Assalamualaikum warahmatullahi wabarakatuh.
Selamat pagi/siang Prof. DAI dan teman-teman sekalian! Saya Deny Syuja Maheswara dari kelas Metode Numerik 03 ingin menyampaikan progress report pertama untuk proyek optimasi saya. Topik yang saya angkat adalah: “Optimasi Diameter Pipa untuk Mendapatkan Keseimbangan (Trade-Off) Antara Penggunaan Energi Pompa dan Biaya Material Pipa”.
Sesuai dengan pendekatan DAI5 (Deep Awareness of I), saya menyadari bahwa dalam mendesain sistem mekanikal, kita tidak hanya sekadar mencari angka yang pas, tetapi harus memiliki niat (Intention) untuk meminimalkan pemborosan energi dan material sebagai bentuk tanggung jawab seorang engineer terhadap kelestarian alam yang diciptakan Tuhan Yang Maha Esa.
Dari tahap Initial Thinking dan riset awal yang saya lakukan, saya sudah memetakan formulasi dasar dari masalah ini. Pada dasarnya, kita ingin mencari titik minimum dari Total Biaya (C total):
Biaya Total = Biaya Material + Biaya Operasional
- Biaya Material (C material): Diasumsikan berbanding lurus dengan ukuran pipa. Semakin besar diameter pipa (D), biaya pembelian dan instalasi akan semakin mahal.
- Biaya Operasional (C operasional): Adalah biaya listrik untuk menjalankan pompa, yang sangat bergantung pada Pressure Drop (Delta P) di dalam pipa.
Berdasarkan persamaan Darcy-Weisbach, pressure drop dihitung dengan:
Karena kecepatan aliran (v) sangat bergantung pada debit (Q) dan luas penampang (A), di mana
Jika kita substitusikan, kita akan melihat bahwa Delta P berbanding terbalik secara drastis dengan D pangkat 5. Artinya, jika diameter pipa terlalu kecil, gaya gesek fluida akan meroket, dan pompa butuh daya (P) yang sangat besar:
Jadi, permasalahannya adalah trade-off: D kecil bikin C material murah tapi C operasional mahal, sedangkan D besar bikin C operasional irit tapi C material mahal. Kita akan mencari nilai D optimal menggunakan metode numerik.
(Di sini, saya juga sudah membuat coretan tangan ilustrasi aliran fluida dan penurunan rumusnya secara manual, yang saya lampirkan di bawah ini)
Untuk langkah selanjutnya, saya akan fokus melakukan penentuan batasan dan konstanta (seperti debit aliran target, densitas air, panjang pipa, dan harga referensi pipa/listrik). Setelah nilainya pasti, saya akan mulai melakukan setup domain simulasi CFD di VisualFoam.com untuk mendapatkan nilai faktor gesekan (f) dan distribusi tekanan awal sebelum masuk ke algoritma pencarian akar/optimasi numerik.
Berikut video penjelasan yang telah saya unggah di YouTube: https://youtu.be/98q3O0uu8bU?si=GvxLeEGJeQfKHsqR
Sekian progress report dari saya, terima kasih! Wassalamualaikum warahmatullahi wabarakatuh.
