Article Details

EKSPERIMEN DAN PEMODELAN SEGREGASI GRANULAR DALAM VORTEKS

Oleh   Rahmawati M [30215005]
Kontributor / Dosen Pembimbing : Prof. Dr.Eng. Mikrajuddin, M.Si.;Dr.rer.nat. Sparisoma Viridi, S.Si.;
Jenis Koleksi : S3-Disertasi
Penerbit : FMIPA - Fisika
Fakultas : Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA)
Subjek :
Kata Kunci : Menampi beras, segregasi granular, simulasi simflow
Sumber :
Staf Input/Edit : Ratnasari  
File : 8 file
Tanggal Input : 2020-08-29 11:30:49

Fenomena segregasi granular telah menarik banyak perhatian. Banyak peneliti telah menyelidiki fenomena tersebut dengan berbagai metode seperti metode pengayakan kinetik untuk memisahkan butiran dengan menggunakan prinsip gravitasi dan aliran granular. Metode ini juga digunakan untuk menjelaskan pemisahan granular (batu) di sungai dan mampu memperkirakan distribusi ukuran partikel serta densitas. Metode yang sederhana dan banyak digunakan untuk proses pasca panen padi oleh masyarakat adalah dengan menampi campuran untuk memisahkan biji-bijian yang terisi dan yang kosong. Proses ini memanfaatkan hembusan angin alami atau menciptakan aliran udara sendiri terutama ketika dilakukan di ruang tertutup. Menampi menggunakan hembusan angin dilakukan dengan menjatuhkan campuran biji-bijian dari ketinggian ke aliran udara. Berbagai gaya yang bekerja pada butiran dengan kepadatan berbeda (terisi dan kosong) menghasilkan pemisahan saat bijibijian tersebut mencapai tanah. Menampi dengan hembusan udara yang dibangkitkan sendiri (stream) digunakan oleh undulasi alat seperti pelat yang berfungsi seperti tampi diayunkan berulang kali, dimana campuran biji-bijian dijatuhkan dari atas. Metode ini sering digunakan untuk memisahkan butiran kecil dari butiran besar beras sebelum dimasak atau campuran biji-bijian lainnya yang jumlahnya sedikit. Akselerasi berbeda yang diterima oleh butiran berbeda selama jatuh kembali ke permukaan tampi menyebabkan butiran tersebut menyentuh permukaan pada posisi yang berbeda. Pemisahan posisi meningkat dengan mengulangi undulasi. Dari perspektif modern, pemisahan dengan menampi dapat dengan mudah dipahami, terutama prosesnya memperhitungkan aliran udara linier. Pada bilangan Reynold rendah (kecepatan rendah atau dimensi rendah), gaya gesek yang bekerja pada butiran dengan aliran udara memenuhi f Av D ? dengan A adalah penampang butiran dan v adalah kecepatan butiran relatif terhadap udara. Percepatan dialami oleh masing – masing butiran dengan massa m. Karena penampang butiran padi yang terisi dan dan yang tak berisi hampir sama, maka percepatan sebagian besar dikendalikan oleh massa masing – masing butiran. Massa butiran kosong lebih kecil dari massa yang terisi sehingga butiran yang kosong akan mendapatkan percepatan yang lebih tinggi dan terlempar lebih jauh. Jika r adalah jari-jari butiran, maka satu butir memiliki 2 A? r dan 3 m??r sehingga ?1 ?1 a ?? r . Oleh sebab itu, untuk butiran dari jenis yang sama, percepatan meningkat ketika jari-jari butiran berkurang. Pada penelitian ini, diusulkan metode sederhana untuk memahami mekanisme segregasi granular dan mengembangkan dasar-dasar fisikanya untuk mendeskripsikan mekanisme tersebut. Eksperimen dilakukan untuk mendemonstrasikan segregasi granular dengan cara menampi manual (menggunkana tangan) pada beberapa sampel campuran butiran. Untuk mendapatkan data kuantitatif, dilakukan percobaan untuk menghasilkan sirkulasi udara yang meniru aliran udara yang dihasilkan oleh ayunan tampi secara manual. Selanjutnya dilakukan simulasi pemodelan untuk menunjukkan profil sirkulasi vorteks dan lintasan butiran pada saat menampi. Simulasi dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak Simflow untuk komputasi dinamika fluida. Karya ini memberikan penjelasan ilmiah untuk metode kuno (tradisional) yang telah dipraktikkan di berbagai benua selama ribuan tahun. Pada dasarnya mekanisme menampi beras terdengar ilmiah, meskipun belum pernah didokumentasikan oleh masyarakat lama. Meskipun menampi beras secara manual saat ini jarang dilakukan karena pengembangan alat-alat modern yang fungsinya serupa, praktik ini masih dapat ditemukan di permukiman terpencil / pedesaan.