Design of Eksperiment Simulasi DoE Simulasi Kerangka Konsep Pemodelan Numerik Setup Komputasi

57

3.2.4 Design of Eksperiment Simulasi DoE Simulasi

Untuk mengidentifikasi gejala korosi pada evaporator perlu dibangun model eksperimental dari permukaan evaporator itu sendiri, Komponen yang disimulasi adalah permukaan evaporator dalam keadaan terpapar media elektrolit air laut. Gambar 3.3 merupakan gambar yang digunakan untuk mensimulasi pengaruh dan laju deformasi dan DoE simulasi akan disertakan pada halaman berikutnya. Gambar 3.3 Penjelasan Daerah – Daerah Simulasi Dokumen Penulis Berdasarkan DoE simulasi diatas maka dapat dijelaskan bahwa pada saat sistem desalinasi bekerja maka terdapat beberapa parameter yang mempengaruhi laju korosi pada evaporator seperti: laju potensial anoda dan katoda, salinitas dan konduktivitas media elektrolit serta temperatur dan tekanan dalam evaporator sendiri. Pada saat evaporator bekerja permukaan stainless steel evaporator yang kehilangan lapisan pelindung pasivitas akan terjadi reaksi antara unsur besiFe dengan elektron dan air yang terkandung dalam media elektrolit sehingga menyebabkan korosi, hal ini diperparah dengan adanya korosi galvanis antara permukaan evaporator yang belum berkorosi dengan yang telah berkorosi ditambah dengan kondisi lingkungan sistem yang memiliki temperatur dan tekanan cukup tinggi sehingga mempercepat timbulnya korosi dan laju korosi. Permukaan Stainless Steel Permukaan Besi Elektrolit Air Laut Universitas Sumatera Utara 58 Parameter kondisi akan menentukan laju korosi yang timbul dan deformasi yang tejadi pada permukaan yang mengalami korosi dan membandingkan dengan permukaan yang tidak terkena korosi.

3.2.5 Kerangka Konsep Pemodelan Numerik

Adapun kerangka konsep pemodelan numerik ini yang dapat dilihat pada bagian berikut : \

3.2.6 Setup Komputasi

Proses pre-processing merupakan proses yang dilakukan sebelum pengujian simulasi. Proses ini mencakup pembuatan model, penentuan parameter, penentuan anoda katoda sampai dengan pembuatan mesh meshing. 1. Pembuatan Model Pembuatan model permukaan evaporator dalam simulasi ini dilakukan dalam 2 dimensi. Komponen evaporator tidak perlu dibangun dalam bentuk 3 dimensi dikarenakan simulasi dilakukan dalam hitungan per jam sehingga hasil korosi yang terbentuk sangatlah kecil, oleh karena itu simulasi dengan model 2 Permasalahan 1. Fenomena korosi pada evaporator sistem desalinasi air laut Pengamatan 1. Membangun simulasi korosi pada evaporator 2. Membangun simulasi deformasi permukaan evaporator Parameter Kontrol 1. Bahan evaporator 2. Media elektrolit 3. Keadaan lingkungan kerja sistem Alat simulasi 1. Personal computer 2. Aplikasi COMSOL Hasil 1. Simulasi laju korosi pada evaporator 2. Simulasi bentuk deformasi yang terjadi pada permukaan evaporator Universitas Sumatera Utara 59 dimensi akan memberikan hasil yang lebih baik dan jelas daripada hasil 3 dimensi. Model dibuat dengan aplikasi COMSOL dan disertakan sebagi berikut. ukuran dalam bentuk milimeter untuk memperjelas hasil simulasi. Model gambar 2 dimensi disertakan dalam gambar 3.4 berikut. Gambar 3.4 Model Simulasi 2 Dimensi Dokumen Penulis 2. Menentukan anoda,katoda dan media elektrolit domain Computational domain merupakan bidang batas simulasi.Domain komputasi terbagi atas 3 elemen, yaitu anoda yang merupakan bagian terkorosi besi, katoda yang merupakan bagian yang tidak mengalami korosi stainless steel dan media elektrolit. Gambar domain dijelaskan pada gambar 3.5, 3.6 dan 3.7 sebagai berikut: Gambar 3.5 Domain Media Elektrolit Air Laut Dokumen Penulis Universitas Sumatera Utara 60 Gambar 3.6 Domain Katoda Stainless Steel Dokumen Penulis Gambar 3.7 Domain Anoda Besi Dokumen Penulis 3. Pembuatan Mesh Unit-unit yang dianalisis pada simulasi COMSOL diinterpretasikan dengan pembentukan mesh atau grid. Dalam simulasi ini element size pada mesh Universitas Sumatera Utara 61 diatur secara otomatis dengan element size normal 0.001 mm. Bentuk mesh dapat dilihat pada gambar 3.8 berikut: Gambar 3.8 Meshing Model Simulasi Dokumen Penulis 4. Menginput Parameter Simulasi Pada bagian ini diinput data parameter dari reaksi kimia korosi yang terjadi Parameter yang udara yang diinput adalah Potensial kesetimbangan katoda, pertukaran massa jenis arus pada katoda, slope Tafel pada katoda, potensial kesetimbangan anoda, pertukaran massa jenis arus pada anoda, slope Tafel pada anoda, nilai batas arus, massa molar rata-rata dan massa jenis. Data parameter diperoleh dari jurnal NACE, COMSOL, eksperiment terdahulu dan perhitungan manual. Gambar 3.9 adalah input parameter yang dirunjukkan sebagai berikut: Gambar 3.9 Parameter Input Simulasi Dokumen Penulis Universitas Sumatera Utara 62 5. Menginput Konduktivitas Elektrolit dalam Media Elektrolit Pada bagian ini diinput nilai konduktivitas elektrolit pada media elektrolit untuk menentukan seberapa baiknya media elektrolit mampu menghantarkan arus listrikelektrolit, pengaturan lainnya digunakan pengaturan default.Gambar 3.10 menunjukkan input nilai konduktivitas elektrolit air laut. Gambar 3.10 Input Nilai Konduktivitas Elektrolit dalam Media Elektrolit Dokumen Penulis 6. Menginput Temperatur Kerja Sistem Pada bagian ini diinput nilai temperatur pada permukaan anoda dan katoda ketika terjadi korosi.Temperatur mempengaruhi laju korosi, semakin tinggi korosi maka umumnya laju korosi semakin besar, terutama pada stainless steel 304 yang akan kehilangan lapisan pasivitas diatas temperatur kerja 50 o C 343 Kelvin. Gambar input temperatur ditunjukkan oleh gambar 3.11 sebagai berikut: Gambar 3.11 Input Nilai Temperatur Kerja Sistem Dokumen Penulis 7. Mendefinisikan Parameter Waktu Kerja Sistem Pada bagian ini diinput nilai waktu sebagai acuan penelitan simulasi deformasi dan laju korosi yang bergantung terhadap waktu, waktu yang dipakai adalah deformasi dan laju per jam selama 8 jam waktu pengujian per hari. Gambar input waktu kerja sistem ditunjukkan oleh gambar 3.12 sebagai berikut: Universitas Sumatera Utara 63 Gambar 3.12 Paraneter Waktu Simulasi Dokumen Penulis

3.2.7 Diagram Alir Simulasi