ANALISA KEKUATAN STRUKTUR PENEGAR...

ANALISA KEKUATAN STRUKTUR PENEGAR OSCILLATING PART PADA ALAT KONVERSI ENERGI VORTEX

Budi Setiawan*1, Rudi Walujo PRASTIANTO 2 dan Yoyok S HADIWIDODO 2

1Mahasiwa Jurusan Teknik Kelautan, FTK - ITS 2Staff Pengajar Jurusan Teknik Kelautan, FTK - ITS

Abstrak

Turbin listrik tenaga vorteks merupakan suatu sumber energi listrik terbarukan yang bermanfaat bagi masyarakat. Suatu hasil inovasi baru dengan memanfaatkan fenomena Vortex-induced Vibration (VIV) pada silinder akibat aliran air untuk menghasilkan getaran mekanik yang selanjutnya dirubah menjadi energi listrik. Pada bangunan lepas pantai untuk eksploitasi minyak dan gas, vorteks yang timbul pada komponen-komponen yang berinteraksi dengan fluida umumnya justru harus dihindari karena efeknya yang bisa menurunkan kekuatan lelah struktur. Struktur penegar merupakan suatu bagian yang penting dari sistem turbin tersebut karena fungsinya sebagai penyangga gerakan oscillating part selama terkena arus. Tugas akhir ini mencoba untuk merancang dan menganalisa suatu sistem struktur penegar turbin listrik tenaga vorteks dengan pendekatan numerik maupun analitis sehingga didapatkan hasil rancangan yang mampu mendukung beroperasinya turbin dengan keadaan beban dan tegangan yang terjadi. Hasil analisa CFD menunjukkan bahwa drag force yang terjadi pada oscillating part adalah 34,37 N untuk nilai RMS (Root Mean Square) nya dan 295,57 N untuk nilai maksimumnya. Sementara lift force yang terjadi adalah sebesar 372,83 N untuk nilai RMS-nya dan 8.453,16 N untuk nilai maksimumnya. Sedangkan drag force yang terjadi pada casing struktur penegar adalah 11,36 N. Hasil analisa CFD ini digunakan sebagai input pada analisa selanjutnya yaitu analisa tegangan pada struktur penegar tersebut. Hasilnya menunjukkan bahwa tegangan maksimam akibat beban maksimal dan beban RMS nya keduanya terjadi pada lokasi pembebanan di bagian atas yaitu berturut-turut sebesar 204 MPa dan 9,47 MPa. Semua tegangan yang terjadi memenuhi syarat tegangan izin dari material yang dipakai yaitu baja Grade A36 Tipe 4. Kata Kunci : Turbin listrik tenaga vorteks, Vortex-induced Vibration (VIV), Oscillating Part, Drag force, Lift force.

1. Latar Belakang

Pengaruh dari masalah ketergantungan bahan bakar energi fosil ini telah membuat banyak negara berpikir untuk memanfaatkan energi yang bisa diperbaharui dan ramah lingkungan. Pemanfaatan energi arus laut ada banyak cara, salah satu di antaranya adalah dengan memanfaatkan getaran pada silinder akibat aliran arus yang biasa dikenal dengan VIV (Vortex Induced Vibration). Biasanya energy vortex yang terjadi pada silinder bangunan laut maupun riser selalu dihindari dan diusahakan untuk diredam sekecil mungkin. Namun, sebenarnya energy vortex ini dapat kita manfaatkan untuk menghasilkan energy listrik dan dapat bermanfaat dalam produk energy terbarukan. Bernitsas, dkk dari Dept. of Naval Architecture and Marine Engineering, University of Michigan pada tahun 2004 telah menemukan alat konversi energi vortex yang diberi nama VIVACE (Vortex Induced Vibration Aquatic

Clean Energy). Alat ini sangat sesuai dengan perairan yang memiliki arus tidak terlalu deras seperti di perairan Indonesia, sehingga memungkinkan terinstalasi di sungai, kecepatan arus ini sekitar 0.5-5 knot atau 0.257-2.57 m/s (Raghavan 2007). Berikut adalah Gambar 1 yang merupakan gambaran sederhana dari alat konversi energi arus laut.

Gambar 1 Rangkaian alat konversi energi arus laut dengan tiga silinder (Raghavan, 2007)

Oscillating Part

Sistem penegar

Alat konversi energi vortex ini menerapkan prinsip hidrokinetik yang ada pada VIV (Vortex Induced Vibration) yaitu suatu getaran akibat adanya pusaran dalam suatu fluida, seperti air atau udara. Prototype VIVACE telah diujicobakan di Low Turbulence Free Surface Water (LTFSW) Channel pada Marine Hydrodynamics Laboratory dari University of Michigan. Hasil percobaan itu menghasilkan berat jenis energi sebesar 51 W/ m3 untuk kecepatan arus 0.84 m/s. Daya tersebut bernilai 3 sampai 10 kali lebih tinggi dari alat konversi energi arus dan 2 sampai 5 lebih besar dari alat konversi energy gelombang (Raghavan, 2007). Alat konversi energi vortex dapat berfungsi sebagai semestinya dengan adanya sistem penegar. Fungsi lain dari sistem penegar ini selain untuk kerangka juga sebagai lintasan dan tempat pagas serta generator linier. Untuk membangun suatu sistem penegar pada konversi energi vortex perlu melalui suatu tahapan yang penting yaitu tahap perencanaan dan perancangan. Hasil perencanaan ini harus memenuhi kriteria yang diinginkan secara optimal karena untuk sistem penegar ini harus mampu menopang dari beban-beban yang terjadi dalam masa operasi. 2. Dasar Teori 2.1 VIV (Vortex Induced Vibration) Vortex induced vibrations (VIV) terjadi karena adanya resonansi atau getaran pada struktur dalam hal ini adalah berupa silinder. Resonansi ini terjadi karena frekuensi alami struktur sama atau hampir sama dengan frekuensi vortex shedding. Vortex adalah suatu aliran dimana fluida tersebut partikelnya berotasi pada aliran rotasinya terhadap titik pusatnya. Pelepasan vortexnya adalah vortex shedding. Gambar 2 menunjukan bentuk–bentuk vortex yang terjadi pada aliran air.

Gambar 2:

(a) Bentuk vortex pada tahap steady untuk Re = 100

(b) Bentuk vortex pada tahap steady untuk Re = 1 x 105

(c) Bentuk vortex pada tahap steady untuk Re = 1 x 106

(d) Bentuk vortex pada tahap steady untuk Re = 1 x 107 (Ching Chen 2004)

Akibat adanya energi vortex inilah yang menyababkan getaran pada silinder. Ada dua jenis getaran yang mungkin terjadi pada silinder yaitu in-line dan cross-flow. Gerakan in-line terjadi apabila gerakan sistem searah dengan arah datangnya arus dan gelombang yang mengenai sistem tersebut. Sedangkan gerakan cross flow terjadi apabila gerakan sistem tegak lurus terhadap arah datangnya arus dan gelombang yang mengenai sistem tersebut. Bentuk aliran tersebut dapat dilihat pada Gambar 3 disekitar silinder. Gerakan in-line merupakan gaya angkat atau lift force yang digunakan sebagai pembangkit energi listrik pada alat konversi energi vortex. Sedangkan cross-flow merupakan gaya drag yang berdampak pembebanan pada struktur terutama struktur penegar itu sendiri pada alat konversi energi vortex.

Gambar 3 Pola aliran disekitar silinder Pada Tabel 1 diketahui bahwa dalam penelitian sebelumnya sudah ada amplitudo akibat vortex shedding berdasarkan perbedaaan Reynold Number (Raghavan, 2007)

R eUDυ

=

Tabel 1 Penelitian Tinggi Amplitudo akibat perubahan Reynold Number

Terjadi tidaknya VIV pada aliran di sekitar struktur dapat diketahui dari harga parameternya. Berdasarkan harga parameter tersebut maka dapat diketahui terjadi tidaknya VIV, parameter tersebut antara lain, 1) Reynolds number

..................................(1)

dimana : Re = Reynolds number Re < 105 ( batas aliran laminar) U = kecepatan partikel (m/s) D = diameter struktur (m) υ = viskositas kinematis air (m2/s)

2) Reduced velocity Parameter reduced velocity (Vr) adalah besaran non dimensional yang dihitung untuk menentukan eksistensi vortex shedding. Dari harga reduced velocity maka dapat diketahui type gerakan di sekitar aliran yaitu in-line atau cross-flow. In-line atau cross-flow response terjadi apabila harga reduced velocity nya memenuhi batasan sebagai berikut: − In-line response terjadi apabila harga Vr,

1.0<Vr<3.7 − Cross-flow response terjadi apabila harga

Vr, 3.7<Vr<11

3) Reduced damping Reduced damping adalah perkalian antara logarithmic decrement dari struktur damping dengan massa relatif dari struktur tiap satuan panjang terhadap diameter struktur dan massa jenis fluida. Besarnya reduced damping adalah sebagai berikut (Blevins, 2001):

.......... (2)

me = massa efektif per satuan panjang δ = logarithmic decrement = 2πζ

Jika ks > 1.8 maka terjadi in-line response dan jika ks > 25 akan terjadi cross-flow response.

Selain kedua parameter tersebut, terjadinya getaran vortex erat kaitannya dengan amplitudo maksimum yang terjadi, dimana amplitudo maksimum inilah yang menentukan jenis getaran yang terjadi. In-line response mempunyai amplitudo yang lebih kecil dibandingkan dengan cross-flow response. Dalam pengertian VIV dikenal adanya istilah locked in yang terjadi pada silinder. Silinder dikatakan locked in apabila frekuensi alami osilasi silinder sama dengan frekuensi vortex shedding (Blevins, 2001). − Kecepatan sudut alami silinder

......................... (3)

dengan ωn = kecepatan sudut alami k = wave number m = massa struktur ma = massa tanbah

− Kecepatan sudut shedding

(4)

dengan : ωv = kecepatan sudut shedding (rad/s) f = frekuensi (HZ) St = strouhal number U = kecepatan partikel (m/s) d = diameter struktur (m)

2.2 Beban Fluida Jika sebuah benda berinteraksi dengan fluida maka akan terjadi tegangan geser akibat efek viscos dan tegangan normal akibat tekanan. Distribusi tekanan tegangan geser dan tekanan bervariasi besar dan arahnya disepanjang permukaan. Gaya resultan dalam arah yang sama dengan kecepatan hulu disebut sebagai drag dan gaya resultan yang tegak lurus terhadap arah kecepatan hulu disebut sebagai lift sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 4. Resultan dari tegangan geser dan distribusi tekanan dapat diperoleh dengan mengintegrasikan pengaruh-pengaruh dari kedua besaran ini pada permukaan benda. Sesuai dengan persamaan dibawah ini (Munson, 2002)

(5) ....... (6)

Dengan ;

Jika nilai wall shear stress dapat diketahui maka untuk mencari gaya drag dan gaya lift dapat menggunakan persamaan di atas, akan tetapi jika nilai wall shear stress sulit diketahui maka www.grc.nasa.gov memberikan persamaan dengan nilai dari wall shear stress ditiadakan sehinggga persamaan menjadi :

(7) dan

(8) Bentuk-bentuk tak berdimensi dari lift dan drag adalah koefisien lift dan koefisient drag. Koefisient lift (CL) dan koefisient drag (CD) didefinisikan sebagai berikut:

(9)

(10)

Gambar 4 Gaya lift dan drag pada silinder (Techet 2005)

2.3 Analisa Struktural Beban yang terjadi pada penumpu oscillating part dan casing penegar adalah beban lateral yang terjadi akibat beban drag force. Beban lateral merupakan shear stress, yaitu tegangan geser dengan arah memotong terhadap panjang silinder dalam hal ini penumpu oscillating part, dimana persamaanya sebagai berikut,

........ . (11)

dimana : σv = shear stress atau tegangan geser V = total beban yang terjadi secara lateral A = luas penampang Untuk tegangan geser beam yang dijinkan : σv = 0,4σy (12) dimana : σv = Tegangan Ijin σy = Tegangan yield Bending Stress merupakan moment yang diakibatkan beban yang terjadi pada beban lateral pada penumpu oscillating part dan beban arus yang terjadi pada casing penegar σB = Mc/Ixx = M/S (13)

Ixx=πd3/16 dimana : σB = Bending stress M = Momen Lentur

c = Jarak antara sumbu dengan permukaan Ixx = Momen inersia S = Modulus irisan elastis d = diameter Untuk Bending Stress yang diizinkan adalah σB= 0,75σy (14)

untuk

(15)

untuk

dan

.. (16)

untuk

2.4 Analisa FFT Proses pembentukan sinyal gelombang secara kontinyu menunjukkan bahwa suatu time history gelombang yang diambil dalam waktu TH dapat dinyatakan dalam deret Fourier :

(17)

Dengan harga-harga frekuensi:

…..…..... (18)

Koefisien An dan Bn diberikan sebagai: ........

(19)

......... (20)

Sehingga persamaan (17) dapat dituliskan kembali menjadi:

(21)

Dengan :

(22)

.............. (23) Persamaan. (22)-(23) menunjukkan bahwa suatu sinyal gelombang acak adalah merupakan superposisi/penjumlahan gelombang-gelombang reguler dalam jumlah tidak berhingga (Gambar 2.11)

Gambar 5 Gelombang acak merupakan superposisi gelombang reguler dalam jumlah

∞ (Djatmiko, 2009) 3. Metodologi Penelitian Penelitian ini menggunakan bantuan softwere CFD untuk mendapatkan nilai beban fluida akibat aliran fluida yang melewati Oscillating Part dengan kecepatan 0,8 m/s dan software Multiphysic untuk mendapatkan nilai tegangan akibat beban dinamis. Oscillating yang dipakai merupakan silinder dengan diameter 0.126 m dan panjang 1,2 m. 3.1 Pemodelan CFD Pemodelan ini hanya memodelkan silinder dengan diameter 0,126 m dan panjang 1,2 m. Silinder ini dimodelkan dalam keadaan couple tegak lurus dengan arah fluida sehingga ketika silinder ini terjadi vortex shedding maka silinder ini akan berosilasi dengan tinggi amplitudo tertentu dan nilai drag force yang berbeda dengan silinder yang rigit. 3.2 Pemodelan Multiphysic Setelah mendapatkan beban drag force dari pemodelan CFD, hasil beban fluida tersebut dimasukkan sebagai beban dinamis pada struktur penegar untuk mendapatkan tegangan struktur tersebut.

∑∞

=

++=1

)sin()cos()(n

nnnn tBtAt ωωζζ

)/(2 sradT

n

Hn

πω =

∫=H

nH

n dtttT

A0

)cos()(2 ωζπ

)( 220 nnn BA +=ζ

⎟⎠⎞⎜

⎝⎛−=

n

nn A

Ba tanε

∞= ......3,2,1nuntuk

∫=H

nH

n dtttT

B0

)sin()(2 ωζπ

∑∞

=

++=1

0 )cos()(n

nnn tt εωζζζ

4. Pembahasan 4.1 Analisa Beban Drag Force pada Oscillating Part Hasil dalam analisa beban drag force pada oscillating part ini sangat berbeda pada silinder biasanya pada silinder pile kaki jacket maupun riser yang biasanya rigit pada bangunan lepas pantai umumnya. Perbedaan besar drag force silinder yang berosilasi dengan silinder yang rigit pada kecepatan awal yang tetap disebabkan silinder yang berosilasi mengalami perubahan tekanan dan kecepatan yang tidak tetap pada daerah sekitar silinder tersebut. Berdasarkan hasil analisa CFD besar drag force yang terbesar adalah 295,57 N dan lift force yang terbesar adalah 8453,16 N. Hasil analisa drag force dan lift force dari CFD dihasilkan data time domain yaitu besar force yang berubah-ubah terhadap waktu dengan frekuensi dominan 0,34 Hz. Untuk beban drag force dan lift force dapat dilihat grafik pada Gambar 6 dan 7. Beban RMS (Root Mean Square) untuk drag force sebesar 34,37 N dan beban lift force sebesar 372,83 N.

Gambar 6 Grafik Time Domain

Gambar 7 Grafik Time domain lift force 37 sampai 112 detik

4.2 Analisa Beban Drag Force pada Casing Penegar Beban drag force pada casing penegar tidak begitu besar dan beban vortex yang kecil karena casing ini mempunyai bidang yang ramping seperti foil pesawat. Hasil analisa drag force berupa time domain dengan nilai terbesar pada casing ini adalah sebesar 20,33 N dan terkecil sebesar 2,57 N. Untuk grafik time domain dapat dilihat pada Gambar 8.

Gambar 8 Grafik Time Domain Drag Force 300 detik

350180110 30-301701 98226 254 282310

4.3 Analisa Tegangan akibat Beban Drag Force Oscillating Part Analisa tegangan pada struktur penegar akibat beban drag force pada oscillating part menggunakan pemodelan dengan bantuan sofwere Multiphysic. Pemodelan ini memodelkan pada potongan struktur penegar seperti pada Gambar 9.

Gambar 9 Alat Konversi Energi Vortex

Beban pada struktur penegar alat konversi energi vortex diambil dari beban akibat getaran Oscillating Part yaitu beban drag force dan beban lift force. Dalam analisa struktur ini dilakukan analisa harmonik dengan frekuensi beban 0,34 Hz dan dua beban yang berbeda, yaitu beban RMS (Root Mean Square) dan beban maksimal. Untuk beban RMS drag force sebesar 34,37 N dan beban drag force maksimal sebesar 295,57 N. Sedangkan beban RMS lift force 372,83 N dan beban maksimal lift force sebesar 8453,16 N. Analisa kedua beban tersebut memakai analisa harmonik dengan frekuensi yang sama baik beban RMS maupun beban maksimal yaitu 0,34 Hz, hal ini sengaja dilakukan untuk mencari keamanan jika terjadi beban maksimal dengan frekuensi 0,34 Hz. Struktur ini merupakan struktur yang menopang pergerakan Oscillating Part yang naik dan turun mengikuti silinder penopang sebagai as dari Oscillating Part itu sendiri sehingga untuk posisi beban tidak selalu pada satu tempat, melainkan pada beberapa tempat yang lain. Untuk lokasi pembebanan pada pemodelan ini, model divariasikan berdasarkan lokasi yang berbeda yaitu pembebanan pada lokasi atas, tengah dan bawah yang ditunjukkan model

seperti pada Gambar 10 dengan warna merah merupakan beban pada model.

Beban di Silinder Bagian Atas

Beban di Silinder Bagian Tengah

Beban di Silinder Bagian Bawah

Gambar 10 Variasi Lokasi Beban pada

Silinder Penegar Sedangkan pada casing diberi pembebanan drag force pada semua lokasi seperti pada Gambar 11.

Gambar 11 Beban Drag force pada Casing

Material model struktur penegar ini terdiri dari silinder vertical sebagai penopang Oscillating Part, balok penegar dan plat pembungkus

XYZ

1

XY

Z

FEB 3 201113:59:32

ELEMENTS

F

seperti model pada Gambar 4.18a. Dimensi masing-masing antara lain silinder 2,1 cm dan tebal 0,55 cm, penampang balok 1 cm x 1,5 cm, sedangkan tebal plat 0,5 cm. Pada pemodelan awal memakai design struktur yang sederhana dengan seperti pada Gambar 12. Namun pemodelan sederhana tersebut melebihi dari tegangan izin sebesar 519 MPa yang dapat kita lihat pada Gambar 13.

Gambar 12 Design Sederhana Struktur

Penegar

Gambar 13 Hasil Tegangan pada Design

Sederhana Struktur Penegar Solusi untuk struktur ini agar dapat kuat dengan memakai design penambahan kerangka beam pada tiap batas antara masing-masing ruang gerak Oscillating Part seperti pada Gambar 14.

Gambar 14 Kerangka Beam pada Struktur

Penegar

Hasil tegangan yang terjadi pada pemodelan struktur penegar ini dapat dilihat berdasarkan variasi lokasi pembebanan baik beban di atas, tengah, dan bawah silinder serta beban berdasarkan arah yaitu beban lift force ke arah atas yang akan disebut “Up” dan beban lift force ke arah bawah yang akan disebut “down”. Sedangkan hasil dibedakan berdasarkan komponen struktur baik silinder penegar dan casing yang terdiri beam dan plat pada Tabel 2 sampai Tabel 13.

Tabel 2 Tegangan Maksimal Von Mises dengan Beban Maks. Drag Force 295,57 N dan Lift Force 8453,16 N (Up) pada Lokasi Silinder

Bagian Atas

Komponen Von

Mises Yield Stress

Allowable Stress Remark

(MPa) (MPa) (MPa) Silinder Penegar 181 250 225 PASS

Beam 204 250 225 PASS Plat 68 250 225 PASS

Tabel 3 Tegangan Maksimal Von Mises dengan Beban Maks. Drag Force 295,57 N

dan Lift Force 8453,16 N (Down) pada Lokasi Silinder Bagian Atas

Komponen Von

Mises Yield Stress



Beam 201 250 225 PASS Plat 70 250 225 PASS

1

XYZ

FEB 1 201120:22:10

ELEMENTS

1

MNMXXY

Z

0

.577E+08.115E+09

.173E+09.231E+09

.288E+09.346E+09

.404E+09.462E+09

.519E+09

FEB 1 201121:26:07

NODAL SOLUTION

STEP=1SUB =4FREQ=.34REAL ONLYSEQV (AVG)DMX =.060075SMX =.519E+09

1

XYZ

FEB 2 201100:27:51

ELEMENTS

Tabel 4 Tegangan Maksimal Von Mises dengan Beban Maks. Drag Force 295,57 N dan Lift Force 8453,16 N (Up) pada Lokasi Silinder

Bagian Tengah

Komponen Von

Mises Yield Stress



Beam 187 250 225 PASS Plat 83,3 250 225 PASS

Tabel 5 Tegangan Maksimal Von Mises

dengan Beban Maks. Drag Force 295,57 N dan Lift Force 8453,16 N (Down) pada Lokasi

Silinder Bagian Tengah

Komponen Von

Mises Yield Stress





dengan Beban Maks. Drag Force 295,57 N dan Lift Force 8453,16 N (Up) pada Lokasi Silinder

Bagian Bawah

Komponen Von

Mises Yield Stress



Beam 184 250 225 PASSPlat 123 250 225 PASS

Tabel 7 Tegangan Maksimal Von Mises dengan Beban Maks. Drag Force 295,57 N dan

Lift Force 8453,16 N (Down) pada Lokasi Silinder Bagian Bawah

Komponen Von

Mises Yield Stress





dengan Beban RMS, Drag Force 34,37 N dan Lift Force 372,83 N (Up) pada Lokasi Silinder

Bagian Atas

Komponen Von

Mises Yield Stress


(MPa) (MPa) (MPa)Silinder Penegar 7,48 250 225 PASS

Beam 9,47 250 225 PASS Plat 4,71 250 225 PASS

Tabel 9 Tegangan Maksimal Von Mises dengan Beban RMS, Drag Force 34,37 N dan

Lift Force 372,83 N (Down) pada Lokasi Silinder Bagian Atas

Komponen Von

Mises Yield Stress


(MPa) (MPa) (MPa) Silinder Penegar 8,20 250 225 PASS



dengan Beban RMS, Drag Force 34,37 N dan Lift Force 372,83 N (Up) pada Lokasi Silinder

Bagian Tengah

Komponen Von

MisesYield Stress




Tabel 11 Tegangan Maksimal Von Mises dengan Beban RMS, Drag Force 34,37 N dan

Lift Force 372,83 N (Down) pada Lokasi Silinder Bagian Tengah

Komponen Von

Mises Yield Stress



Beam 4,21 250 225 PASSPlat 1,87 250 225 PASS

Tabel 12 Tegangan Maksimal Von Mises dengan Beban RMS, Drag Force 34,37 N dan Lift Force 372,83 N (Up) pada Lokasi Silinder

Bagian Bawah

Komponen Von

Mises Yield Stress





dengan Beban RMS, Drag Force 34,37 N dan Lift Force 372,83 N (Down) pada Lokasi

Silinder Bagian Bawah

Komponen Von

Mises Yield Stress




Dari hasil analisa, tegangan maksimal dengan beban maksimal terjadi pada lokasi pembebanan di silinder bagian atas sebesar 204 MPa seperti pada Gambar 4.20 sedangkan hasil tegangan maksimal dengan beban RMS terjadi pada lokasi pembebanan di silinder bagian atas pula sebesar 9,47 MPa seperti pada Gambar 4.20. Tegangan yang terjadi ini merupakan hasil gaya resultan antara gaya drag dan gaya lift akibat gerakan Oscillating Part. Semua tegangan yang terjadi ini telah memenuhi tegangan izin yang besarnya 250 MPa.

Gambar 4.20 Letak Beban yang Mengalami Tegangan Maksimum Ketika Oscilating Part

Naik ke Atas 5 Kesimpulan dan Saran 5.1 Kesimpulan

1. Besar beban yang terjadi pada silinder penegar akibat beban drag force dari gerakan Oscillating Part sebesar 34,37 N untuk beban RMS (Root Mean Square) dan 295,57 N untuk beban maksimal, besar beban yang terjadi pada silinder penegar akibat beban lift force dari gerakan Oscillating Part sebesar 372,83 N untuk beban RMS dan 8453,16 N untuk beban maksimal. Sedangkan besar beban drag force yang terjadi pada casing penegar sebesar 11,36 N.

2. Dalam analisa design struktur penegar alat konversi ini memakai design penambahan kerangka beam pada tiap batas antara masing-masing ruang gerak Oscillating Part. Hal ini memberi kekuatan struktur menjadi kuat sehingga tegangan maksimum yang terjadi tidak melebihi tegangan izin sebesar 250 MPa. Material yang dipakai pada struktur penegar adalah

material dengan Spesifikasi A36 Tipe 4.

3. Hasil tegangan maksimal dengan beban maksimal terjadi pada lokasi pembebanan di bagian atas sebesar 204 MPa sedangkan hasil tegangan maksimal dengan beban RMS terjadi pada lokasi pembebanan di bagian atas sebesar 9,47 MPa. Semua tegangan yang terjadi telah memenuhi tegangan izin yang besarnya 250 MPa.

5.2 Saran Dalam analisa beban drag force pada silinder yang berosilasi perlu ada penelitian lebih lanjut karena terutama dalam penelitian secara pengujian fisik. Hal ini sangat diperlukan karena penelitian dengan memakai softwere cukup terbatas dan tidak berada pada keadaan yang sesungguhnnya di lapangan. Daftar Pustaka Bernitsas, M. M., Ben-Simon, Y., Raghavan, K., and Garcia, E. M. H., (2006a), "The VIVACE Converter: Model Tests at High Damping and Reynolds Number around 105," Proceedings of the International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering - OMAE. Bernitsas. M. Michael, 2006, The vivace converter: model tests at high damping and reynolds Number around 105, Naval Architecture and Marine Engineering in The University of Michigan, Michigan. Chen,C.,C.R.Chen,R.S.Mercier,J.P.Pontaza. 2004. CFD Simultion of Riser VIV. Deepwater Riser VIV project. Hulbert, 2008. Final Report Design of a Power Take Off System for the VIVACE Generator. Naval Architecture and Marine Engineering in The University of Michigan. Michigan. Kim. T. J., Bolar. N., dan Maroulis. D. E., Optimal Design of An Ocean Energy VIVACE Converter, The University of Michigan, Michigan, 2007 Raghavan. K., Energy Extraction from a Steady Flow Using Vortex Induced Vibration, PhD dissertation, Naval Architecture and Marine Engineering in The University of Michigan, Michigan, 2007. Techet, A.H..2005. Vortex Induced Vibrations. http://www.glasssteelandstone.com.

ANALISA KEKUATAN STRUKTUR PENEGAR...

Documents

Transcript of ANALISA KEKUATAN STRUKTUR PENEGAR...