Formulasi Masalah Membangun Model

5.1.8. Data Waktu Shutdown Burner

Shutdown yang terjadi disebabkan oleh overheating pada nozzle yakni selama 3 jam setiap 3 hari.

5.2. Pengolahan Data

5.2.1. Formulasi Masalah

Langkah awal dalam melakukan simulasi adalah formulasi masalah yang bertujuan untuk menentukan masalah yang akan dipecahkan dengan menggunakan teknik simulasi. Dalam formulasi masalah ini, dapat diketahui bahwa yang menjadi masalah yang dialami perusahaan adalah pada proses pengeringan. Pada proses tersebut suhu ruang plenum harus tetap terjaga steady state pada suhu 45 °C sehingga tidak mengakibatkan kualitas padi rusak atau terjadi case hardening, selain itu overheating yang mengharuskan dilakukan shutdown burner selama 3 jam setiap 3 hari juga menjadi permasalahan yang sangat penting karena dapat menghambat proses pengeringan. Pemecahan masalah yang menjadi tujuan simulasi ini adalah kestabilan jumlah panas yang keluar dengan jumlah panas yang dimasukkan ke ruang plenum untuk menjaga kodisi steady state suhu ruang plenum serta repositioning mesin burner dengan teknik switching, yang dirangkai secara paralel dengan sistem kerja berbasis PLC untuk mengatasi masalah shutdown. Universitas Sumatera Utara

5.2.2. Membangun Model

Langkah yang harus dilakukan sebelum membangun model simulasi yaitu membuat loop umpan balik causal loop yaitu sebuah diagram yang menggambarkan hubungan antara komponen yang digunakan dalam simulasi dinamis. Hubungan yang terjadi antar komponen terbagi menjadi dua yaitu : 1. Hubungan similar s yaitu hubungan berbanding lurus yakni apabila nilai satu komponen bertambah besar, nilai komponen yang dipengaruhinya juga bertambah besar dan sebaliknya. 2. Hubungan opposite o yaitu hubungan berbanding terbalik yakni apabila nilai satu komponen bertambah besar, nilai komponen yang dipengaruhinya menjadi bertambah kecil dan sebaliknya. Pembentukan causal loop harus dilakukan secara logis dan tepat sebab causal loop ini merupakan dasar dalam pembuatan model simulasi. Sebagai contoh pembuatan causal loop secara rinci yakni untuk suhu ruang plenum. Langkah pertama, membentuk entitas utama sistem yakni suhu ruang plenum serta variabel yang mempengaruhinya yakni rugi kalor dan transfer panas ke ruang plenum. Kemudian menentukan hubungan variabel dengan entitas. Suhu ruang plenum berbanding lurus dengan panas yang dibutuhkan ruang plenum sebab semakin besar panas yang dibutuhkan ruang plenum, maka akan semakin besar pula suhu pada ruang plenum, sehingga terjadi hubungan similar s antara panas yang dibutuhkan ruang plenum dengan suhu ruang plenum. Demikian pula, hubungan antara rugi kalor dan suhu ruang plenum, makin besar suhu ruang plenum maka rugi kalor akan makin besar, sehingga hubungannya similar s. Universitas Sumatera Utara Akan tetapi, bila rugi kalor bertambah besar maka suhu ruang plenum akan semakin kecil, yang menyatakan hubungan opposite o. Langkah pertama dalam pembentukan causal loop suhu ruang plenum dapat dilihat pada gambar 5.3. Gambar 5.3. Langkah Pertama Pembentukan Causal Loop Suhu Ruang Plenum Langkah kedua, yakni mengembangkan variabel yang mempengaruhi entitas. Untuk rugi kalor, akan menjadi output pada suhu ruang plenum yang dipengaruhi oleh faktor bentuk konduksi total, konduktivitas termal ruang plenum, dan suhu udara shelter. Untuk hubungan rugi kalor dan faktor bentuk total, adalah hubungan similar s, karena makin besar faktor bentuk total maka makin besar juga rugi kalornya. Untuk hubungan rugi kalor dan konduktivitas termal ruang plenum adalah hubungan similar s, karena semakin besar konduktivitas konduktivitasnya maka akan semakin besar pula rugi kalornya. Untuk suhu udara shelter dan rugi kalor, hubungannya adalah opposite o, sebab makin besar suhu udara shelter maka akan makin kecil pula rugi kalornya. Langkah kedua ini dapat dilihat pada tabel 5.4. Su h u Ru a n g Ple n u m Universitas Sumatera Utara Gambar 5.4. Langkah Kedua Pembentukan Causal Loop Rugi Kalor Langkah ketiga, adalah melakukan pengembangan lagi terhadap variabel yang mempengaruhi variabel pada langkah kedua sebelumnya. Untuk faktor bentuk konduksi total, dipengaruhi oleh faktor bentuk dinding plenum dan faktor bentuk gabah. Hubungan kedua faktor tersebut terhadap faktor bentuk konduksi total adalah similar s. Karena semakin besar kedua faktor tersebut, maka akan semakin besar juga faktor bentuk konduksi totalnya. Langkah ketiga pembentukan causal loop ini dapat dilihat pada gambar 5.5. Gambar 5.5. Langkah Ketiga Pembentukan Causal Loop Faktor Bentuk Total Ruang Plenum Fa kt o r Be n t u k Ko n d u ksi To t a l Universitas Sumatera Utara Untuk causal loop selanjutnya, dapat dilihat langsung hasilnya pada gambar 5.6. Universitas Sumatera Utara Gambar 5.6. Main Causal Loop Su h u Ru a n g Ple n u m Su h u Ud a ra p a d a Uj u n g Sa lu ra n Pe n g h a n t a r ke Ru a n g Ple n u m Lo sse s Pe rp in d a h a n Pa n a s Su h u Ke lu a ra n d a ri Blo w e r Su h u Din d in g Sa lu ra n Pe n g h a n t a r Lu a s Sa lu ra n Pe n g h a n t a r Pa n j a n g Sa lu ra n Ja ri-j a ri Sa lu ra n Ka p a sit a s Pe ma ka ia n Ba h a n Ba ka r p e r Ja m En e rg i Pa n a s Bu rn e r LHV So la r Efisie n si Bu rn e r Ko e fisie n Tra n sfe r Pa n a s Pa n j a n g Sa lu ra n Bila n g a n Nu sse lt Ko n d u kt ivit a s Te rma l Ud a ra Ru g i Ka lo r Ko n d u kt vit a s Te rma l Ru a n g Ple n u m Su h u Ud a ra Sh e lt e r Fa kt o r Be n t u k Ru a n g Ple n u m Fa kt o r Be n t u k Su d u t Ple n u m Fa kt o r Be n t u k Din d in g Ple n u m Fa kt o r Be n t u k Te p i Ple n u m Te b a l Bo x Pa n j a n g Bo x Le b a r Bo x Tin g g i Bo x S S O S S S S O S O S O S S S S S S O S Ra sio Ke le mb a b a n Ru a n g Ple n u m Ke le mb a b a n Ud a ra Ru a n g Ple n u m Ke le mb a b a n Ud a ra Sh e lt e r Ma ssa Ud a ra Pe n g e rin g Ra sio Ke le mb a b a n Sh e lt e r La ma Pe n g e rin g a n Ko n su msi Ba h a n Ba ka r p e r Siklu s Ka p a sit a s Pe ma ka ia n Ba h a n Ba ka r p e r Ja m Vo lu me Sp e sifik Ud a ra De b it Alira n Ud a ra S S S S Be ra t Air ya n g Ha ru s Dike lu a rka n Ka d a r Air Aw a l Ka d a r Air Akh ir Be ra t Ga b a h ya n g Aka n Dike rin g ka n S S S O S S O S S S S S O Pa n a s ya n g Dib u t u h ka n Ru a n g Ple n u m S S W a kt u u n t u k Me n a ikka n Su h u Ru a n g Ple n u m O S S Fa kt o r Be n t u k Ko n d u ksi To t a l S S Fa kt o r Be n t u k Ga b a h Ja ri-j a ri Ga b a h Ja ra k An t a r Tia p g a b a h S O S Ra sio Ke le mb a b a n p a d a 2 7 ce lciu s d a n 5 1 Ra sio Ke le mb a b a n p a d a 3 8 ce lciu s d a n 8 2 S O Ra sio Ke le mb a b a n p a d a 3 0 S S Ra sio Ke le mb a b a n p a d a 3 7 O Universitas Sumatera Utara Setelah membentuk causal loop, maka dibangunlah main model simulasi. Main model simulasi yang dibangun adalah main model yang dinamis karena terdapat kesinambungan proses perpindahan panas dimana panas yang dihasilkan oleh burner berpindah atau mengalir sampai ke ruang plenum untuk proses pengeringan gabah. Namun, sebelum membuat main model terlebih dahulu dibuat sub model tiap bagian untuk mempermudah penyusunan main model nantinya. Sebagai contoh pembuatan sub model untuk suhu ruang plenum dapat dilihat pada gambar 5.7. Gambar 5.7. Sub Model Suhu Ruang Plenum Setelah membuat sub model tiap bagian, dilakukan penggabungan sehingga diperoleh main model simulasi dinamis yang dapat dilihat pada gambar 5.8. Universitas Sumatera Utara Gambar 5.8. Main Model Simulasi Dinamis Universitas Sumatera Utara Logika dasar yang digunakan dalam membangun main model simulasi dinamis pada Gambar 5.8. dapat dilihat pada blok diagram model yang disajikan dalam Gambar 5.9. Energi Panas Burner Suhu Keluaran dari Blower Luas Saluran Penghantar Suhu Dinding Saluran Kapasitas Pemakaian Bahan Bakar per Jam LHV Solar Efisiensi Burner Koefisien Transfer Panas Suhu Udara pada Ujung Saluran Penghantar ke Ruang Plenum Losses Perpindahan Panas Panas yang Dibutuhkan Ruang Plenum Suhu Ruang Plenum = 45 ºC Rugi Kalor Rasio Kelembaban Ruang Plenum Menggunakan Psikometrik Diagram Lama Pengeringan Dihitung dengan Metode Heat Balance Faktor Bentuk Konduksi Total Konduktivitas Termal Ruang Plenum Rasio Kelembaban Shelter Suhu Udara Shelter Massa Udara Pengering Berat Air yang Harus Dikeluarkan Konsumsi Bahan Bakar per Siklus Kadar Air Akhir Kadar Air Awal Berat Gabah yang Akan Dikeringkan Kelembaban Shelter Kelembaban Ruang Plenum Debit Aliran Udara Volume Spesifik Udara Perpindahan Panas secara Forced Convection Perpindahan Panas secara Forced Convection Gambar 5.9. Blok Diagram Model

5.2.3. Fitting The Data