Assalamualaikum warahmatullahi wabarakatuh.
Izin perkenalan lagi dengan Prof. DAI dan teman-teman sekalian. Saya Haydar Yusfishiham dari kelas Metode Numerik 03 ingin menyampaikan progress report pertama untuk proyek optimasi saya. Topik yang saya angkat adalah: “Optimasi Desain Pressure Tank untuk Mencapai Biaya Produksi Minimum (Least Cost Design Optimization)”.
Sesuai dengan pendekatan DAI5 (Deep Awareness of I), saya menyadari bahwa dalam merancang sebuah pressure vessel, saya telah menentukan niat (Intention) sebagai mahasiswa teknik mesin untuk melakukan efisiensi sumber daya demi kelestarian alam sekaligus menjaga keamanan pressure vessel. Penggunaan material yang berlebihan adalah bentuk pemborosan, sementara desain yang terlalu tipis membahayakan jiwa manusia. Oleh karena itu, optimasi ini adalah upaya untuk mencari titik keseimbangan terbaik antara penghematan dan keselamatan sekaligus menjaga fungsi.
Dari tahap Initial Thinking dan riset awal, saya telah memetakan formulasi dasar dari permasalahan ini. Tujuan utamanya adalah mencari titik minimum dari Biaya Total:
Di mana:
– Biaya Shell (Cshell): Berbanding lurus dengan volume material dinding silinder. Semakin besar radius (R) dan panjang (L), maka luas permukaan akan meningkat.
– Biaya Head (Cheads): Biaya untuk penutup ujung tangki (misalnya bentuk hemispherical atau ellipsoidal). Biaya ini sering kali lebih mahal per satuan berat karena proses manufaktur (forming) yang lebih kompleks.
Ketebalan minimum dinding (t) sangat bergantung pada tekanan kerja (P) dan radius (R), sesuai dengan rumus berdasarkan kode Pressure Vessel ASME:
Di mana S adalah allowable stress material dan E adalah efisiensi pengelasan. Dari rumus ini, kita dapat melihat hubungan:
– Jika memperbesar Radius (R) untuk mendapatkan volume yang sama dengan panjang (L) yang lebih pendek, maka ketebalan (t) yang dibutuhkan akan meningkat. Hal ini secara drastis menaikkan berat total material.
– Jika memperkecil Radius (R) dan memperpanjang L, ketebalan (t) memang menipis, namun luas permukaan total akan meningkat, yang pada titik tertentu justru menambah biaya material dan ruang instalasi.
Jadi, permasalahannya adalah trade-off geometri: Mencari rasio L/D (Length to Diameter) yang paling optimal agar volume penyimpanan terpenuhi dengan massa material yang paling ringan dan biaya fabrikasi yang paling efisien.
Langkah Selanjutnya:
Saya akan fokus menentukan konstanta desain seperti kapasitas volume, tekanan operasi, dan memilih material. Setelah data tersebut siap, saya akan mengimplementasikan metode numerik, kemungkinan menggunakan Golden Section Search atau Penalty Function Method untuk menemukan dimensi optimal. Saya juga berencana melakukan verifikasi awal kekuatan struktur menggunakan simulasi numerik sederhana untuk memastikan desain tetap berada dalam batas aman sebelum difinalisasi.
Mohon masukan dan arahannya, Prof. DAI dan rekan-rekan semua.
Terima kasih. Wassalamualaikum warahmatullahi wabarakatuh.
