Tempat dan waktu penelitian Variabel yang diamati Pelaksanaan Penelitian Pelaksanaan Simulasi

BAB III METODE PENELITIAN

3.1 Tempat dan waktu penelitian

Penelitian dilakukan di PT Perkebunan Nusantara IV Persero Kebun Adolina, Deli Serdang, Sumatera Utara. Penelitian ini dilaksanakan sejak tanggal pengesahan sampai dinyatakan selesai,yang direncanakan berlangsung selama ± 6 bulan yaitu pada bulan Oktober 2009 sampai dengan April 2010. 3.2 Bahan dan Metode penelitian 3.2.1 Bahan Dalam penelitian ini, subjek penelitian adalah hydrocyclone beserta instalasinya seperti Gambar 3.1. Adapun spesifikasi hydrocyclone sebagai berikut: Tabel 3.1 Dimensi dari bagian-bagian Hydrocyclone Hydrocyclone No. Item Simbol Dimensi mm 1. Diameter Hydrocyclone Dc 600 2. Diameter inlet Di 152 3. Diameter vortex finder Do 152 4. Tinggi vortex finder l 256 5. Tinggi tabung silinder lt 1000 6. Tinggi kerucut lk 355 7. Diameter spigot Du 148 8. Included cone angle ° θ 33° Universitas Sumatera Utara Gambar 3.1 Dimensional Hydrocyclone Gambar 3.2 Hydrocylone pada industri pengolahan kelapa sawit Adapun bahan dari hydrocyclone menggunakan carbon steel, C8531ST pada cylinder section dan C8533ST pada conical section. Universitas Sumatera Utara Ada beberapa alat yang digunakan pada stasiun pemisahan inti, yaitu pompa yang mengalirkan campuran inti,cangkang dan air masuk kedalam silinder. Adapun spesifikasi dari pompa yang dipergunakan adalah: Pompa : - Merk : Warmen - Tipe : RC 150 - Kapasitas : 50 m 3 h - Putaran : 1263 - Hub.penggerak : Fan belt - Diameter puli : 190 mm Motor penggerak : - Merk : NEC - Tipe : DPI 180 L4 - Daya : 30 KW - Voltamp : 38041,7 - Putaran : 1455 rpm - Diameter puli : 230 mm Universitas Sumatera Utara Gambar 3.3 Instalasi dari hydrocyclone Keterangan gambar : 1. Hydrocyclone 2. Pipa saluran masuk 3. Pipa saluran keluar 4. Pompa 5. Dewatering Drum 6. Pipa saluran dari vortex finder

3.2.2 Metode penelitian

Ada beberapa tahapan yang dilakukan dalam melakukan penelitian, yaitu: a. Tahap pertama, pengumpulan literatur Tahapan pertama dalam memulai penelitian adalah pengumpulan literatur yang berkenaan dengan bahan yang akan diteliti. Pengumpulan literatur dilakukan sebagai awal pengenalanan seluruh variabel yang berkaitan. Alat yang diteliti adalah Hydrocyclone. Literatur yang diperoleh berasal dari buku-buku, literatur dan jurnal-jurnal yang terdapat diperpustakaan dan sebagian lagi didapat dari hasil Universitas Sumatera Utara pencarian melalui internet. Literatur yang didapat kemudian dikumpulkan lalu dipelajari sebagai teori analisa pada tahapan selanjutnya. b. Tahap kedua, survey di pabrik Setelah didapatkan literatur dari berbagai sumber maka tahap selanjutnya adalah survey langsung di pabrik. Selama survey berlangsung sebisa mungkin mengambil data-data yang diperlukan, seperti : foto, spesifikasi teknik, gambar mesin Hydrocyclone lengkap dengan dimensinya dan gambar instalasinya, data- data inspeksi rutin perawatan dan perbaikan dari hydrocyclone. Data-data tersebut sangat diperlukan untuk melakukan analisa data dan perhitungan dari segala proses kerja yang terjadi pada hydrocyclone seperti analisa aliran vortex, kerja proses pemisahan separation process, besar gaya angkat yang diperlukan terhadap material yang akan dipisahkan inti dan cangkang dan juga efisiensi kerja dari hydrocyclone. c. Tahap ketiga, pengolahan data dan analisa data Pada tahap pengolahan data adalah mensimulasi bentuk geometri yang diperoleh dari penelitian di lapangan berikt dengan data-data tambahan yang menyangkut kinerja dari hydrocyclone tersebut. Data-data yang diperoleh selanjutnya dipakai pada proses simulasi dengan bantuan software CFD. Universitas Sumatera Utara

3.3 Variabel yang diamati

Adapun variabel yang diamati dalam penelitian ini adalah: 1. Kecepatan Tangensial, Kecepatan Aksial, Kecepatan Radial dan Tekanan 2. Gaya Sentrifugal yang terjadi di berbagai level ketinggian dari hydrocyclone 3. Parametric studies, berbagai pengaruh yang terjadi terhadap parameter penting yang terjadi pada hydrocyclone seperti pengaruh diameter spigot dan diameter vortex finder. Universitas Sumatera Utara

3.4 Pelaksanaan Penelitian

Secara garis besar pelaksanaan penelitian ini dilaksanakan berurutan dan sistematis,seperti ditunjukkan pada gambar 3.3. Gambar 3.4 Diagram alir pelaksanaan penelitian START Indentifikasi masalah dan menetapkan tujuan penelitian STUDI AWAL: Studi literatur SURVEY: - Kunjungan langsung ke pabrik - Pencarian data-data yang dibutuhkan PENGUMPULAN DATA: - Spesifikasi teknik - Kapasitas aliran yang masuk m 3 s - Tekanan pada lubang masuk kgfcm 2 - Besar penurunan tekanan pressure drop - Besar faktor pemisahan - Perbandingan antara inti,cangkang dan air. ANALISA DATA KESIMPULAN SELESAI Proses Diskritisasi PENGOLAHAN DATA: Simulasi data statistik komputer Universitas Sumatera Utara 3.5 Prosedur Simulasi 3.5.1 Pembentukan model hydrocyclone Merupakan tahap awal dimana benda kerja sebenarnya dimodelkan dengan ukuran yang sama dengan ukuran aslinya. Gambar 3.5 Hasil permodelan hydrocyclone

3.5.2 Penentuan Meshing scheme

Setelah terbentuk pemodelan hydrocyclone dalam bentuk tiga dimensi maka tahap selanjutnya adalah melakukan meshing scheme pada pemodelan tersebut. Pembuatan mesh dilaksanakan dengan bantuan perangkat lunak yang sudah terdapat dalam paket simulasi yang digunakan. Sementara itu, pemilihan jumlah grid dilakukan dengan pertimbangan ketelitian, kecepatan perhitungan dan efisiensi pemakaian memori komputer . Ukuran mesh yang ditentukan adalah 10 mm. Ukuran tersebut dipilih dikarenakan dari berbagai ukuran meshing yang telah dicoba berulang kali, ukuran meshing 10 mm dapat menampilkan hasil pemodelan dengan jelas dan presisi tanpa membebani waktu selama proses interasi berlangsung dalam penentuan aliran pada hydrocyclone. Adapun hasil meshing scheme dapat dilihat pada gambar 3.6. Universitas Sumatera Utara Gambar 3.6 Hasil dari meshing pada model hydrocyclone

3.5.3 Penentuan Kondisi batas

Setelah grid selesai dibuat maka selanjutnya perangkat simulasi akan mendefinisikan material, tekanan kerja acuan dan kondisi batas yang diterapkan pada model. Kemudian dilakukan pengendalian solusi, inisialisasi, pemantauan proses dan iterasi. Dalam perhitungan ini diterapkan kriteria konvergensi untuk persamaan kontinuitas dan komponen kecepatan dalam arah x, y dan z. Kondisi batas yang ditentukan pada proses simulasi adalah sebagai berikut: 1. Jenis fluida yang ditentukan adalah water-liquid dengan densitas 998 kgm 3 nilai viskositas 1,003 x 10 -6 kgm.s 2. Kecepatan fluida yang mengalir adalah 0,897 ms, kecepatan rotasi s rad 05 , 3 dan tekanan sebesar 161,12 Pa 3. Dinding solid didefenisikan v = 0 4. Diameter saluran masuk 0,1404 m Universitas Sumatera Utara Gambar 3.7 Penentuan kondisi batas pada model hydrocyclone Pada penelitian sebelumnya diketahui bahwa pemodelan dari hydrocyclone dalam bentuk 3 dimensi memiliki hasil analisa yang mendekati dengan hasil pengujian secara eksperimental. Mesh yang berbentuk hexahedral, cocok dengan bagian- bagian dari hydrocyclone yang memilki sudut-sudut kecil digunakan untuk melakukan meshing scheme disebagian besar dari permukaan hydrocylone. Mesh yang berbentuk hexahedral juga memilki kemampuan untuk menyebar ke seluruh permukaan lebih baik dibandingkan dengan tipe mesh lainnya. Universitas Sumatera Utara

3.7 Pelaksanaan Simulasi

Tidak Ya Gambar 3.8 Diagram alir pelaksanaan simulasi Pembuatan Geometri dan Meshing Penentuan kondisi batas Proses Numerik Iterasi Eror? Plot distribusi kecepatan dan tekanan S T A R T Mesh baik? Pendefinisian bidang batas pada geometri Data sifat fisik Pengecekan mesh Universitas Sumatera Utara

BAB IV HASIL SIMULASI DAN DISKUSI

4.1 Hasil Simulasi

4.1.1 Perilaku Distribusi Aliran Secara Umum General flow behavior 4.1.1.a Kecepatan Tangensial Dari gambar 4.1 dapat dilihat pola aliran yang terjadi di dalam Hydrocyclone. Dapat dilihat pula pola perubahan kecepatan aliran mulai dari lubang masuk inlet ,area silinder cylinder section, area kurucut conical section, lubang vortex finder hingga pada lubang keluar spigot. Secara keseluruhan analisa terhadap kecepatan aliran difokuskan pada tiga area utama, yaitu lubang masuk, disekitar silinder dan vortex finder. Gambar 4.1 Profil Kecepatan Tangensial Peningkatan kecepatan tangensial terjadi pada daerah yang menuju inti dari pusaran. Secara perlahan semakin menjauhi daerah pusaran maka kecepatan tangensial akan semakin menurun. Penurunan kecepatan tangensial Universitas Sumatera Utara