Rian Firmansyah NPM Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Pembimbing Dr. Rr. Sri Poernomo Sari, ST., MT.

DESAIN DAN ANALISIS PEMROSES
LIMBAH INFEKSIUS
MENGGUNAKAN SOFTWARE
AUTODESK INVENTOR
Nama
NPM
Jurusan
Fakultas
Pembimbing
: Rian Firmansyah
: 26411096
: Teknik Mesin
: Teknologi Industri
: Dr. Rr. Sri Poernomo Sari, ST., MT.
PENDAHULUAN
1.
Mesin pemroses limbah infeksius adalah mesin yang berfungsi untuk
menetralkan limbah infeksius sehingga aman untuk dibuang. Prinsip kerja
mesin ini mencuci limbah dengan cara mengaduk limbah tersebut didalam
tabung dengan bantuan baut karet didalamnya. Pada saat pengadukan, limbah
tersebut disiram dengan cairan desinfektan. Air bekas pencucian dialirkan
dengan bantuan pompa ke tabung filter yang didalamnya terdapat batu karbon
aktif, batu zeolit, dan kapas agar air tersebut ternetralisir.
2.
Dengan menggunakan mesin
pemroses limbah infeksius, maka akan
memudahkan operator dalam melakukan pencucian limbah infeksius.
3.
Dalam proses perancangan tentu menginginkan agar mesin tersebut berjalan
dengan lancar dan dapat dipakai dalam jangka waktu yang panjang. Oleh
karena itu dilakukan proses desain dan analisis struktur rangka dengan
menggunakan software autodesk inventor.
PENDAHULUAN
Proses desain dan analisis dengan menggunakan software autodesk
inventor memiliki beberapa keuntungan antara lain :
1. Dapat memprediksi dan menentukan apakah struktur rangka
yang dibuat aman atau tidak dengan menggunakan fitur analisis
yang ada di software autodesk inventor.
2. Terdapat berbagai macam material dari logam hingga non-logam
beserta data spesifikasi material tersebut.
3. Terdapat fitur report untuk melihat hasil lengkap dari analisis
yang telah dilakukan.
TUJUAN PENELITIAN
1. Menganalisa tegangan von misses yang bekerja pada struktur
mesin yang digunakan.
2. Menganalisa displacement yang diakibatkan oleh beban yang
bekerja pada struktur tersebut.
3. Menganalisa faktor keamanan dari struktur mesin.
4. Menganalisa persentase perbandingan antara hasil perhitungan
simulasi dengan hasil perhitungan teori.
PERANCANGAN
Perancangan adalah proses penerapan berbagai teknik dan prinsip
yang bertujuan untuk mendefinisikan sebuah peralatan, satu
proses atau satu sistem secara detail yang membolehkan
dilakukan realisasi fisik (Taylor, 1959 dlm Pressman,2001).
Masalah utama dalam proses perancangan struktur adalah
masalah beban yang dapat ditahan oleh struktur tersebut.
Oleh karena itu, suatu struktur atau komponen harus dirancang
sedemikian rupa sehingga mampu menahan tegangan maksimum
yang ditimbulkan oleh beban.
ANALISIS TEGANGAN DAN REGANGAN DENGAN
MENGGUNAKAN AUTODESK INVENTOR
Setelah proses pembuatan rangka mesin pemroses
limbah infeksius telah dibuat maka siap untuk dilakukan
analisis untuk mengetahui titik kritis akibat pembebanan
yang terjadi pada rangka seperti von mises,
displacement, dan safety factor.
Dalam analisis ini menggunakan tipe static analysis
yang disediakan oleh software autodesk inventor
RANGKA MESIN PEMROSES LIMBAH
INFEKSIUS
DIAGRAM ALIR ANALISIS
Mulai
Pemilihan Jenis Analisis
Pemilihan Jenis Material
Penentuan Fixed Constraints
A
DIAGRAM ALIR ANALISIS
A
Penentuan Pemberian beban
Meshing
Perhitungan Komputer
(RUN)
Tidak
Analisis
Ya
Hasil
B
DIAGRAM ALIR ANALISIS
B
Von Mises
Displacement
Kesimpulan
Selesai
Safety Factor
TAHAP AWAL ANALISIS
Langkah awal dalam proses analisis ini adalah mengklik menu Environments
dan akan muncul beberapa pilihan analisis yang diinginkan diantaranya adalah
Dinamic Simulation, Stress Analysis, dan Frame Analysis. Kemudian pilih
menu Stress Analysis untuk memulai analisis rangka mesin pemroses limbah
infeksius.
Kemudian akan muncul beberapa menu baru dan pilih menu Create Simulation
untuk memulai proses simulasi seperti gambar dibawah ini.
TAHAP PEMILIHAN MATERIAL
Pada tahap ini menentukan material yang digunakan untuk rangka mesin pemroses limbah
infeksius. Adapun langkah dalam pemberian material adalah dengan mengklik assign material
pada menu bar dan akan muncul dialog box, kemudian klik tanda panah dan akan muncul
beberapa material yang disediakan oleh software autodesk inventor, contohnya seperti : aluminium
6061, iron, copper, stainless steel, dan masih banyak yang lainnya. Kemudian pilih material ASTM
A36 dan klik OK.
TAHAP PENENTUAN FIXED
CONSTRAINTS
Langkah berikutnya adalah menentukan fixed constraints. Adapun langkah
yang dapat dilakukan adalah mengklik menu fixed pada menu bar kemudian
pilih permukaan yang dianggap fixed, lalu klik apply.
TAHAP PEMBERIAN BEBAN
Tahap selanjutnya adalah memberikan beban pada rangka untuk menganalisis titik rawan lokasi terjadi kerusakan. Adapun langkah
dalam pemberian beban adalah dengan mengklik menu force pada menu bar kemudian pilih permukaan yang terkena gaya dan
masukan besarnya gaya yang diberikan. Pada tabung utama diberikan beban 304.11 N, pada filter dan motor diberikan beban
264.87 N, kemudian pada pompa1 dan pompa 2 diberikan beban yang sama yaitu 39.24 N.
TAHAP MESHING
Proses mesh ini sebagai proses pengkristalan dari gambar model rangka mesin
penetralisir limbah infeksius. Dengan mengaktifkan mesh view maka akan
muncul nodes dan elements yang terdapat dari rangka mesin pemroses limbah
infeksius. Adapun langkah dalam mesh view adalah dengan mengklik menu
mesh view pada menu bar seperti gambar dibawah ini.
TAHAP PERHITUNGAN KOMPUTER
Langkah terakhir yaitu proses running atau menjalankan
simulasi. Proses running ini merupakan proses perhitungan
otomatis yang dilakukan oleh komputer dengan data yang
sudah diberikan seperti bahan material, penentuan fixed
constraints, penentuan letak beban dan besarnya beban.
Kemudian dari data tersebut dikalkulasi dengan rumus
tertentu dan mendapatkan hasil berupa von misses,
displacement, dan safety factor. Adapun langkah dari
running adalah dengan mengklik menu simulate pada menu
bar dan tunggu sampai proses running selesai.
HASIL SIMULASI ANALISIS STATIS
Hasil Analisis Pada Tabung Utama
Displacement
Von Mises
Safety Factor
HASIL SIMULASI ANALISIS STATIS
Hasil Analisis Pada Tabung Filter & Motor
Displacement
Von Mises
Safety Factor
HASIL SIMULASI ANALISIS STATIS
Hasil Analisis Pada Pompa 1
Displacement
Von Mises
Safety Factor
HASIL SIMULASI ANALISIS STATIS
Hasil Simulasi Pada Pompa 2
Displacement
Von Mises
Safety Factor
PERHITUNGAN MANUAL PADA TABUNG UTAMA
Berikut ini adalah data tentang besarnya beban tabung utama yang bekerja pada rangka
mesin pemroses limbah infeksius serta material yang digunakan :
PERHITUNGAN MANUAL PADA TABUNG UTAMA
Perhitungan Displacement :
Karena penampangnya berbentuk siku, maka persamaan momen inersianya sebagai berikut :
Setelah diketahui hasil momen inersia, maka didapat nilai untuk defleksi yang terjadi pada rangka
mesin penetralisir limbah infeksius dengan rumus sebagai berikut.
PERHITUNGAN MANUAL PADA TABUNG UTAMA
Perhitungan Von Mises :
Untuk menghitung nilai von mises terlebih dahulu dilakukan perhitungan tegangan geser dan tegangan
normal. Untuk perhitungan tegangan geser dilakukan dengan rumus sebagai berikut.
PERHITUNGAAN MANUAL PADA TABUNG UTAMA
Setelah didapat nilai tegangan geser, maka dilakukan perhitungan untuk mengetahui nilai dari
tegangan normal. Adapun rumusnya adalah sebagai berikut.
PERHITUNGAAN MANUAL PADA TABUNG UTAMA
Hasil dari tegangan geser dan tegangan normal akan digunakan dalam persamaan tegangan von mises,
adapun rumus nya adalah sebagai berikut.
PERHITUNGAAN MANUAL PADA TABUNG UTAMA
Perhitungan Safety Factor :
Dalam menentukan safety factor atau factor keamanan dapat ditentukan dengan rumus
seperti dibawah ini.
HASIL SIMULASI ANALISIS STATIS
Keterangan
Von Mises
Displacement
Safety Factor
Simulasi
Teori
Simulasi
Teori
Tabung Utama
18.65 Mpa
17.19 MPa
0.0345 mm
0.02937 mm
14.54
Filter & Motor
9.426 Mpa
8 Mpa
0.03603 mm
0.03331 mm
31.25
Pompa 1
1.415 MPa
1.62 Mpa
0.04124 mm
0.0423 mm
17
Pompa 2
1.346 Mpa
1.62 MPa
0.04298 mm
0.0423 mm
17
KESIMPULAN
1.
Pada tabung utama tejadi displacement dengan nilai minimumnya sebesar 0 mm
dan nilai maksimumnya sebesar 0.0345 mm. Pada filter & motor terjadi
displacement dengan nilai minimumnya sebesar 0 mm dan nilai maksimumnya
sebesar 0.03603 mm. Pada pompa 1 terjadi displacement minimum sebesar 0 mm
dan nilai maksimumnya sebesar 0.04124 mm. Pada pompa 2 terjadi displacement
minimum sebesar 0 mm dan nilai maksimumnya sebesar 0.04298 mm.
2.
Pada tabung utama terjadi tegangan (von misess) dengan nilai minimumnya
sebesar 0 MPa dan nilai maksimumnya sebesar 18.65 MPa. Pada filter & motor
terjadi tegangan (von misess) dengan nilai minimumnya sebesar 0 MPa dan nilai
maksimumnya sebesar 9.426 MPa. Pada pompa 1 terjadi tegangan (von mises)
dengan nilai minimumnya sebesar 0 Mpa dan nilai maksimumnya sebesar 1.415
MPa. Pada pompa 2 terjadi tegangan (von mises) dengan nilai minimumnya
sebesar 0 Mpa dan nilai maksimumnya sebesar 1.346 MPa.
KESIMPULAN
3. Pada tabung utama terdapat Safety Factor sebesar 14.54. Pada filter &
motor terdapat Safety Factor sebesar 31.25. Pada pompa 1 dan pompa
2 terdapat safety factor sebesar 17. Maka keempatnya aman apabila
diberikan beban sebesar 304.11 N, 264.87 N dan 39.24 N.
4. Pada tabung utama terdapat selisih perhitungan sebesar 14 % untuk
displacement dan sebesar 7.84 % untuk von misses stress. Pada filter &
motor terdapat selisih perhitungan sebesar 7.54 % untuk displacement
dan sebesar 15 % untuk von misses stress. Pada pompa 1 terdapat
selisih perhitungan sebesar 2.6 % untuk displacement dan sebesar 14
% untuk von mises stress. Pada pompa 2 terdapat selisih perhitungan
sebesar 1.4 % untuk displacement dan sebesar 20 % untuk von mises
stress.
SARAN
1. Untuk mendapatkan hasil yang presisi maka harus detail
menggambar alat dan memberikan ukuran yang tepat.
2. Komponen atau material yang digunakan dalam pembuatan
rangka maupun keseluruhan dari mesin pemroses limbah
infeksius harus berkualitas, sehingga mampu bertahan hingga
waktu yang lebih lama.
TERIMA KASIH