1

STUDI PENERAPAN SALTER DUCK DI LAUT JAWA SEBAGAI ALTERNATIF PEMBANGKIT LISTRIK

Oleh Ir. Tony Bambang Musriyadi, PGD, Irfan Syarief Arief. ST.MT2), Bramas Firmandi1)

1) Mahasiwa: Jurusan Teknik Sistem Perkapalan, FTK-ITS 2) Dosen Pembimbing : Jurusan Teknik Sistem Perkapalan, FTK-ITS

ABSTRAK Indonesia adalah negara kepulauan terbesar di dunia dengan luas lautan mencakup ¾ dari wilayah negara. Salah satu potensi laut yang belum banyak diketahui oleh masyarakat adalah energi laut tersebut dapat dijadikan sebagai salah satu alternatif pembangkit tenaga listrik. Pembangkit listrik tenaga gelombang sistem bandulan merupakan alat yang dapat mengkonversi energy gelombang air laut menjadi energi listrik. Alat ini akan mengangguk – angguk jika terkena gelombang dari air laut dan mengayunkan bandulan didalam ponton yang terhubung dengan sistem hidrolik dan dinamo. Studi ini dilakukan untuk mengetahui rangkaian sistem hidrolik yang sesuai untuk pembangkit listrik tenaga gelombang air laut dan dimensi dari motor hidrolik yang terhubung dengan dinamo. Dari hubungan shaft motor hidrolik dan dinamo akan menghasilkan energi listrik dalam jumlah tertentu. Kondisi silinder hidrolik dianalisa menggunakan pendekatan Computational Fluid Dynamic (CFD). Kata Kunci : Sistem hidrolik, Motor Hidrolik, Dinamo 1. Pendahuluan

Energi listrik yang kita gunakan saat ini berasala dari proses dan sistem yang sebagian besar berasal dari proses produksi energi yang membutuhkan bahan bakar fosil. Batu bara, minyak dan gas alam adalah beberapa bahan bakar yang dihasilkan oleh pembusukan tumbuhan – tumbuhan dan binatang beberapa juta tahun sebelumnya. Bahan bakar tersebut berada diantara lapisan bumi dan bebatuan. Namun energi atau bahan bakar fosil tersebut merupakan bahan bakar yang tidak dapat diperbarui. Membutuhkan waktu puluhan bahkan jutaan tahun untuk proses pembentukannya. Waktu pembentukan yang lama akan berdampak pada krisi energi apabila bahan bakar fosil tersebut telah habis. Sehingga dalam perkembangan dari waktu ke waktu, ditemukan beberapa alternatif pembangkit energi terbarukan (renewable) yang lebih efisien dan ramah lingkungan. Energi terbarukan tersebut antara lain :

- Energi panas matahari (solar energy) - Energi angin (wind energy) - Tenaga air (hydro power) - Energi gelombang (ocean wave energy) - Energi panas bumi (geothermal energy)

Indonesia adalah negara kepulauan terbesar di dunia dengan luas lautan mencakup ¾ dari wilayah negara dan jumlah pulau lebih dari 16.000 pulau besar dan kecil. Salah satu potensi laut yang belum banyak diketahui oleh masyarakat adalah energi laut tersebut dapat dijadikan sebagai salah satu alternatif pembangkit tenaga listrik. Secara umum, potensi energi laut dibagi menjadi 3 jenis, yaitu : energi pasang surut air laut (tidal power), energi gelombang laut (wave energy), dan energi panas laut (ocean thermal energy). Energi pasang surut adalah energi yang dihasilkan dari pergerakan air laut akibat perbedaan pasang surut. Energi gelombang laut adalah energi yang dihasilkan dari pergerakan gelombang laut menuju daratan dan sebaliknya. Sedangkan energi panas laut memanfaatkan perbedaan temperatur air laut di permukaan dan di kedalaman. Sebagai negara kepulauan dengan luas 1.904.556 km2 yang terdiri dari; 17.508 pulau, 5,8 juta km2 lautan, 1,9 juta km2 daratan dan 81.290 km panjang pantai, maka potensi energi gelombang laut di Indonesia sangat potensial untuk dapat diberdayakan sebagai energi primer alternatif baru dan terbarukan terutama untuk pembangkit tenaga listrik.

Beberapa keuntungan yang dimiliki teknologi pembangkit listrik tenaga gelombnag adalah : Adapun keunggulan teknologi tersebut dibandingkan dengan teknologi yang ada di luar negeri seperti tersebut di atas;

Praktis dan Efisien, karena pembangkit tersebut hanya mengapung dipermukaan laut jadi tidak memerlukan area/lahan khusus dan dapat dipasang dimana saja sesuai potensi gelombang laut yang tersedia.

Mudah dioperasikan, karena penempatannya hanya mengapung dipermukaan, jadi daya/ energi yang dihasilkan hanya memanfaatkan fluktuasi dan perioda gelombang laut.

Akrab & Ramah Lingkungan, tidak ada lahan yang perlu dimodifikasi, tidak memerlukan BBM, tidak bising, tidak ada

2

emisi gas buang dan tidak ada limbah bahkan bisa mengatasi abrasi pantai.

Cocok untuk daerah kepulauan, karena mengunakan energi primer berupa gelombang laut sebagai ciri khas daerah kepulauan.

Mobile, Karena dapat dipindah pindahkan. Harga investasi bersaing, karena tidak

memerlukan tempat yang khusus pada waktu instalasi dan teknologinya bisa diproduksi secara massal di Indonesia

2. Tinjauan Pustaka

2.1 Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang Dalam perkembangan penelitian tentang pembangkit listrik tenaga terbarukan, semakin banyak ditemukan jenis-jenis pembangkit energi sesuai dengan sistem dan proses pembangkitnya masing-masing. Karakteristik power plant yang ada disesuaikan dengan wilayah laut tersebut serta karakteristik dari gelombang pada daerah tersebut. Beberapa jenis pembangkit yang memanfaatkan energi gelombang antara lain :

a. Point Absorbers, perangkat ini menangkap energi dari gerakan "naik turun" dari gelombang. Alat ini akan membangkitkan listrik dari hasil gerakan vertikal dan rotasional pelampung dan dapat ditambatkan pada untaian rakit yang mengambang atau alat yang tertambat di dasar laut dan dihubungkan dengan engsel Cockerell[10]

b. Attenuator, ini terdiri dari untaian rakit-rakit yang saling dihubungkan dengan engsel-engsel dan sistem ini bergerak naik turun mengikuti gerakan gelombang laut.

[7]

c. Overtopping :Ini terdiri dari sebuah dinding dimana gelombang meluncur naik ke atas penampungan , mengumpulkan air di reservoir penyimpanan. Gelombang masuk seperti membuat kepala air, yang dirilis kembali ke laut melalui turbin konvensional yang dipasang di bagian bawah reservoir. Sebuah perangkat overtopping dapat menggunakan kolektor untuk memusatkan energi gelombang. [10]

d. Oscillating Water Column (OWC), Ini

adalah struktur tabung berongga , sebagian terendam , yang terbuka ke laut di bawah permukaan air sehingga berisi udara yang terjebak di atas kolom air. Gelombang menyebabkan kolom untuk naik dan turun, bergerak seperti piston, kompresi dan dekompresi udara. Udara ini disalurkan

melalui turbin udara untuk menghasilkan listrik. [7]

2.2 Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang Sistem Bandulan

Mengingat sebagian besar dari wilayah Indonesia terdiri dari laut yang menyimpan potensi besar sebagai pembangkit energi, maka dengan mengadaptasi pergerakan gelombang air laut yang dikombinasikan dengan bandul atau pendulum. Kemudian dari gerakan bandul yang terjadi akibat gelombang air laut, bandul akan berayun dan diintegrasikan dengan single acting cylinder hidrolik untuk menghasilkan gaya mekanis pada hidrolik untuk memutar motor dan dinamo sehingga menghasilkan energi listrik. Gambar 2.1 – Perencanaan Sederhana Sistem

Gambar 2.1 – Perencanaan Sistem pembangkit

Keterangan : 1. Bandul (pendulum) 2. Outlet port

Silinder hidrolik

Silinder

Ponton

Kabel pengikat

akumulator

Motor hidrolik

3

3. Inlet port 4. Silinder hidrolik 5. Reservoir 6. Pompa hidrolik 7. Akumulator 8. Piston rod 9. Motor hidrolik 10. Dinamo (elektro motor)

2.3 Sistem Hidrolik

Pada Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang Sistem bandulan, sitem utama yang digunakan untuk mengubah energi yang dihasilkan gelombang adalah hidrolik. Hidrolik menjadi sistem utama karena dari ayunan bandul yang mengayun akibat gelombang, lengan bandul akan menggerakkan piston rod pada silinder hidrolik. Kemudian dari silinder tersebut, fluida di dalam silinder akan diubah menjadi energi mekanis untuk memutar motor yang terhubung dengan dinamo. Komponen dasar yang digunakan antara lain : a. Bandul (pendulum)

Bandul merupakan komponen utama yang digunakan untuk mengubah energi dari ayunan yang disebabkan gelombang laut [9] menjadi energi mekanis yang diteruskan pada silinder hidrolik yang menyebabkan gaya translasi pada piston silinder.

Gambar 2.2 – Ayunan Bandul Pada saat mengayun, bandul akan mengalami perubahan sudut, kecepatan sudut, perubahan tinggi angkat bandul dan juga menghsilkan torsi pada saat berayun.untuk menghasilkan gaya, maka bandul harus mempunyai massa dan panjang lengan[1] dan percepatan sesuai perumusan:

(2.1) 퐹 = 푚. 푎

Dimana, F = gaya m = massa a = percepatan

massa dalam sistem yang dirancang adalah massa dari bandul. Dalam perancangan ini, massa bandul yang dirancang adalah 230 kg dengan panjang lengan bandul 2.30 meter. Sehingga untuk menemukan gaya dengan rumus di atas [9] harus diketahui percepatan yang bisa didapatkan dari persamaan:

(2.2) 푎 = 푔.푆푖푛 훼

Dimana, g = percepatan gravitasi α = Sudut yang dihasilkan bandul

sebagai unit penggerak utama pada sistem pembangkit energi, perubahan sudut yang terjadi pada ayunan bandul juga akan menghasilkan [9] torsi. Torsi yang didapat dapat diketahui dari persamaan

(2.3)

푇표푟푠푖 = 푚 푔 푟 Dimana : m = massa g = percepatan gravitasi r = simpang getar dari ayunan bandul yang terjadi juga akan dianalisa besar tinggi angkat yang dihasilkan bandung setiap kali sudutnya berubah. Besarnya tinggi angkat bandul dapat [9] dianalisa menggunakan persamaan : (2.4)

ℎ = 퐿 − (퐿 cos훼)

dimana : h = tinggi angkat Bandul L = panjang lengan bandul

Dari tinggi angkat bandul yang didapat dari analisa diatas akan dilakukan analisa selanjutnya tentang kecepatan bandul pada saat bandul berayun pada setiap perubahan sudut tertentu. Kecepatan bandul atau v dapat dianalisa [9] menggunakan persamaan : (2.5)

푉 = (2 푔 ℎ) / Dimana : v = kecepatan bandul g = percepatan grafitasi h = tinggi angkat bandul parameter lain yang dapat dianalisa adalah kecepatan sudut bandul pada setiap perubahan sudut akibat hempasan gelombang pada ponton. [9]Besarnya kecepatan sudut bandul atau w dapat dihitung menggunakan persamaan : (2.6)

푤 = 푉/퐿

Dimana : w = kecepatan sudut bandul v = kecepatan bandul L = Panjang Lengan

4

Darisemua parameter utam yang terkait dengan komponen penggerak yaitu bandul, parameter yang didapat nantinya akan digunakan untuk menghitung kebutuhan untuk perhitungan sistem dan komponen hidrolik untuk menghasilkan energi listrik. b. Silinder Hidrolik

Silider hidrolik merubah tenaga zat cair menjadi tenaga mekanik. Fluida yang tertekan , menekan sisi piston silinder untuk menggerakan beberapa gerakan mekanis. Single acting cylinder hanya mempunyai satu port, sehingga fluida bertekanan hanya masuk melalui satu saluran, dan menekan ke satu arah. Silinder ini untuk gerakan membalik dengan cara membuka valve atau karena gaya gravitasi atau juga kekuatan spring.

Double acting cylinder mempunyai port pada tiap bagian sehingga fluida bertekanan bias masuk melalui kedua bagian sehingga bisa melakukan dua gerakan piston. Kecepatan gerakan silinder tergantung pada fluid flow rate

( gallon / minute) dan juga volume piston. Cycle time adalah waktu yang dibutuhkan oleh silinder hidrolik untuk melakukan gerakan memanjang penuh. Cycle time adalah hal yang sangat penting dalam mendiagnosa problem hidrolik.

Untuk merancang design dari silinder hidrolik sendiri, parameter awal yang harus dibuat atau ditentukan antara lain [6]:

- B = Bore Diameter (inch) - R = Rod Diameter (inch) - S = Stroke (inch) - P = Pressure (bar) - F = Force (Nt) - Flow = Flow rate (LPM)

Diameter silinder ditentukan sesuai dengan

kebutuhan dan sesuai dengan kapasitas fluida yang akan digunakan untuk sistem hidrolik. Tekanan yang ada di dalam silinder hidrolik tergantung besaran dan luasan dari silinder hidrolik itu sendiri. Selain luasan dari silinder, gaya yang diteruskan oleh piston juga merupakan parameter untuk mencari besarnya tekanan pada silinder. Gaya yang diterima oleh piston rod pada silinder hidrolik merupakan gaya yang dihasilkan oleh ayunan bandul yang setiap saat berubah sudutnya akibat hempasan gelombang air laut yang menabrak lambung ponton. [2] Untuk mendapatkan tekanan pada silinder hidrolik, dapat digunakan persamaan :

(2.7)

푃푟푒푠푠푢푟푒 =퐹퐴

Dimana : F = gaya (lbs) A = luasan silinder (inch2)

Tekanan yang ada di dalam silinder hidrolik digunakan untuk mengubah tenaga yang terkandung pada fluida menjadi energi mekanis. [2] Untuk mengetahui flow rate atau laju aliran fluida, digunakan persamaan:

(2.8)

퐹푙표푤 = 60 푥 푠푝푒푒푑 푥 퐴

231 Dimana : A = luasan piston silinder (inch2)

Dari persamaan untuk menghasilkan laju

aliran dan tekanan dalam silinder, [2] maka untuk menentukan luasan dari area piston, digunakan persamaan :

(2.9)

퐴 = 0.785 푥 퐵 Dimana A = luasan piston (inch2) B = Diameter silinder

c. Tangki Hidrolik / hydraulic Reservoir Jenis tanki penampung hidraolik sendiri

ada dua jenis. Yaitu jenis rectangular dan round reservoir. Tangki hydraulic sebagai wadah oli untuk digunakan pada sistem hidrolik. Oli panas yang dikembalikan dari sistem/actuator didinginkan dengan cara menyebarkan panasnya. Dan menggunakan oil cooler sebagai pendingin oli, kemudian kembali ke dalam tangki. Gelembung-gelembung udara dari oli mengisi ruangan diatas permukaan oli. Untuk mempertahankan kondisi oli baik selama mesin operasi, dilengkapi dengan saringan yang bertujuan agar kotoran jangan masuk kembali tangki Hidrolik. Tangki diklasifikasikan sebagai Vented Type reservoir atau pressure reservoir, dengan adanya tekanan di dalam tangki, masuknya debu dari udara akan berkurang dan oli akan didesak masuk kedalam pompa. Pada umumnya jenis reservoir yang biasa digunakan adalah jenis [3] round Reservoir.

Gambar 2.3 –Jenis reservoir

5

Untuk menghitung volume dari reservoir yang digunakan dalam instalasi sistem hidrolik digunakan persamaan sesuai dengan jenis reservoir. Setelah perhitungan volume yang dibutuhkan untuk reservoir, akan dapat digunakan untuk menemukan parameter lain dalam perancangan sistem hidrolik lain yaitu pendingin. Pendingin atau cooler digunakan untuk mendinginkan fluida yang mengalami kenaikan suhu pada saat di dalam silinder. Persamaan yang digunakan antara lain :

- Rectangular reservoir (3.0)

푉 =퐿 푥 퐷 푥 0.785 푥 ℎ

231

Dimana : V = volume reservoir(GALS) L = panjang (inch) D = lebar (inch) H = tinggi (inch)

Setelah ditemukan volume yang akan digunakan untuk reservoir, maka dilakukan perhitungan untuk pendingin kapasitas fluida dalam tanki. Persamaan untuk menghitung pendingin digunakan persamaan :

(3.1)

푐표표푙푖푛푔 푝표푤푒푟 = 0.001 푥 푇퐷 푥 퐴

Dimana : cooling power (HP) ∆T = perbedaan suhu A = Luas permukaan (ft)

(3.2)

퐴 = 2 푥 퐿 푥 퐷 + 2 푥 퐿 푥 퐻 + 2 푥 퐷 푥 퐻

Dimana : A = luas permukaan (ft) L = panjang (ft) D = lebar (ft) H = tinggi (ft)

- Round reservoir (3.3)

푉 = 퐷 푥 0.785 푥 퐻

231 Dimana : V = volume reservoir (GALS) L = panjang (inch) D = lebar (inch2) H = tinggi (inch)

Setelah ditemukan volume yang akan digunakan untuk reservoir, maka dilakukan perhitungan

untuk pendingin kapasitas fluida dalam tanki. [3]Persamaan untuk menghitung pendingin digunakan persamaan :

(3.4)

푐표표푙푖푛푔 푝표푤푒푟 = 0.001 푥 푇퐷 푥 퐴

Dimana : cooling power (HP) ∆T = perbedaan suhu A = Luas permukaan (ft)

(3.5)

퐴 = 1.5078 푥 퐷 + 3.14 푥 퐷 푥 퐻

Dimana : A = luas permukaan (ft) L = panjang (ft) D = lebar (ft) H = tinggi (ft)

d. Pompa

Pompa hidrolik merupakan komponen dari sistem hidrolik yang membuat oli mengalir atau pompa hidrolik sebagai sumber tenaga yang mengubah tenaga mekanis menjadi tenaga hidrolik. pompa hidrolis dengan jenis gear pump yang akan dipasang nantinya akan terhubung dengan drive shaft yang terhubung dengan dinamo. Pada saat sistem hidrolik bekerja, pompa juga akan bekerja untuk memindahkan cairan kemudian shaft nya akan memutar dinamo [4]sehingga menghasilkan arus energi listrik.

Gambar 2.4 – pompa hidrolik

Parameter yang dibutuhkan untuk penentuan dan pemilihan pompa hidrolik antara lain[4] :

- Displacement (in3/rev) - Torque (lb/ft) - Flow (gal/minute) - Pressure (psi) - RPM putaran pompa.

Tekanan pada pompa digunakan untuk memberikan tekanan pada fluida yang akan dialirkan kembali masuk ke dalam silinder. Untuk mengetahui [4]besarnya tekanan pada pompa dapat digunakan persamaan : (3.6)

6

푃 =푇 푥 75.3984

퐷 Dimana : P = tekanan (psi) T = torsi (lb/ft) D = displacement (in3) Q = flowrate (gal/menit) Sehingga untuk memberikan parameter torsi pada saat menentukan pompa atau motor dapat digunakan persamaan : (3.7)

푇 = 푃 푥 퐷

퐷 푥 75.39

e. Akumulator

Akumulator pada hidrolik berfungsi untuk menjaga tekanan agar konstan, menyediakan gelombang aliran yang halus. Selain itu akumulator juga berfungsi untuk penyimpan energi, sumber energi darurat dan mengganti volume yang berkurang karena variasi temperatur dan tekanan. Akumulator secara konstan memberikan tekanan pada saat proses perubahan energi dalam sistem hidrolik bekerja.

2.4 Software Computational Fluid Dynamics (CFD) CFD adalah pemanfaatan komputer untuk

menghasilkan informasi mengenai fluida yang mengalir pada kondisi tertentu. CFD juga dapat membuat prediksi aliran fluida dalam suatu sistem dengan kondisi yang ditentukan. Selain itu CFD lebih murah dan informatif daripada menggunakan eksperimen yang terbentur pada kemampuan alat ukur dan ketersediaan alat. CFD merupakan salah satu penyelesaian dalam teknik. Penyelesaian dalam teknik ada dua metode yaitu dengan simulasi dan dengan eksperimen. Kedua metode itu bersifat komplementer atau saling melengkapi.

2.4.1 Persamaan Dasar Dinamika CFD

Pada dasarnya semua jenis CFD menggunakan persamaan dasar (governing equation) dinamika fluida yaitu persamaan kontinuitas, momentum dan energi. Persamaan-persamaan ini merupakan pernyataan matematis untuk tiga prinsip dasar fisika : 1. Hukum Kekekalan Massa (The Conservation

of Mass) 2. Hukum Kedua Newton (Newton’s Second

Law of Motion) 3. Hukum Kekekalan Energi Untuk mendapatkan persamaan dasar gerak fluida, filosofi berikut selalu diikuti :

a. Memilih prinsip fisika dasar dari hukum–hukum fisika ( Hukum Kekekalan Massa, Hukum Kedua Newton, Hukum Kekekalan Energi ).

b. Menerapkan prinsip-prinsip fisika di dalam model aliran. Dari penerapan, diuraikan persamaan matematis yang meliputi prinsip-prinsip fisika dasar.

2.4.2. Teori Dinamika Fluida CFD

Adapun beberapa keuntungan yang diperoleh dengan menggunakan CFD antara lain :

Meminimumkan waktu dan biaya dalam mendesain suatu produk, bila proses desain tersebut dilakukan dengan uji eksperimen dengan akurasi tinggi.

Memiliki kemampuan system studi yang dapat mengendalikan percobaan yang sulit atau tidak mungkin dilakukan melalui eksperimen.

Memiliki kemampuan untuk studi dibawah kondisi berbahaya pada saat atau sesudah melewati titik kritis (termasuk studi keselamatan dan scenario kecelakaan).

Keakuratannya akan selalu dikontrol dalam proses desain.

Aplikasi dari CFD untuk penyelesaian masalah aliran pada kapal telah mengalami kemajuan cukup pesat pada akhir – akhir ini. Bahkan pada saat ini teknik CFD merupakan bagian dari proses desain dalam diagram spiral perencanaan. Dengan CFD memungkinkan untuk memprediksi fenomena aliran fluida yang jauh lebih kompleks dengan berbagai tingkat akurasi.

Dalam desain kerjanya, problem yang ada perlu dideskripsikan kedalam software CFD dengan menggambarkan model yang akan dianalisa, sifat – sifat fluida yang ada disekitar model dan juga penentuan kondisi batasnya. Selanjutnya dalam solver problem yang ada akan dihitung dengan pendekatan persamaan Navier Strokes. Dari hasil perhitungan kemudian didapatkan hasil output dari running program CFD.

Computational Fluid Dynamics (CFD) merupakan analisa sistim yang mencakup aliran fluida, perpindahan panas, dan fenomena yang terkait. Seperti reaksi kimia dengan menggunakan simulasi berbasis komputer (numeric). Teknik ini sangat berguna dan dapat diaplikasikan pada bidang industri dan non-industri. Code CFD terstruktur atas logaritma numeric, sehingga dapat digunakan untuk menyelesaikan problem pada suatu aliran fluida. Code Computational Fluid Dynamics disini terdiri atas tiga element utama yakni :

a. Pre Processor b. Solver Manager c. Post Processor (Visualise)

Gambar 2.5 proses analisa CFD [8]

Icem:

Geometry design &

Pre Processor

Solver : Iteration

CFX-Post :

Analize

7

a. Pre Processor Pada tahap awal pemrograman ini terdiri dari

input masalah aliran untuk CFD melalui interface kemudian mengubahnya menjadi bentuk yang sesuai dengan format yang dikehendaki oleh bagian solver. Pada tahap ini perlu dilakukan input permasalahan sesuai dengan aturan pada software meliputi :

a. Membentuk geometri benda dan daerah sekeliling benda sebagai domain komputasi

b. Membentuk Grid Generation atau membagi domain yang telah ditentukan menjadi bagian yang lebih kecil (sub-domain)

c. Penentuan fenomena fisika dan kimia dari model

d. Penentuan sifat-sifat fluida,seperti pendefinisian harga densitas, viskositas, temperatur fluida dan lain-lain

e. Penentuan kondisi batas model geometri, lokasi pembuatan kondisi batas harus ditentukan baik pada daerah disekeliling benda maupun pada aliran yang diperhitungkan

f. Penentuan besar kecilnya atau kekasaran Grid (Mesh)

Analisa masalah aliran yang berupa kecepatan, tekanan atau temperatur didefinisikan sebagai suatu daerah yang berupa simpul-simpul tiap cell. Jumlah cell dalam grid (mesh) menentukan akurasi penyelesaian CFD. Pada umumnya semakin banyak cell semakin akurasi penyelesaianya. Daerah yang memiliki perubahan bentuk yang sangat tajam,biasanya proses meshing dilakukan dengan sangat halus, sedang untuk daerah yang lain dilakukan agak kasar.

b. Solver (Penyelesaian Perhitungan) Solver dapat dibedakan menjadi tiga jenis,

yaitu finite difference, finite element dan finite volume. Secara umum metode numerik solver tersebut terdiri dari langkah-langkah sebagai berikut :

a. Perkiraan variabel yang tidak diketahui dengan menggunakan fungsi sederhana

b. Diskretisasi dengan substitusi perkiraan-perkiraan tersebut dengan persamaan persamaan aliran yang berlaku dan berbagai manipulasi matematika

c. Penyelesaian dari persamaan aljabar Metode finite volume adalah pengembngan khusus dari formulasi finite difference. Finite volume digunakan pada berbagai code CFD komersil seperti : PHOENICS, CFX, FLUENT, NUMECA, FLOW3D dan STARCD.

Boundary Condition Inlet adalah input aliran fluida path kondisi normal tanpa adanya fenomena yang terjadi.

Massa dan Momentum Momentum yang terjadi pada aliran fluida yang dipengaruhi oleh massa dan kecepaan

dengan vector kecepatan U, V dan W. arah yang diambil dalam perlakuan terhadap boundary adalah arah normal terhadap domain. [8] Komponen kecepatan aliran (Cartisien Velocity Vector) adalah dengan resultant: U inlet = U spec

j + V speci + W spec

k Tekanan Total

tekanan Total, Ptot, untuk fluida didefinisikan sebagai Ptot = P stat

[ Kecepatan Laju Aliran Massa

Batas laju aliran massa, ditentukan sepanjang arah komponen, [8] dimana influx massa dihitung menggunakan rumus : ρU = m/∫

s dA

Boundary Condition Outlet[8] Kecepatan outlet

Komponen kecepatan outlet boundary adalah komponen

cartisian velocity U outlet = U spec

i + V specj + W spec

k Tekanan outlet fluida

Tekanan outlet fluida adalah tekanan static inlet ditambah perubahan tekanan yang terjadi P

tot = P stat + 1/2 U2

Boundary Condition Wall

Tekanan Statis rata-rata Walk Relativ Static Presure [8]adalah

Pav = PdA A ∫ PdA

Mass Flow Rate Out Distribusi massa di daerah wall ditentukan oleh aliran berat massa

Heat Transfer Perpindahan panas di tentukan adiabatic pada Wall boundary kapal karena pengaruh energi panas yang begitu kecil terhadap nilai lift [8]sehingga.

Q wall

= 0

c. Post Processor

Step ini akan ditampilkan hasil perhitungan yang telah dilakukan pada tahap sebelumya, hasil perhitungan dapat dilihat berupa data numerik dan data visualise aliran fluida pada model. Data numeric yang diambil adalah data nilai variable sifat fluida, data sifat fluida yang dapat di ambil adalah sebagai berikut:

a) Berat Jenis b) Viskositas berat jenis c) Viskositas Eddy

8

d) Koefisien Perpindahan Panas e) Angka Matematik f) Tekanan g) Tekanan Gradien h) Shear Strain rate i) Kapasitas spesifik laju perpindahan panas j) Enthalpi statik k) Temperatur l) Konduktivitas thermal m) Entalpy total n) Temperatur Total o) Tekanan total p) Energi kinetic turbulensi q) kecepatan r) Wall Heat flux s) Wall Shear t) Yplus u) Koordinat

Data numeric yang dapat di tampilkan oleh post processor adalah sebagai berikut:

• Data export • Quantitativ Calculation

Dan data visualisasi model yang bisa ditampilkan oleh post processor adalah sebagai berikut:

• Gambar geometri model • Gambar surface sifat fluida • Animasi aliran fluida • Tampilan vector kecepatan • Gerakan rotasi, translasi dan penyekalaan • Arah aliran fluida • Hardcopy output

Dalam proses set-up dan running simulasi CFD ada tahapan identifikasi dan formulasi permasalahan aliran dengan pertimbangan fenomena fisika dan kimia. Pemahaman yang cukup baik diperlukan dalam menyelesaikan algoritma penyelesaian numerik. Ada 3 konsep matematika yang digunakan dalam menentukan berhasil atau tidaknya alogaritma (AEA Technology, 1996) yaitu :

1. Konvergensi, yaitu properti metode numerik

untuk menghasilkan penyelesaian eksakta sebagai grid spacing, ukuran control volume atau ukuran elemen dikurangi mendekati nol. Konvergensi biasanya sulit untuk didapatkan secara teoritis. Untuk kondisi lapangan kesamaan Lax yang menyatakan bahwa untuk permasalahan linear memerlukan konvergensi.

2. Konsistensi, yaitu urutan numerik untuk menghasilkan system persamaan aljabar yang dapat diperlihatkan sama (equivalen) dengan persamaan pengendali sebagai jarak grid mendekati nol.

3. Stabilitas, yaitu penggunaan factor kesalahan sebagai indikasi metode numerik. Jika sebuah teknik tidak stabil dalam setiap kesalahan pembuatan path data awal maka dapat menyebabkan terjadinya osilasi atau devergensi.

CFD memberikan hasil fisik yang realistik dengan akurasi yang baik path simulasi dengan grid yang berhingga. Ada tiga sifat perhitungan finite volume, yaitu conservativeness, Boundedness, dan Transportiveness. Ketiganya didesain menjadi bagian berhingga yang dapat menunjukkan keberhasilan simulasi CFD. Disamping itu ketiganya umumnya digunakan sebagai alternative untuk konsep matematika yang akurat. Skema numerik memiliki sifat conservativeness yang dapat mempertahankan kekekalan sifat-sifat fluida secara global untuk seluruh domain penyelesaian. Pendekatan volume hingga dapat menjamin tetap berlangsungnya kekentalan properti fluida CFD untuk tiap control volume. Proses aliran terdiri dan dua, yaitu konveksi dan difusi. Keduanya dapat dihitung pengaruh arahnya dengan bagian finite volume, yaitu transportiveness. Sedangkan boundedness dapat mempertahankan kestabilan suatu metode numerik (Angjuang,2008). 3. Metodologi penelitian

Untuk menyelesaikan studi ini diperlukan metodologi yang mencakup semua kegiatan yang akan dilakukan untuk memecahkan masalah dan melakukan analisa terhadap permasalahan skripsi serta agar studi ini terarah dan focus. Metodologi yang akan digunakan dalam menyelesaikan masalah ini adalah dengan menggunakan pendekatan Computational Fluid Dynamic (CFD) dengan menggunakan software ANSYS. Runtutan metodologi yang akan dilakukan adalah sebagai berikut :

1. Penentuan batasan parameter untuk menentukan dimensi dari cylinder hirolik. Antara lain torsi yang dihasilkan dan besar gaya yang teradi dimana parameter yang ada diambil dari gerakan sudut bandul pada sistem.

2. Penentuan geometri awal objek dengan ketentuan operasional pada karakteristik sudut bandul akibat gelombang dengan parameter prinsip proses inlet dan oulet fluida pada fluid port silinder hidraulik.

3. Pembuatan geometri objek untuk pemodelan simulasi CFD yang meliputi :

- Data geometri objek yang meliputi beberapa surface.

- Optimasi meshing geometri objek. - Proses perhitungan iterasi atau solver

dengan menggunakan software ANSYS.

- Proses post processor (viewer) dan analisa.

9

4. Analisa data yang akan menghasilkan suatu kesimpulan.

Adapun flowchart dari metodologi menggunakan pendekatan CFD adalah sebagai berikut :

3.1. Studi literatur

Tahapan pertama adalah dengan melakukan studi literatur dengan maksud untuk merangkum teori-teori dasar, acuan secara umum dan khusus, serta untuk memperoleh berbagai informasi pendukung lainnya yang berhubungan dengan pengerjaan skripsi ini. Studi literatur ini dapat diperoleh dari buku-buku yang berhubungan dengan proses penelitian dan jurnal-jurnal penelitian yang berhubungan dengan penelitian ini.

3.2. Pembuatan Objek Data yang telah didapat lalu dipergunakan untuk dimodelkan kembali (redrawing) agar dapat dianalisa dalam progam Computational Fluid Dynamic (CFD). Model yang akan dibuat adalah Hidraulic Cilinder yang semuanya saling berkaitan dan dianalisa interaksinya satu persatu. Setelah semua data geometry didapat, maka penggambaran model dapat dilakukan. Penggambaran model ini dilakukan bertingkat, mulai dari penggambaran model dasar 2D dengan menggunakan software CAD, yang kemudian dilanjutkan dengan mengimport hasil penggambaran tersebut menjadi

surface model dengan menggunakan program surface modeling & meshing agar didapat model geomery 3D. Meshing adalah memberikan sejumlah bentuk tetra/heksa untuk memenuhi ruangan dari model yang telah digambar agar tampak pada saat dilakukan analisa pada tahap analisa CFD Pre . Pemberian part pada masing – masing model juga dilakukan untuk memudahkan melakukan boundary condition pada tahap selanjutnya. 3.3. Analisa

Hasil running dari pemodelan yang diperoleh pada tahap Post berupa post file akan memberikan berbagai data baru untuk dianalisa selanjutnya akan menjadi nilai-nilai variable yang menjadi tujuan dari analisa ini. 3.4. Kesimpulan dan saran

Pada akhir pengerjaan skripsi ini akan ditarik kesimpulan dari seluruh rangkaian pengujian yang dilakukan. Kesimpulan yang dihasilkan merupakan jawaban dari permasalahan yang dibahas dalam penelitian ini, dan merupakan rangkuman dari proses penelitian dan pengolahan data yang dilakukan. Selain itu, juga akan diberikan berbagai saran-saran mengenai proses dan hasil dari penelitian ini. Saran-saran tersebut dapat digunakan untuk pengembangan penelitian selanjutnya, maupun sebagai bantuan solusi bagi permasalahan yang ada.

ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN 4.1 Umum

Pada bab ini akan diuraikan langkah – langkah pembuatan objek dan dilanjutkan simulasi dengan menggunakan bantuan perangkat lunak Computational Fluid Dynamic (CFD). Perencanaan model didasarkan pada apa yang telah dijelaskan pada bab dasar teori, sehingga ada beberapa tahapan sebelum model tersebut disimulasikan.

4.12 Penentuan Parameter

Untuk menentukan parameter yang akan digunakan dalam pembuatan sistem, parameter awal adalah

- berat bandul = 230 kg - panjang lengan = 230 cm - dimensi silinder

Tabel 4.2.1 dimensi silinder direncanakan

Bore Dia(cm) Rod Dia (cm) Panjang

Stroke (cm) 10 5 20

parameter yang akan digunakan adalah: - Sudut kemiringan bandul (α)

10

- Torsi yang ditimbulkan (T) - Tinggi angkat bandul (h) - Kecepatan bandul (v) - Gaya yang dihasilkan (F) - Tekanan (P)

4.2.1 Sudut Kemiringan Bandul (α)

Sudut Kemiringan bandul dalam penerapan pembuatan sistem Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang Sistem Bandulan ini diambil beberapa variasi sudut yaitu :

Tabel 4.2.2 sudut kemiringan bandul

4.2.2 Torsi yang dihasilkan

Untuk mengetahui torsi yang ditimbulkan oleh bandul yang berayun dengan sudut tertentu akibat gelombang air laut, digunakan persamaan :

푇표푟푠푖 = 푚 푔 푟

Dimana : m = massa g = percepatan gravitasi r = simpang getar sehingga diketahui besarnya torsi setiap sudut :

Tabel 4.2.3 torsi yang dihasilkan bandul

4.2.3 Tinggi angkat bandul (h) Pada saat berayun akibat hempasan

gelombang, bandul akan menghasilkan ketinggian sesuai dengan kemiringan sudutnya yang dinotasikan dengan h. Untuk mengetahui nilai h maka digunakan persamaan :

ℎ = 퐿 − (퐿 cos훼)

dimana : h = tinggi angkat bandul (m)

L = panjang lengan bandul Dari persamaan diatas, dapat diketahu nilai h sebagai berikut :

Tabel 4.2.4 tinggi angkat bandul

4.2.4 Kecepatan Bandul (v) Pada saat bandul berayun pada sudut tertentu, bandul juga akan menghasilkan kecepatan dengan nilai tertentu yang dapat diketahui menggunakan persamaan :

푉 = (2 푔 ℎ) / Dimana : v = kecepatan bandul (m/s) g = percepatan grafitasi h = tinggi angkat bandul

dari persamaan diatas, diketahui besarnya kecepatan bandul sesuai dengan kemiringan sudutnya sebesar :

Tabel 4.2.5 kecepatan bandul

4.2.5 Gaya yang dihasilkan bandul (F) Pada saat bandul berayun pada sudut

tertentu, bandul juga akan menghasilkan gaya dengan nilai tertentu yang dapatdiketahui menggunakan persamaan :

퐹 = 푚. 푎

Dimana, F = gaya (Nt) m = massa a = percepatan

Tabel 4.2.6 gaya yang dihasilkan bandul

Sudut Kemiringan α Torsi (Nt)40 32,656.93 50 38,919.01 60 43,998.56 70 47,741.23 80 50,033.32

40 0.54 50 0.82 60 1.15 70 1.51 80 1.90

Tinggi Angkat Bandul h

Sudut Kemiringan α

40 3.25 50 4.01 60 4.75 70 5.45 80 6.10

Sudut Kemiringan αKECEPATAN BANDUL (v)

40 1,448.84 50 1,726.66 60 1,952.02 70 2,118.07 80 2,219.76

Sudut Kemiringan α Gaya (F)

Sudut Kemiringan α 40 50 60 70 80

11

4.2.6 Tekanan (P)

Pada saat bandul berayun pada sudut tertentu, bandul juga akan menghasilkan kecepatan dan gaya akan terhubung dengan piston rod yang akan memberikan dorongan dalam silinder sehingga menghasilkan tekanan fluida dalam silinder. Tekanan dalam silinder akan mendorong fluida keluar melalui port outlet untuk selanjutnya diteruskan ke dalam sistem. Nilai Tekanan tersebut dapat diketahui menggunakan persamaan :

푃푟푒푠푠푢푟푒 =퐹퐴

Dimana : F = gaya (lbs) A = luasan silinder (inch2)

Dari persamaan diatas dapat diketahui nilai tekanan dari setiap keadaan sudut yang dihasilkan ayunan bandul.

Tabel 4.2.7 tekanan pada silinder

4.2.7 Flow Rate Merupakan laju aliran fluida dalam silinder

yang nantinya akan keluar melalui outlet Port. Laju aliran dapat diketahui menggunakan persamaan :

퐹푙표푤 = 60 푥 푠푝푒푒푑 푥 퐴

231 Dimana : A = luasan piston silinder

(inch2) Speed = kecepatan aliran

Maka dari persamaan tersebut didapatkan besarnya flowrate sebesar 236 liter per menit.

4.2.8 Gaya pada silinder (F) pada saat piston mendorong fluida yang

ada pada silinder, maka terjadi gaya pada proses tersebut. Dengan kata lain gaya tersebut digunakan untuk mendorong fluida dalam silinder. Besarnya gaya dalam silinder dapat diketahui menggunakan persamaan :

퐹 = 푃 퐴

dimana : F = gaya (lbs) P = tekanan (psi) A = luas area piston (inch) Sehingga dengan persamaan diatas diketahui gaya yang terjadi dalam silinder sebesar :

Tabel 4.2.8 gaya pada silinder

4.2.9 Displacement Motor hidrolik

Displacement motor hidrolik merupakan banyaknya fluida yang dipindahkan setiap putaran motor hidrolik. utnuk mengetahui besarnya displacement motor maka digunakan persamaan :

퐷 = 푄 .231푅푃푀

Dimana : D = displacement motor (inch3/rev) RPM = putaran motor (3000 RPM) Dari persamaan di atas didapatkan hasil displacement motor adalah 76.4 cm3/rev

4.2.10 Torsi Motor Motor hidolik yang berputar akan menggerakkan gear motor didalamnya dan memindahkan cairan keluar. Gear motor mempunyai shaft yang digunakan utuk menghasilkan power dan torsi. Untuk mengetahui torsi yang dihasilkan dapat digunakan persamaan :

푇 = 푃 .퐷

6.2858 Dimana : T = Torsi (Nt) P = Tekanan (bar) D = Displacement (inch3/rev)

Dari persamaan dan perhitungan menggunakan bantuan software Hydraulica Practica Calculation, ditemukan besarnya torsi motor sebesar :

Tabel 4.2.8.1 Torsi pada Motor

40 180.89 50 215.58 60 243.71 70 264.44 80 277.14

Pressure (bar)Sudut Kemiringan α

40 14,184.47 50 16,904.39 60 19,110.68 70 20,736.30 80 21,731.86

F silinderSudut Kemiringan α

40 226.2150 269.5860 304.7770 330.780 346.58

Sudut Kemiringan α Torsi motor (nt)

12

4.2.11 Power Dari perhitungan menggunakan software Hydraulica Practica Calculation pada saat running, terdapat 2 kondisi. Yaitu kondisi minimal dan maksimal. Dimana kondisi minimal erjadi pada saat bandul berada padat sudut 40 derajat dan kondisi maksimal pada saat 80 derajat. Power yang dihasilkan berdasarkan perhitungan software sebesar :

Tabel 4.2.9 Power yang dihasilkan Motor

Sudut Kemiringan α power (Kw)

40 71.29 50 84.96 60 95.05 70 104.22 80 109.22

4.2.12 Dimensi Motor hidrolik Setelah parameter awal ditentukan dan diketahui nilainya masing-masing, kemudian langkah selanjutnya yang digunakan adalah menentukan dimensi dari motor hidrolik. Sebelum menentukan dimensi motor hidrolik, harus diketahui parameter displacement motor yang akan digunakan sesuai perhitungan sebelumnya. Dimana diketahui besarnya displacement sebesar 76.4 cm3/rev. Kemudian dengan perhitungan software Hydraulica Practica Calculation, didapatkan dimensi gear motor hidrolik. Dimensi motor adalah sbb:

Gambar 4.0 Dimensi gear motor [5]

Dimensi motor yang telah didapatkan kemudian dihitung menggunakan software yang sama tentang besarnya displacement. Apakah sesuai dengan perhitungan sebelumnya atau tidak. Kemudian didapatkan besar displacecment sebesar 78.86 cm3/rev. Besar displacement berbeda sebesar 2.46 cm3/rev dari perhitungan.

Gambar 4.0.1 Displacement motor [5]

Setelah diketahui dimensi motor hidrolik yang akan digunakan, kemudian dilakukan analisa pada silinder hidrolik yang telah ditentukan sebelumnya untuk mengetahui kondisi tekanan yang dihasilkan fluida di dalam silinder serta kondisi kecepatan fluida dalam silinder menggunakan CFD dengan software ANSYS. Langkah-langkah yang dilakukan untuk melakukan analisa adalah sebagai berikut. 4.13 Rencana Geometri dan Dimensi Objek

Gambar 4.1 Dimensi ukuran silinder

Dalam analisa menggunakan CFD, langkah pertama yang dilakukan sebelum langkah berikutnya dilakukan adalah pembuatan rencana geometri dan dimensi objek. Penentuan geometri bertujuan untuk memberikan dimensi dari objek yang dianalisa yang nantinya diberikan bentuk dan permukaan. Dimana parameter geometri dan objek yang akan dimasukkan adalah :

- Diameter silinder hidrolik - Diameter piston - Diameter inlet - Diameter outlet

Dari parameter yang dimasukkan dalam rencana geometry, dilakukan variasi pergerakan piston sesuai dengan perubahan sudut bandul yang berakibat pada pergerakan piston. Variabel yang dimasukkan untuk rencana geometry dan dimensi objek antara lain.

13

Table 4.1 data variasi pergerakan piston Dari data tersebut, dibuat geometry objek sesuai dengan panjang pergerakan piston. Dibuat geometry perubahan piston dengan parameter setiap sudut dan berdasarkan gerakan fluida. Bukan berdasarkan gerakan objek. 4.14 Optimalisasi Meshing

Sebelum dilakukan proses solver CFD menggunakan ANSYS ICEM, proses pra- processor harus dilakukan dengan baik dan benar. Salah satu yang perlu dilakukan adalah optimalisasi meshing model yang akan dilakukan dan bentuk meshing silinder hidrolik dan domain simulasinya seperti gambar dibawah ini.

Gambar 4.2 meshing silinder Meshing digunakan untuk memberikan grid pada geometry dan dimensi objek yang akan dianalaisa. Jika pada proses meshing tersebut tidak menghasilkan grid yang sempurna, maka akibatnya pada proses solver akan mengalami penghentian iterasi karena mengalami bad meshing. Analisa tidak akan dapat diteruskan apabila pada saat proses meshing sebelum solver, grid pada geometry objek kurang baik kualitasnya. Atau bahkan terdapat hole mesh. Solver menuntut hasil meshing yang baik agar proses analisa yang akan dilakukan mendapatkan hasil yang baik tanpa cacat. 4.15 Boundary

Boundary atau bisa juga disebut kondisi batas dibuat untuk mengetahui karakteristik benda dan fluida agar mendekati dengan kondisi yang

sebenarnya. Pada simulasi ini, terlebih dahulu kedua model akan diletakkan dalam sebuah silinder sebagai pembatas aliran fluida yang akan dilewati.

Gambar 4.3 Solid part dan boundary wall Kondisi batas yang dibentuk diantaranya

berupa inlet yaitu sebagai saluran masuknya fluida, outlet sebagai saluran keluarnya fluida dan wall (dinding pembatas) yang digunakan sebagai boundary pada model silinder hidrolik serta silinder pembatas aliran fluida.

4.16 Inlet Pada simulasi digunakan dua inlet untuk dua jenis domain yang telah dibuat sebelumnya, yang pertama yaitu inlet untuk domain stationer dengan parameter input berupa tekanan atau pressure Sedangkan untuk inlet kedua adalah bagian input parameter yang digunakan adalah massflow rate. 4.17 Outlet

Outlet merupakan bagian dari domain stationer dengan parameter yang dipakai adalah tekanan statis rata-rata sebesar 1 atm yang bersifat relative terhadap tekanan fluida pada domain. 4.18 Wall

Wall merupakan dinding pembatas fluida kerja yang dikondisikan pada model percobaan. Silinder yang digunakan untuk meletakkan model hidrolik dan silinder berdiameter 10 cm ditetapkan sebagai wall dengan parameter opening, dimana aliran fluida yang bekerja pada percobaan dianggap tidak akan memantul kembali ke dalam inlet jika mengenai silinder pembatas tersebut. Sedangakn model hidrolik yang digunakan juga bertipe wall tetapi dengan parameter no slip yang artinya terdapat gesekan pada kedua model tersebut apabila dilewati fluida kerja.

4.19 Solver

Program solver CFD ini bertujuan untuk melakukan proses pengolahan data dengan perhitungan numerik komputer dari semua parameter-parameter yang telah ditentukan pada domain dan boundary condition di atas.

30.00 1540.00 1950.00 2360.00 2670.00 2880.00 29

αpanjang

pergerakan (cm)

14

Pada tahap ini, parameter yang digunakan adalah Maximum iteration = 100 Timescale control = Automatic time scale Iterasi diatas digunakan untuk memperoleh konvergensi, yaitu kesesuaian (matching) antara input simulasi (boundary condition dan parameter lain) atau tebakan yang diberikan dengan hasil perhitungan yang diperoleh (kriteria output). Semakin kecil selisih konvergensi maka hasil yang diperoleh semakin akurat. Post

Tahap post ini bertujuan untuk menampilkan hasil pengolahan data yang telah dilakukan pada proses solver. Hasil yang diperolah dapat berupa data numerik maupun data visual. Data yang diperoleh akan digunakan sesuai dengan tujuan dari percobaan yang dilakukan dan sebagai validasi. Untuk proses validasi, data yang digunakan adalah tekanan dan kecepatan aliran yang diambil dari hasil pada tahap post.

Berikut ini adalah contoh data visual yang diambil dari tahap post berdasarkan proses simulasi. Dalam tahap post processor terdapat 3 hasil yang bisa diketahui. Yaitu hasil dari :

- Streamline Velocity - Contour Pressure - Plane Pressure - Plane velocity

Streamline Velocity

Gambar 4.4 hasil streamline velocity Streamline velocity merupakan visualisasi dari kondisi aliran yang terdapat dalam silinder selama proses perubahan energi berlangsung. Warna jingga merupakan kondisi visual dimana kecepatan aliran fluida mengalami kecepatan tertinggi tepat setelah masuk port inlet.

Contour pressure Merupakan hasil visual dari post processor yang menunjukkan hasil kontur tekanan pada material dan permukaan silinder. Sehingga dapat diketahui posisi atau bagian silinder yang mengalami tekanan kontur paling tinggi.

Gambar 4.5 hasil Contour Pressure Plane Pressure Merupakan hasil visual dari post processor yang menunjukkan hasil kontur tekanan pada daerah tertentu. Sehingga dapat diketahui posisi atau bagian silinder yang mengalami tekanan kontur paling tinggi.

Gambar 4.6 hasil Plane Pressure Plane Velocity

Gambar 4.7 hasil Plane velocity

15

Merupakan hasil visual dari post processor yang menunjukkan hasil kontur kecepatan aliran pada daerah tertentu. Sehingga dapat diketahui posisi atau bagian silinder yang mengalami kecepatan aliran paling tinggi. 4.110 Contoh hasil analisa post processor Posisi inlet 600

ICEM CFD GEOMETRY

Gambar 4.8 Dimensi ukuran silinder inlet 60 derajat

Gambar 4.9 solid part ukuran silinder inlet 60

derajat

Gambar 5.0 meshing ukuran silinder inlet 60 derajat

Gambar 5.1 Contour pressure ukuran silinder inlet

60 derajat

Gambar 5.2 streamline velocity ukuran silinder inlet

60 derajat

Gambar 5.3 plane pressure ukuran silinder inlet 60

derajat

Gambar 5.4 plane velocity ukuran silinder inlet 60

derajat

16

4. Kesimpulan

Berdasarkan hasil visual post processor

Untuk mendapatkan besar tekanan terbaik pada silinder hidrolik , besar sudut bandul yang dicapai adalah 40 – 50 derajat.

Hasil terbaik, baik tekanan dan kecepatan aliran terbaik, sudut yang dibutuhkan adalah 40-45 derajat

Besar sudut terbaik merupakan besar sudut yang tidak terlalu besar dan kecil.

5. Saran Jika dilihat dari hasil simulasi visualnya

dan untuk mendapatkan besar tekanan dan aliran fluida yang baik, perolehan sudut derajat bandul sangat berpengaruh terhadap manuverability ponton.

Lokasi yang cocok untuk peletakan power plant ini adalah pada gelombang dengan karakteristik nilai tinggi dan periode gelombangnya yang tidak terlalu besar dan kecil.

Diusahakan agar instalasinya tidak terlalu jauh dari bibir pantai, dengan pertimbangan keamanan.

Untuk memanfaatkan energi anggukan tersebut, maka sitem konversi energi yang cocok adalah dengan system bandul vertikal.

6. Daftar Pustaka

1. Budi Tri Siswanto, Bab 3. Kelas X SMK Teknik Alat Berat

2. Hidraulicapractica.com /software/hydraulic-calculations-2-0-program

3. Hidraulicapractica.com/software/hydraulic-reservoir formulas -2-0-program

4. Hidraulicapractica.com/software/hydraulic-pumps formulas -2-0-program

5. Hydraulica Practica Software v2, spain 2011

6. International, Georgia Hydraulics. Hydraulics cylinder design consideration

7. OCS, Alternative Energy and Alternate

Use Programmatic EIS, Ocean Wave Energy Technologies

8. Pratama, Angjuang Adi Panji

(2008), Optimasi Diameter dan Bentuk Azimuthing Propeller Terhadap Efisiensi Thrust dengan Pendekatan CFD, Tugas Akhir Jurusan Teknik Sistem Perkapalan FTK – ITS : Surabaya.

9. Sy, Zamrisyaf 2008, laporan penelitian, Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang Sistem Bandulan

10. Technology White Paper on Wave Energy Potential on the U.S. Outer Continental Shelf.