Analisis Struktural Statik Sudut Sluice Plate pada ANSYS dan Redesign Sistem Transmisi untuk Sistem Irigasi Otomatis di Nusa Tenggara Barat

Gunawan, Hafiz Rayhan (2023) Analisis Struktural Statik Sudut Sluice Plate pada ANSYS dan Redesign Sistem Transmisi untuk Sistem Irigasi Otomatis di Nusa Tenggara Barat. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 02111940000005-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 October 2025. Download (4MB) | Request a copy

Abstract

Air yang berasal dari sungai perlu dikendalikan sedemikian hingga pemanfaatannya bisa efektif untuk para petani. Solusi dari masalah tersebut adalah dengan adanya infrastruktur pintu air irigasi atau sluice gate. Pada umumnya, sluice gate terletak di tempat yang terpencil dan mekanismenya manual sehingga mempersulit sistem operasinya. Selain itu, pembagian air irigasi seringkali tidak merata. Salah satu solusinya adalah dengan menggunakan sistem sluice gate otomatis diperlukan. Komponen rigid sluice gate yang penting adalah sluice plate yang berfungsi sebagai plat penahan beban hidrostatis dan kecepatan aliran air yang tidak menentu. Komponen ini harus disempurnakan untuk kuat menahan beban air namun cukup ringan untuk ditarik oleh sistem. Hal ini dikarenakan oleh batasan sumber daya yang berasal dari sistem solar panel untuk peletakan di tempat terpencil. Maka dari itu perlu dilakukan optimasi desain dari sluice plate agar material yang digunakan bisa minimum sehingga menekan biaya yang diperlukan. Lokasi dari pintu air yang digunakan sebagai percontohan adalah pintu air BS Gede Bangok yang terletak di Batukliang, Nusa Tenggara Barat. Jenis pintu air ini adalah bendung bagi dengan satu spindle dengan mekanisme gear bevel dengan lebar pintu 130 cm. Bagian pintu air yang akan diuji adalah sluice plate yang berfungsi menahan beban hidrostatis air. Material sluice plate yang digunakan adalah besi ASTM A36. Geometri sluice plate kemudian divariasikan berdasarkan ketebalan 2,5 hingga 12 mm, sudut 140 hingga 180 derajat, dan susunan rib reinforcement-nya. Kemudian parameter tersebut akan diuji lebih lanjut dengan metode parameter optimization. Hasil yang diinginkan adalah total deformation maximum dan equivalent strain maximum pada titik probe yang sudah ditentukan untuk dicari desain yang paling optimal. Selanjutnya akan didesain transmisi motor listrik yang dibutuhkan dari beban berat dan torsi untuk mengangkat sluice plate. Standar yang digunakan adalah desain sluice gate AWWA (American Water Works Association) C501. Hasil experiment FEM menunjukkan bahwa pengurangan sedikit sudut dari 180 menjadi 175 derajat menyebabkan stress yang dialami sluice plate berkurang dari 223 MPa menjadi 76,16 MPa atau sebesar 65,9%. Optimasi parameter ANSYS menghasilkan beberapa kandidat desain yang memenuhi kriteria. Desain yang memenuhi kriteria tersebut adalah desain sluice plate dengan ketebalan 5 mm, sudut 170 derajat. Desain ini memiliki berat 97,578 kg dan maximum equivalent stress sebesar 47565393 Pa. Desain tersebut dapat menghemat berat 150 kg jika dibandingkan dengan berat sluice plate datar (180 derajat) yang sama sama memenuhi safety factor.
=================================================================================================================================
The water from the river needs to be managed in such a way that its utilization is effective for the farmers. The solution to this problem is the implementation of irrigation water infrastructure, specifically a sluice gate. Typically, sluice gates are located in remote areas and their mechanisms are manual, making their operation challenging. Additionally, the distribution of irrigation water is often uneven. One of the solutions is the implementation of an automated sluice gate system. An important component of a rigid sluice gate is the sluice plate, which functions as a barrier against hydrostatic pressure and varying water flow velocity. This component needs to be perfected to withstand the water load while being light enough to be operated by the system. This is due to resource limitations, as the system relies on solar panels for power in remote locations. Therefore, optimization of the sluice plate design is necessary to minimize the materials used and reduce costs. The sluice gate used in this research is BS Gede Bangok water gate located in Batukliang, West Nusa Tenggara. This sluice gate equipped with one spindle with a bevel gear mechanism and sluice plate 130 cm wide. The component of the sluice gate that will be tested is the sluice plate, which bear the hydrostatic load of the water. The material used for the sluice plate is ASTM A36 iron. The geometry of the sluice plate is then varied based on the thickness of 2,5 to 12 mm, the angle of 140 to 180 degrees, and the arrangement of its rib reinforcement. The parameters will then be further tested with the parameter optimization method. The desired result is the maximum total deformation and the maximum equivalent strain at the predetermined probe point to find the most optimal design. Next, an electric motor transmission will be designed for the required load and torque to lift the sluice plate. This research based on the standard of AWWA (American Water Works Association) C501 sluice gate design. From the results of the FEM experiment, it is shown that reducing the angle slightly from 180 to 175 degrees causes the stress experienced by the sluice plate to decrease from 223 MPa to 76.16 MPa, or by 65.9%. parametric optimization using ANSYS, several design candidates that meet the criteria were obtained. The design that meets these criteria is a sluice plate design with a thickness of 5 mm and an angle of 170 degrees. This design weighs 97.578 kg and has a maximum equivalent stress of 47565393 Pa. This design can save 150 kg in weight compared to a flat sluice plate (180 degrees) that also meets the safety factor.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Sluice Plate, Optimization, Transmission, Pintu Air, ANSYS, Optimasi, Transmisi
Subjects:	T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ230 Machine design
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Hafiz Rayhan Gunawan
Date Deposited:	11 Sep 2023 03:29
Last Modified:	11 Sep 2023 03:29
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/103531

Actions (login required)

View Item