normal atau daerah tanpa cacat (non-imperfection area). Padahal, pada kasus beban statis, stress concentration hanya akan timbul pada daerah yang tidak kontinyu (imperfect), seperti dent, bent, hole atau fillet (Gbr.3).

gbr2

Gbr.2 Stress wave dalam suatu bahan yang mengalami tumbukan

gbr3

Gbr.3 Stress wave menimbulkan stress concentration pada daerah non-imperfection

Kedua, material yang mengalami deformasi secara cepat menunjukkan sifat mekanik yang berbeda. Misalnya titik tegangan luluh (yield stress) baja umumnya berubah tergantung pada kecepatan deformasinya (lihat Gbr.4). Dalam fenomena impact, kecepatan deformasi sangat bervariasi dari impact berkecapatan rendah yang dapat dianggap fenomena statis sampai impact berkecapatan sangat tinggi seperti tumbukan meteor yang menyebabkan sebagian material menguap karena panas yang timbul. Karena ketergantungan sifat material pada kecepatan deformasi ini, diperlukan data yang cukup dari setiap material teknik pada peristiwa impact. Perlu dicatat bahwa perbedaan poin kedua ini berkaitan erat dengan poin pertama. Kecepatan deformasi yang mempengaruhi sifat mekanik suatu material, sangat dipengaruhi oleh gelombang tegangan dalam material.

Ketiga, keadaan kerusakan (failure mode) suatu material berbeda bergantung pada kecepatan deformasinya. Sebagai contoh, bahan yang lentur (ductile) pada kasus beban statik bisa menjadi getas (brittle) saat mendapat tumbukan, atau sebaliknya. Demikian juga dengan nilai dynamic fracture toughness yang biasanya berbeda dengan nilai static fracture toughness.

gbr4

Gbr 4. Efek hardening dari strain rate pada (a) S15C dan (b) Aluminium [1,2]

Skema yang menggambarkan secara umum penggolongan beban berdasarkan tingkat kecepatan deformasi yang dinyatakan dengan kecepatan regangan (strain rate) ditunjukkan oleh Gbr.5.

strainraterange

Gbr.5 Strain rate dan penggolongan bermacam beban mekanik [3]

Perbedaan response yang timbul terhadap beban disebabkan tumbukan dengan beban statik pertama kali diamati secara sistematis oleh Young. Dalam percobaannya, Young mencatat bahwa dalam fenomena tumbukan, energi kinetik dari penumbuk (impactor) jauh lebih signifikan pengaruhnya dibanding massa penumbuk. Dia juga menemukan bahwa seberapa kecilpun massa penumbuk, bila diberi energi kinetik yang cukup dapat menyebabkan kerusakan (failure) pada benda yang ditumbuk. Setelah Young, Navier (1821) dan Cauchy (1822) menurunkan rumus gerak (dynamic motion) untuk benda elastis. Lord Rayleigh (1887) dan Love (1911) ketika menjelaskan fenomena gempa bumi, menunjukkan wujudnya gelombang elastis yang bisa diamati pada permukaan suatu benda padat.

Pada awalnya para ilmuwan menganggap stress merupakan fungsi tunggal dari strain. Tetapi kemudian terbukti bahwa hubungan stress-strain (kurva SS) juga sangat dipengaruhi oleh strain rate seperti telah ditunjukkan pada Gbr.2. Sokolovski (1948) dan Malvern (1951) menurunkan rumus konstitutif yang memperthitungkan strain rate ini. Rumus ini dipakai dalam teori rambatan gelombang plastik dan teori stress untuk 3 dimensi yang saat ini dipakai secara luas.

Penelitian lain yang penting mengenai pengaruh kecepatan deformasi pada perilaku bahan. dilakukan oleh J.Hopkinson (1872) dan puteranya B.Hopkinson (1905). Dari penelitian mereka didapatkan bahwa tegangan luluh (yield stress) pada baja saat mengalami tumbukan besarnya 2 kali nilai tegangan luluh pada kondisi statik. Selanjutnya B.Hopkinson menciptakan metode eksperimen untuk mengamati stress wave dengan memakai batang panjang (bar), metode ini dikenal dengan nama Hopkinson Bar Method. Kolsky (1949) serta Davies dan Hunter (1963) memperbaiki metode ini dan menjadikannya metode standar untuk mengamati perilaku spesimen saat tumbukan. Sekarang metode ini dikenal dengan nama Split Hopkinson Pressure Bar (SHPB).

Demikian pengantar singkat mengenai fenomena tumbukan atau dalam istilah ilmiah lebih dikenal dengan impact engineering. Mengingat pentingnya pengetahuan mengenai fenomena tumbukan dewasa ini, untuk menjawab permasalahan yang belum tuntas dipecahkan dengan teori statik dan dinamik biasa, diharapkan para mahasiswa teknik mesin, material dan sipil tertarik untuk mempelajarinya lebih jauh. Beberapa bahan bacaan yang merupakan pintu masuk impact engineering disertakan dalam daftar referensi.

Referensi:

  1. M.Itabashi and K.Kawata, “Carbon Content Effect on High-Strain-Rate Tensile Properties for Carbon Steels”, Int.J.Impact Eng. 24, 2, (200), 117-131
  2. K.Kawata、 M.Itabashi and S.Kusaka, “Behaviour analysis of Pre-Fatigue Damaged Aluminum Alloys under High-Velocity and Quasi-Static Tension”, IUTAM Symposium on Micromechanics of Plasticity and Damage of Multiphase Materials”, Kuwer Academic Publishers, Dordrecht, (1996), 397-404.
  3. Macaulay, M. Introduction to Impact Engineering. Chapman and Hall (1987)
  4. Jones, N. Structural Impact. Cambridge University Press (1997)
  5. Stronge, W.J., Yu T.X. Dynamic Models for Structural Plasticity. Springer-Verlag (1993)
  6. Goldsmith, W. Impact: The Theory and Physical Behaviour of Colliding Solids. Dover Publications (2001)
  7. 日刊工業新聞社発行「衝撃工学」. 著: 村卓夫, 田中善之助

Versi PDF tulisan ini dapat didownload di sini: Mengenal_fenomena_tumbukan

]]>
http://www.infometrik.com/2009/10/mengenal-fenomena-tumbukan-sebuah-pengantar/feed/ 0
Sepenggal kisah tentang Tribo http://www.infometrik.com/2009/10/sepenggal-kisah-tentang-tribo/ http://www.infometrik.com/2009/10/sepenggal-kisah-tentang-tribo/#respond Mon, 05 Oct 2009 07:00:10 +0000 http://www.infometrik.com/?p=216

triboBila dua benda bersentuhan sambil bergerak akan timbul gesekan. Siapa pun dengan mudah mengerti bahwa akibat yang ditimbulkan gesekan bisa bermacam-macam misalnya bunyi mencicit, kenaikan temperatur permukaan, atau permukaan yang aus. Namun barangkali tidak banyak yang mengetahui bahwa gesekan atau  friction merupakan salah satu penyebab pemborosan energi yang cukup signifikan.

Alkisah, pada tahun 1966 di negeri pelopor industri modern Inggris, menteri pendidikan waktu itu H.P.Jost memberikan laporan yang mengejutan kepada parlemen tentang besarnya energi yang terbuang karena gesekan. Dalam laporannya yang terkenal dengan nama The Jost Report (1), disebutkan bahwa energi yang hilang di Inggris karena gesekan bila dikonversi setara dengan 1.3% GNP Inggris waktu itu, atau sekitar 500 juta poundsterling! Dari laporan Host inilah muncul istilah baru untuk ilmu tentang gesekan dan cara menguranginya yaitu, Tribology (berasal dari bahasa Yunani, Tribo).

Negara-negara industri maju terkejut atas laporan Jost dan mulai mengadakan investigasi di negaranya masing-masing. Jepang yang baru saja menjadi negara industri segera mengadakan penelitian besar-besaran untuk mengurangi gesekan. Pada tahun 1971, pemerintah Jepang mengumumkan bahwa besar energi yang telah dihemat berdasarkan hasil penelitian mengenai tribology setara dengan 2.6% GNP atau sekitar 2 trilyun yen. Meski relatif telat, beberapa tahun kemudian Amerika Serikat mengumumkan bahwa penghematan energi berkat tribology mencapai 0.9% GNP atau sekitar enam persen dari konsumsi energi AS saat itu…

silakan download untuk baca selengkapnya sepenggal-kisah-tentang-tribo

(Tulisan ini sebagian pernah dimuat di portal ilmu pengetahuan www.beritaiptek.com)

]]>
http://www.infometrik.com/2009/10/sepenggal-kisah-tentang-tribo/feed/ 0
Dari Bandul ke Honda U3-X http://www.infometrik.com/2009/09/dari-bandul-ke-honda-u3-x/ http://www.infometrik.com/2009/09/dari-bandul-ke-honda-u3-x/#respond Tue, 29 Sep 2009 06:45:20 +0000 http://www.infometrik.com/?p=1089 Kali ini Honda kembali unjuk gigi. Setelah memimpin dunia robot bipod alias dua kaki dengan ASIMO-nya, kali ini Honda memunculkan kendaraan masa depan versi Honda. Ya, ia adalah Honda U3-X.

image001Honda U3-X adalah kendaraan roda 1 yang geraknya dikendalikan oleh Pusat Massa gabungan antara U3-X sendiri dan pengendaranya. Prinsip dasarnya adalah menggunakan teori 逆振り子[gyaku-furiko] atau 倒立振子[touritsu furiko] alias bandul terbalik seperti di samping. Menurut press conference yang dilakukan pihak Honda, 24 September 2009, teknologi ini pada awalnya sudah diterapkan pada robot ASIMO untuk penyeimbang badan ketika berdiri dengan 1 kaki.

Bentuk dari U3-X pun sangat sederhana. Desain sengaja dibuat kecil dengan ukuran 3 dimensi 315 x 160 x 650 (mm) sehingga pas untuk masuk di antara 2 kaki manusia. Ketinggiannya pun diatur agar sama dengan tinggi ketika berjalan. Hal ini dilakukan demi memudahkan para pengguna. Lalu yang paling penting, di zaman krisis energi seperti sekarang, salah satu kehebatan U3-X terletak pada sumber penggeraknya. U3-X digerakkan hanya dengan menggunakan baterai Lithium-Ion dan memiliki waktu bergerak total 1 jam ketika baterai dalam kondisi penuh. Massa keseluruhan pun tidak lebih dari 10 Kg sehingga bisa di bawa dengan tangan kosong.

Gambar di kiri bawah menunjukkan U3-X dalam kondisi dilipat sehingga mudah untuk dibawa ke mana-mana. Sedangkan gambar di kanan bawah menunjukkan U3-X ketika sedang digunakan.

orangduduk

HOT Drive System

Hot Drive System adalah kepanjangan dari Honda Omni Traction Drive System dan dalam bahasa Jepang disebut 全方位駆動車輪機構 (zenho-i kudo- syarin kiko-). Sistem ini pada dasarnya menggabungkan dua macam roda, yaitu roda kecil dan roda besar. Roda kecil digunakan untuk bergerak ke arah kanan dan kiri, sedangkan roda besar digunakan untuk bergerak ke arah depan dan belakang. Lebih jelas silahkan lihat gambar di bawah.

image007

Sekian banyak roda kecil dipasang mengelilingi garis keliling roda besar. Dengan begitu, memutar roda besar dan roda kecil secara bersamaan menjadi bisa dilakukan. Dengan sistem ini, U3-X bisa bergerak bebas ke segala arah tanpa batas.

Cara mengendalikannya pun tergolong mudah. Hanya dengan sedikit memiringkan badan, detektor keseimbangan yang terpasang di dalam U3-X akan mendeteksi letak Pusat Massa gabungan U3-X dengan pengendara, lalu program di dalam U3-X akan menghitung berapa besar dan ke mana arah percepatan yang dibutuhkan, kemudian mengeluarkan perintah ke motor yang terdapat di roda besar dan roda kecil.

Menurut informasi yang dikeluarkan oleh pihak HONDA, U3-X akan muncul kembali pada 24 Oktober 2009 di Tokyo Motor Show ke 41 di Tokyo.

Ket.

Tulisan ini dipasang di blog pribadi

]]>
http://www.infometrik.com/2009/09/dari-bandul-ke-honda-u3-x/feed/ 0
Flange Fitting untuk Pabrik Industri http://www.infometrik.com/2009/09/flange-fitting-untuk-pabrik-industri/ http://www.infometrik.com/2009/09/flange-fitting-untuk-pabrik-industri/#comments Sun, 20 Sep 2009 23:47:58 +0000 http://www.infometrik.com/?p=1076 Flange

Flange adalah istilah untuk salah satu jenis sambungan yang digunakan saat menyambung antara pipa dan elemennya dengan katup, bejana, kolom reaksi, pompa dan lainnya. Beberapa teknik sambungan selain flange adalah menyambung langsung dengan las (welding joint) atau menyambung dengan uliran (threaded joint) seperti menyambung baut dengan mur.

image001

Macam-macam Flange

Sambungan yang paling sempurna jika dilihat dari sisi pencegahan bocor dan ketahanan akan tekanan fluida yang mengalir adalah menyambung langsung dengan las. Tetapi dengan las membuat sambungan itu bersifat permanen, yang bukan merupakan hal baik jika sambungan itu butuh dilepas untuk perawatan atau perbaikan. Las juga tidak bisa diaplikasikan jika ada bagian dalam yang tidak tahan akan suhu tinggi yang dihasilkan proses las. Sambungan dengan threaded joint dapat dibongkar pasang, tetapi tidak bisa diaplikasikan untuk sambungan dengan ukuran besar dan bertekanan tinggi. Karena itu, walaupun dengan flange akan menambah berat material dan membutuhkan baut, mur dan gasket, flange tetap banyak digunakan.

Sesama flange direkatkan dengan baut dan mur. Karena adanya kekasaran pada permukaan metal, sambungan metal dengan metal tidak akan mencegah kebocoran. Karena itulah dibutuhkan juga gasket diantara flange untuk menutupi celah-celah kecil dari kekasaran permukaan flange sehingga tidak bocor sama sekali.

Tidak seperti pipa yang ketebalannya dapat disesuaikan dengan tekanan fluida yang mengalir, flange mempunyai keterbatasan dari sisi pembuatannya. Karena itu, flange tidak desain satu per satu menurut tekanan fluida, tetapi dikelompokkan menjadi beberapa kelas dan itu sudah distandarisasikan sejak lama. Flange dapat dibagi menjadi kelas 150, 300, 600, 900, 1500, 2500. Ini adalah sebutan kelas yang menunjukkan setinggi apa tekanan yang dapat diaplikasikan. Misalnya untuk suhu kamar dengan tekanan fluida sampai 20 bar dapat menggunakan kelas 150, tekanan sampai 50 bar menggunakan kelas 300, tekanan sampai 100 bar menggunakan kelas 600 dan seterusnya.

Daya tahan terhadap tekanan tersebut juga bergantung pada suhu dan material. Daftar maksimum tekanan yang dapat diaplikasikan menurut suhu dan material disebut dengan Pressure Temperature Rating, atau disingkat dengan PT Rating. Pembagian kelas dan PT rating ini juga dipakai untuk desain katup dan gasket.

Standar untuk metal flange biasanya menggunakan ASME B16.5, B16.47 atau MSS SP 44. Untuk gasket menggunakan ASME B16.20 atau B16.21. Dan untuk katup menggunakan ASME B16.34.

Fitting

Fitting adalah elemen pipa yang mempunyai berbentuk dasar pipa dengan bentuk yang bermacam macam. Misalnya pipa berbentuk siku (elbow), pipa yang bercabang (tee), pipa yang berbeda ukuran antara ujungnya (reducer) dan lainnya. Desain fitting mengikuti desain pipa mengenai ketebalannya. Fitting distandarisasikan di ASME B16.9 dan B16.11. Mengenai sambungan dengan pipa, macam fitting dapat dibagi menjadi jenis las (welding end), jenis uliran (threaded end) dan jenis flange (untuk jenis ini diatur oleh standar untuk flange, ASME B16.5).

image002

Macam-macam Fitting

Ada hal penting yang harus diperhatikan saat menggunakan reducer. Reducer dibagi menjadi dua, eccentric dan concentric. Jika dipasang pada pipa vertikal, apapun yang dipakai tidak masalah, walaupun concentric reducer lebih sering dipakai. Tetapi jika dipasang di pipa horizontal dengan fluida cairan, eccentric reducer dengan bagian yang datar dibawah adalah desain yang baik. Jika fluida gas yang mengalir pada pipa horizontal, eccentric reducer dengan bagian datar dibagian atas merupakan desain yang baik. Keduanya adalah untuk mencegah terakumulasinya fluida yang dapat membuat korosi lebih cepat.

*catatan tambahan*

Ukuran non-standar

Bagaimana jika pipa, valve, flange ataupun fitting yang dibutuhkan ukurannya tidak tercakup di dalam standar? Dari tahun ke tahun kapasitas pabrik LNG semakin besar karena dinilai akan lebih ekonomis dan menguntungkan. Dengan besarnya kapasitas, segala sesuatunya juga menjadi besar. Desain pipa, katup, flange, fitting dan lainnya, yang selama ini cukup dengan mengikuti standar dan memilih dari standar, kali ini harus mendesain dari awal, butuh analisa, perhitungan serta test yang lebih rumit karena merupakan “prototype“. Karena itu ada istilah yang mengatakan, dengan besarnya pabrik “design by rules” harus berubah menjadi “design by analysis“.

]]>
http://www.infometrik.com/2009/09/flange-fitting-untuk-pabrik-industri/feed/ 8
Mengenal Uji Tarik dan Sifat-sifat Mekanik Logam http://www.infometrik.com/2009/09/mengenal-uji-tarik-dan-sifat-sifat-mekanik-logam/ http://www.infometrik.com/2009/09/mengenal-uji-tarik-dan-sifat-sifat-mekanik-logam/#comments Tue, 08 Sep 2009 13:42:33 +0000 http://www.infometrik.com/?p=1056 image001Untuk mengetahui sifat-sifat suatu bahan, tentu kita harus mengadakan pengujian terhadap bahan tersebut. Ada empat jenis uji coba yang biasa dilakukan, yaitu uji tarik (tensile test), uji tekan (compression test), uji torsi (torsion test), dan uji geser (shear test). Dalam tulisan ini kita akan membahas tentang uji tarik dan sifat-sifat mekanik logam yang didapatkan dari interpretasi hasil uji tarik.

Uji tarik mungkin adalah cara pengujian bahan yang paling mendasar. Pengujian ini sangat sederhana, tidak mahal dan sudah mengalami standarisasi di seluruh dunia, misalnya di Amerika dengan ASTM E8 dan Jepang dengan JIS 2241. Dengan menarik suatu bahan kita akan segera mengetahui bagaimana bahan tersebut bereaksi terhadap tenaga tarikan dan mengetahui sejauh mana material itu bertambah panjang. Alat eksperimen untuk uji tarik ini harus memiliki cengkeraman (grip) yang kuat dan kekakuan yang tinggi (highly stiff). Brand terkenal untuk alat uji tarik antara lain adalah antara lain adalah Shimadzu, Instron dan Dartec.

1. Mengapa melakukan Uji Tarik?

Banyak hal yang dapat kita pelajari dari hasil uji tarik. Bila kita terus menarik suatu bahan (dalam hal ini suatu logam) sampai putus, kita akan mendapatkan profil tarikan yang lengkap yang berupa kurva seperti digambarkan pada Gbr.1. Kurva ini  menunjukkan hubungan antara gaya tarikan dengan perubahan panjang. Profil ini sangat diperlukan dalam desain yang memakai bahan tersebut.

image004

Gbr.1 Gambaran singkat uji tarik dan datanya

Biasanya yang menjadi fokus perhatian adalah kemampuan maksimum bahan tersebut dalam menahan beban. Kemampuan  ini umumnya disebut “Ultimate Tensile Strength” disingkat dengan UTS, dalam bahasa Indonesia disebut tegangan tarik maksimum.


Hukum Hooke
(Hooke’s Law)

Untuk hampir semua logam, pada tahap sangat awal dari uji tarik, hubungan antara beban atau gaya yang diberikan berbanding lurus dengan perubahan panjang bahan tersebut. Ini disebut daerah linier atau linear zone. Di daerah ini, kurva pertambahan panjang vs beban mengikuti aturan Hooke sebagai berikut:

rasio tegangan (stress) dan regangan (strain) adalah konstan

Stress adalah beban dibagi luas penampang bahan dan strain adalah pertambahan panjang dibagi panjang awal bahan.

Stress:  σ = F/A           F: gaya tarikan, A: luas penampang

Strain:  ε  = ΔL/L        ΔL: pertambahan panjang, L: panjang awal

Hubungan antara stress dan strain dirumuskan:

E = σ / ε

Untuk memudahkan pembahasan, Gbr.1 kita modifikasi sedikit dari hubungan antara gaya tarikan dan pertambahan panjang menjadi hubungan antara tegangan dan regangan (stress vs strain). Selanjutnya  kita dapatkan Gbr.2, yang merupakan kurva standar ketika melakukan eksperimen uji tarik.  E adalah gradien kurva dalam daerah linier, di mana perbandingan tegangan (σ) dan regangan (ε) selalu tetap. E diberi nama  “Modulus Elastisitas” atau “Young Modulus”. Kurva yang menyatakan hubungan antara strain dan stress seperti ini kerap disingkat kurva SS (SS curve).

image006

Gbr.2 Kurva tegangan-regangan

Bentuk bahan yang diuji, untuk logam biasanya dibuat spesimen dengan dimensi seperti pada Gbr.3 berikut.

image008

Gbr.3 Dimensi spesimen uji tarik (JIS Z2201).

image010

Gbr.4 Ilustrasi pengukur regangan pada spesimen

Perubahan panjang dari spesimen dideteksi lewat pengukur regangan (strain gage) yang ditempelkan pada spesimen seperti diilustrasikan pada Gbr.4. Bila pengukur regangan ini mengalami perubahan panjang dan penampang, terjadi perubahan nilai hambatan listrik yang dibaca oleh detektor dan kemudian dikonversi menjadi perubahan regangan.

2. Detail profil uji tarik dan sifat mekanik logam

Sekarang akan kita bahas profil data dari tensile test secara lebih detail. Untuk keperluan kebanyakan analisa teknik, data yang didapatkan dari uji tarik dapat digeneralisasi seperti pada Gbr.5.

image012

Gbr.5 Profil data hasil uji tarik

Kita akan membahas istilah mengenai sifat-sifat mekanik bahan dengan berpedoman pada hasil uji tarik seperti pada Gbr.5. Asumsikan bahwa kita melakukan uji tarik mulai dari titik O sampai D sesuai dengan arah panah dalam gambar.

Batas elastisσE ( elastic limit)
Dalam Gbr.5 dinyatakan dengan titik A. Bila sebuah bahan diberi beban sampai pada titik A, kemudian bebannya dihilangkan, maka bahan tersebut akan kembali ke kondisi semula (tepatnya hampir kembali ke kondisi semula) yaitu regangan “nol” pada titik O (lihat inset dalam Gbr.5). Tetapi bila beban ditarik sampai melewati titik A, hukum Hooke tidak lagi berlaku dan terdapat perubahan permanen dari bahan. Terdapat konvensi batas regangan permamen (permanent strain) sehingga masih disebut perubahan elastis yaitu kurang dari 0.03%, tetapi sebagian referensi menyebutkan 0.005% . Tidak ada standarisasi yang universal mengenai nilai ini. [1]

Batas proporsional σp (proportional limit)
Titik sampai di mana penerapan hukum Hook masih bisa ditolerir. Tidak ada standarisasi tentang nilai ini. Dalam praktek, biasanya batas proporsional sama dengan batas elastis.

Deformasi plastis (plastic deformation)
Yaitu perubahan bentuk yang tidak kembali ke keadaan semula. Pada Gbr.5 yaitu bila bahan ditarik sampai melewati batas proporsional dan mencapai daerah landing.

Tegangan luluh atas σuy (upper yield stress)
Tegangan maksimum sebelum bahan memasuki fase daerah landing peralihan deformasi elastis ke plastis.

Tegangan luluh bawah σly (lower yield stress)
Tegangan rata-rata daerah landing sebelum benar-benar memasuki fase deformasi plastis. Bila hanya disebutkan tegangan luluh (yield stress), maka yang dimaksud adalah tegangan ini.

Regangan luluh εy (yield strain)
Regangan permanen saat bahan akan memasuki fase deformasi plastis.

Regangan elastis εe (elastic strain)
Regangan yang diakibatkan perubahan elastis bahan. Pada saat beban dilepaskan regangan ini akan kembali ke posisi semula.

Regangan plastis εp (plastic strain)
Regangan yang diakibatkan perubahan plastis. Pada saat beban dilepaskan regangan ini tetap tinggal sebagai perubahan permanen bahan.

Regangan total (total strain)
Merupakan gabungan regangan plastis dan regangan elastis, εT = εep. Perhatikan beban dengan arah OABE. Pada titik B, regangan yang ada adalah regangan total. Ketika beban dilepaskan, posisi regangan ada pada titik E dan besar regangan yang tinggal (OE) adalah regangan plastis.

Tegangan tarik maksimum TTM (UTS, ultimate tensile strength)
Pada Gbr.5 ditunjukkan dengan titik C (σβ), merupakan besar tegangan maksimum yang didapatkan dalam uji tarik.

Kekuatan patah (breaking strength)
Pada Gbr.5 ditunjukkan dengan titik D, merupakan besar tegangan di mana bahan yang diuji putus atau patah.

Tegangan luluh pada data tanpa batas jelas antara perubahan elastis dan plastis
Untuk hasil uji tarik yang tidak memiliki daerah linier dan landing yang jelas, tegangan luluh biasanya didefinisikan sebagai tegangan yang menghasilkan regangan permanen sebesar 0.2%, regangan ini disebut offset-strain (Gbr.6).

image014

Gbr.6 Penentuan tegangan luluh (yield stress) untuk kurva tanpa daerah linier

Perlu untuk diingat bahwa satuan SI untuk tegangan (stress) adalah Pa (Pascal, N/m2) dan strain adalah besaran tanpa satuan.

3. Istilah lain

Selanjutnya akan kita bahas beberapa istilah lain yang penting seputar interpretasi hasil uji tarik.

Kelenturan (ductility)
Merupakan sifat mekanik bahan yang menunjukkan derajat deformasi plastis yang terjadi sebelum suatu bahan putus atau gagal pada uji tarik. Bahan disebut lentur (ductile) bila regangan plastis yang terjadi sebelum putus lebih dari 5%, bila kurang dari itu suatu bahan disebut getas (brittle).

Derajat kelentingan (resilience)
Derajat kelentingan didefinisikan sebagai kapasitas suatu bahan menyerap energi dalam fase perubahan elastis. Sering disebut dengan Modulus Kelentingan (Modulus of Resilience), dengan satuan strain energy per unit volume (Joule/m3 atau Pa). Dalam Gbr.1, modulus kelentingan ditunjukkan oleh luas daerah yang diarsir.

Derajat ketangguhan (toughness)
Kapasitas suatu bahan menyerap energi dalam fase plastis sampai bahan tersebut putus. Sering disebut dengan Modulus Ketangguhan (modulus of toughness). Dalam Gbr.5, modulus ketangguhan sama dengan luas daerah dibawah kurva OABCD.

Pengerasan regang (strain hardening)
Sifat kebanyakan logam yang ditandai dengan naiknya nilai tegangan berbanding regangan setelah memasuki fase plastis.

Tegangan sejati , regangan sejati (true stress, true strain)
Dalam beberapa kasus definisi tegangan dan regangan seperti yang telah dibahas di atas tidak dapat dipakai. Untuk itu dipakai definisi tegangan dan regangan sejati, yaitu tegangan dan regangan berdasarkan luas penampang bahan secara real time. Detail definisi tegangan dan regangan sejati ini dapat dilihat pada Gbr.7.

image016

Gbr.7 Tegangan dan regangan berdasarkan panjang bahan sebenarnya

Referensi:

  1. Material Testing (Zairyou Shiken). Hajime Shudo. Uchidarokakuho, 1983.
  2. Material Science and Engineering: An Introduction. William D. Callister Jr. John Wiley&Sons, 2004.
  3. Strength of Materials. William Nash. Schaum’s Outlines, 1998.

Versi PDF yang lengkap dapat didownload di sin: Mengenalujitarik

]]>
http://www.infometrik.com/2009/09/mengenal-uji-tarik-dan-sifat-sifat-mekanik-logam/feed/ 32
Mengenal Katup untuk Pabrik Industri http://www.infometrik.com/2009/09/mengenal-katup-untuk-pabrik-industri/ http://www.infometrik.com/2009/09/mengenal-katup-untuk-pabrik-industri/#comments Wed, 02 Sep 2009 15:34:13 +0000 http://www.infometrik.com/?p=996 Katup atau valve, adalah sebuah alat untuk mengatur aliran suatu fluida dengan menutup, membuka atau menghambat sebagian dari jalannya aliran. Contoh yang mudah adalah keran air. Adalah kewajiban bagi seorang insinyur pipa untuk mengetahui setidaknya dasar-dasar dari valve ini.

Bebeberapa macam katup yang sering digunakan adalah sebagai berikut.

1. Gate Valve

Bentuk penyekatnya adalah piringan, atau sering disebut wedge, yang digerakkan ke atas bawah untuk membuka dan menutup. Biasa digunakan untuk posisi buka atau tutup sempurna dan tidak disarankan untuk posisi sebagian terbuka.

2. Globe Valve

Digunakan biasanya untuk mengatur banyaknya aliran fluida.

3. Butterfly Valve

Bentuk penyekatnya adalah piringan yang mempunyai sumbu putar di tengahnya. Menurut disainnya, dapat dibagi menjadi concentric dan eccentric. Eccentric memiliki disain yang lebih sulit tetapi memiliki fungsi yang lebih baik dari concentric. Bentuknya yang sederhana membuat lebih ringan dibandingkan valve lainnya.

4. Ball Valve

Bentuk penyekatnya berbentuk bola yang mempunyai lubang menerobos ditengahnya.

5. Plug Valve

Seperti ball valve, tetapi bagian dalamnya bukan berbentuk bola, melainkan silinder. Karena tidak ada ruangan kosong di dalam badan valve, maka cocok untuk fluida yang berat atau mengandung unsur padat seperti lumpur.

6. Check Valve atau Non-Return Valve

Mempunyai fungsi untuk mengalirkan fluida hanya ke satu arah dan mencegah aliran ke arah sebaliknya. Mempunyai beberapa tipe lagi berdasarkan bagian dalamnya seperti double-plate, swing, tilting, dan axial.

Bermacam jenis katup

Bermacam jenis katup

Dari macam-macam jenis katup diatas, apa dasar dan bagaimana menentukan katup yang akan digunakan?

Pertama yang kita lihat adalah fungsi. Katup yang hanya akan digunakan untuk posisi buka atau tutup sempurna, gate, butterfly, ball atau plug dapat digunakan. Jika katup akan digunakan untuk mengatur banyaknya arus (digunakan dalam kondisi antara buka dan tutup) maka globe valve adalah yang paling sesuai. Lain halnya kalau fungsi yang dibutuhkan adalah mencegah adanya arus balik, maka check valve adalah satu-satu nya pilihan.

Setelah itu kita lihat dari ukurannya. Ball, plug atau globe valve cocok untuk ukuran kecil, tetapi untuk ukuran besarkatup akan menjadi sangat berat, tidak efektif dan tidak ekonomis. Menggantinya menjadi butterfly valve adalah suatu jalan yang biasa diambil untuk katup berukuran besar. Tetapi perlu diperhatikan juga bahwa butterfly valve tidak biasa digunakan untuk fluida bertekanan tinggi.

Lalu bagaimana cara memilih antara gate dan ball valve yang keduanya mempunyai fungsi yang sama? Struktur dari ball valve memunkinkan penggunaan soft/resilient seat untuk bagian penyekat. Dengan soft seat tersebut, ball valve bisa dibuat dengan jaminan zero leakage yang tidak bisa diaplikasikan pada gate valve. Selain itu, ball valve juga mempunyai sistem quarter turn yang memungkinkan menutup dan membuka katup dengan cepat. Tetapi dengan kelemahan soft seat yang rentan terhadap suhu tinggi, gate valve memiliki keunggulan dengan berat yang lebih ringan dan lebih ekonomis walaupun tidak menjamin zero leakage.

Disinilah dibutuhkan kemampuan seorang insinyur pipa yang bisa mempertimbangkan berbagai hal dalam mengambil keputusan katup manakah yang harus digunakan. Dalam menghadapi hal semacam itu, biasanya seorang insinyur akan mempertimbangkan pelajaran dari disain sebelumnya, baik dari pengalamannya sendiri ataupun dari data-data yang ada. Tabel berikut adalah contoh pegangan untuk memilih katup yang sesuai.

Jenis Katup

Menyekat Mengisolasi

Mengatur banyak arus

Mencegah arus balik

Ukuran besar

Tekanan tinggi

Gate

**

*

×

*

**

Globe

**

***

×

*

**

Butterfly

**

**

×

**

*

Ball & Plug

***

*

×

*

**

Check

×

×

***

**

**

(Keterangan: x=poor, *=fair, **=good, ***=excellent)

Untuk mempermudah memahami bentuk dan bagaimana penggunaan masing-masing katup diatas, penjelasan oleh salah satu perusahaan pembuat katup berikut mungkin dapat membantu. Klik di http://www.kitz.co.jp/english2/type_index.html

Sumber:

API STD 608 Metal Ball Valves

]]>
http://www.infometrik.com/2009/09/mengenal-katup-untuk-pabrik-industri/feed/ 3
Pengenalan Prosedur Desain Pipa http://www.infometrik.com/2009/08/pengenalan-prosedur-disain-pipa/ http://www.infometrik.com/2009/08/pengenalan-prosedur-disain-pipa/#comments Tue, 25 Aug 2009 13:49:54 +0000 http://www.infometrik.com/?p=952 Pipa LNG: ilustrasi

Pipa LNG: ilustrasi

Kalau kita melihat pabrik kimia, kilang minyak atau pabrik LNG, kita akan menyaksikan pipa-pipa berbaris menghubungkan antara vessel, tower, pompa dan lainnya. Mereka bagaikan pasta spageti metal raksasa yang tercecer. Bagi seorang insinyur pipa (piping engineer), penampakan luar yang indah memang bukan tujuan desain tata letak pipa, tetapi ada keindahan dan kepuasan tersendiri saat melihat barisan pipa tersebut.

Banyak hal yang harus diperhatikan oleh piping engineer saat mendesain. Lingkup seorang piping engineer bukan hanya pipa, tetapi juga elemen yang ada di pipa tersebut, seperti elbow, reducer, flange, valve, steam trap, strainer dan masih banyak lagi. Berikut ini beberapa garis besar tentang bagaimana mendesain pipa secara umum.

1. Standar Desain

Standar apa yang dipakai adalah hal yang pertama-tama harus diperhatikan. Standar untuk pipa di pabrik pembangkit listrik berbeda dengan standar untuk pipa di pabrik yang memproduksi LNG. Berbeda pula jika dibandingkan dengan standar untuk pipa transfer gas. Masing-masing mempunyai standar yang berbeda. Misalnya untuk pabrik pembangkit listrik menggunakan ASME B31.1 sebagai patokan mendesain. Untuk pabrik yang memproduksi LNG menggunakan standar ASME B31.3. Sedangkan untuk pipa transfer gas menggunakan ASME B31.8.

Selain ASME (American Society of Mechanical Engineers) yang dibuat oleh Amerika, beberapa negara membuat standar sendiri yang harus dipenuhi saat akan membuat pabrik di negara tersebut. Contohnya Australia dengan AS (Australian Standards)-nya, Jepang dengan JPI (Japan Petrochemical Industry)-nya dan Inggris dengan BS (British Standards)-nya.

Selain standar itu, ada pula persyaratan dari pemilik pabrik, misalnya perusahaan minyak Shell dengan DEP-nya (Design and Engineering Practice), ExxonMobil dengan GP (Global Practice)-nya.

Standar manakah yang akan dipakai, haruslah ditetapkan sejak awal.

2. Jenis, Tekanan, Suhu dan Besar Arus dari Fluida

Dengan standar yang telah ditetapkan, maka perhitungan ketebalan menentukan material yang akan digunakan dan menentukan besarnya pipa dan elemen pipa lainnya dapat dilakukan berdasarkan jenis, tekanan, suhu dan besar arus dari fluida yang akan mengalir saat pabrik beroperasi.

Untuk menentukan material yang akan digunakan, piping engineer harus memilih material yang sesuai dari material-material sudah distandarisasikan seperti material ASTM (American Society for Testing and Materials). Misalnya pipa untuk fluida hydrocarbon dengan suhu rendah sampai -50 C, pipa carbon steel dengan kode ASTM A 333 banyak digunakan. Sedangkan untuk fluida hydrocarbon yang korosif dan bersuhu rendah banyak menggunakan pipa stainless steel dengan kode ASTM A 312.

Tentang dimensi pipa, valve, flange dan elemen pipa lainnya, tidak usah mendesain dari awal, dimensi tersebut sudah ditetapkan di beberapa standar, kita hanya tinggal memilih, sesuai hasil perhitungan dari tekanan dan besar arus fluida.

Untuk mempermudah, dibuatlah daftar yang disebut service class yang berisi rangkuman kelompok-kelompok material berdasarkan jenis, tekanan dan suhu fluida. Di service class ini setiap elemen diberi kode tersendiri yang harus tertulis di elemen untuk mempermudah dalam mengontrol barang dan mempermudah saat konstruksi.

3. Jalur Pipa

Gambaran konstruksi pipa

Gambaran konstruksi pipa

Setelah service class ditetapkan, mulailah didesain bagaimana jalur pipa yang akan dibangun. Menentukan jalur pipa harus mempertimbangkan hal-hal seperti berikut.

a. Efek perubahan suhu.

Pipa mengalamai pemuaian atau penyusutan tergantung suhu saat beroperasi. Untuk itu dibutuhkan fleksibilitas pipa untuk dapat menyerap perubahan panjang tersebut. Salah satu cara yang biasa dilakukan adalah memperbanyak loop atau belokan dengan elbow. Biasanya sketsa jalur pipa yang telah didesain, dimasukkan ke dalam komputer untuk perhitungan dan simulasi efek perubahan suhu. Jika simulasi menunjukkan hasil yang tidak bagus, maka desainer harus mengulang desain jalur pipa itu.

b. Akses untuk operasi dan pemeliharaan.

Akses juga harus dipikirkan terutama untuk mengoperasikan dan memelihara valve, pompa dan peralatan lainnya. Jalur pipa harus diatur sedemikian rupa supaya mendukung hal tersebut dan supaya tidak terjadi tabrakan antar pipa atau pipa dengan elemen lain. Ini adalah hal yang sulit jika desain dilakukan hanya dalam dua dimensi. Karena itu, pengembangan menjadi tiga dimensi sudah menjadi keharusan. Diikuti kemajuan komputer, model tiga dimensi pun semakin maju bukan hanya sebagai tampilan, tetapi juga bisa melakukan beberapa simulasi bersamaan sehingga lebih mengefektifkan kinerja desain.

c. Penopang pipa.

Tipe apa dan di mana penopang pipa itu harus ditempatkan juga merupakan hal yang penting. Penopang juga mempunyai peranan penting dalam evaluasi efek perubahan suhu pada pipa. Kesalahan pada penopang juga dapat mengakibatkan kerusakan pada pompa dan kompresor.

d. Persyaratan lain.

Flow meter yang membutuhkan panjang pipa lurus tertentu untuk ketelitian ukuran adalah salah satu contohnya. Pipa juga ada yang harus dibuat dengan kemiringan tertentu untuk memastikan cairan dan gas mengalir ke arah yang diinginkan. Larangan adanya low pocket pada jalur pipa, pipa dengan fluida bersuhu rendah tidak boleh diletakkan berdampingan dengan pipa dengan fluida bersuhu tinggi, dan macam persyaratan lainnya juga harus diperhatikan.

e. Ekonomis dan kemudahan konstruksi.

Walaupun tertulis paling akhir, ini merupakan hal yang harus dipikirkan sejak awal. Untuk menyerap pemuaian atau untuk membuat akses yang baik, biasanya elbow menjadi lebih banyak. Ini sebenarnya mengakibatkan proses las menjadi lebih banyak yang berarti kurang ekonomis dan lebih berat konstruksinya. Keahlian untuk memadukan persyaratan-persyaratan di atas dengan ekonomis dan konstruksi inilah yang juga dibutuhkan oleh piping engineer.

Seperti itulah secara umum tugas seorang piping engineer. Dikarenakan banyaknya lingkup kerja, sulit untuk mengerjakan semua lingkup tersebut. Pembagian tugas menjadi tiga di dalam piping engineer menjadi material, desain dan analisis adalah hal yang mungkin biasa ditemukan.

Referensi:

1. http://www.asme.org/

2. http://www.astm.org/

Penulis: Achmad Hikam

Profil Penulis:

Dilahirkan di Jakarta, 21 January 1981. Menamatkan Bachelor of Engineering dan Master of Engineering pada tahun 2005 dan 2007 di Tokyo Institute of Technology. Penelitian saat mahasiswa tentang simulasi dan pengukuran ketebalan lubrikan pada kompresor Air Conditioner. Setelah lulus master bekerja sebagai piping engineer bagian material pada salah satu perusahaan EPC di Jepang.

]]>
http://www.infometrik.com/2009/08/pengenalan-prosedur-disain-pipa/feed/ 18