English–Spanish Abstract Collection

Abstract of Teknomekanik

English–Spanish Abstract Collection

Explore article abstracts published in Teknomekanik since 2024, presented in English and Spanish, with selected articles available in additional international languages.

Comparison of MCDM methods effectiveness in the selection of plastic injection molding machines

Comparación de la eficacia de los métodos MCDM en la selección de máquinas de moldeo por inyección de plástico

Do Duc Trung, School of Mechanical and Automotive Engineering, Hanoi University of Industry, Hanoi, Vietnam
Branislav Dudić, Comenius University Bratislava, Faculty of Management, Slovakia
Duong Van Duc, School of Mechanical and Automotive Engineering, Hanoi University of Industry, Hanoi, Vietnam
Nguyen Hoai Son, School of Mechanical and Automotive Engineering, Hanoi University of Industry, Hanoi, Vietnam
Aleksandar Ašonja, Faculty of Economics and Engineering Management, Novi Sad, Serbia

DOI: https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v7i1.29272

Abstract

In each specific problem of finding the best solution among many available options, where each option has multiple criteria, multi criteria decision making methods are considered equally effective when they converge to the same optimal solution. Proximity Indexed Value, Preference Selection Index, Faire Un Choix Adéquat (in French), and Collaborative Unbiased Rank List Integration are four Multi Criteria Decision Making methods with very different characteristics. All these four methods have been used a lot in recent times. The effectiveness of these four methods have been confirmed to be comparable to other multi criteria decision making methods in many applications. However, the comparison of these four methods with each other has never been performed in any studies. This article is performed to fill that gap. These four methods have been used to find to the best option among five types of plastic injection molding machine. Ten criteria have been chosen to describe each alternative. Two different methods that have been used to calculate the weights for the criteria are the MEAN weight method and the CRiteria Importance Through Intercriteria Correlation weight method. Different scenarios have been created to compare the effectiveness of these four methods. The results have shown that the four multi criteria decision making methods mentioned above are equally effective in the selection of plastic injection molding machines. Among the five types of plastic injection molding machines, namely JSW J350EII-SPA ANBE-002-02, Meiki M-200B-SJ, Meiki M-350C-DF-SJ, JSW J350E II, and JSW J550E-C5, the JSW J550E-C5 is the best type.

Resumen

En cada problema específico de encontrar la mejor solución entre muchas opciones disponibles, donde cada opción tiene múltiples criterios, los métodos de toma de decisiones multicriterio se consideran igualmente eficaces cuando convergen hacia la misma solución óptima. Proximity Indexed Value, Preference Selection Index, Faire Un Choix Adéquat (en francés) y Collaborative Unbiased Rank List Integration son cuatro métodos de toma de decisiones multicriterio con características muy diferentes. Los cuatro métodos se han utilizado ampliamente en los últimos tiempos. Se ha confirmado que la eficacia de estos cuatro métodos es comparable a la de otros métodos de toma de decisiones multicriterio en muchas aplicaciones. Sin embargo, la comparación entre estos cuatro métodos nunca se ha realizado en ningún estudio. Este artículo se lleva a cabo para cubrir esa brecha. Estos cuatro métodos se han utilizado para encontrar la mejor opción entre cinco tipos de máquinas de moldeo por inyección de plástico. Se han seleccionado diez criterios para describir cada alternativa. Los dos métodos utilizados para calcular los pesos de los criterios son el método de ponderación MEAN y el método de ponderación CRiteria Importance Through Intercriteria Correlation. Se han creado diferentes escenarios para comparar la eficacia de estos cuatro métodos. Los resultados han demostrado que los cuatro métodos de toma de decisiones multicriterio mencionados anteriormente son igualmente eficaces en la selección de máquinas de moldeo por inyección de plástico. Entre los cinco tipos de máquinas de moldeo por inyección de plástico, a saber, JSW J350EII-SPA ANBE-002-02, Meiki M-200B-SJ, Meiki M-350C-DF-SJ, JSW J350E II y JSW J550E-C5, JSW J550E-C5 es el mejor tipo.

Keywords: MCDM, PIV method, PSI method, FUCA method, CURLI method

Palabras clave: MCDM, método PIV, método PSI, método FUCA, método CURLI

How to Cite: Trung, D. D., Dudić, B., Duc, D. V., Son, N. H., & Ašonja, A. (2024). Comparison of MCDM methods effectiveness in the selection of plastic injection molding machines. Teknomekanik, 7(1), 1–19. https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v7i1.29272

Enhancing mechanical properties of polylactic acid through the incorporation of cellulose nanocrystals for engineering plastic applications

Mejora de las propiedades mecánicas del ácido poliláctico mediante la incorporación de nanocristales de celulosa para aplicaciones de plásticos de ingeniería

Shih-Chen Shi, Department of Mechanical Engineering, National Cheng Kung University, Taiwan
Chia-Feng Hsieh, Department of Mechanical Engineering, National Cheng Kung University, Taiwan
Dieter Rahmadiawan, Department of Mechanical Engineering, Universitas Negeri Padang, Indonesia

DOI: https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v7i1.30072

Abstract

This study investigates the potential of enhancing the mechanical properties of polylactic acid (PLA) using cellulose nanocrystals (CNC). Recognized for their high specific strength and stiffness, CNCs are considered to improve the performance of PLA in engineering plastic applications. The synthesis involves a twin-screw extrusion process, which facilitates the uniform dispersion of CNC within the PLA matrix. The mechanical properties, including tensile strength and elongation at break, are comprehensively analyzed, highlighting the effects of CNC concentrations on the performance of PLA composites. Notably, the addition of 1 wt% CNC resulted in a 20% increase in strain at break compared to pure PLA, demonstrating enhanced ductility. Additionally, the thermal resistance of the composite increased by 0.3% with the inclusion of 5 wt% CNC. This study highlights the positive effect of CNC addition on the mechanical properties of PLA composites, making them more suitable for specialized engineering uses.

Resumen

Este estudio investiga el potencial de mejorar las propiedades mecánicas del ácido poliláctico (PLA) mediante el uso de nanocristales de celulosa (CNC). Reconocidos por su alta resistencia específica y rigidez, se considera que los CNC mejoran el rendimiento del PLA en aplicaciones de plásticos de ingeniería. La síntesis implica un proceso de extrusión de doble husillo, que facilita la dispersión uniforme de los CNC dentro de la matriz de PLA. Las propiedades mecánicas, incluida la resistencia a la tracción y la elongación a la rotura, se analizan exhaustivamente, destacando los efectos de las concentraciones de CNC sobre el rendimiento de los compuestos de PLA. Cabe destacar que la adición de 1 wt% de CNC produjo un aumento del 20% en la deformación a la rotura en comparación con el PLA puro, demostrando una mayor ductilidad. Además, la resistencia térmica del compuesto aumentó un 0,3% con la incorporación de 5 wt% de CNC. Este estudio destaca el efecto positivo de la adición de CNC sobre las propiedades mecánicas de los compuestos de PLA, haciéndolos más adecuados para usos especializados en ingeniería.

Keywords: Polylactic acid, Cellulose nanocrystals, Mechanical properties, Biocomposites, Engineering plastics

Palabras clave: ácido poliláctico, nanocristales de celulosa, propiedades mecánicas, biocompuestos, plásticos de ingeniería

How to Cite: Shi, S.-C., Hsieh, C.-F., & Rahmadiawan, D. (2024). Enhancing mechanical properties of polylactic acid through the incorporation of cellulose nanocrystals for engineering plastic applications. Teknomekanik, 7(1), 20–28. https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v7i1.30072

Exploring QSAR of FLAP inhibitors using kernel partial least squares modeling: Insights from molecular binary fingerprints

Exploración del QSAR de los inhibidores de FLAP mediante el modelado de mínimos cuadrados parciales con kernel: perspectivas a partir de huellas digitales moleculares binarias

Mandeth Kodiyil Geetha Nambiar, Department of Chemistry, Govt College Malappuram, India
Thaikadan Shameera Ahamed, Department of Chemistry, Govt College Malappuram, India

DOI: https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v7i1.29772

Abstract

FLAP (5-Lipoxygenase Activating Protein) inhibitors, offering targeted intervention in leukotriene biosynthesis and holding therapeutic promise for inflammatory diseases like asthma, are hindered by current inhibitors' off-target effects, limited efficacy, safety concerns, potential drug interactions, and accessibility issues. Given these challenges, computational methods, particularly Quantitative Structure Activity Relationships (QSAR) modeling, are vital for developing novel FLAP inhibitors. This study specifically investigates the QSAR of FLAP inhibitors using Kernel Partial Least Squares (KPLS) modeling. Leveraging a dataset of FLAP inhibitors, we employ KPLS within the Schrödinger Canvas environment to correlate molecular descriptors with biological activity. Out of the eight models developed, the "atom pairs" fingerprint yielded a statistically significant 2D QSAR model with outstanding regression coefficient values (R2=0.9624). The model demonstrated high predictive ability for external test set data (R2pred = 0.7105), underscoring its robustness and reliability in accurately predicting biological activity based on molecular structure. Additionally, we tried to visualize the relative contributions of individual atoms within FLAP inhibitors, providing insights into their favorable and unfavorable characteristics. Through the analysis of atomic contributions, we identify key structural motifs crucial for predicting FLAP inhibitor activity. Our findings not only advance our understanding of FLAP inhibitor SAR but also demonstrate the utility of KPLS modeling and atomic contribution analysis in drug discovery efforts. Furthermore, this study contributes to the development of anti-inflammatory therapeutics by elucidating the structural determinants of FLAP inhibitor activity, with potential applications in the treatment of inflammatory disorders.

Resumen

Los inhibidores de FLAP (5-Lipoxygenase Activating Protein), que ofrecen una intervención dirigida en la biosíntesis de leucotrienos y presentan potencial terapéutico para enfermedades inflamatorias como el asma, se ven limitados por los efectos fuera del objetivo, la eficacia limitada, las preocupaciones de seguridad, las posibles interacciones farmacológicas y los problemas de accesibilidad de los inhibidores actuales. Dados estos desafíos, los métodos computacionales, particularmente el modelado de Relaciones Cuantitativas Estructura-Actividad (QSAR), son fundamentales para el desarrollo de nuevos inhibidores de FLAP. Este estudio investiga específicamente el QSAR de los inhibidores de FLAP mediante el modelado de Mínimos Cuadrados Parciales con Kernel (KPLS). Utilizando un conjunto de datos de inhibidores de FLAP, empleamos KPLS dentro del entorno Schrödinger Canvas para correlacionar los descriptores moleculares con la actividad biológica. De los ocho modelos desarrollados, la huella digital de "atom pairs" produjo un modelo QSAR 2D estadísticamente significativo con valores sobresalientes del coeficiente de regresión (R2=0.9624). El modelo demostró una alta capacidad predictiva para los datos del conjunto de prueba externo (R2pred = 0.7105), lo que respalda su robustez y fiabilidad para predecir con precisión la actividad biológica a partir de la estructura molecular. Además, intentamos visualizar las contribuciones relativas de los átomos individuales dentro de los inhibidores de FLAP, proporcionando información sobre sus características favorables y desfavorables. Mediante el análisis de las contribuciones atómicas, identificamos motivos estructurales clave cruciales para predecir la actividad de los inhibidores de FLAP. Nuestros hallazgos no solo amplían nuestra comprensión de la Relación Estructura-Actividad (SAR) de los inhibidores de FLAP, sino que también demuestran la utilidad del modelado KPLS y del análisis de las contribuciones atómicas en los esfuerzos de descubrimiento de fármacos. Además, este estudio contribuye al desarrollo de terapias antiinflamatorias al dilucidar los determinantes estructurales de la actividad de los inhibidores de FLAP, con posibles aplicaciones en el tratamiento de trastornos inflamatorios.

Keywords: 5-Lipoxygenase Activating Protein, Inflammatory disorders, Kernel partial least squares regression, Visualization of atomic

Palabras clave: proteína activadora de la 5-lipoxigenasa, trastornos inflamatorios, regresión de mínimos cuadrados parciales con kernel, visualización atómica

How to Cite: Nambiar, M. K. G., & Ahamed, T. S. (2024). Exploring QSAR of FLAP inhibitors using kernel partial least squares modeling: Insights from molecular binary fingerprints. Teknomekanik, 7(1), 29–37. https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v7i1.29772

A comparative study utilizing hybridized ant colony optimization algorithms for solving dynamic capacity of vehicle routing problems in waste collection system

Estudio comparativo que utiliza algoritmos híbridos de optimización por colonia de hormigas para resolver problemas de enrutamiento de vehículos con capacidad dinámica en sistemas de recolección de residuos

Thaeer Mueen Sahib, Department of Electrical Techniques, Kufa Technical Institute, Al-Furat Al-Awsat Technical University, Iraq
Rosmiwati Mohd-Mokhtar, School of Electrical and Electronic Engineering, Engineering Campus, Universiti Sains Malaysia, Nibong Tebal, Pulau Pinang, Malaysia
Azleena Mohd-Kassim, School of Computer Science, Universiti Sains Malaysia, Pulau Pinang, Malaysia

DOI: https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v7i1.28872

Abstract

The waste collection stage generated 70% of the cost of the total Municipal Solid Waste (MSW) management system. Therefore, choosing the most affordable waste collection method is essential to accurately estimate the waste collection and transportation costs, thus selecting the required vehicle capacity. The study aims to design a waste collection system for calculating waste collection and transportation costs using a systematic framework that includes Hybridized Ant Colony Optimization (HACO) with Sequential Variable Neighborhood Search Change Step (SVNSCS) and Sequential Variable Neighborhood Decent (SVND). The framework addresses a Dynamic Capacity of Vehicle Routing Problem (DCVRP) and improves ACO's ability in exploration and exploitation stages. The objectives are to minimize the cost of travel distance and arrival time formulated in a mathematical model and to design a new strategy for eliminating the sub-tour problem in the following steps: (1) minimize the number of routes assigned, (2) increase the amount of waste in the vehicle capacity, and (3) define the best amount of waste allowed in vehicle capacity. The waste collection system compared HACO with ACO across four benchmark datasets. The results indicate HACO outperformance ACO at 100%, 91%, 100%, and 87%, respectively. The visualization results demonstrated that HACO has fast convergence and can be considered another essential tool for route optimization in the waste collection system.

Resumen

La etapa de recolección de residuos generó el 70% del costo total del sistema de gestión de Residuos Sólidos Municipales (MSW). Por lo tanto, elegir el método de recolección de residuos más asequible es esencial para estimar con precisión los costos de recolección y transporte de residuos y, por lo tanto, seleccionar la capacidad requerida del vehículo. El estudio tiene como objetivo diseñar un sistema de recolección de residuos para calcular los costos de recolección y transporte de residuos utilizando un marco sistemático que incluye la Optimización Híbrida por Colonia de Hormigas (HACO) con Búsqueda Secuencial de Vecindad Variable con Cambio de Paso (SVNSCS) y Descenso Secuencial de Vecindad Variable (SVND). El marco aborda un Problema de Enrutamiento de Vehículos con Capacidad Dinámica (DCVRP) y mejora la capacidad de ACO en las etapas de exploración y explotación. Los objetivos son minimizar el costo de la distancia de viaje y el tiempo de llegada formulados en un modelo matemático y diseñar una nueva estrategia para eliminar el problema de subrutas mediante los siguientes pasos: (1) minimizar el número de rutas asignadas, (2) aumentar la cantidad de residuos en la capacidad del vehículo y (3) definir la cantidad óptima de residuos permitida en la capacidad del vehículo. El sistema de recolección de residuos comparó HACO con ACO utilizando cuatro conjuntos de datos de referencia. Los resultados indican que HACO superó a ACO en un 100%, 91%, 100% y 87%, respectivamente. Los resultados de la visualización demostraron que HACO presenta una convergencia rápida y puede considerarse otra herramienta esencial para la optimización de rutas en el sistema de recolección de residuos.

Keywords: Ant colony optimization;, Dynamic capacity of vehicle routing problem, Sequential variable neighborhood search change step, Waste collection

Palabras clave: optimización por colonia de hormigas, problema de enrutamiento de vehículos con capacidad dinámica, búsqueda secuencial de vecindad variable con cambio de paso, recolección de residuos

How to Cite: Sahib, T. M., Mohd-Mokhtar, R., & Mohd-Kassim, A. (2024). A comparative study utilizing hybridized ant colony optimization algorithms for solving dynamic capacity of vehicle routing problems in waste collection system. Teknomekanik, 7(1), 38–61. https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v7i1.28872

Experimental study of gas adsorption using high-performance activated carbon: Propane adsorption isotherm

Estudio experimental de la adsorción de gases utilizando carbón activado de alto rendimiento: isoterma de adsorción de propano

Tine Aprianti, Department of Chemical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Sriwijaya, Indonesia
Harrini Mutiara Hapsari, Department of Architecture Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Sriwijaya, Indonesia
Debby Yulinar Permata, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Sriwijaya, Indonesia
Selvia Aprilyanti, Department of Industrial Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Tridinanti, Indonesia
Justin Sobey, Department of Chemical Engineering, School of Engineering, The University of Western Australia, Australia
Kallan Pham, Department of Chemical Engineering, School of Engineering, The University of Western Australia, Australia
Srinivasan Kandadai, Department of Chemical Engineering, School of Engineering, The University of Western Australia, Australia
Hui Tong Chua, Department of Chemical Engineering, School of Engineering, The University of Western Australia, Australia

DOI: https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v7i1.28672

Abstract

Activated carbon is widely used for its diverse adsorptive abilities, with a vast range of current and emerging uses. This study developed a data set for high-performing activated carbon, its adsorption abilities with differing adsorbents, and an understanding of what deviations are present compared to the widely used adsorption models. This study included the construction of Tóth isotherms in varying conditions. Building a strong isotherm correlation is desired, with an understanding of the relationship between the pores of the activated carbon sample, operating parameters, and the adsorbent. The present data could complement efforts in designing adsorbed natural gas storage systems. Experimental data was collected using a Constant Volume Variable Pressure (CVVP) apparatus, consisting of a temperature-regulated vessel containing the activated carbon sample dosed with varying adsorbents through a controlled dosing vessel. Analysis of the derived data gave a well-fitted Tóth adsorption isotherm, giving the maximum specific adsorption capacity of the activated carbon to be 2.28 g of propane per gram of activated carbon with a standard error of regression

Resumen

El carbón activado se utiliza ampliamente por sus diversas capacidades de adsorción, con una amplia gama de usos actuales y emergentes. Este estudio desarrolló un conjunto de datos sobre carbón activado de alto rendimiento, sus capacidades de adsorción con diferentes adsorbatos y una comprensión de las desviaciones que se presentan en comparación con los modelos de adsorción ampliamente utilizados. Este estudio incluyó la construcción de isotermas de Tóth en diferentes condiciones. Se busca establecer una correlación sólida de la isoterma, comprendiendo la relación entre los poros de la muestra de carbón activado, los parámetros de operación y el adsorbato. Los datos obtenidos pueden complementar los esfuerzos destinados al diseño de sistemas de almacenamiento de gas natural adsorbido. Los datos experimentales se recopilaron utilizando un aparato de Volumen Constante y Presión Variable (CVVP), que consta de un recipiente con temperatura regulada que contiene la muestra de carbón activado, al cual se dosificaron diferentes adsorbatos mediante un recipiente de dosificación controlada. El análisis de los datos obtenidos proporcionó una isoterma de adsorción de Tóth con un buen ajuste, con una capacidad máxima específica de adsorción del carbón activado de 2,28 g de propano por gramo de carbón activado con un error estándar de regresión

Keywords: Refrigeration cycle, Helium calibration, Thermodynamic, Industry, innovation and infrastructure

Palabras clave: ciclo de refrigeración, calibración con helio, termodinámica, industria, innovación e infraestructura

How to Cite: Aprianti, T., Hapsari, H. M., Permata, D. Y., Aprilyanti, S., Sobey, J., Pham, K., Kandadai, S., & Chua, H. T. (2024). Experimental study of gas adsorption using high-performance activated carbon: Propane adsorption isotherm. Teknomekanik, 7(1), 62–73. https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v7i1.28672

Comparative analysis of the least squares method and double moving average technique for forecasting product inventory

Análisis comparativo del método de mínimos cuadrados y la técnica de media móvil doble para la previsión del inventario de productos

Surfa Yondri, Department of Electronic Engineering, Politeknik Negeri Padang, Indonesia
Dwiny Meidelfi, Department of Information Technology, Politeknik Negeri Padang, Indonesia
Tri Lestari, Department of Information Technology, Politeknik Negeri Padang, Indonesia
Fanni Sukma, Department of Information Technology, Politeknik Negeri Padang, Indonesia
I.S Mutia, Department of Information Technology, Politeknik Negeri Padang, Indonesia

DOI: https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v7i1.29672

Abstract

The cosmetics industry necessitates efficient inventory management to balance customer demand with stock control. This case study explores how Liza Cosmetics Shop optimized inventory for Lip Cream Implora 01, a popular product, using data-driven forecasting techniques. Traditional trend-based methods often resulted in inaccurate forecasts. This study proposed implementing the SDLC Waterfall Model to apply two forecasting techniques: Least Squares and Double Moving Average. Historical sales data (April 2021 - June 2022) was analyzed to identify demand patterns, seasonality, and trends. The Least Squares method was chosen for its suitability in capturing stable, linear relationships between sales and time, while the Double Moving Average method catered to data exhibiting both long-term trends and short-term fluctuations. Rigorous testing using white-box and black-box methods ensured the accurate functionality and system behavior of the implemented models. The Mean Absolute Percentage Error (MAPE) determined the method best suited for predicting July 2022 demand. This case study contributes insights into data-driven inventory management in cosmetics, highlighting benefits such as optimized stock levels, reduced costs, and enhanced customer satisfaction through improved demand fulfillment. This studys’ limitations including unforeseen marketing campaigns and economic fluctuations impacting forecasts were acknowledged. Despite these challenges, the study emphasizes the potential of data-driven techniques to optimize inventory management and meet customer demands effectively.

Resumen

La industria cosmética requiere una gestión eficiente del inventario para equilibrar la demanda de los clientes con el control de las existencias. Este estudio de caso explora cómo Liza Cosmetics Shop optimizó el inventario de Lip Cream Implora 01, un producto popular, mediante técnicas de previsión basadas en datos. Los métodos tradicionales basados en tendencias a menudo dieron lugar a previsiones inexactas. Este estudio propuso implementar el modelo SDLC Waterfall para aplicar dos técnicas de previsión: Mínimos Cuadrados y Media Móvil Doble. Los datos históricos de ventas (abril de 2021 - junio de 2022) se analizaron para identificar patrones de demanda, estacionalidad y tendencias. El método de Mínimos Cuadrados fue seleccionado por su idoneidad para captar relaciones estables y lineales entre las ventas y el tiempo, mientras que el método de Media Móvil Doble se adaptó a datos que presentan tanto tendencias a largo plazo como fluctuaciones a corto plazo. Las pruebas rigurosas mediante métodos de caja blanca y caja negra garantizaron el funcionamiento preciso y el comportamiento del sistema de los modelos implementados. El Error Porcentual Absoluto Medio (MAPE) determinó el método más adecuado para predecir la demanda de julio de 2022. Este estudio de caso aporta información sobre la gestión del inventario basada en datos en la industria cosmética, destacando beneficios como niveles de existencias optimizados, reducción de costos y mayor satisfacción del cliente mediante una mejor atención de la demanda. Se reconocieron las limitaciones de este estudio, incluidas las campañas de marketing imprevistas y las fluctuaciones económicas que afectan las previsiones. A pesar de estos desafíos, el estudio destaca el potencial de las técnicas basadas en datos para optimizar la gestión del inventario y satisfacer eficazmente las demandas de los clientes.

Keywords: Industry, innovation and infrastructure, Cosmetics industry, Management production, Demand prediction

Palabras clave: industria, innovación e infraestructura, industria cosmética, gestión de la producción, predicción de la demanda

How to Cite: Yondri, S., Meidelfi, D., Lestari, T., Sukma, F., & Mutia, I. (2024). Comparative analysis of the least squares method and double moving average technique for forecasting product inventory. Teknomekanik, 7(1), 74–84. https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v7i1.29672

Application of ground penetrating radar for evaluating foundation structure condition after earthquake

Aplicación del radar de penetración terrestre para evaluar el estado de la estructura de cimentación después de un terremoto

Risma Apdeni, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Negeri Padang, Indonesia
Zel Citra, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Mercu Buana, Indonesia
Fitra Rifwan, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Negeri Padang, Indonesia
Prima Yane Putri, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Negeri Padang, Indonesia
Nevy Sandra, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Negeri Padang, Indonesia
Yosie Malinda, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Mercu Buana, Indonesia
Paksi Dwiyanto Wibowo, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Mercu Buana, Indonesia
Reza Ferial Ashad, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Mercu Buana, Indonesia
Annisa Prita Melinda, Department of Architecture and Civil Engineering, Toyohashi University of Technology, Japan

DOI: https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v7i1.26772

Abstract

At the time of seismic activity, the failure of the foundation structure will lead to building damage. When the West Pasaman 2022 earthquake occurred, PT. XYZ is constructing a feed mill tower. Since strong earthquake shocks were felt at the project location, foundation structure evaluation is needed to ensure the safety of the building. Ground Penetrating Radar (GPR) is a tool that is widely used to detect subsurface conditions. This study used GPR as a non-destructive testing technique to evaluate the condition of the foundation structure. The building evaluated is a high-rise steel building, using spun pile foundation. GPR test was carried out in specified lanes, with measurement tracks set at 10 lanes. Any cracks or fractures on the foundation will be indicated by the interruption of waves at the point of the crack or fracture. The GPR test results from readings of electromagnetic wave propagation showed that waves can reach the end of each foundation tested, ranging from 17.10 m to 17.82 m deep. It means that there are no cracks or fractures found on the slab, pile cap, or foundation. Analysis results showed that all slabs and pile caps thicknesses and the detected foundation piles depths are in accordance with the foundation design, which means that the foundations are still in good condition.

Resumen

Durante una actividad sísmica, la falla de la estructura de cimentación provocará daños en el edificio. Cuando ocurrió el terremoto de West Pasaman de 2022, PT. XYZ estaba construyendo una torre de molino de alimento. Debido a que se sintieron fuertes sacudidas del terremoto en el lugar del proyecto, fue necesaria una evaluación de la estructura de cimentación para garantizar la seguridad del edificio. El radar de penetración terrestre (GPR) es una herramienta ampliamente utilizada para detectar condiciones subsuperficiales. En este estudio se utilizó GPR como técnica de ensayo no destructivo para evaluar el estado de la estructura de cimentación. El edificio evaluado es un edificio de acero de gran altura que utiliza una cimentación de pilotes hincados de hormigón centrifugado (spun pile). La prueba GPR se realizó en carriles especificados, con las trayectorias de medición establecidas en 10 carriles. Cualquier grieta o fractura en la cimentación se indicaría mediante la interrupción de las ondas en el punto de la grieta o fractura. Los resultados de la prueba GPR, obtenidos mediante la lectura de la propagación de ondas electromagnéticas, mostraron que las ondas podían alcanzar el extremo de cada cimentación ensayada, con profundidades que oscilaban entre 17,10 m y 17,82 m. Esto significa que no se encontraron grietas ni fracturas en la losa, el cabezal de pilote ni la cimentación. Los resultados del análisis mostraron que todos los espesores de las losas y los cabezales de pilotes, así como las profundidades de los pilotes de cimentación detectados, están de acuerdo con el diseño de la cimentación, lo que significa que las cimentaciones todavía se encuentran en buenas condiciones.

Keywords: Sustainable cities and communities, Mitigation and disaster risk reduction, Steel Tower, Indo-Australian plate

Palabras clave: ciudades y comunidades sostenibles, mitigación y reducción del riesgo de desastres, torre de acero, placa indoaustraliana

How to Cite: Apdeni, R., Citra, Z., Rifwan, F., Putri, P. Y., Sandra, N., Malinda, Y., Wibowo, P. D., Ashadi, R. F., & Melinda, A. P. (2024). Application of ground penetrating radar for evaluating foundation structure condition after earthquake. Teknomekanik, 7(1), 85–100. https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v7i1.26772

Enhanced durability and tribological performance of polyvinyl alcohol/layered double hydroxide/tannic acid composites under repeated swelling cycles

Mayor durabilidad y rendimiento tribológico de compuestos de alcohol polivinílico/hidróxido doble laminar/ácido tánico bajo ciclos repetidos de hinchamiento

Dieter Rahmadiawan, Department of Mechanical Engineering, National Cheng Kung University, Taiwan
Shih-Chen Shi, Department of Mechanical Engineering, National Cheng Kung University, Taiwan
Wei-Ting Zhuang, Department of Mechanical Engineering, National Cheng Kung University, Taiwan
Eko Indrawan, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Negeri Padang, Indonesia
Yolli Fernanda, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Negeri Padang, Indonesia
Budi Syahri, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Negeri Padang, Indonesia
Irzal Irzal, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Negeri Padang, Indonesia

DOI: https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v7i2.32872

Abstract

In recent years, the exploration of polyvinyl alcohol (PVA) composites has garnered significant attention due to their versatility applications in aqueous environments. However, despite their promise, neat PVA exhibit limitations such as significant mechanical degradation under repeated swelling cycles. This study investigates the durability and tribological performance of polyvinyl alcohol (PVA) composites reinforced with nickel-iron layered double hydroxide (LDH) and tannic acid (TA) under repeated swelling cycles. Building on previous research that explored composite preparation and initial characterization, this research emphasizes the effects of cyclic swelling on wear resistance, friction behavior, and mechanical properties. Tribological tests were conducted to evaluate the coefficient of friction (COF) and wear rate before and after multiple swelling cycles, alongside tensile strength and strain measurements. The results revealed that the PVA/TA2/LDH2 composite, containing the highest additive content, exhibited the lowest wear rate of 11.52 × 10⁻⁵ mm³/Nm after 3 swelling cycles, demonstrating superior resistance to material degradation. Although PVA/TA2/LDH1 exhibited a slightly lower COF, its wear rate was higher due to reduced reinforcement. Compared to neat PVA, which showed a COF increase from 0.45 to 0.53, the PVA/LDH/TA composites retained their tribological stability, with only a marginal increase in COF and wear rate. Similarly, tensile strength of PVA/TA2/LDH2 decreased by only 11% after 3 cycles (from 33.3 MPa to 30 MPa), while neat PVA experienced a 25.5% reduction (from 30 MPa to 22.5 MPa). These findings highlight the potential of PVA/LDH/TA composites for applications in aqueous environments, offering significantly enhanced long-term performance and reliability.

Resumen

En los últimos años, la investigación sobre compuestos de alcohol polivinílico (PVA) ha recibido una atención considerable debido a sus aplicaciones versátiles en entornos acuosos. Sin embargo, a pesar de su potencial, el PVA puro presenta limitaciones, como una degradación mecánica significativa bajo ciclos repetidos de hinchamiento. Este estudio investiga la durabilidad y el rendimiento tribológico de compuestos de alcohol polivinílico (PVA) reforzados con hidróxido doble laminar (LDH) de níquel-hierro y ácido tánico (TA) bajo ciclos repetidos de hinchamiento. Basándose en investigaciones previas que exploraron la preparación de los compuestos y su caracterización inicial, esta investigación hace hincapié en los efectos del hinchamiento cíclico sobre la resistencia al desgaste, el comportamiento de fricción y las propiedades mecánicas. Se realizaron ensayos tribológicos para evaluar el coeficiente de fricción (COF) y la tasa de desgaste antes y después de múltiples ciclos de hinchamiento, junto con mediciones de la resistencia a la tracción y la deformación. Los resultados revelaron que el compuesto PVA/TA2/LDH2, que contiene el mayor contenido de aditivos, presentó la menor tasa de desgaste, de 11,52 × 10⁻⁵ mm³/Nm, después de 3 ciclos de hinchamiento, demostrando una mayor resistencia a la degradación del material. Aunque PVA/TA2/LDH1 presentó un COF ligeramente inferior, su tasa de desgaste fue mayor debido al menor refuerzo. En comparación con el PVA puro, que mostró un aumento del COF de 0,45 a 0,53, los compuestos PVA/LDH/TA mantuvieron su estabilidad tribológica, con solo un aumento marginal del COF y de la tasa de desgaste. De manera similar, la resistencia a la tracción de PVA/TA2/LDH2 disminuyó solo un 11% después de 3 ciclos (de 33,3 MPa a 30 MPa), mientras que el PVA puro experimentó una reducción del 25,5% (de 30 MPa a 22,5 MPa). Estos resultados destacan el potencial de los compuestos PVA/LDH/TA para aplicaciones en entornos acuosos, ofreciendo un rendimiento y una fiabilidad a largo plazo significativamente mejorados.

Keywords: polyvinyl alchohol, LDH, tannic acid, swelling test

Palabras clave: alcohol polivinílico, LDH, ácido tánico, ensayo de hinchamiento

How to Cite: Rahmadiawan, D., Shi, S.-C., Zhuang, W.-T., Indrawan, E., Fernanda, Y., Syahri, B., & Irzal, I. (2024). Enhanced durability and tribological performance of polyvinyl alcohol/layered double hydroxide/tannic acid composites under repeated swelling cycles. Teknomekanik, 7(2), 101–111. https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v7i2.32872

Vapor compression refrigeration system with air and water cooled condenser: Analysis of thermodynamic behavior and energy efficiency ratio

Sistema de refrigeración por compresión de vapor con condensador refrigerado por aire y agua: análisis del comportamiento termodinámico y de la relación de eficiencia energética

Muji Setiyo, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Muhammadiyah Magelang, Indonesia
Retno Rusdjijati, Department of Industrial Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Muhammadiyah Magelang, Indonesia
Ilham Habibi, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Muhammadiyah Magelang, Indonesia
Muhamad Latifur Rochman, Center of Energy for Society and Industry (CESI), Universitas Muhammadiyah Magelang, Indonesia
Bagiyo Condro Purnomo, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Muhammadiyah Magelang, Indonesia
Fungky Dyan Pertiwi, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Muhammadiyah Magelang, Indonesia
Budi Waluyo, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Muhammadiyah Magelang, Indonesia
Rifky Ismail, Departement of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Diponegoro University, Indonesia
Aditya Kolakoti, School of Marine Engineering and Technology, Indian Maritime University, India

DOI: https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v7i2.31972

Abstract

This study presents the analysis of thermodynamic behavior and energy efficiency of a vapor compression refrigeration system with two types of condensers: air-cooled (ACC) and water-cooled (WCC). The main objective is to assess the system performance by comparing the Coefficient of Performance (COP) and Energy Efficiency Ratio (EER) under both condenser configurations. During a 12-hour test period, data on refrigerant pressure, temperature, and electrical energy consumption were collected and analyzed. The results show that the WCC system outperforms the ACC system, showing a 5.7% increase in heat rejection and a 4.2% increase in cooling capacity. In addition, the WCC system exhibits a lower compressor duty cycle and consumes less electrical energy, resulting in a higher total EER of 5.658 compared to ACC of 1.945. These findings suggest that integrating a water-cooled condenser into a refrigeration system can significantly improve energy efficiency and reduce operating costs, making it a viable option for commercial applications in tropical regions.

Resumen

Este estudio presenta el análisis del comportamiento termodinámico y la eficiencia energética de un sistema de refrigeración por compresión de vapor con dos tipos de condensadores: refrigerado por aire (ACC) y refrigerado por agua (WCC). El objetivo principal es evaluar el rendimiento del sistema comparando el Coeficiente de Rendimiento (COP) y la Relación de Eficiencia Energética (EER) bajo ambas configuraciones de condensador. Durante un período de prueba de 12 horas, se recopilaron y analizaron datos sobre la presión del refrigerante, la temperatura y el consumo de energía eléctrica. Los resultados muestran que el sistema WCC supera al sistema ACC, presentando un aumento del 5,7% en el rechazo de calor y un aumento del 4,2% en la capacidad de refrigeración. Además, el sistema WCC presenta un ciclo de trabajo del compresor más bajo y consume menos energía eléctrica, lo que da como resultado una EER total más alta de 5,658 en comparación con 1,945 para el ACC. Estos resultados sugieren que la integración de un condensador refrigerado por agua en un sistema de refrigeración puede mejorar significativamente la eficiencia energética y reducir los costos operativos, convirtiéndolo en una opción viable para aplicaciones comerciales en regiones tropicales.

Keywords: air cooled condenser, water cooled condenser, Energy Efficiency Ratio, coefficient of performance, thermodynamic behaviour

Palabras clave: condensador refrigerado por aire, condensador refrigerado por agua, relación de eficiencia energética, coeficiente de rendimiento, comportamiento termodinámico

How to Cite: Setiyo, M., Rusdjijati, R., Habibi, I., Rochman, M. L., Purnomo, B. C., Pertiwi, F. D., Waluyo, B., Ismail, R., & Kolakoti, A. (2024). Vapor compression refrigeration system with air and water cooled condenser: Analysis of thermodynamic behavior and energy efficiency ratio. Teknomekanik, 7(2), 112–125. https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v7i2.31972

Infiltration capacity based on soil geophysical constants using artificial infiltration in residential land

Capacidad de infiltración basada en constantes geofísicas del suelo mediante infiltración artificial en terrenos residenciales

Totoh Andayono, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Negeri Padang, Indonesia
Mas Mera, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Andalas, Indonesia
Junaidi Junaidi, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Andalas, Indonesia
Dalrino Dalrino, Department of Civil Engineering, Politeknik Negeri Padang, Indonesia

DOI: https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v7i2.31372

Abstract

Conversion of catch-land into residential land in urban areas reduces infiltration, and increases surface flow and flood risk. Artificial infiltration is a potential solution to increase infiltration capacity, but its effectiveness is highly dependent on the physical characteristics of the soil, including geophysical constants. This study aims to determine the level of infiltration capacity based on the value of soil geophysical constants using artificial infiltration in residential land in Padang. Measurements were carried out using the Horton method and double-ring infiltrometer in several residential locations. The study results show that the soil characteristics of residential land in Padang consist of the soil texture of sand, loamy sand, and sandy loam, which have high moisture content, large fill weight, and low porosity, causing low infiltration rate and high surface flow. Artificial infiltration can significantly increase the infiltration capacity, especially on sandy soils with high hydraulic conductivity. The soil geophysical constant, k, is classified according to field measurement results. In the lower range of 1.2 < k ≤ 1.9, the average infiltration capacity was found at 625.1 mm/hour. Within the interval of 1.9 < k ≤ 2.6, the mean capacity decreased to 587.7 mm/hour, but in the upper interval of 2.6 < k ≤ 3.3, the average infiltration capacity was 499 mm/hour. Large soil geophysical constants reveal higher infiltration capacity, while small geophysical constants indicate low infiltration capacity.

Resumen

La conversión de terrenos de captación en terrenos residenciales en áreas urbanas reduce la infiltración y aumenta el flujo superficial y el riesgo de inundaciones. La infiltración artificial es una solución potencial para aumentar la capacidad de infiltración, pero su eficacia depende en gran medida de las características físicas del suelo, incluidas las constantes geofísicas. Este estudio tiene como objetivo determinar el nivel de capacidad de infiltración basado en el valor de las constantes geofísicas del suelo mediante infiltración artificial en terrenos residenciales de Padang. Las mediciones se realizaron utilizando el método de Horton y un infiltrómetro de doble anillo en varias ubicaciones residenciales. Los resultados del estudio muestran que las características del suelo de los terrenos residenciales de Padang consisten en texturas de arena, arena franca y franco arenoso, que presentan un alto contenido de humedad, un elevado peso de relleno y una baja porosidad, lo que provoca una baja tasa de infiltración y un alto flujo superficial. La infiltración artificial puede aumentar significativamente la capacidad de infiltración, especialmente en suelos arenosos con alta conductividad hidráulica. La constante geofísica del suelo, k, se clasifica de acuerdo con los resultados de las mediciones de campo. En el rango inferior de 1.2 < k ≤ 1.9, se encontró una capacidad de infiltración promedio de 625.1 mm/hora. Dentro del intervalo de 1.9 < k ≤ 2.6, la capacidad media disminuyó a 587.7 mm/hora, pero en el intervalo superior de 2.6 < k ≤ 3.3, la capacidad de infiltración promedio fue de 499 mm/hora. Las constantes geofísicas grandes del suelo indican una mayor capacidad de infiltración, mientras que las constantes geofísicas pequeñas indican una baja capacidad de infiltración.

Keywords: infiltration capacity, artificial infiltration, residential land, geophysical constants

Palabras clave: capacidad de infiltración, infiltración artificial, terrenos residenciales, constantes geofísicas

How to Cite: Andayono, T., Mera, M., Junaidi, J., & Dalrino, D. (2024). Infiltration capacity based on soil geophysical constants using artificial infiltration in residential land. Teknomekanik, 7(2), 126–138. https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v7i2.31372

The conversion of nata de coco bacterial cellulose into cellulose nanofibers using high shear mixer with eco-friendly fluid dynamics method

Conversión de celulosa bacteriana de nata de coco en nanofibras de celulosa mediante un mezclador de alto cizallamiento con un método de dinámica de fluidos ecológico

Amun Amri, Department of Chemical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Riau, Indonesia
Diana Eka Putri, Department of Chemical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Riau, Indonesia
Dhina Febryza, Department of Chemical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Riau, Indonesia
Salsabilla Diva Voadi, Department of Chemical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Riau, Indonesia
Syelvia Putri Utami, Department of Chemical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Riau, Indonesia
Hussein A. Miran, Department of Physics, College of Education for Pure Science, Ibn Al-Haitham, University of Baghdad, Iraq
M. Mahbubur Rahman, Department of Physics, Jahangirnagar University, Bangladesh

DOI: https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v7i2.32972

Abstract

Nanocellulose is widely applied in various fields due to its superior characteristics. Several methods have been developed to synthesize it, but they still have limitedness as being non-eco-friendly and inefficient use. Therefore, the synthesis of nanocellulose from sustainable sources is being developed using a simple and eco-friendly method. This study successfully produced a low viscosity gel suspension of cellulose nanofibers (CNF) from bacterial cellulose (BC) derived from Nata de Coco using a high shear mixer (HSM). The mixture of BC and water in a 1:1 ratio was processed with various rotational speeds and times in the HSM. The suspension result was characterized using an Ostwald viscometer, UV-vis spectrophotometer, lux meter, scanning electron microscopy (SEM), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), particle size analyzer (PSA), and x-ray diffraction (XRD). Based on the characterization, it was confirmed that higher rotational speeds and extended processing times reduced the suspension viscosity and increased light transmittance, indicating a reduction in BC size to the submicron/nanometer scale. The best light transmittance was achieved with the HSM at 4500 rpm for 180 min, resulting in a viscosity drop from 232.67 mPa.s to 1.45 mPa.s. Scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD) analysis showed that the CNF retained its fibrous structure with nanometer-scale widths and high porosity without significant changes in crystallinity.

Resumen

La nanocelulosa se aplica ampliamente en diversos campos debido a sus características superiores. Se han desarrollado varios métodos para sintetizarla, pero estos todavía presentan limitaciones por ser poco ecológicos y por su uso ineficiente. Por lo tanto, se está desarrollando la síntesis de nanocelulosa a partir de fuentes sostenibles mediante un método simple y ecológico. Este estudio produjo con éxito una suspensión de gel de baja viscosidad de nanofibras de celulosa (CNF) a partir de celulosa bacteriana (BC) derivada de Nata de Coco utilizando un mezclador de alto cizallamiento (HSM). La mezcla de BC y agua en una proporción de 1:1 se procesó con diversas velocidades de rotación y tiempos en el HSM. La suspensión resultante se caracterizó utilizando un viscosímetro de Ostwald, un espectrofotómetro UV-vis, un medidor de lux, microscopía electrónica de barrido (SEM), espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR), un analizador de tamaño de partículas (PSA) y difracción de rayos X (XRD). Con base en la caracterización, se confirmó que velocidades de rotación más altas y tiempos de procesamiento prolongados redujeron la viscosidad de la suspensión y aumentaron la transmitancia de luz, lo que indica una reducción del tamaño de la BC hasta la escala submicrométrica/nanométrica. La mejor transmitancia de luz se obtuvo con el HSM a 4500 rpm durante 180 min, lo que resultó en una disminución de la viscosidad de 232.67 mPa.s a 1.45 mPa.s. Los análisis mediante microscopía electrónica de barrido (SEM) y difracción de rayos X (XRD) mostraron que las CNF conservaron su estructura fibrosa, con anchos a escala nanométrica y alta porosidad, sin cambios significativos en la cristalinidad.

Keywords: high shear mixer, bacterial cellulose, cellulose nanofibers, viscosity, light transmittance

Palabras clave: mezclador de alto cizallamiento, celulosa bacteriana, nanofibras de celulosa, viscosidad, transmitancia de luz

How to Cite: Amri, A., Putri, D. E., Febryza, D., Voadi, S. D., Utami, S. P., Miran, H. A., & Rahman, M. M. (2024). The conversion of nata de coco bacterial cellulose into cellulose nanofibers using high shear mixer with eco-friendly fluid dynamics method. Teknomekanik, 7(2), 139–155. https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v7i2.32972

Transformative process: Crafting imines from nitrobenzene and benzyl alcohol coupling with cerium oxide modified mesoporous SBA-15

Proceso transformador: Síntesis de iminas mediante el acoplamiento de nitrobenceno y alcohol bencílico con SBA-15 mesoporoso modificado con óxido de cerio

Soumini Chandralayam, Department of Chemistry, Mes Keveeyam College Valanchery Keveeyam College, India
Sugunan Sankaran, Department of Applied Chemistry, Cochin University of Science and Technology, India

DOI: https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v7i2.31772

Abstract

A low-cost and eco-friendly cerium oxide modified mesoporous SBA-15 catalyst was developed by wet impregnation. It enables sequential oxidation of benzyl alcohol and reduction of nitrobenzene, followed by imine formation in a single and solvent-free system. Characterization confirms homogeneous cerium oxide dispersion, high stability, and enhanced redox properties. The optimized catalyst demonstrates excellent conversion and selectivity, attributed to the mesoporous SBA support, acidic properties, and cerium's redox functionality. Elevated temperatures enhance benzyl alcohol dehydration and hydrogen diffusion, facilitating intermediate aniline formation by a borrowing-hydrogen mechanism and followed by imine synthesis. It eliminates solvents, reduces byproducts, and achieves high atom economy and renewability. It presents a significant advance in sustainable catalysis. The catalyst's robustness and ease of recovery strengthen its practicality for repeated cycles. The findings provide a scalable and energy-efficient solution for greener imine synthesis with potential applications in industrial processes requiring efficient and eco-friendly chemical production. It ensures minimal environmental impact and offers a cost-effective pathway for high-value chemical synthesis. This study supports the SDGs by promoting sustainable industrial practices through the development of a low-cost and eco-friendly catalyst that reduces environmental impact, enhances energy efficiency, and contributes to greener chemical production.

Resumen

Se desarrolló un catalizador de SBA-15 mesoporoso modificado con óxido de cerio, de bajo costo y ecológico, mediante impregnación húmeda. Este permite la oxidación secuencial del alcohol bencílico y la reducción del nitrobenceno, seguida de la formación de iminas en un único sistema sin disolventes. La caracterización confirma una dispersión homogénea del óxido de cerio, una alta estabilidad y propiedades redox mejoradas. El catalizador optimizado demuestra una excelente conversión y selectividad, atribuibles al soporte de SBA mesoporoso, las propiedades ácidas y la funcionalidad redox del cerio. Las temperaturas elevadas mejoran la deshidratación del alcohol bencílico y la difusión de hidrógeno, facilitando la formación del intermedio anilina mediante un mecanismo de préstamo de hidrógeno, seguida de la síntesis de iminas. Elimina los disolventes, reduce los subproductos y logra una alta economía atómica y renovabilidad. Esto representa un avance significativo en la catálisis sostenible. La robustez del catalizador y su facilidad de recuperación refuerzan su practicidad para ciclos repetidos. Los resultados proporcionan una solución escalable y energéticamente eficiente para una síntesis de iminas más ecológica, con aplicaciones potenciales en procesos industriales que requieren una producción química eficiente y respetuosa con el medio ambiente. Garantiza un impacto ambiental mínimo y ofrece una vía rentable para la síntesis de productos químicos de alto valor. Este estudio contribuye a los ODS mediante la promoción de prácticas industriales sostenibles a través del desarrollo de un catalizador de bajo costo y ecológico que reduce el impacto ambiental, mejora la eficiencia energética y contribuye a una producción química más ecológica.

Keywords: mesoporous SBA-15, imine formation, ceria, catalyst development

Palabras clave: SBA-15 mesoporoso, formación de iminas, ceria, desarrollo de catalizadores

How to Cite: Chandralayam, S., & Sankaran, S. (2024). Transformative process: Crafting imines from nitrobenzene and benzyl alcohol coupling with cerium oxide modified mesoporous SBA-15. Teknomekanik, 7(2), 156–175. https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v7i2.31772

Classifying four maturity categories of coffee cherry using CNN-VGG19

Clasificación de cuatro categorías de madurez de cerezas de café mediante CNN-VGG19

Dominic Olango Cagadas, Department of Electronics Technology, University of Science and Technology of Southern Philippines, Philippines
Dwi Sudarno Putra, Department of Automotive Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Negeri Padang, Indonesia
Kristine Mae Paboreal Dunque, Department of Electronics Technology, University of Science and Technology of Southern Philippines, Philippines
Meri Azmi, Department of Information Technology, Politeknik Negeri Padang, Indonesia

DOI: https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v7i2.31072

Abstract

The local coffee farmers employ manual inspection to identify the maturity of coffee cherries that are inefficient in labor and time. Thus, the objective of this study is to develop a CNN-VGG19 algorithm model that can accurately detect the maturity image of coffee cherry samples, and classify them into: unripe, semi-ripe, ripe, and overripe categories. The proposed solution will provide local coffee farmers with an automated and more accurate classification of the quality of coffee cherries. The visual geometry group-19 was employed to increase the object recognition model performance of the proposed algorithm while maintaining higher accuracy and quicker throughput, thus increasing revenues. The images are utilized as training and test set data. They were then processed by using the feature extraction of CNN-VGG19 deep learning model, and got four coffee cherry maturity classes. The model architecture attained a 90.00 % accuracy. Furthermore, the increase in both the validation and training accuracy graph with a corresponding decrease in both the validation and training loss graph propounds that the model performance has improved.

Resumen

Los agricultores locales de café emplean una inspección manual para identificar la madurez de las cerezas de café, lo cual resulta ineficiente en términos de mano de obra y tiempo. Por lo tanto, el objetivo de este estudio es desarrollar un modelo de algoritmo CNN-VGG19 que pueda detectar con precisión la imagen de madurez de muestras de cerezas de café y clasificarlas en las categorías: inmadura, semimadura, madura y sobremadura. La solución propuesta proporcionará a los agricultores locales de café una clasificación automatizada y más precisa de la calidad de las cerezas de café. El visual geometry group-19 se empleó para aumentar el rendimiento del modelo de reconocimiento de objetos del algoritmo propuesto, manteniendo al mismo tiempo una mayor precisión y un procesamiento más rápido, aumentando así los ingresos. Las imágenes se utilizaron como datos de entrenamiento y prueba. Posteriormente, se procesaron mediante la extracción de características del modelo de aprendizaje profundo CNN-VGG19, obteniéndose cuatro clases de madurez de las cerezas de café. La arquitectura del modelo alcanzó una precisión del 90.00 %. Además, el aumento tanto en el gráfico de precisión de validación como en el de entrenamiento, junto con la correspondiente disminución en los gráficos de pérdida de validación y entrenamiento, indica que el rendimiento del modelo ha mejorado.

Keywords: coffee fruit, convolutional neural network, image processing, object detection, visual geometry group

Palabras clave: fruto del café, red neuronal convolucional, procesamiento de imágenes, detección de objetos, visual geometry group

How to Cite: Cagadas, D. O., Putra, D. S., Dunque, K. M. P., & Azmi, M. (2024). Classifying four maturity categories of coffee cherry using CNN-VGG19. Teknomekanik, 7(2), 176–184. https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v7i2.31072

The impact of exponentially varying viscosity on magnetized tangent hyperbolic nanofluid over a nonlinear stretching sheet with PHF and PMF conditions

El impacto de la viscosidad con variación exponencial en un nanofluido magnetizado de tangente hiperbólica sobre una lámina de estiramiento no lineal con condiciones PHF y PMF

Mohamed Magdy Ghazy, Department of Mathematics, Faculty of Science (Men), Al-Azhar University, Egypt
Khalid Saad Mekheimer, Department of Mathematics, Faculty of Science (Men), Al-Azhar University, Egypt
Rabea Elshennawy Abo-Elkhair, Department of Basic Science, October High Institute of Engineering Technology-OHI, Egypt
Ahmed Mostafa Megahed, Department of Mathematics, Faculty of Science, Benha University, Egypt

DOI: https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v8i1.33772

Abstract

This article aims to explore the characteristics of tangent hyperbolic nanofluid flow over a nonlinear exponentially stretching sheet with suction or injection embedded in a Darcy porous medium. We consider a non-Newtonian magnetohydrodynamic fluid with prescribed surface temperature and temperature-dependent viscosity, relevant to applications in aerospace, automotive and marine engineering, electronic cooling, solar-energy systems, and filtration. Given its fundamental importance, the study of prescribed exponential order heat flux (PHF) and prescribed mass flux (PMF) of hyperbolic tangent nanofluid became a key in research aimed at improving the efficiency and performance of these systems. The partial differential equations are converted into ODES by using transformation procedure. The system of transformed equations is numerically solved by Chebyshev spectral method. Graphical results illustrate the impact of key parameters on concentration, velocity, and temperature profiles, while tabulated data report the local Nusselt number, Sherwood number, and skin friction coefficient. Our results show that increasing both the power-law index and the variable-viscosity parameter reduces the fluid’s velocity while elevating its temperature and concentration. The comparative analysis confirms a high degree of agreement with previous studies. This research holds significant importance as it focuses on the extensive utilization of tangent hyperbolic nanofluids in cooling electronic components that produce substantial heat during their operation.

Resumen

Este artículo tiene como objetivo explorar las características del flujo de nanofluido de tangente hiperbólica sobre una lámina de estiramiento exponencial no lineal con succión o inyección, incrustada en un medio poroso de Darcy. Consideramos un fluido magnetohidrodinámico no newtoniano con temperatura superficial prescrita y viscosidad dependiente de la temperatura, relevante para aplicaciones en ingeniería aeroespacial, automotriz y marina, refrigeración electrónica, sistemas de energía solar y filtración. Dada su importancia fundamental, el estudio del flujo de calor de orden exponencial prescrito (PHF) y del flujo másico prescrito (PMF) del nanofluido de tangente hiperbólica se convirtió en un aspecto clave de la investigación destinada a mejorar la eficiencia y el rendimiento de estos sistemas. Las ecuaciones diferenciales parciales se convierten en ODES mediante un procedimiento de transformación. El sistema de ecuaciones transformadas se resuelve numéricamente mediante el método espectral de Chebyshev. Los resultados gráficos ilustran el impacto de los parámetros clave sobre los perfiles de concentración, velocidad y temperatura, mientras que los datos tabulados presentan el número de Nusselt local, el número de Sherwood y el coeficiente de fricción superficial. Nuestros resultados muestran que el aumento tanto del índice de ley de potencia como del parámetro de viscosidad variable reduce la velocidad del fluido, mientras eleva su temperatura y concentración. El análisis comparativo confirma un alto grado de concordancia con estudios anteriores. Esta investigación tiene una importancia significativa, ya que se centra en la amplia utilización de nanofluidos de tangente hiperbólica para la refrigeración de componentes electrónicos que producen una cantidad considerable de calor durante su funcionamiento.

Keywords: tangent hyperbolic nanofluid, variable heated viscosity, exponential stretching sheet, PHF and PMF, chebyshev spectral method

Palabras clave: nanofluido de tangente hiperbólica, viscosidad calentada variable, lámina de estiramiento exponencial, PHF y PMF, método espectral de Chebyshev

How to Cite: Ghazy, M. M., Mekheimer, K. S., Abo-Elkhair, R. E., & Megahed, A. M. (2025). The impact of exponentially varying viscosity on magnetized tangent hyperbolic nanofluid over a nonlinear stretching sheet with PHF and PMF conditions. Teknomekanik, 8(1), 1–23. https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v8i1.33772

Evaluation and characterization of charcoal briquettes using damar binder for sustainable energy

Evaluación y caracterización de briquetas de carbón vegetal utilizando aglutinante de damar para energía sostenible

Hendri Nurdin, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Negeri Padang, Indonesia
Waskito Waskito, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Negeri Padang, Indonesia
Dani Harmanto, Department of Aeronautical Engineering, De Montfort University, United Kingdom
Purwantono Purwantono, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Negeri Padang, Indonesia
Andre Kurniawan, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Negeri Padang, Indonesia
Dori Yuvenda, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Negeri Padang, Indonesia
Yoszi Mingsih Anaperta, Department of Mining Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Negeri Padang, Indonesia

DOI: https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v8i1.33672

Abstract

Palm kernel shells have great potential as biomass and renewable energy sources. Its utilization has not been maximized which is only directly burned which causes air pollution. The accumulation of solid waste in the crude palm oil processing industry negatively impacts the environment. The research aims to determine the characteristics and quality of charcoal briquettes with palm kernel shell carbonization. The main findings of this study are the calorific value, water content, volatile matter, ash content, and fixed carbon in palm kernel shell charcoal briquettes with damar binder. The experimental research method was carried out by carbonizing the raw materials of palm kernel shell briquettes, applying various concentrations of damar binder mixtures. The technical parameters of briquette making were 10 MPa pressure, 60 mesh size, and different carbonization temperatures by furnace. The calorific and proximate were empirically measured by using a bomb calorimeter. This research produced palm kernel shell charcoal briquettes with a calorific value of 30.72 MJ/kg at a carbonization temperature of 500oC and concentration of 85%:15%, a moisture content of 5.18%, volatile matter of 32.72%, ash content of 2.81%, and fixed carbon of 57.90%. Palm kernel shell charcoal briquetting technology is potentially a recommended alternative solid fuel. Consequently, developing renewable energy that is environmentally friendly leads to achieve sustainable energy security. By utilizing waste, the negative impacts on the environment can be overcome and energy needs are also resolved.

Resumen

Las cáscaras de palmiste tienen un gran potencial como fuentes de biomasa y energía renovable. Su aprovechamiento no se ha maximizado, ya que únicamente se queman de forma directa, lo que provoca contaminación del aire. La acumulación de residuos sólidos en la industria de procesamiento de aceite de palma crudo afecta negativamente al medio ambiente. La investigación tiene como objetivo determinar las características y la calidad de las briquetas de carbón vegetal mediante la carbonización de cáscaras de palmiste. Los principales resultados de este estudio son el poder calorífico, el contenido de agua, la materia volátil, el contenido de cenizas y el carbono fijo en las briquetas de carbón vegetal de cáscara de palmiste con aglutinante de damar. El método de investigación experimental se llevó a cabo mediante la carbonización de las materias primas de las briquetas de cáscara de palmiste, aplicando diversas concentraciones de mezclas de aglutinante de damar. Los parámetros técnicos de fabricación de las briquetas fueron una presión de 10 MPa, un tamaño de 60 mesh y diferentes temperaturas de carbonización en un horno. El poder calorífico y el análisis proximal se midieron empíricamente utilizando un calorímetro de bomba. Esta investigación produjo briquetas de carbón vegetal de cáscara de palmiste con un poder calorífico de 30.72 MJ/kg a una temperatura de carbonización de 500oC y una concentración de 85%:15%, un contenido de humedad de 5.18%, materia volátil de 32.72%, contenido de cenizas de 2.81% y carbono fijo de 57.90%. La tecnología de briquetado de carbón vegetal de cáscara de palmiste constituye potencialmente un combustible sólido alternativo recomendado. En consecuencia, el desarrollo de energía renovable respetuosa con el medio ambiente contribuye a lograr la seguridad energética sostenible. Mediante el aprovechamiento de los residuos, se pueden superar los impactos negativos sobre el medio ambiente y también resolver las necesidades energéticas.

Keywords: affordable and clean energy, alternative energy, renewable energy, calorific value

Palabras clave: energía asequible y limpia, energía alternativa, energía renovable, poder calorífico

How to Cite: Nurdin, H., Waskito, W., Harmanto, D., Purwantono, P., Kurniawan, A., Yuvenda, D., & Anaperta, Y. M. (2025). Evaluation and characterization of charcoal briquettes using damar binder for sustainable energy. Teknomekanik, 8(1), 24–37. https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v8i1.33672

Characteristics of sisal-epoxy composite boards with sodium chloride-treated fibers at different treatment temperatures

Características de los tableros compuestos de sisal-epoxi con fibras tratadas con cloruro de sodio a diferentes temperaturas de tratamiento

Tamaryska Setyayunita, Department of Mechanical and Industrial Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Negeri Malang, Indonesia
Heru Suryanto, Department of Mechanical and Industrial Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Negeri Malang, Indonesia
Aminnudin Aminnudin, Department of Mechanical and Industrial Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Negeri Malang, Indonesia
Azlin Fazlina, Osman Faculty of Chemical Engineering & Technology, Universiti Malaysia Perlis, Malaysia
Uun Yanuhar, Department of Aquatic Resources Management, Universitas Brawijaya, Indonesia

DOI: https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v8i1.35572

Abstract

The growing environmental concerns associated with synthetic fibers have led to the increased adoption of bio-fibers as reinforcements in polymer composites. Sodium chloride (NaCl) is explored as a fiber treatment agent to enhance the adhesion between fibers and the matrix. The study aims to evaluate the effects of NaCl treatment on the characteristics of sisal fiber-epoxy composite boards. A completely randomized design was applied with three factors: treatment temperature (25 °C and 100 °C), NaCl concentration (1, 3, and 5 wt%), and composite board density (0.40, 0.60, and 0.80 g/cm³). Sisal fibers were soaked in NaCl solutions for one hour, rinsed, dried, and manually blended with epoxy at a ratio of 80:20 wt%. Composite board properties were observed according to the standards of JIS-A-5908, Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), and Scanning Electron Microscopy (SEM). Results indicated that increasing the NaCl concentration and treatment temperature significantly improved the properties of the composite board. The optimal parameters (5wt% NaCl, 100 °C, 0.80g/cm³) yielded a modulus of elasticity of 4.59±0.26 GPa, modulus of rupture of 18.88±0.03 MPa, and internal bond strength of 3.92±0.18 MPa, representing increases of 200.32%, 130.65%, and 218.70%, respectively. Thickness swelling decreased to 2.13±0.43% (48.14%) and water absorption to 8.95±0.05% (32.25%). These findings confirm that NaCl treatment is an eco-friendly method to enhance the mechanical strength and moisture resistance of biofiber composites. It also supports the development of high-performance composite boards.

Resumen

Las crecientes preocupaciones ambientales asociadas con las fibras sintéticas han llevado a una mayor adopción de fibras biológicas como refuerzos en compuestos poliméricos. El cloruro de sodio (NaCl) se estudia como agente de tratamiento de fibras para mejorar la adhesión entre las fibras y la matriz. El estudio tiene como objetivo evaluar los efectos del tratamiento con NaCl sobre las características de los tableros compuestos de fibra de sisal-epoxi. Se aplicó un diseño completamente aleatorizado con tres factores: temperatura de tratamiento (25 °C y 100 °C), concentración de NaCl (1, 3 y 5 wt%) y densidad del tablero compuesto (0.40, 0.60 y 0.80 g/cm³). Las fibras de sisal se sumergieron en soluciones de NaCl durante una hora, se enjuagaron, se secaron y se mezclaron manualmente con epoxi en una proporción de 80:20 wt%. Las propiedades de los tableros compuestos se evaluaron de acuerdo con las normas JIS-A-5908, mediante Espectroscopía Infrarroja por Transformada de Fourier (FTIR) y Microscopía Electrónica de Barrido (SEM). Los resultados indicaron que el aumento de la concentración de NaCl y de la temperatura de tratamiento mejoró significativamente las propiedades del tablero compuesto. Los parámetros óptimos (5wt% de NaCl, 100 °C, 0.80g/cm³) produjeron un módulo de elasticidad de 4.59±0.26 GPa, un módulo de ruptura de 18.88±0.03 MPa y una resistencia de unión interna de 3.92±0.18 MPa, lo que representa aumentos del 200.32%, 130.65% y 218.70%, respectivamente. El hinchamiento en espesor disminuyó a 2.13±0.43% (48.14%) y la absorción de agua a 8.95±0.05% (32.25%). Estos resultados confirman que el tratamiento con NaCl es un método ecológico para mejorar la resistencia mecánica y la resistencia a la humedad de los compuestos de biofibras. También favorece el desarrollo de tableros compuestos de alto rendimiento.

Keywords: composite boards, mechanical properties, epoxy, NaCl treatment, sisal fiber

Palabras clave: tableros compuestos, propiedades mecánicas, epoxi, tratamiento con NaCl, fibra de sisal

How to Cite: Setyayunita, T. ., Suryanto, H., Aminnudin, A. ., Osman, A. F. ., & Yanuhar, U. (2025). Characteristics of sisal-epoxy composite boards with sodium chloride-treated fibers at different treatment temperatures. Teknomekanik, 8(1), 38–51. https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v8i1.35572

High-pressure adsorption isothermal on a novel microporous material from polyethylene terephthalate plastic waste in carbon dioxide capture applications

Isoterma de adsorción a alta presión en un material microporoso novedoso a partir de residuos plásticos de tereftalato de polietileno para aplicaciones de captura de dióxido de carbono

Awaludin Martin, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Riau, Indonesia
Erman Taer, Department of Physics, Faculty of Mathematics and Natural Sciences, Universitas Riau, Indonesia
Nasruddin Nasruddin, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Indonesia, Indonesia
Nur Khotimah, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Riau, Indonesia

DOI: https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v8i1.36172

Abstract

Carbon capture is a vital strategy for mitigating climate change by reducing industrial CO₂ emissions. Adsorption technology using microporous material shows significant promise. However, significant challenges persist in developing cost-effective and sustainable adsorbents. This study addresses this issue by simultaneously enabling CO₂ adsorption and plastic waste utilization through activated carbon derived from polyethylene terephthalate (PET). It was evaluated under isothermal conditions (27°C, 35°C, and 45°C) at pressures up to 3500 kPa. The maximum CO₂ adsorption capacity was 0.21313 kg/kg at 27°C and 3504.39 kPa, demonstrating the effectiveness of PET-derived activated carbon in capturing CO₂. The Toth isotherm model exhibited a strong fit with experimental data, with an R² of more than 99%. The Clausius-Clapeyron equation yielded an adsorption heat of 2223.66 kJ/kg using the Toth fitting, and the Chakraborty-Saha-Koyama model yielded a heat of 2383.65 kJ/kg, confirming strong adsorption potential. These results underline PET waste as a viable precursor for sustainable carbon capture adsorbents. Furthermore, the results provide essential data for developing numerical models to optimize adsorption-based carbon capture technologies

Resumen

La captura de carbono es una estrategia vital para mitigar el cambio climático mediante la reducción de las emisiones industriales de CO₂. La tecnología de adsorción que utiliza materiales microporosos presenta un potencial significativo. Sin embargo, persisten importantes desafíos en el desarrollo de adsorbentes rentables y sostenibles. Este estudio aborda esta cuestión al permitir simultáneamente la adsorción de CO₂ y la valorización de residuos plásticos mediante carbón activado derivado del tereftalato de polietileno (PET). Se evaluó en condiciones isotérmicas (27°C, 35°C y 45°C) a presiones de hasta 3500 kPa. La capacidad máxima de adsorción de CO₂ fue de 0.21313 kg/kg a 27°C y 3504.39 kPa, demostrando la eficacia del carbón activado derivado de PET para la captura de CO₂. El modelo de isoterma de Toth presentó un buen ajuste con los datos experimentales, con un R² superior al 99%. La ecuación de Clausius-Clapeyron produjo un calor de adsorción de 2223.66 kJ/kg utilizando el ajuste de Toth, mientras que el modelo de Chakraborty-Saha-Koyama produjo un calor de 2383.65 kJ/kg, confirmando un fuerte potencial de adsorción. Estos resultados destacan los residuos de PET como un precursor viable para adsorbentes sostenibles para la captura de carbono. Además, los resultados proporcionan datos esenciales para desarrollar modelos numéricos destinados a optimizar las tecnologías de captura de carbono basadas en adsorción

Keywords: carbon capture, adsorption isotherm, heat of adsorption, isosteric adsorption

Palabras clave: captura de carbono, isoterma de adsorción, calor de adsorción, adsorción isostérica

How to Cite: Martin, A., Taer, E., Nasruddin, N., & Khotimah, N. (2025). High-pressure adsorption isothermal on a novel microporous material from polyethylene terephthalate plastic waste in carbon dioxide capture applications. Teknomekanik, 8(1), 52–66. https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v8i1.36172

Microstructural and mechanical properties of 17-4PH stainless steel fabricated via material extrusion 3D printing

Propiedades microestructurales y mecánicas del acero inoxidable 17-4PH fabricado mediante impresión 3D por extrusión de material

Dang Long Cao, Department of Mechanical Engineering, Vinh Long University of Technology Education, Vietnam
Van Cuong Nguyen, Department of Mechanical Engineering, University of Transport and Communications, Vietnam
Van Nga Tran Thi, Department of Mechanical Engineering, University of Transport and Communications, Vietnam

DOI: https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v8i1.34872

Abstract

This study investigates the microstructural and mechanical properties of metal 3D printing products fabricated using material extrusion technology. It focuses on the critical post-processing stages: printing, washing, and sintering. A Markforged 3D printing system and 17-4 PH stainless steel material were utilized to assess the effect of printing orientation and sintering conditions on microstructural and mechanical properties of the final product. The results demonstrate that printing orientation and sintering conditions critically govern the microstructural and mechanical properties of the final product. During sintering, the microstructure undergoes significant phase transformation and densification, while micropores and shrinkage voids emerge due to capillary stresses during binder removal. Furthermore, the mechanical properties are significantly influenced by the combined effects of printing orientation and sintering conditions. Optimizing deposition parameters (printing orientations and sintering conditions) substantially enhances the mechanical performance of the final printed product.

Resumen

Este estudio investiga las propiedades microestructurales y mecánicas de productos de impresión 3D de metal fabricados mediante tecnología de extrusión de material. Se centra en las etapas críticas de posprocesamiento: impresión, lavado y sinterización. Se utilizaron un sistema de impresión 3D Markforged y material de acero inoxidable 17-4 PH para evaluar el efecto de la orientación de impresión y las condiciones de sinterización sobre las propiedades microestructurales y mecánicas del producto final. Los resultados demuestran que la orientación de impresión y las condiciones de sinterización determinan de manera crítica las propiedades microestructurales y mecánicas del producto final. Durante la sinterización, la microestructura experimenta una transformación de fase y una densificación significativas, mientras que aparecen microporos y vacíos de contracción debido a las tensiones capilares durante la eliminación del aglutinante. Además, las propiedades mecánicas están significativamente influenciadas por los efectos combinados de la orientación de impresión y las condiciones de sinterización. La optimización de los parámetros de deposición (orientaciones de impresión y condiciones de sinterización) mejora sustancialmente el rendimiento mecánico del producto final impreso.

Keywords: additive manufacturing, material extrusion technology, 3D Metal printing, microstructure

Palabras clave: fabricación aditiva, tecnología de extrusión de material, impresión 3D de metal, microestructura

How to Cite: Cao, D. L., Nguyen, V. C., & Thi, V. N. T. (2025). Microstructural and mechanical properties of 17-4PH stainless steel fabricated via material extrusion 3D printing. Teknomekanik, 8(1), 67–78. https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v8i1.34872

Durability performances of ferronickel slag aggregate and seawater concrete

Rendimiento de durabilidad de los agregados de escoria de ferroníquel y del hormigón con agua de mar

Nevy Sandra, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Negeri Padang, Indonesia
Muhammad Akbar Caronge, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Hasanuddin, Indonesia
Jati Sunaryati, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Andalas, Indonesia
Keiyu Kawaai, Department of Civil and Environmental Engineering, Faculty of Engineering, Ehime University, Japan
Willick Nsama, Department of Water Supply and Sanitation, Ministry of Water Development and Sanitation, Zambia
Yaumal Arbi, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Negeri Padang, Indonesia
Ari Syaiful Rahman Arifin, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Negeri Padang, Indonesia

DOI: https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v8i1.34572

Abstract

The rising demand for concrete in the building sector has resulted in the exhaustion of natural sand and freshwater supplies, leading to the pursuit of sustainable substitutes. Coastal areas have plentiful ferronickel slag (SL) and seawater (SW), which can be used to manufacture concrete. Nevertheless, the possibility of corrosion to steel reinforcement raises concerns that require further research. This investigation examines the mechanical and durability performance of concrete that incorporates SL as a partial replacement for fine aggregate and SW as a mixing component. The objective is to optimize SL content to improve compressive strength, resistance to chloride ions, and overall durability. Experimental results show that replacing 25% of the aggregate with SL yields the best combination of workability, strength, and durability, significantly enhancing compressive strength, decreasing porosity, and lessening chloride ion penetration, as evidenced by the Rapid Chloride Penetration Test (RCPT). Although seawater promotes early-age hydration and strength development, its extended use slightly diminishes compressive strength due to salt-induced micro-cracking. However, SL counters these effects, making SW–SL mixture a feasible and sustainable option for concrete production in coastal and resource-limited areas. A significant relationship between RCPT and compressive strength underscores the important role of SL in densifying the matrix and improving impermeability. The concrete mixture with 25% SL exhibits the lowest abrasion weight loss at 28 and 120 days, showing improved durability. This study highlights the potential of using SL and seawater to create eco-friendly and high-performance concrete for harsh environments.

Resumen

La creciente demanda de hormigón en el sector de la construcción ha provocado el agotamiento de las reservas de arena natural y agua dulce, lo que ha llevado a la búsqueda de sustitutos sostenibles. Las zonas costeras disponen de abundante escoria de ferroníquel (SL) y agua de mar (SW), que pueden utilizarse para fabricar hormigón. No obstante, la posibilidad de corrosión de las armaduras de acero plantea preocupaciones que requieren mayor investigación. Esta investigación examina el comportamiento mecánico y la durabilidad del hormigón que incorpora SL como sustitución parcial del agregado fino y SW como componente de mezclado. El objetivo es optimizar el contenido de SL para mejorar la resistencia a la compresión, la resistencia a los iones cloruro y la durabilidad general. Los resultados experimentales muestran que la sustitución del 25% del agregado por SL produce la mejor combinación de trabajabilidad, resistencia y durabilidad, mejorando significativamente la resistencia a la compresión, disminuyendo la porosidad y reduciendo la penetración de iones cloruro, como lo demuestra el Ensayo de Penetración Rápida de Cloruros (RCPT). Aunque el agua de mar favorece la hidratación a edades tempranas y el desarrollo de la resistencia, su uso prolongado disminuye ligeramente la resistencia a la compresión debido a la microfisuración inducida por las sales. Sin embargo, la SL contrarresta estos efectos, haciendo que la mezcla SW–SL sea una opción viable y sostenible para la producción de hormigón en zonas costeras y con recursos limitados. Una relación significativa entre el RCPT y la resistencia a la compresión pone de manifiesto el importante papel de la SL en la densificación de la matriz y la mejora de la impermeabilidad. La mezcla de hormigón con un 25% de SL presenta la menor pérdida de peso por abrasión a los 28 y 120 días, mostrando una mayor durabilidad. Este estudio destaca el potencial del uso de SL y agua de mar para crear hormigón ecológico y de alto rendimiento para entornos agresivos.

Keywords: workability, permeability, pozzolanicity, no poverty, sustainable cities and communities

Palabras clave: trabajabilidad, permeabilidad, puzolanidad, fin de la pobreza, ciudades y comunidades sostenibles

How to Cite: Sandra, N., Caronge, M. A., Sunaryati, J., Kawaai, K., Nsama, W., Arbi, Y., & Arifin, A. S. R. (2025). Durability performances of ferronickel slag aggregate and seawater concrete. Teknomekanik, 8(1), 79–98. https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v8i1.34572

Natural fiber substitution in glass fiber-reinforced plastics: A Tensile properties simulation

Sustitución de fibras naturales en plásticos reforzados con fibra de vidrio: una simulación de las propiedades de tracción

Alief Wikarta, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Indonesia
Chandya Andikusuma, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Indonesia
Julendra Ariatedja, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Indonesia
I Made Londen Batan, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Indonesia
Femiana Gapsari, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Brawijaya, Indonesia
Sze Wei Khoo, Department of Industrial Engineering, Universiti Tunku Abdul Rahman, Malaysia

DOI: https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v8i1.33472

Abstract

Glass fiber-reinforced polymer composite materials, commonly used for industrial axial flow fan blades due to their high strength-to-weight ratio, are environmentally criticized for their non-biodegradability. This concern has prompted the investigation of eco-friendly alternatives, such as sisal and kenaf as natural fibers. Although they generally have lower mechanical properties than synthetic fibers, they offer advantages in terms of biodegradability, cost, and density. This study aims to evaluate the feasibility of partially substituting glass fiber with unidirectional natural fibers kenaf and sisal in a 14-layer GFRP axial fan blade through numerical simulation. The research employed a finite element method (FEM) to simulate tensile testing in accordance with ASTM D-638 standards. Several hybrid layer configurations were analyzed, focusing on the number and position of natural fiber layers replacing glass fiber, particularly the glass roving (GR) layers. The simulation investigated how these substitutions influence the overall tensile stress and elastic modulus of the composite blade structure. The findings suggest that this substitution does not significantly affect tensile characteristics but substantially improves the biodegradability of the composite, resulting in a more environmentally friendly material without compromising mechanical performance.

Resumen

Los materiales compuestos de polímeros reforzados con fibra de vidrio, comúnmente utilizados para las palas de ventiladores industriales de flujo axial debido a su elevada relación resistencia-peso, son objeto de críticas ambientales por su falta de biodegradabilidad. Esta preocupación ha impulsado la investigación de alternativas ecológicas, como las fibras naturales de sisal y kenaf. Aunque generalmente presentan propiedades mecánicas inferiores a las de las fibras sintéticas, ofrecen ventajas en términos de biodegradabilidad, coste y densidad. Este estudio tiene como objetivo evaluar la viabilidad de sustituir parcialmente la fibra de vidrio por fibras naturales unidireccionales de kenaf y sisal en una pala de ventilador axial de GFRP de 14 capas mediante simulación numérica. La investigación empleó un método de elementos finitos (FEM) para simular el ensayo de tracción de acuerdo con las normas ASTM D-638. Se analizaron varias configuraciones de capas híbridas, centrándose en el número y la posición de las capas de fibras naturales que sustituyen a la fibra de vidrio, particularmente las capas de mecha de vidrio (GR). La simulación investigó cómo estas sustituciones influyen en la tensión de tracción global y el módulo elástico de la estructura de la pala compuesta. Los resultados sugieren que esta sustitución no afecta significativamente a las características de tracción, pero mejora sustancialmente la biodegradabilidad del compuesto, dando como resultado un material más respetuoso con el medio ambiente sin comprometer el rendimiento mecánico.

Keywords: finite element analysis, GFRP, hybrid composite, natural fiber, tensile test

Palabras clave: análisis de elementos finitos, GFRP, compuesto híbrido, fibra natural, ensayo de tracción

How to Cite: Wikarta, A., Andikusuma, C., Ariatedja, J., Batan, I. M. L., Gapsari, F., & Khoo, S. W. (2025). Natural fiber substitution in glass fiber-reinforced plastics: A Tensile properties simulation. Teknomekanik, 8(1), 99–116. https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v8i1.33472

Design, simulation, and static testing of an eco-friendly prosthetic foot using ramie-PLA composite

Diseño, simulación y ensayo estático de un pie protésico ecológico utilizando un compuesto de ramio-PLA

Iyan Sopiyan, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Indonesia, Indonesia
Tresna P. Soemardi, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Indonesia, Indonesia
Herry Purnomo, Aeronautics and Spaces Research Organization, National Research and Innovation Agency (BRIN), Indonesia
Olivier Polit, Laboratoire Energétique Mécanique Electromagnétisme, Université Paris Nanterre, France

DOI: https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v8i1.36572

Abstract

This study developed a sustainable lower-limb prosthetic prototype using biodegradable ramie fiber-reinforced PLA composite as its primary material. The design specifically addresses the needs of individuals with limb amputation while prioritizing environmental sustainability. PLA-based composites for structural biomedical applications—particularly those in lower-limb prosthetics—must meet rigorous mechanical and fatigue performance requirements under repetitive loading. This study investigates the development of a transtibial prosthetic foot prototype using a quasi-isotropic lay-up prepreg ramie-PLA composite fabricated via the hot press method. Material characterization was conducted per ASTM standards, and the design was evaluated using the Finite Element Method (FEM). The prototype underwent static testing according to ISO 22675 with a user load criterion. The laminate exhibited an ultimate tensile strength of 48.36 ± 0.95 MPa, an elastic modulus of 4.125 ± 0.25 GPa, and a flexural strength of 62.06 ± 3.43 MPa. FEM results showed that all normal and shear stresses during heel strike (17.78 MPa and 1.71 MPa) and toe-off (12.38 MPa and 5.69 MPa) phases remained below fatigue limits. Experimental static stresses were heel strike (12.72 MPa) and toe-off (20.09 MPa), both within safe operational limits. These findings highlight the structural viability and environmental sustainability of ramie-PLA composites, positioning them as a promising material for next-generation prosthetic foot development.

Resumen

Este estudio desarrolló un prototipo sostenible de prótesis de miembro inferior utilizando un compuesto de PLA reforzado con fibras de ramio biodegradables como material principal. El diseño aborda específicamente las necesidades de las personas con amputación de miembros, priorizando al mismo tiempo la sostenibilidad ambiental. Los compuestos basados en PLA para aplicaciones biomédicas estructurales, particularmente en prótesis de miembros inferiores, deben cumplir rigurosos requisitos de rendimiento mecánico y de fatiga bajo cargas repetitivas. Este estudio investiga el desarrollo de un prototipo de pie protésico transtibial utilizando un compuesto de ramio-PLA preimpregnado con disposición cuasi-isotrópica, fabricado mediante el método de prensado en caliente. La caracterización del material se realizó de acuerdo con las normas ASTM, y el diseño se evaluó mediante el Método de Elementos Finitos (FEM). El prototipo fue sometido a un ensayo estático de acuerdo con la norma ISO 22675 con un criterio de carga del usuario. El laminado presentó una resistencia última a la tracción de 48.36 ± 0.95 MPa, un módulo elástico de 4.125 ± 0.25 GPa y una resistencia a la flexión de 62.06 ± 3.43 MPa. Los resultados del FEM mostraron que todas las tensiones normales y cortantes durante las fases de apoyo del talón (17.78 MPa y 1.71 MPa) y despegue de los dedos (12.38 MPa y 5.69 MPa) permanecieron por debajo de los límites de fatiga. Las tensiones estáticas experimentales fueron de 12.72 MPa durante el apoyo del talón y de 20.09 MPa durante el despegue de los dedos, ambas dentro de los límites operativos seguros. Estos resultados destacan la viabilidad estructural y la sostenibilidad ambiental de los compuestos de ramio-PLA, posicionándolos como un material prometedor para el desarrollo de pies protésicos de próxima generación.

Keywords: ramie fibers, PLA, bio-composite, lower limb prosthetic foot, prosthetic design and development

Palabras clave: fibras de ramio, PLA, biocompuesto, pie protésico de miembro inferior, diseño y desarrollo de prótesis

How to Cite: Sopiyan, I., Soemardi, T. P., Purnomo, H., & Polit, O. (2025). Design, simulation, and static testing of an eco-friendly prosthetic foot using ramie-PLA composite. Teknomekanik, 8(1), 117–135. https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v8i1.36572

Performance analysis of soybean oil with CuO/Graphene hybrid additive nanoparticles as cutting fluid on CNC machining processes

Análisis del rendimiento del aceite de soja con nanopartículas aditivas híbridas de CuO/grafeno como fluido de corte en procesos de mecanizado CNC

Agus Setiawan, Mechanical Engineering Education Study Program, Universitas Pendidikan Indonesia, Indonesia
Poppy Puspitasari, Department of Mechanical and Industrial Engineering, Universitas Negeri Malang, Indonesia
Mohammad Tauviqirrahman, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Diponegoro, Indonesia
Diki Dwi Pramono, Centre of Advanced Material and Renewable Energy, Universitas Negeri Malang, Indonesia
Haipan Salam, Chemical Engineering Study Program, Universitas Pendidikan Indonesia, Indonesia

DOI: https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v8i2.42472

Abstract

This study investigates the performance of soybean oil-based nano-lubricants with CuO, graphene, and CuO/graphene hybrids under MQL-assisted CNC milling of AISI 1045 steel. The research aims to evaluate the thermophysical, rheological, and tribological properties of various lubricant formulations, including pure soybean oil and soybean oil with individual or hybrid nanoparticle additives. Nanoparticles were characterized by SEM, XRD, and FTIR, and fluid samples were evaluated for density, viscosity, thermal conductivity, sedimentation stability, and rheological behavior. Machining performance was assessed through tool wear, surface roughness, cutting temperature, wear debris morphology, and chip color analysis. Results showed that adding graphene nanoparticles significantly improved machining performance, achieving a surface roughness of 1.033 µm, tool wear of 0.0493 mm, and a cutting temperature of 46.1 °C, outperforming both conventional and alternative nanofluid formulations. Among all formulations, the graphene-based nanofluid delivered the lowest cutting temperature, surface roughness, and flank wear under MQL. The CuO/graphene hybrid improved performance relative to the base fluids but did not surpass the graphene formulation, indicating limited synergistic benefits under the present soybean oil-based-MQL conditions.

Resumen

Este estudio investiga el rendimiento de nanolubricantes a base de aceite de soja con CuO, grafeno e híbridos de CuO/grafeno durante el fresado CNC de acero AISI 1045 asistido por MQL. La investigación tiene como objetivo evaluar las propiedades termofísicas, reológicas y tribológicas de diversas formulaciones de lubricantes, incluido el aceite de soja puro y el aceite de soja con aditivos de nanopartículas individuales o híbridos. Las nanopartículas se caracterizaron mediante SEM, XRD y FTIR, y las muestras de fluido se evaluaron en cuanto a densidad, viscosidad, conductividad térmica, estabilidad de sedimentación y comportamiento reológico. El rendimiento del mecanizado se evaluó mediante el desgaste de la herramienta, la rugosidad superficial, la temperatura de corte, la morfología de los residuos de desgaste y el análisis del color de las virutas. Los resultados mostraron que la adición de nanopartículas de grafeno mejoró significativamente el rendimiento del mecanizado, alcanzando una rugosidad superficial de 1.033 µm, un desgaste de la herramienta de 0.0493 mm y una temperatura de corte de 46.1 °C, superando tanto a las formulaciones convencionales como a las formulaciones alternativas de nanofluidos. Entre todas las formulaciones, el nanofluido a base de grafeno presentó la menor temperatura de corte, rugosidad superficial y desgaste del flanco bajo MQL. El híbrido de CuO/grafeno mejoró el rendimiento con respecto a los fluidos base, pero no superó a la formulación de grafeno, lo que indica beneficios sinérgicos limitados bajo las condiciones actuales de MQL a base de aceite de soja.

Keywords: biolubricant, nanolubricant, minimum quantity lubrication, CNC milling, eco-friendly cutting fluid

Palabras clave: biolubricante, nanolubricante, lubricación de cantidad mínima, fresado CNC, fluido de corte ecológico

How to Cite: Setiawan, A., Puspitasari, P., Tauviqirrahman, M. ., Pramono, D. D., & Salam, H. (2025). Performance analysis of soybean oil with CuO/Graphene hybrid additive nanoparticles as cutting fluid on CNC machining processes. Teknomekanik, 8(2), 136–163. https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v8i2.42472

Investigation of corrosion, hardness, and wear rate of rice husk-zinc composite coating on A36 steel using dual anode electrolytic deposition technique

Investigación de la corrosión, dureza y tasa de desgaste del recubrimiento compuesto de cascarilla de arroz-zinc sobre acero A36 mediante la técnica de deposición electrolítica de doble ánodo

Samuel Ajayi, Department of Mechatronics Engineering, College of Agriculture, Engineering and Science, Bowen University, Nigeria
Peter Ikubanni, Department of Mechanical Engineering, College of Engineering, Landmark University, Nigeria
Peter Onu, Department of Mechatronics Engineering, College of Agriculture, Engineering and Science, Bowen University, Nigeria
Timothy A. Adekanye, Department of Mechanical Engineering, College of Engineering, Landmark University, Nigeria
Abideen T. Oyewo, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Osun State University, Nigeria
Olufemi Ajide, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, University of Ibadan, Nigeria

DOI: https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v8i2.42172

Abstract

Zinc-based composite coatings developed from synthetic ceramics (Si3N4, SiC, and Al2O3) have recently been employed as reinforcement to enhance their resistance to deterioration. However, there is limited literature on the utilization of ceramic particles sourced from agro-industrial wastes in the formulation of these coatings. This study investigated the effect of the surface improvement process (SIP) using rice husk (RH) nanoparticles on the hardness and wear rate of A36 steel. The A36 steel, zinc bar, and RH nanoparticles were procured and characterized using Energy Dispersive Spectroscopy (EDS). Four cathode specimens were produced, including an as-received specimen of A36 steel and two anodes of zinc. Four steel specimens coated with Zn-10RH(t25), Zn-10RH(t30), Zn-15RH(t25), and Zn-15RH(t30), denoted as S1, S2, S3, and S4, respectively, were developed with concentrations of 10 or 15 g/L and deposition times of 25 or 30 minutes at a constant cell voltage of 0.5 V. The as-received substrate steel was used as the control specimen (CS). The hardness and wear rate (WR) properties of the deposited samples were examined using Vickers hardness (HV) and a Pin-on-disc tribometer, respectively. All coated specimens exhibited substantial improvements in hardness and wear rate properties compared to CS (Hardness = 85.82±0.45 HV and WR = 2.45±0.34 g/min). For the coated specimens, the hardness and WR values ranged from 188.50 to 288.37 HV, 260.34 to 284.38 MPa, and 0.01 to 0.02 g/min, respectively. The inclusion of the coatings significantly enhanced the mechanical properties of the deposited specimens.

Resumen

Recientemente, se han empleado recubrimientos compuestos a base de zinc desarrollados a partir de cerámicas sintéticas (Si3N4, SiC y Al2O3) como refuerzo para mejorar su resistencia al deterioro. Sin embargo, existe literatura limitada sobre la utilización de partículas cerámicas procedentes de residuos agroindustriales en la formulación de estos recubrimientos. Este estudio investigó el efecto del proceso de mejora superficial (SIP) utilizando nanopartículas de cascarilla de arroz (RH) sobre la dureza y la tasa de desgaste del acero A36. El acero A36, la barra de zinc y las nanopartículas de RH fueron adquiridos y caracterizados mediante Espectroscopía de Energía Dispersiva (EDS). Se produjeron cuatro especímenes de cátodo, incluido un espécimen de acero A36 tal como se recibió y dos ánodos de zinc. Se desarrollaron cuatro especímenes de acero recubiertos con Zn-10RH(t25), Zn-10RH(t30), Zn-15RH(t25) y Zn-15RH(t30), denominados S1, S2, S3 y S4, respectivamente, con concentraciones de 10 o 15 g/L y tiempos de deposición de 25 o 30 minutos a un voltaje de celda constante de 0.5 V. El acero del sustrato tal como se recibió se utilizó como espécimen de control (CS). Las propiedades de dureza y tasa de desgaste (WR) de las muestras depositadas se examinaron mediante dureza Vickers (HV) y un tribómetro Pin-on-disc, respectivamente. Todos los especímenes recubiertos mostraron mejoras sustanciales en las propiedades de dureza y tasa de desgaste en comparación con CS (Dureza = 85.82±0.45 HV y WR = 2.45±0.34 g/min). Para los especímenes recubiertos, los valores de dureza y WR oscilaron entre 188.50 y 288.37 HV, 260.34 y 284.38 MPa, y 0.01 y 0.02 g/min, respectivamente. La incorporación de los recubrimientos mejoró significativamente las propiedades mecánicas de los especímenes depositados.

Keywords: electrodeposition, rice husk, zinc-base, composite coatings, A36 steel

Palabras clave: electrodeposición, cascarilla de arroz, a base de zinc, recubrimientos compuestos, acero A36

How to Cite: Ajayi, S., Ikubanni, P., Onu, P., Adekanye, T. A., Oyewo, A. T., & Ajide, O. (2025). Investigation of corrosion, hardness, and wear rate of rice husk-zinc composite coating on A36 steel using dual anode electrolytic deposition technique. Teknomekanik, 8(2), 164–182. https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v8i2.42172

SIWEC-R: A rank-sensitive improvement to SIWEC methodology

SIWEC-R: Una mejora sensible al rango de la metodología SIWEC

Do Duc Trung, School of Mechanical and Automotive Engineering, Hanoi University of Industry, Vietnam
Mehmet Özçalıcı, Kilis 7 Aralik Üniversitesi, Türkiye
Nazlı Ersoy, Osmaniye Korkut Ata University, Türkiye
Duong Van Duc, School of Mechanical and Automotive Engineering, Hanoi University of Industry, Vietnam
Nguyen Chi Bao, School of Mechanical and Automotive Engineering, Hanoi University of Industry, Vietnam
Nguyen Hoai Son, School of Mechanical and Automotive Engineering, Hanoi University of Industry, Vietnam

Abstract

Determining the weights of criteria is a critical step in ranking alternatives characterized by multiple, often conflicting criteria which is a core challenge in Multi-Criteria Decision Making (MCDM). This study introduces the SIWEC-R method, a novel two-stage approach that integrates the SIWEC and R methodology to achieve more accurate and reliable weighting of criteria. Alongside the SIWEC-R method, a new performance metric, the UTAC score, was introduced to capture ranking consistency and strength across various MCDM methods. To ensure a comprehensive evaluation, sensitivity analysis was extended to cover all possible subsets of alternatives, offering an unprecedented level of scrutiny. Comparative assessments across three diverse case studies demonstrated that SIWEC-R consistently outperforms the original SIWEC method, achieving higher Spearman rank correlation coefficients and demonstrating superior robustness under sensitivity analysis. These compelling results firmly establish SIWEC-R as a significant advancement in the field of criteria weighting, delivering enhanced decision-making reliability for complex and uncertain environments.

Resumen

La determinación de los pesos de los criterios es un paso crítico en la clasificación de alternativas caracterizadas por múltiples criterios, a menudo en conflicto, lo cual constituye un desafío central en la Toma de Decisiones Multicriterio (MCDM). Este estudio introduce el método SIWEC-R, un nuevo enfoque de dos etapas que integra la metodología SIWEC y R para lograr una ponderación de criterios más precisa y fiable. Junto con el método SIWEC-R, se introdujo una nueva métrica de rendimiento, la puntuación UTAC, para captar la consistencia y la solidez de la clasificación entre diversos métodos MCDM. Para garantizar una evaluación integral, el análisis de sensibilidad se amplió para abarcar todos los subconjuntos posibles de alternativas, ofreciendo un nivel de escrutinio sin precedentes. Las evaluaciones comparativas realizadas en tres estudios de caso diversos demostraron que SIWEC-R supera sistemáticamente al método SIWEC original, al alcanzar coeficientes de correlación de rangos de Spearman más altos y demostrar una robustez superior bajo el análisis de sensibilidad. Estos resultados establecen firmemente a SIWEC-R como un avance significativo en el campo de la ponderación de criterios, proporcionando una mayor fiabilidad en la toma de decisiones para entornos complejos e inciertos.

Keywords: MCDM, SIWEC method, R method, SIWEC-R, UTAC

Palabras clave: MCDM, método SIWEC, método R, SIWEC-R, UTAC

How to Cite: Trung, D. D., Özçalıcı, M., Ersoy, N., Duc, D. V., Bao, N. C., & Son, N. H. (2025). SIWEC-R: A rank-sensitive improvement to SIWEC methodology. Teknomekanik, 8(2), 183–210. https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v8i2.40172

Optimizing vertical-axis wind turbine designs: A comparative CFD analysis of savonius, darrieus, and savonius-darrieus configurations

Optimización de diseños de turbinas eólicas de eje vertical: un análisis comparativo mediante CFD de las configuraciones Savonius, Darrieus y Savonius-Darrieus

Nelvi Erizon, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Negeri Padang, Indonesia
Refdinal Refdinal, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Negeri Padang, Indonesia
Jasman Jasman, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Negeri Padang, Indonesia
Irzal Irzal, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Negeri Padang, Indonesia
Yufrizal A, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Negeri Padang, Indonesia
Muhammad Shadiq Fahrezi, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Negeri Padang, Indonesia
Firza Fernanda, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Negeri Padang, Indonesia
Egi Fadillah, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Negeri Padang, Indonesia
Ma Leona Maye B. Pepito, Department of Mechanical Engineering, University of Science and Technology of Southern Philippines, Philippines

DOI: https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v8i2.33172

Abstract

This study aims to evaluate the performance of vertical-axis wind turbines (VAWTs) with three different configurations, including Savonius, Darrieus, and a Savonius-Darrieus hybrid wind turbine, using Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations. The methodology involves 3D geometry modeling, simulation parameter setup, meshing, and post-simulation analysis using SolidWorks 2022 software. The simulation results indicate that the Savonius turbine achieves the highest power coefficient (Cp) and torque coefficient (Ct) among the three designs, with a maximum Cp value of 0.5 at a Tip-Speed Ratio (TSR) of 0.4. Conversely, the hybrid turbine demonstrates lower efficiency, although it theoretically offers potential for improving performance at low wind speeds. Pressure and flow velocity distributions reveal that the Savonius turbine maintains the most stable pressure pattern compared to the other configurations. These findings highlight the potential of the Savonius turbine as a small-scale renewable energy solution, particularly in urban areas with low wind speeds. Further research is recommended to optimize hybrid turbine designs using machine learning approaches and empirical validation through field experiments to support the achievement of Sustainable Development Goals (SDGs), particularly Goal 7, affordable and clean energy.

Resumen

Este estudio tiene como objetivo evaluar el rendimiento de turbinas eólicas de eje vertical (VAWT) con tres configuraciones diferentes, incluidas una turbina Savonius, una Darrieus y una turbina eólica híbrida Savonius-Darrieus, mediante simulaciones de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD). La metodología comprende el modelado de la geometría 3D, la configuración de los parámetros de simulación, el mallado y el análisis posterior a la simulación utilizando el software SolidWorks 2022. Los resultados de la simulación indican que la turbina Savonius alcanza el coeficiente de potencia (Cp) y el coeficiente de par (Ct) más altos entre los tres diseños, con un valor máximo de Cp de 0.5 a una Relación de Velocidad de Punta (TSR) de 0.4. Por el contrario, la turbina híbrida demuestra una menor eficiencia, aunque teóricamente ofrece potencial para mejorar el rendimiento a bajas velocidades del viento. Las distribuciones de presión y velocidad del flujo revelan que la turbina Savonius mantiene el patrón de presión más estable en comparación con las otras configuraciones. Estos hallazgos destacan el potencial de la turbina Savonius como solución de energía renovable a pequeña escala, particularmente en áreas urbanas con bajas velocidades del viento. Se recomienda realizar investigaciones adicionales para optimizar los diseños de turbinas híbridas mediante enfoques de aprendizaje automático y validación empírica a través de experimentos de campo para apoyar el logro de los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS), particularmente el Objetivo 7, energía asequible y no contaminante.

Keywords: renewable energy, aerodynamic efficiency, power coefficient, vertical axis wind turbine, computational fluid dynamics

Palabras clave: energía renovable, eficiencia aerodinámica, coeficiente de potencia, turbina eólica de eje vertical, dinámica de fluidos computacional

How to Cite: Erizon, N., Refdinal, R., Jasman, J., Irzal, I., A, Y., Fahrezi, M. S., Fernanda, F., Fadillah, E., & Pepito, M. L. M. B. (2025). Optimizing vertical-axis wind turbine designs: A comparative CFD analysis of savonius, darrieus, and savonius-darrieus configurations. Teknomekanik, 8(2), 211–222. https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v8i2.33172

Monitoring mission for multi-drones using decentralized chaos-bidding consensus with backstepping control via lyapunov barrier functions

Misión de monitoreo para múltiples drones mediante consenso descentralizado de pujas caóticas con control backstepping mediante funciones barrera de Lyapunov

Muhammad Zakiyullah Romdlony, Department of Electrical Engineering, School of Electrical Engineering, Telkom University, Indonesia
Rashad Abul Khayr, Domain of Mechanical Science and Technology, School of Science and Technology, Gunma University, Japan
Yul Yunazwin Nazaruddin, Department of Engineering Physics, Faculty of Industrial Technology, Institut Teknologi Bandung, Indonesia
Tua Agustinus Tamba, Department of Electrical Engineering, Parahyangan Catholic University, Indonesia
Md. Abdus Samad Kamal, Domain of Mechanical Science and Technology, School of Science and Technology, Gunma University, Japan

DOI: https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v8i2.36072

Abstract

The mobility and flexibility of a quadrotor make it a popular choice for monitoring missions in remote areas. However, remote environments introduce constraints due to limited charging and communication stations that must be considered, alongside the possibility of collision with the environment. To ensure the quadrotor task was completed, a decentralized chaos-bidding consensus for decentralized task allocation was proposed, accompanied by control, Lyapunov, and barrier functions. These functions were simplified using the backstepping method to ensure the quadrotor's safety during task execution. The proposed method was evaluated through numerical simulation in multiple situations. The results indicate a minimum of 3% reduction in task completion time compared to other methods. When the battery constraint was applied, the proposed method successfully directed the drone to return to base before battery depletion and reassigned the task to other available quadrotors, thereby reducing the overall completion time for the entire system. Furthermore, this framework demonstrates the potential to support long-duration missions where continuous operation is required without relying heavily on ground control. The decentralized nature of the system also increases scalability, allowing multiple quadrotors to cooperate efficiently under dynamic environmental conditions. These advantages highlight the relevance of the proposed control strategy for practical field deployment, particularly in inaccessible locations.

Resumen

La movilidad y flexibilidad de un cuadricóptero lo convierten en una opción popular para las misiones de monitoreo en áreas remotas. Sin embargo, los entornos remotos presentan restricciones debido a las limitadas estaciones de carga y comunicación que deben tenerse en cuenta, junto con la posibilidad de colisión con el entorno. Para garantizar que la tarea del cuadricóptero se completara, se propuso un consenso descentralizado de pujas caóticas para la asignación descentralizada de tareas, acompañado de funciones de control, Lyapunov y barrera. Estas funciones se simplificaron mediante el método backstepping para garantizar la seguridad del cuadricóptero durante la ejecución de las tareas. El método propuesto se evaluó mediante simulación numérica en múltiples situaciones. Los resultados indican una reducción mínima del 3% en el tiempo de finalización de las tareas en comparación con otros métodos. Cuando se aplicó la restricción de batería, el método propuesto dirigió con éxito al dron de regreso a la base antes del agotamiento de la batería y reasignó la tarea a otros cuadricópteros disponibles, reduciendo así el tiempo total de finalización de todo el sistema. Además, este marco demuestra el potencial para apoyar misiones de larga duración en las que se requiere una operación continua sin depender en gran medida del control terrestre. La naturaleza descentralizada del sistema también aumenta la escalabilidad, permitiendo que múltiples cuadricópteros cooperen eficientemente bajo condiciones ambientales dinámicas. Estas ventajas destacan la relevancia de la estrategia de control propuesta para su implementación práctica en campo, particularmente en ubicaciones inaccesibles.

Keywords: UAV, safety control, backstepping method, Lyapunov barrier function, decentralized scheduling

Palabras clave: UAV, control de seguridad, método backstepping, función barrera de Lyapunov, programación descentralizada

How to Cite: Romdlony, M. Z., Khayr, R. A., Nazaruddin, Y. Y., Tamba, T. A., & Kamal, M. A. S. (2025). Monitoring mission for multi-drones using decentralized chaos-bidding consensus with backstepping control via lyapunov barrier functions. Teknomekanik, 8(2), 223–242. https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v8i2.36072

Loading-dependent mechanical performance of alkali-treated areca nut husk fiber reinforced polyester composites modified with Uncaria gambir extract

Rendimiento mecánico dependiente de la carga de compuestos de poliéster reforzados con fibra de cáscara de nuez de areca tratada con álcali y modificados con extracto de Uncaria gambir

Rahmat Azis Nabawi, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Negeri Padang, Indonesia
Syahril Syahril, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Negeri Padang, Indonesia
Hairul Abral, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Andalas, Indonesia

DOI: https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v8i2.52472

Abstract

Natural fiber-reinforced polymer composites often experience mechanical performance limitations due to weak interfacial bonds between hydrophilic fibers and hydrophobic matrices. This study experimentally examined the effect of alkali treatment and modification using Uncaria gambir extract (UGE) on the mechanical properties and interface morphology of polyester composites reinforced with areca nut husk fiber (ANHF). Four composite configurations were prepared with a constant fiber weight fraction of 40 wt.% after alkali treatment using 6% NaOH for 24 hours, while the remaining 2 wt.% UGE was selectively applied as a fiber surface treatment, matrix additive, or a combination of both. Tensile and flexural properties were evaluated in accordance with ASTM standards, while interface morphology was examined using scanning electron microscopy (SEM). The results showed that alkali-treated composites without UGE addition had the highest tensile strength, which was attributed to increased fiber surface roughness and mechanical interlocking mechanisms. Conversely, fiber surface modification using UGE significantly increased flexural strength, indicating better stress distribution under flexural loading due to increased interface continuity. However, the addition of UGE to the matrix caused a decrease in tensile strength, which was thought to be related to a reduction in matrix stiffness. SEM observations confirm the presence of distinct interface morphology differences according to the treatment applied. These findings indicate that UGE serves primarily as a bio-based interfacial modifier, enhancing flexural performance, while its effectiveness is strongly governed by the mechanical loading mode.

Resumen

Los compuestos poliméricos reforzados con fibras naturales suelen presentar limitaciones en su rendimiento mecánico debido a los débiles enlaces interfaciales entre las fibras hidrofílicas y las matrices hidrofóbicas. Este estudio examinó experimentalmente el efecto del tratamiento alcalino y la modificación mediante extracto de Uncaria gambir (UGE) sobre las propiedades mecánicas y la morfología de la interfaz de compuestos de poliéster reforzados con fibra de cáscara de nuez de areca (ANHF). Se prepararon cuatro configuraciones de compuestos con una fracción másica constante de fibra del 40 wt.% después del tratamiento alcalino con NaOH al 6% durante 24 horas, mientras que el 2 wt.% restante de UGE se aplicó selectivamente como tratamiento superficial de la fibra, aditivo de la matriz o una combinación de ambos. Las propiedades de tracción y flexión se evaluaron de acuerdo con las normas ASTM, mientras que la morfología de la interfaz se examinó mediante microscopía electrónica de barrido (SEM). Los resultados mostraron que los compuestos tratados con álcali sin adición de UGE presentaron la mayor resistencia a la tracción, lo que se atribuyó al aumento de la rugosidad superficial de la fibra y a los mecanismos de entrelazamiento mecánico. Por el contrario, la modificación de la superficie de la fibra mediante UGE aumentó significativamente la resistencia a la flexión, lo que indica una mejor distribución de la tensión bajo carga de flexión debido a una mayor continuidad de la interfaz. Sin embargo, la adición de UGE a la matriz provocó una disminución de la resistencia a la tracción, lo que se consideró relacionado con una reducción de la rigidez de la matriz. Las observaciones mediante SEM confirman la presencia de diferencias distintivas en la morfología de la interfaz según el tratamiento aplicado. Estos hallazgos indican que el UGE actúa principalmente como un modificador interfacial de base biológica, mejorando el rendimiento a flexión, mientras que su eficacia está fuertemente determinada por el modo de carga mecánica.

Keywords: natural composites, renewable material, natural fibers, engineering materials

Palabras clave: compuestos naturales, material renovable, fibras naturales, materiales de ingeniería

How to Cite: Nabawi, R. A., Syahril, S., & Abral, H. (2025). Loading-dependent mechanical performance of alkali-treated areca nut husk fiber reinforced polyester composites modified with Uncaria gambir extract. Teknomekanik, 8(2), 243–251. https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v8i2.52472

Trends in anti-UV films or composites: A bibliometric study

Tendencias en películas o compuestos anti-UV: un estudio bibliométrico

Dieter Rahmadiawan, Department of Mechanical Engineering, National Cheng Kung University, Taiwan
Thiago F. SantosPost, Postgraduate Program in Chemical Engineering, Technology Center, Federal University of Rio Grande do Norte, Brazil
Navid Aslfattahi, Department of Fluid Dynamics and Thermodynamics, Faculty of Mechanical Engineering, Czech Technical University in Prague, Czech Republic
Shih-Chen Shi, Department of Mechanical Engineering, National Cheng Kung University, Taiwan
Eko Indrawan, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering Universitas Negeri Padang, Indonesia
Athaya Ramadhan, Laboratory of Nanoscience and Technology, Department of Mechanical Engineering, Andalas University, Indonesia
Zainal Abadi, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering Universitas Negeri Padang, Indonesia

DOI: https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v8i2.44072

Abstract

Anti-UV films and composites play a critical role in protecting materials from ultraviolet-induced degradation, which can weaken polymers, reduce product lifespan, and compromise performance in sectors such as food packaging, outdoor coatings, and biomedical devices. The growing emphasis on sustainability and the need for environmentally friendly protective materials have further accelerated research on UV-shielding technologies that incorporate biopolymers, multifunctional additives, and renewable resources. This study presents a comprehensive bibliometric analysis of global research on anti-UV films and composites over the period 2014–2024. Data were retrieved from the Scopus database and analyzed using Bibliometrix (R package) and VOSviewer were employed to analyze publication patterns, map keyword networks, and visualize thematic evolution, as these tools enable robust quantitative and structural mapping of large bibliographic datasets. Three dominant thematic clusters were identified: (i) nanoparticle-based UV shielding using inorganic fillers such as ZnO and TiO₂, (ii) multifunctional films integrating UV protection with antibacterial and antioxidant properties, and (iii) biopolymer-based matrices emphasizing mechanical durability and environmental sustainability. These clusters highlight the convergence of performance, sustainability, and multifunctionality as key drivers shaping current research directions. Despite significant progress, the analysis reveals limited attention to scalability, industrial compatibility, and long-term performance evaluation. The findings underscore the need for future research to incorporate pilot-scale processing, life-cycle assessments, and interdisciplinary collaboration to bridge the gap between laboratory formulations and commercial implementation. Overall, this bibliometric study provides a consolidated understanding of the evolution and research landscape of anti-UV films and composites.

Resumen

Las películas y los compuestos anti-UV desempeñan un papel fundamental en la protección de los materiales frente a la degradación inducida por la radiación ultravioleta, que puede debilitar los polímeros, reducir la vida útil de los productos y comprometer el rendimiento en sectores como el envasado de alimentos, los recubrimientos para exteriores y los dispositivos biomédicos. El creciente énfasis en la sostenibilidad y la necesidad de materiales protectores respetuosos con el medio ambiente han acelerado aún más la investigación sobre tecnologías de protección frente a la radiación UV que incorporan biopolímeros, aditivos multifuncionales y recursos renovables. Este estudio presenta un análisis bibliométrico exhaustivo de la investigación mundial sobre películas y compuestos anti-UV durante el período 2014–2024. Los datos se recuperaron de la base de datos Scopus y se analizaron mediante Bibliometrix (paquete de R) y VOSviewer, que se emplearon para analizar los patrones de publicación, mapear las redes de palabras clave y visualizar la evolución temática, ya que estas herramientas permiten realizar un mapeo cuantitativo y estructural sólido de grandes conjuntos de datos bibliográficos. Se identificaron tres grupos temáticos dominantes: (i) protección frente a la radiación UV basada en nanopartículas mediante cargas inorgánicas como ZnO y TiO₂, (ii) películas multifuncionales que integran la protección UV con propiedades antibacterianas y antioxidantes, y (iii) matrices basadas en biopolímeros que enfatizan la durabilidad mecánica y la sostenibilidad ambiental. Estos grupos destacan la convergencia del rendimiento, la sostenibilidad y la multifuncionalidad como factores clave que configuran las actuales líneas de investigación. A pesar de los avances significativos, el análisis revela una atención limitada a la escalabilidad, la compatibilidad industrial y la evaluación del rendimiento a largo plazo. Los resultados subrayan la necesidad de que las futuras investigaciones incorporen el procesamiento a escala piloto, las evaluaciones del ciclo de vida y la colaboración interdisciplinaria para cerrar la brecha entre las formulaciones de laboratorio y la implementación comercial. En general, este estudio bibliométrico proporciona una comprensión consolidada de la evolución y el panorama de investigación de las películas y los compuestos anti-UV.

Keywords: anti-UV films, composites, bibliometric analysis, VOSviewer, sustainable materials

Palabras clave: películas anti-UV, compuestos, análisis bibliométrico, VOSviewer, materiales sostenibles

How to Cite: Rahmadiawan, D., Santos, T. F., Aslfattahi, N., Shi, S.-C., Indrawan, E., Ramadhan, A., & Abadi, Z. (2025). Trends in anti-UV films or composites: A bibliometric study. Teknomekanik, 8(2), 252–268. https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v8i2.44072

Comparative analysis of bio-inspired and topology-optimized lattices under compressive loading

Análisis comparativo de estructuras reticulares bioinspiradas y optimizadas topológicamente bajo carga de compresión

Ahmad Anas Arifin, Department of Mechanical Engineering, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Indonesia
I Made Londen Batan, Department of Mechanical Engineering, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Indonesia
Michele Bici, Department of Mechanical and Aerospace Engineering, Sapienza University of Rome, Italy
Arif Wahjudi, Department of Mechanical Engineering, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Indonesia
Agus Sigit Pramono, Department of Mechanical Engineering, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Indonesia

DOI: https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v9i1.45472

Abstract

Lattice structure design is still dominated by strut-based forms and surface-based shapes, such as triply periodic minimal surfaces (TPMS), which both exhibit overlapping limitations. Strut lattices often show strong anisotropy because their response depends heavily on cell orientation, while TPMS lattices are difficult to adjust when bounded by geometric constraints. These conditions eventually led to stagnation in the development of lattice morphology. Hybrid and topology-optimization methods have appeared as possible alternatives, but many of them still produce modified versions of classical patterns. This study examined two lattice geometries: the Pyramorph, inspired by the shape of a pyramid, and the Topomorph, generated through a topology optimization framework. Both structures were designed using a CAD unit cell patterning technique and manufactured using the FDM method, with relative densities ranging from 0.40 to 0.44. Their mechanical behaviour was examined through FEA simulation and uniaxial compression testing. The parameter variations included cell orientations of 0°, 15°, 30°, and 45°, and cell sizes of 8 mm and 12 mm within a 24 mm specimen. The Topomorph showed superior strength, reaching 15–20 MPa, while the Pyramorph reached only 7–8 MPa. The highest value, about 20.5 MPa, was obtained from the Topomorph at 0° and with an 8 mm cell size. Failure modes indicated buckling and delamination in the Pyramorph, while the Topomorph tended to collapse progressively. These findings indicate that topology optimization combined with CAD-based patterning could significantly improve lattice performance.

Resumen

El diseño de estructuras reticulares sigue estando dominado por formas basadas en puntales y formas basadas en superficies, como las superficies mínimas triplemente periódicas (TPMS), que presentan limitaciones coincidentes. Las estructuras reticulares basadas en puntales suelen mostrar una fuerte anisotropía porque su respuesta depende en gran medida de la orientación de la celda, mientras que las estructuras reticulares TPMS son difíciles de ajustar cuando están limitadas por restricciones geométricas. Estas condiciones finalmente condujeron a un estancamiento en el desarrollo de la morfología de las estructuras reticulares. Los métodos híbridos y de optimización topológica han surgido como posibles alternativas, pero muchos de ellos todavía producen versiones modificadas de patrones clásicos. Este estudio examinó dos geometrías reticulares: Pyramorph, inspirada en la forma de una pirámide, y Topomorph, generada mediante un marco de optimización topológica. Ambas estructuras fueron diseñadas utilizando una técnica de modelado de celdas unitarias basada en CAD y fabricadas mediante el método FDM, con densidades relativas que oscilaron entre 0,40 y 0,44. Su comportamiento mecánico se examinó mediante simulación FEA y ensayos de compresión uniaxial. Las variaciones de los parámetros incluyeron orientaciones de celda de 0°, 15°, 30° y 45°, y tamaños de celda de 8 mm y 12 mm dentro de una probeta de 24 mm. Topomorph mostró una resistencia superior, alcanzando 15–20 MPa, mientras que Pyramorph alcanzó solo 7–8 MPa. El valor más alto, de aproximadamente 20,5 MPa, se obtuvo con Topomorph a 0° y con un tamaño de celda de 8 mm. Los modos de fallo indicaron pandeo y delaminación en Pyramorph, mientras que Topomorph tendió a colapsar progresivamente. Estos resultados indican que la optimización topológica combinada con el modelado basado en CAD podría mejorar significativamente el rendimiento de las estructuras reticulares.

Keywords: lattice structures, topology optimization, compressive behaviour, material engineering

Palabras clave: estructuras reticulares, optimización topológica, comportamiento a compresión, ingeniería de materiales

How to Cite: Arifin, A. A., Batan, I. M. L., Bici, M., Wahjudi, A., & Pramono, A. S. (2026). Comparative analysis of bio-inspired and topology-optimized lattices under compressive loading. Teknomekanik, 9(1), 1–24. https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v9i1.45472

Multiclass gas pipeline leak detection using multi-domain signals and genetic algorithm-optimized classification models

Detección multiclase de fugas en tuberías de gas mediante señales multidominio y modelos de clasificación optimizados mediante algoritmos genéticos

Wiwit Suprihatiningsih, Department of Mechanical Engineering, Universitas Mercu Buana, Indonesia
Dedik Romahadi, School of Mechanical Engineering, Beijing Institute of Technology, China
Hadi Pranoto, Department of Mechanical Engineering, Universitas Mercu Buana, Indonesia
Rikko Putra Youlia, Department of Mechanical Engineering, Universitas Mercu Buana, Indonesia
Fajar Anggara, Department of Mechanical Engineering, Universitas Mercu Buana, Indonesia
Rizky Rahmatullah, School of Integrated Circuits and Electronics, Beijing Institute of Technology, China

DOI: https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v9i1.38372

Abstract

Pipeline networks are critical infrastructure for oil and gas transport because the occurrence of leaks can rapidly escalate into safety, economic, and environmental crises. Operators are practically required to identify the presence and type of leaks; however, applying multiclass recognition is challenging when labeled data and computing power are limited. Therefore, this study proposes a three-stage pipeline which consists of: (1) adopting the GPLA-12 dataset of acoustic or vibration signals spanning 12 leak types; (2) extracting multi-domain features by combining time-domain descriptors with Power Spectral Density (PSD)-based spectral features; and (3) applying a genetic algorithm (GA) as a wrapper for feature selection to enhance discriminability and reduce dimensionality, which was followed by benchmarking seven conventional classifiers and GA-based refinement of the top model with a focus on the feature subset and hyperparameters. A maximum accuracy of 96.35% was achieved on the GPLA-12 dataset with low computation time and a simple model architecture. The proposed pipeline also attained similar or better accuracy at substantially lower complexity and data requirements compared with prior deep CNN approaches. These results support timely multiclass decision-making in resource-constrained industrial settings. A key observation was that the focus was on supervised leak-type classification from acoustic or vibration signals, while localization, severity estimation, and multi-sensor fusion were beyond the scope of this study.

Resumen

Las redes de tuberías son una infraestructura crítica para el transporte de petróleo y gas, debido a que la ocurrencia de fugas puede convertirse rápidamente en crisis de seguridad, económicas y ambientales. En la práctica, los operadores deben identificar la presencia y el tipo de fugas; sin embargo, la aplicación del reconocimiento multiclase resulta desafiante cuando los datos etiquetados y la capacidad de cómputo son limitados. Por lo tanto, este estudio propone un proceso de tres etapas que consiste en: (1) adoptar el conjunto de datos GPLA-12 de señales acústicas o de vibración que abarca 12 tipos de fugas; (2) extraer características multidominio mediante la combinación de descriptores en el dominio del tiempo con características espectrales basadas en la Densidad Espectral de Potencia (PSD); y (3) aplicar un algoritmo genético (GA) como envolvente para la selección de características con el fin de mejorar la discriminabilidad y reducir la dimensionalidad, seguido de la evaluación comparativa de siete clasificadores convencionales y del refinamiento basado en GA del mejor modelo, con énfasis en el subconjunto de características y los hiperparámetros. Se alcanzó una precisión máxima del 96,35 % en el conjunto de datos GPLA-12, con un bajo tiempo de cómputo y una arquitectura de modelo simple. El proceso propuesto también alcanzó una precisión similar o superior con una complejidad y unos requisitos de datos sustancialmente menores en comparación con enfoques previos basados en CNN profundas. Estos resultados respaldan la toma oportuna de decisiones multiclase en entornos industriales con recursos limitados. Una observación clave fue que el enfoque se centró en la clasificación supervisada del tipo de fuga a partir de señales acústicas o de vibración, mientras que la localización, la estimación de la gravedad y la fusión multisensor quedaron fuera del alcance de este estudio.

Keywords: gas pipeline leak detection, multiclass classification, acoustic signal, genetic algorithm

Palabras clave: detección de fugas en tuberías de gas, clasificación multiclase, señal acústica, algoritmo genético

How to Cite: Suprihatiningsih, W., Romahadi, D., Pranoto, H., Youlia, R. P., Anggara, F., & Rahmatullah, R. (2026). Multiclass gas pipeline leak detection using multi-domain signals and genetic algorithm-optimized classification models. Teknomekanik, 9(1), 25–41. https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v9i1.38372

Grid convergence analysis of an H-Darrieus wind turbine for multiple blade configurations

Análisis de convergencia de malla de una turbina eólica H-Darrieus para múltiples configuraciones de palas

Sanjaya Baroar Sakti Nasution, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Sumatera Utara, Indonesia
Dian Morfi Nasution, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Sumatera Utara, Indonesia
Elang Pramudya Wijaya, Mechanical Engineering Study Program, IPB University, Indonesia
Oki Suprada Ompusunggu, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Sumatera Utara, Indonesia

DOI: https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v9i1.45272

Abstract

Mesh size and number significantly affected the accuracy of CFD simulations in wind turbine analysis. However, most studies focused solely on turbine performance, such as the blade torque or power coefficients. Therefore, this study adopted a broader perspective by analyzing the influence of mesh resolution on both aerodynamic performance and key fluid-dynamic parameters, including vorticity and pressure coefficients, for an H-type Darrieus vertical-axis wind turbine. Two-dimensional CFD simulations were performed using ANSYS Fluent with the k–ω SST turbulence model. Five mesh levels were evaluated across different blade configurations, and the Grid Convergence Index (GCI) was used to quantify discretization errors. The results indicate that increasing mesh resolution yields more stable torque predictions and improved resolution of near-wall flow features, with consistent grid-convergence behaviour observed across all blade configurations. GCI analysis shows that discretization errors consistently decrease as the mesh becomes finer. It also shows that a grid size of about 1.6 x 10⁵ cells is sufficient to keep errors below 5%. These findings show that including flow-field details in mesh sensitivity analysis gives a better way to check the accuracy of CFD simulations for Darrieus wind turbines.

Resumen

El tamaño y el número de mallas afectan significativamente la precisión de las simulaciones CFD en el análisis de turbinas eólicas. Sin embargo, la mayoría de los estudios se han centrado únicamente en el rendimiento de la turbina, como el par de las palas o los coeficientes de potencia. Por lo tanto, este estudio adoptó una perspectiva más amplia mediante el análisis de la influencia de la resolución de la malla tanto en el rendimiento aerodinámico como en parámetros fluidodinámicos clave, incluidos la vorticidad y los coeficientes de presión, para una turbina eólica Darrieus de eje vertical de tipo H. Se realizaron simulaciones CFD bidimensionales utilizando ANSYS Fluent con el modelo de turbulencia k–ω SST. Se evaluaron cinco niveles de malla en diferentes configuraciones de palas, y se utilizó el Índice de Convergencia de Malla (GCI) para cuantificar los errores de discretización. Los resultados indican que el aumento de la resolución de la malla produce predicciones de par más estables y una mejor resolución de las características del flujo cerca de la pared, con un comportamiento consistente de convergencia de malla observado en todas las configuraciones de palas. El análisis GCI muestra que los errores de discretización disminuyen constantemente a medida que la malla se hace más fina. También muestra que un tamaño de malla de aproximadamente 1,6 x 10⁵ celdas es suficiente para mantener los errores por debajo del 5 %. Estos resultados muestran que la inclusión de detalles del campo de flujo en el análisis de sensibilidad de la malla proporciona una mejor manera de comprobar la precisión de las simulaciones CFD para turbinas eólicas Darrieus.

Keywords: CFD, Darrius wind turbine, grid convergence index, vorticity

Palabras clave: CFD, turbina eólica Darrieus, índice de convergencia de malla, vorticidad

How to Cite: Nasution, S. B. S., Nasution, D. M., Wijaya, E. P., & Ompusunggu, O. S. (2026). Grid convergence analysis of an H-Darrieus wind turbine for multiple blade configurations. Teknomekanik, 9(1), 42–59. https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v9i1.45272

Spatial modelling of shallow groundwater quality in coastal areas with Kriging interpolation

Modelado espacial de la calidad de las aguas subterráneas someras en zonas costeras mediante interpolación de Kriging

Yaumal Arbi, Doctoral Program of Environmental Science, Universitas Negeri Padang, Indonesia
Nurhasan Syah, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Negeri Padang, Indonesia
Iswandi Umar, Department of Geography, Universitas Negeri Padang, Indonesia
Indang Dewata, Department of Chemistry, Universitas Negeri Padang, Indonesia
Mulya Gusman, Department of Mining Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Negeri Padang, Indonesia
Nevy Sandra, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Negeri Padang, Indonesia

DOI: https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v9i1.47272

Abstract

This study maps shallow coastal groundwater quality in Padang, Indonesia, using four operational parameters: potential of hydrogen (pH), electrical conductivity (EC), total dissolved solids (TDS), and salinity. We characterize spatial dependence using empirical variograms, evaluate directional anisotropy, and generate prediction surfaces with Ordinary Kriging. The variogram analysis indicates stronger spatial continuity along the coastline for EC and TDS, while salinity shows shorter continuity with a distinct directional structure, reflecting localized freshwater-seawater mixing processes. Groundwater pH remains neutral to slightly alkaline and exhibits lower spatial variability than EC, TDS, and salinity. Leave-one-out cross-validation supports the reliability of the kriging estimates at the study scale, indicating low prediction error and strong agreement between observed and predicted values. The resulting thematic maps enable a three-level quality zoning that differentiates a lower-risk northern segment, a transitional central belt, and a higher-risk southern segment consistent with seawater intrusion influence. These outputs provide a practical basis for prioritizing monitoring locations, protecting vulnerable wells, and strengthening evidence-based coastal groundwater management aligned with SDG 6 Clean Water and Sanitation and SDG 11 Sustainable Cities and Communities.

Resumen

Este estudio cartografía la calidad de las aguas subterráneas costeras someras en Padang, Indonesia, utilizando cuatro parámetros operativos: potencial de hidrógeno (pH), conductividad eléctrica (EC), sólidos disueltos totales (TDS) y salinidad. Se caracteriza la dependencia espacial mediante variogramas empíricos, se evalúa la anisotropía direccional y se generan superficies de predicción mediante Kriging Ordinario. El análisis de variogramas indica una mayor continuidad espacial a lo largo de la costa para la EC y los TDS, mientras que la salinidad muestra una continuidad más corta con una estructura direccional distinta, lo que refleja procesos localizados de mezcla de agua dulce y agua de mar. El pH de las aguas subterráneas se mantiene entre neutro y ligeramente alcalino y presenta una variabilidad espacial menor que la EC, los TDS y la salinidad. La validación cruzada dejando uno fuera respalda la fiabilidad de las estimaciones de kriging a la escala del estudio, indicando un bajo error de predicción y una fuerte concordancia entre los valores observados y los predichos. Los mapas temáticos resultantes permiten una zonificación de la calidad en tres niveles que diferencia un segmento septentrional de menor riesgo, una franja central de transición y un segmento meridional de mayor riesgo, en consonancia con la influencia de la intrusión de agua de mar. Estos resultados proporcionan una base práctica para priorizar las ubicaciones de monitoreo, proteger los pozos vulnerables y fortalecer la gestión de las aguas subterráneas costeras basada en evidencia, en consonancia con el ODS 6 Agua limpia y saneamiento y el ODS 11 Ciudades y comunidades sostenibles.

Keywords: coastal groundwater, seawater intrusion, ordinary kriging, clean water and sanitation, sustainable and communities

Palabras clave: aguas subterráneas costeras, intrusión de agua de mar, kriging ordinario, agua limpia y saneamiento, sostenibles y comunidades

How to Cite: Arbi, Y., Syah, N., Umar, I., Dewata, I., Gusman, M., & Sandra, N. (2026). Spatial modelling of shallow groundwater quality in coastal areas with Kriging interpolation. Teknomekanik, 9(1), 60–76. https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v9i1.47272

Optimization of bio-based cellulose-phosphate hydrogel production from rice husk waste using the Taguchi method

Optimización de la producción de hidrogel de celulosa-fosfato de base biológica a partir de residuos de cáscara de arroz mediante el método de Taguchi

Selvia Aprilyanti, Department of Industrial Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Tridinanti, Indonesia
Irnanda Pratiwi, Department of Industrial Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Tridinanti, Indonesia
Winny Andalia, Department of Industrial Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Tridinanti, Indonesia
Tine Aprianti, Department of Chemical Engineering, School of Engineering, The University of Western Australia, Australia
Hariman Al Faritzie, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Tridinanti, Indonesia

DOI: https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v9i1.47172

Abstract

This work reports the development and statistical optimization of a fully Bio-based absorbent hydrogel synthesized from rice husk–derived cellulose via phosphoric acid crosslinking. Cellulose was extracted through sequential chemical treatments and subsequently converted into a phosphate-crosslinked hydrogel using a controlled synthesis process. A Taguchi L16 (4⁵) orthogonal array was employed to optimize four key synthesis parameters: cellulose content, reaction time, heating temperature, and phosphoric acid volume. Hydrogel structure and morphology were characterized using Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and Scanning Electron Microscopy (SEM). FTIR results confirmed the formation of phosphate ester linkages, indicating successful crosslinking, while SEM observations revealed a porous and interconnected network structure favorable for water absorption. The optimized hydrogel formulation achieved a maximum swelling ratio of 91.25 g/g, demonstrating effective absorbent performance despite the absence of synthetic monomers or grafting agents. These findings indicate that rice husk waste can be efficiently valorized into an environmentally benign absorbent material through a simple and statistically guided synthesis route, supporting sustainable hydrogel development and agricultural waste utilization.

Resumen

Este trabajo presenta el desarrollo y la optimización estadística de un hidrogel absorbente totalmente de base biológica sintetizado a partir de celulosa derivada de cáscara de arroz mediante reticulación con ácido fosfórico. La celulosa se extrajo mediante tratamientos químicos secuenciales y posteriormente se convirtió en un hidrogel reticulado con fosfato utilizando un proceso de síntesis controlado. Se empleó una matriz ortogonal Taguchi L16 (4⁵) para optimizar cuatro parámetros clave de síntesis: contenido de celulosa, tiempo de reacción, temperatura de calentamiento y volumen de ácido fosfórico. La estructura y morfología del hidrogel se caracterizaron mediante Espectroscopía Infrarroja por Transformada de Fourier (FTIR) y Microscopía Electrónica de Barrido (SEM). Los resultados de FTIR confirmaron la formación de enlaces éster de fosfato, lo que indica una reticulación exitosa, mientras que las observaciones mediante SEM revelaron una estructura de red porosa e interconectada favorable para la absorción de agua. La formulación optimizada del hidrogel alcanzó una relación máxima de hinchamiento de 91.25 g/g, demostrando un rendimiento absorbente eficaz a pesar de la ausencia de monómeros sintéticos o agentes de injerto. Estos resultados indican que los residuos de cáscara de arroz pueden valorizarse eficientemente para obtener un material absorbente ambientalmente benigno mediante una ruta de síntesis sencilla y estadísticamente guiada, contribuyendo al desarrollo sostenible de hidrogeles y al aprovechamiento de residuos agrícolas.

Keywords: cellulose, extraction, hydrogel, rice husk, Taguchi method

Palabras clave: celulosa, extracción, hidrogel, cáscara de arroz, método de Taguchi

How to Cite: Aprilyanti, S., Pratiwi, I., Andalia, W., Aprianti, T., & Faritzie, H. A. (2026). Optimization of bio-based cellulose-phosphate hydrogel production from rice husk waste using the Taguchi method. Teknomekanik, 9(1), 77–90. https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v9i1.47172

Effects of process parameters on the evaporative pattern casting of scrap aluminum–RHA composites

Efectos de los parámetros del proceso en la fundición con patrón evaporativo de compuestos de aluminio de desecho–RHA

Rudi Siswanto, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Lambung Mangkurat, Indonesia
Abdul Ghofur, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Lambung Mangkurat, Indonesia
Rachmat Subagyo, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Lambung Mangkurat, Indonesia
Mastiadi Tamjidillah, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Lambung Mangkurat, Indonesia
Mahmud Mahmud, Department of Environmental Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Lambung Mangkurat, Indonesia
Ma’ruf Ma’ruf, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Lambung Mangkurat, Indonesia
Adi Nordiman, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Lambung Mangkurat, Indonesia

DOI: https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v9i1.46072

Abstract

This study investigates the fabrication and characterization of aluminium matrix composites reinforced with rice husk ash (RHA), using scrap aluminium as the base material and evaporative pattern casting as the manufacturing method. The work evaluates the effects of three key independent variables: pouring temperature, aluminium (Al)-RHA composition ratios, and styrofoam pattern thickness on the resulting composite properties. The dependent variables examined include surface roughness, Brinell hardness, and dimensional shrinkage-expansion. Experimental results show that increasing the pouring temperature and adjusting the composition ratio significantly influence the mechanical and physical properties of the composites. The highest hardness (45.6 HB) and fluidity (252.65 mm) were achieved at a 60:40 composition ratio and a pouring temperature of 750 °C, albeit at the cost of increased porosity. Additionally, the styrofoam pattern thickness was found to affect the dimensional stability and surface roughness of the composites, with thicker patterns resulting in higher surface roughness. This study highlights the potential of utilizing rice husk ash as a reinforcing material in aluminium matrix composites, offering a sustainable approach to improving material properties. The findings suggest that an optimal balance of composition ratio, pouring temperature, and pattern thickness is crucial to achieving desirable mechanical and physical characteristics, with implications for advanced manufacturing processes in the materials industry.

Resumen

Este estudio investiga la fabricación y caracterización de compuestos de matriz de aluminio reforzados con ceniza de cáscara de arroz (RHA), utilizando aluminio de desecho como material base y la fundición con patrón evaporativo como método de fabricación. El trabajo evalúa los efectos de tres variables independientes clave: temperatura de vertido, relaciones de composición de aluminio (Al)-RHA y espesor del patrón de espuma de poliestireno sobre las propiedades resultantes del compuesto. Las variables dependientes examinadas incluyen la rugosidad superficial, la dureza Brinell y la contracción-expansión dimensional. Los resultados experimentales muestran que el aumento de la temperatura de vertido y el ajuste de la relación de composición influyen significativamente en las propiedades mecánicas y físicas de los compuestos. La mayor dureza (45.6 HB) y fluidez (252.65 mm) se lograron con una relación de composición de 60:40 y una temperatura de vertido de 750 °C, aunque a costa de un aumento de la porosidad. Además, se observó que el espesor del patrón de espuma de poliestireno afecta la estabilidad dimensional y la rugosidad superficial de los compuestos, donde los patrones más gruesos producen una mayor rugosidad superficial. Este estudio destaca el potencial de utilizar ceniza de cáscara de arroz como material de refuerzo en compuestos de matriz de aluminio, ofreciendo un enfoque sostenible para mejorar las propiedades de los materiales. Los resultados sugieren que un equilibrio óptimo entre la relación de composición, la temperatura de vertido y el espesor del patrón es crucial para lograr características mecánicas y físicas deseables, con implicaciones para procesos de fabricación avanzados en la industria de materiales.

Keywords: evaporative casting, Al-RHA composite, pouring temperature, pattern thickness, physical-mechanical properties

Palabras clave: fundición evaporativa, compuesto Al-RHA, temperatura de vertido, espesor del patrón, propiedades físico-mecánicas

How to Cite: Siswanto, R., Ghofur, A., Subagyo, R., Tamjidillah, M., Mahmud, M., Ma’ruf, M., & Nordiman, A. (2026). Effects of process parameters on the evaporative pattern casting of scrap aluminum–RHA composites. Teknomekanik, 9(1), 91–109. https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v9i1.46072

Hydrodynamic optimization of a Sweptback Stern Foil for resistance reduction in flat-hull ships: A CFD-based extension of the Hull Vane concept

Optimización hidrodinámica de un foil de popa sweptback para la reducción de la resistencia en buques de casco plano: una extensión basada en CFD del concepto Hull Vane

Rahmat Azis Nabawi, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Negeri Padang, Indonesia
Budi Syahri, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Negeri Padang, Indonesia
Yogi Dian Alfana, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Negeri Padang, Indonesia
Donny Fernandez, Department of Automotive Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Negeri Padang, Indonesia

DOI: https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v9i1.54872

Abstract

Flat-hull ships are known to have higher resistance than streamlined hulls. Although the Hull Vane® concept has been proven effective as a stern-mounted energy-saving device through pressure-field modification and stern-wave interaction, most previous studies have focused on straight-foil configurations (straight planform). The effect of planform shape optimization, particularly the sweptback configuration, on the hydrodynamic performance of flat-hull ships is limited in the literature. This study modifies the geometry of a Hull Vane® into a sweptback stern foil and evaluates its performance using Computational Fluid Dynamics simulations. The results show that a 15° sweptback angle yields the greatest reduction in total drag. Velocity contour analysis shows a narrower wake and a more uniform velocity-gradient distribution in the stern area for the 15° swept-back stern-foil configuration compared to other configurations. Meanwhile, the turbulence length distribution shows a tendency toward reduced intensity of large-scale turbulent structures behind the ship, indicating improved wake-flow characteristics. The identified drag reduction mechanism primarily stems from improved pressure recovery and modified pressure distribution in the stern area, which is consistent with the working principle of Hull Vane®. Optimizing the sweptback planform geometry yields more efficient flow interaction than the straight-foil configuration. These findings indicate that planform optimization is an important design parameter in the development of stern foils to improve the hydrodynamic efficiency of medium-to high-speed commercial vessels.

Resumen

Se sabe que los buques de casco plano presentan una mayor resistencia que los cascos aerodinámicos. Aunque se ha demostrado que el concepto Hull Vane® es eficaz como dispositivo de ahorro de energía montado en la popa mediante la modificación del campo de presión y la interacción con las ondas de popa, la mayoría de los estudios anteriores se han centrado en configuraciones de foil recto (planta recta). El efecto de la optimización de la forma en planta, particularmente de la configuración sweptback, sobre el rendimiento hidrodinámico de los buques de casco plano es limitado en la literatura. Este estudio modifica la geometría de un Hull Vane® para convertirlo en un foil de popa sweptback y evalúa su rendimiento mediante simulaciones de Dinámica de Fluidos Computacional. Los resultados muestran que un ángulo sweptback de 15° produce la mayor reducción de la resistencia total. El análisis de los contornos de velocidad muestra una estela más estrecha y una distribución más uniforme del gradiente de velocidad en la zona de popa para la configuración de foil de popa sweptback de 15° en comparación con las demás configuraciones. Mientras tanto, la distribución de la longitud de turbulencia muestra una tendencia hacia una menor intensidad de las estructuras turbulentas de gran escala detrás del buque, lo que indica una mejora de las características del flujo de estela. El mecanismo de reducción de la resistencia identificado se debe principalmente a una mejor recuperación de la presión y a una distribución de presión modificada en la zona de popa, lo cual es coherente con el principio de funcionamiento de Hull Vane®. La optimización de la geometría en planta sweptback produce una interacción del flujo más eficiente que la configuración de foil recto. Estos hallazgos indican que la optimización de la forma en planta es un parámetro de diseño importante en el desarrollo de foils de popa para mejorar la eficiencia hidrodinámica de buques comerciales de velocidad media a alta.

Keywords: flat-hull ship, flow simulation, energy-saving device, affordable and clean energy, ship resistance reduction

Palabras clave: buque de casco plano, simulación de flujo, dispositivo de ahorro de energía, energía asequible y no contaminante, reducción de la resistencia del buque

How to Cite: Nabawi, R. A., Syahri, B., Alfana, Y. D., & Fernandez, D. (2026). Hydrodynamic optimization of a Sweptback Stern Foil for resistance reduction in flat-hull ships: A CFD-based extension of the Hull Vane concept. Teknomekanik, 9(1), 110–120. https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v9i1.54872

Uniaxial and biaxial hot pressing of PVDF films: A pathway toward high-performance piezoelectric sensors and energy harvesters

Prensado en caliente uniaxial y biaxial de películas de PVDF: una vía hacia sensores piezoeléctricos y recolectores de energía de alto rendimiento

Suprapto Suprapto, Department of Mechanical Engineering, Universitas Negeri Medan, Indonesia
Jubaidah, Department of Mechanical Engineering, Universitas Negeri Medan, Indonesia
Selamat Triono, Department of Mechanical Engineering, Universitas Negeri Medan, Indonesia
Harianto Gunawan, Department of Mechanical Engineering, Chung Yuan Christian University, Taiwan
Lisyanto Lisyanto, Department of Mechanical Engineering, Universitas Negeri Medan, Indonesia
Aditya Sukma Nugraha, National Research and Innovation Agency (BRIN), Indonesia
Yopan rahmad Aldori, Department of Mechanical Engineering, Universitas Medan Area, Indonesia

DOI: https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v9i1.44972

Abstract

The piezoelectric efficiency of Poly (vinylidene fluoride) (PVDF) membranes becomes restricted by the challenge of generating and stabilizing electroactive β-phase during processing. Stretching requires control of deformation parameter, while solvent-based methods bring environmental and occupational health risks. This research suggests hot-pressing as an alternative method for enhancing β-phase fraction, utilizing multidirectional stress without solvent or chemical exposure. This study systematically compares uniaxial hot-pressing (Uniaxial HP) and biaxial hot-pressing (Biaxial HP) setups to determine which stress distribution is more effective at promoting changes and improving piezoelectric properties in PVDF membranes. The main objective of this research is to systematically evaluate and compare the impacts of uniaxial and biaxial hot-pressing on the crystalline phase transformation and electromechanical performance, including the piezoelectric coefficient (d33) and output voltage response of PVDF membranes. PVDF pellets were hot-pressed at 220 °C under a pressure of 60 MPa for 15 minutes followed by rapid quenching in ice water. X-Ray diffraction (XRD) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) confirmed phase composition, correlated with performance via the piezoelectric coefficient (d33), and assessed piezoelectric activity. Experimental results show that biaxial loading provides a higher b-phase fraction (50.47%) compared to untreated membranes (47.80%) and UHP samples (49.30%). The crystallinity and the piezoelectric coefficient also increased to 49% and 18.8 pC/N, respectively. Biaxial stress pattern during hot-pressing induces favourable thermodynamic and kinetic conditions for b-phase expansion. Beyond phase-related results, the approach delivers competitive piezoelectric effectiveness while maintaining simplicity and reducing solvent-dependent processing steps.

Resumen

La eficiencia piezoeléctrica de las membranas de poli(fluoruro de vinilideno) (PVDF) está limitada por el desafío de generar y estabilizar la fase β electroactiva durante el procesamiento. El estiramiento requiere el control de los parámetros de deformación, mientras que los métodos basados en disolventes implican riesgos ambientales y para la salud ocupacional. Esta investigación propone el prensado en caliente como un método alternativo para aumentar la fracción de fase β, utilizando esfuerzos multidireccionales sin exposición a disolventes o productos químicos. Este estudio compara sistemáticamente las configuraciones de prensado en caliente uniaxial (Uniaxial HP) y prensado en caliente biaxial (Biaxial HP) para determinar qué distribución de esfuerzos es más eficaz para promover cambios y mejorar las propiedades piezoeléctricas de las membranas de PVDF. El objetivo principal de esta investigación es evaluar y comparar sistemáticamente los efectos del prensado en caliente uniaxial y biaxial sobre la transformación de la fase cristalina y el rendimiento electromecánico, incluido el coeficiente piezoeléctrico (d33) y la respuesta de voltaje de salida de las membranas de PVDF. Los pellets de PVDF se prensaron en caliente a 220 °C bajo una presión de 60 MPa durante 15 minutos, seguido de un enfriamiento rápido en agua con hielo. La difracción de rayos X (XRD) y la espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) confirmaron la composición de las fases, correlacionada con el rendimiento mediante el coeficiente piezoeléctrico (d33), y evaluaron la actividad piezoeléctrica. Los resultados experimentales muestran que la carga biaxial proporciona una mayor fracción de fase β (50.47%) en comparación con las membranas no tratadas (47.80%) y las muestras UHP (49.30%). La cristalinidad y el coeficiente piezoeléctrico también aumentaron hasta el 49% y 18.8 pC/N, respectivamente. El patrón de esfuerzos biaxiales durante el prensado en caliente induce condiciones termodinámicas y cinéticas favorables para la expansión de la fase β. Más allá de los resultados relacionados con las fases, el enfoque proporciona una eficacia piezoeléctrica competitiva, al tiempo que mantiene la simplicidad y reduce las etapas de procesamiento dependientes de disolventes.

Keywords: PVDF, uniaxial and biaxial, hot press, piezoelectric

Palabras clave: PVDF, uniaxial y biaxial, prensado en caliente, piezoeléctrico

How to Cite: Suprapto, S., jubaidah, J., Triono, S., Gunawan, H., Lisyanto, L., Nugraha, A. S., & Aldori, Y. rahmad. (2026). Uniaxial and biaxial hot pressing of PVDF films: A pathway toward high-performance piezoelectric sensors and energy harvesters. Teknomekanik, 9(1), 121–136. https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v9i1.44972

Comparative study on the corrosion behavior of TiCN-coated austenitic and ferritic stainless steels in geothermal environments

Estudio comparativo del comportamiento frente a la corrosión de aceros inoxidables austeníticos y ferríticos recubiertos con TiCN en entornos geotérmicos

Agus Solehudin, Study Program of Chemical Engineering, Faculty of Engineering and Industrial Education, Universitas Pendidikan Indonesia, Indonesia
Haipan Salam, Study Program of Chemical Engineering, Faculty of Engineering and Industrial Education, Universitas Pendidikan Indonesia, Indonesia
Enda Permana, Study Program of Mechanical Engineering Education, Faculty of Engineering and Industrial Education, Universitas Pendidikan Indonesia, Indonesia
Atiek Rostika Noviyanti, Study Program of Chemistry, Faculty of Mathematics and Natural Sciences, Universitas Padjajaran, Indonesia
Akrajas Ali Umaar, Institute of Microengineering and Nanoelectronics, Universiti Kebangsaan Malaysia, Malaysia
Risti Ragadhita, Study Program of Chemical Engineering, Faculty of Engineering and Industrial Education, Universitas Pendidikan Indonesia, Indonesia

DOI: https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v9i2.44172

Abstract

Corrosion in stainless steel (SS) remains a critical limitation for its application, particularly in harsh environments such as geothermal systems. This study aims to evaluate the corrosion resistance of two SS substrates, namely SS 11-0 (ferritic) and SS 18-8 (austenitic), used as drill bit materials, both before and after the application of a TiCN protective coating. The coating was deposited by Physical Vapor Deposition (PVD) for 15, 25, and 35 minutes at 250°C. Corrosion resistance was assessed using a salt spray test with a 5% NaCl solution (pH 6–7) for 100 hours to simulate a neutral corrosive environment. Surface morphology and elemental composition were characterized using Field Emission Scanning Electron Microscopy–Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (FESEM–EDS), while coating thickness and hardness were evaluated using Fischerscope® X-RAY XAN and Vickers microhardness testing, respectively. Corrosion performance was quantitatively analyzed using mass-loss-based corrosion rate calculations and polarization resistance measurements with a potentiostat instrument, providing insights into the electrochemical behavior of the coating–substrate system. The results demonstrate that increasing deposition time enhances coating thickness and overall coating quality. FESEM–EDS analysis confirms the successful formation of the TiCN layer and reveals changes in surface morphology and elemental composition after coating and corrosion exposure. Among the tested substrates, SS 18-8 consistently exhibits superior hardness, surface uniformity, and corrosion resistance compared to SS 11-0. Based on the weight loss method, the corrosion rates of uncoated and TiCN-coated SS 18-8 are 0.2600 mm/year and 0.1625 mm/year, respectively, both lower than those observed for SS 11-0. This enhanced performance is attributed to the synergistic effect between the TiCN coating and the Cr- and Ni-rich chemical composition of SS 18-8, which facilitates the formation of a stable and protective passive layer. These findings highlight the strong potential of TiCN-coated SS 18-8 for applications in geothermal environments under neutral corrosive conditions.

Resumen

La corrosión en el acero inoxidable (SS) sigue siendo una limitación crítica para su aplicación, particularmente en entornos agresivos como los sistemas geotérmicos. Este estudio tiene como objetivo evaluar la resistencia a la corrosión de dos sustratos de SS, a saber, SS 11-0 (ferrítico) y SS 18-8 (austenítico), utilizados como materiales para brocas, tanto antes como después de la aplicación de un recubrimiento protector de TiCN. El recubrimiento se depositó mediante Deposición Física de Vapor (PVD) durante 15, 25 y 35 minutos a 250 °C. La resistencia a la corrosión se evaluó mediante un ensayo de niebla salina con una solución de NaCl al 5 % (pH 6–7) durante 100 horas para simular un entorno corrosivo neutro. La morfología superficial y la composición elemental se caracterizaron mediante Microscopía Electrónica de Barrido de Emisión de Campo–Espectroscopía de Rayos X por Dispersión de Energía (FESEM–EDS), mientras que el espesor y la dureza del recubrimiento se evaluaron mediante Fischerscope® X-RAY XAN y ensayo de microdureza Vickers, respectivamente. El comportamiento frente a la corrosión se analizó cuantitativamente mediante cálculos de la velocidad de corrosión basados en la pérdida de masa y mediciones de resistencia a la polarización con un instrumento potenciostato, proporcionando información sobre el comportamiento electroquímico del sistema recubrimiento–sustrato. Los resultados demuestran que el aumento del tiempo de deposición mejora el espesor del recubrimiento y la calidad general del recubrimiento. El análisis FESEM–EDS confirma la formación exitosa de la capa de TiCN y revela cambios en la morfología superficial y la composición elemental después del recubrimiento y la exposición a la corrosión. Entre los sustratos evaluados, el SS 18-8 presenta consistentemente una dureza, uniformidad superficial y resistencia a la corrosión superiores en comparación con el SS 11-0. Según el método de pérdida de peso, las velocidades de corrosión del SS 18-8 sin recubrimiento y recubierto con TiCN son de 0.2600 mm/año y 0.1625 mm/año, respectivamente, ambas inferiores a las observadas para el SS 11-0. Este rendimiento mejorado se atribuye al efecto sinérgico entre el recubrimiento de TiCN y la composición química rica en Cr y Ni del SS 18-8, que facilita la formación de una capa pasiva estable y protectora. Estos hallazgos destacan el gran potencial del SS 18-8 recubierto con TiCN para aplicaciones en entornos geotérmicos bajo condiciones corrosivas neutras.

Keywords: corrosion resistance, geothermal condition, PVD, polarization resistance, stainless steel, weight loss

Palabras clave: resistencia a la corrosión, condiciones geotérmicas, PVD, resistencia a la polarización, acero inoxidable, pérdida de peso

How to Cite: Solehudin, A., Salam, H., Permana, E., Noviyanti, A. R., Umaar, A. A., & Ragadhita, R. (2026). Comparative study on the corrosion behavior of TiCN-coated austenitic and ferritic stainless steels in geothermal environments. Teknomekanik, 9(2), 137–161. https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v9i2.44172

The effect of T6 heat treatment on the tensile, impact, and fatigue properties of Al6061-fly ash composites

El efecto del tratamiento térmico T6 sobre las propiedades de tracción, impacto y fatiga de compuestos de Al6061-ceniza volante

Zainun Achmad, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas 17 Agustus 1945 Surabaya, Indonesia
Al Emran bin Ismail, Faculty of Mechanical and Manufacturing Engineering, Universiti Tun Hussein Onn Malaysia, Malaysia
Harjo Seputro, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas 17 Agustus 1945 Surabaya, Indonesia
Eka Marliana, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas 17 Agustus 1945 Surabaya, Indonesia

DOI: https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v9i2.50672

Abstract

This study investigates the effect of controlled precipitation hardening on the mechanical behavior of Al6061–fly ash metal matrix composites fabricated using stir casting and subjected to T6 heat treatment. The specimens underwent solution treatment at 510°C for 1 and 2 hours, followed by oil quenching and artificial aging at 120°C, 140°C, and 160°C for 2 hours. Tensile, Rockwell hardness, impact, and fatigue tests were used to assess the mechanical characteristics, in accordance with ASTM standards, and were supported by microstructural and SEM studies. The findings indicate that T6 treatment greatly improves strength and fatigue tolerance compared with the untreated state. The highest tensile strength and impact energy were achieved under the T6-A2 condition (510 °C for 2 h + aging at 120 °C for 2 h), whereas the longest fatigue life was obtained under the T6-B1 condition (510 °C for 1 h + aging at 140 °C for 2 h). This shows a good balance between strength and toughness, which is related to the formation of fine Mg2Si precipitates and enhanced interfacial bonding. Aging at 120°C resulted in the highest hardness at 510°C (2 hours). Over-aging reduced ductility and impact resistance because of precipitate coarsening. For durable aluminum–fly ash composites, these results show a distinct link between processing, microstructure, and material characteristics.

Resumen

Este estudio investiga el efecto del endurecimiento por precipitación controlado sobre el comportamiento mecánico de compuestos de matriz metálica de Al6061–ceniza volante fabricados mediante fundición con agitación y sometidos a tratamiento térmico T6. Las probetas fueron sometidas a un tratamiento de solución a 510 °C durante 1 y 2 horas, seguido de un temple en aceite y un envejecimiento artificial a 120 °C, 140 °C y 160 °C durante 2 horas. Se utilizaron ensayos de tracción, dureza Rockwell, impacto y fatiga para evaluar las características mecánicas, de acuerdo con las normas ASTM, y estos fueron complementados con estudios microestructurales y de SEM. Los resultados indican que el tratamiento T6 mejora considerablemente la resistencia y la tolerancia a la fatiga en comparación con el estado sin tratamiento. La mayor resistencia a la tracción y energía de impacto se alcanzaron bajo la condición T6-A2 (510 °C durante 2 h + envejecimiento a 120 °C durante 2 h), mientras que la mayor vida a la fatiga se obtuvo bajo la condición T6-B1 (510 °C durante 1 h + envejecimiento a 140 °C durante 2 h). Esto muestra un buen equilibrio entre resistencia y tenacidad, relacionado con la formación de precipitados finos de Mg2Si y una mayor unión interfacial. El envejecimiento a 120 °C produjo la mayor dureza a 510 °C (2 horas). El sobreenvejecimiento redujo la ductilidad y la resistencia al impacto debido al engrosamiento de los precipitados. Para los compuestos duraderos de aluminio–ceniza volante, estos resultados muestran una relación clara entre el procesamiento, la microestructura y las características del material.

Keywords: Al6061, fly ash, T6 heat treatment, tensile strength, impact energy, fatigue strength

Palabras clave: Al6061, ceniza volante, tratamiento térmico T6, resistencia a la tracción, energía de impacto, resistencia a la fatiga

How to Cite: Achmad, Z., Ismail, A. E. bin, Seputro, H., & Marliana, E. (2026). The effect of T6 heat treatment on the tensile, impact, and fatigue properties of Al6061-fly ash composites. Teknomekanik, 9(2), 162–176. https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v9i2.50672

Component-wise exergy loss analysis under injection timing and EGR variations in a heavy-duty diesel engine

Análisis de las pérdidas de exergía por componente bajo variaciones del tiempo de inyección y EGR en un motor diésel de servicio pesado

Eihab A. Raouf Mustafa
Department of Mechanical Engineering, College of Engineering, Qassim University, Saudi Arabia

DOI: https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v9i2.54472

Abstract

This study investigates the component-wise exergy behavior of a heavy-duty diesel engine under combined variations in injection timing and exhaust gas recirculation (EGR). A calibrated Diesel-RK model was used to simulate steady-state operation over a representative speed-load range. Fuel, brake, exhaust, wall heat, and destruction exergy terms were then evaluated using a consistent post-processing framework. The results showed that increasing EGR from 0 to 0.20 reduced the brake exergy fraction from 33% to 14%. In comparison, the destruction fraction increased from 44% to 73%, indicating that dilution intensified combustion-related irreversibility with a greater influence on irreversibility than on wall heat transfer. Across the investigated speed-load range without EGR, destruction typically remained within about 39–45% of fuel exergy. Advancing injection timing shifted heat release toward top dead center and redistributed wall heat exergy from the liner (40% to 26%) toward the piston and cylinder head, with contributions increased to approximately 37–40% each. At high load, moderate advancement improved thermodynamic efficiency, whereas excessive advancement increased wall thermal loading and reduced further gains. At part load, sensitivity increased because combustion duration appeared to influence thermal response more strongly than peak temperature. A limited trade-off region was identified in which exergy efficiency exceeded about 30%, and destruction dropped below roughly 45%, primarily at advanced timing and high load. However, excessive injection advancement resulted in physically infeasible EGR operation due to insufficient exhaust pressure to sustain recirculation flow, thereby defining a practical operating boundary. Injection timing affected not only efficiency but also whether EGR could function; therefore, optimal calibration must balance combustion phasing, dilution-induced irreversibility, and component-level thermal loading.

Resumen

Este estudio investiga el comportamiento de la exergía por componente de un motor diésel de servicio pesado bajo variaciones combinadas del tiempo de inyección y de la recirculación de gases de escape (EGR). Se utilizó un modelo Diesel-RK calibrado para simular el funcionamiento en estado estacionario en un rango representativo de velocidades y cargas. Posteriormente, las contribuciones de exergía del combustible, del freno, de los gases de escape, del calor de pared y de la destrucción de exergía se evaluaron mediante un marco de posprocesamiento consistente. Los resultados mostraron que el aumento de la EGR de 0 a 0,20 redujo la fracción de exergía de freno del 33 % al 14 %. En comparación, la fracción de destrucción aumentó del 44 % al 73 %, lo que indica que la dilución intensificó la irreversibilidad asociada con la combustión y tuvo una mayor influencia sobre la irreversibilidad que sobre la transferencia de calor a las paredes. En el rango de velocidad y carga investigado sin EGR, la destrucción se mantuvo generalmente entre aproximadamente el 39 % y el 45 % de la exergía del combustible. El avance del tiempo de inyección desplazó la liberación de calor hacia el punto muerto superior y redistribuyó la exergía del calor de pared desde el revestimiento, reduciéndola del 40 % al 26 %, hacia el pistón y la culata, cuyas contribuciones aumentaron hasta aproximadamente un 37–40 % cada una. A cargas elevadas, un avance moderado mejoró la eficiencia termodinámica, mientras que un avance excesivo incrementó la carga térmica de las paredes y redujo las ganancias adicionales. A carga parcial, la sensibilidad aumentó debido a que la duración de la combustión pareció influir más intensamente en la respuesta térmica que la temperatura máxima. Se identificó una región de compromiso limitada en la que la eficiencia exergética superó aproximadamente el 30 % y la destrucción disminuyó por debajo de aproximadamente el 45 %, principalmente con tiempos de inyección avanzados y cargas elevadas. Sin embargo, un avance excesivo de la inyección provocó un funcionamiento físicamente inviable de la EGR debido a una presión insuficiente de los gases de escape para mantener el flujo de recirculación, definiendo así un límite operativo práctico. Por lo tanto, el tiempo de inyección no solo afecta la eficiencia, sino también la posibilidad de funcionamiento de la EGR; en consecuencia, una calibración óptima debe equilibrar la fase de combustión, la irreversibilidad inducida por la dilución y la carga térmica a nivel de los componentes.

Keywords: combustion irreversibility, diesel engine, exergy analysis, exhaust gas recirculation, injection timing

Palabras clave: irreversibilidad de la combustión, motor diésel, análisis de exergía, recirculación de gases de escape, tiempo de inyección

How to Cite: Mustafa, E. A. R. (2026). Component-wise exergy loss analysis under injection timing and EGR variations in a heavy-duty diesel engine. Teknomekanik, 9(2), 177–202. https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v9i2.54472

CFD-based Taguchi optimization of impeller geometry to improve centrifugal fan efficiency

Optimización basada en CFD mediante el método de Taguchi de la geometría del impulsor para mejorar la eficiencia de un ventilador centrífugo

Delima Yanti Sari, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Negeri Padang, Indonesia
Bagas Santoso, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Negeri Padang, Indonesia
Hendri Nurdin, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Negeri Padang, Indonesia
Hastuti Hastuti, Department of Electrical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Negeri Padang, Indonesia
Rifelino Rifelino, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Negeri Padang, Indonesia
Fitrah Qalbina, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Negeri Padang, Indonesia
Tsung-Liang Wu, Department of Mechatronics Engineering, National Kaohsiung University of Science and Technology, Taiwan
Dani Harmanto, Department of Aeronautical Engineering, De Montfort University, United Kingdom

DOI: https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v9i2.53772

Abstract

Centrifugal fans play a significant role in industrial ventilation systems. Their performance is affected by aerodynamic losses such as flow separation and non-uniform pressure distribution, thereby reducing the overall efficiency. Since design parameters influence the fan efficiency, design parameter optimization becomes one option for addressing this issue. Some optimization methods involve high computational cost and complex procedures. This raises the necessity for a more efficient and systematic optimization procedure. The aim of this study is to propose an integrated approach which involves Computational Fluid Dynamics (CFD) and the Taguchi method to improve the performance of a centrifugal fan. CFD is used to evaluate the performance of different design combinations, while the Taguchi method is used to optimize design parameters. The investigated design parameters are the inlet blade angle (β1), the outlet blade angle (β2), the number of blades (n), and the flow rate (Q). Each of the design factors has three levels, therefore, an L9 orthogonal array was utilized as the design of experiments. Analysis of variance (ANOVA) is used to determine their relative significance. The results show that the optimal combination of design parameters increase the efficiency from 39.79% (the reference) to 63.26%. The CFD simulations for the optimal combination exhibit the improved flow behaviour, which explains the enhanced efficiency. The results show the feasibility of the proposed method for improving the performance of the centrifugal fan.

Resumen

Los ventiladores centrífugos desempeñan un papel importante en los sistemas de ventilación industrial. Su rendimiento se ve afectado por pérdidas aerodinámicas, como la separación del flujo y la distribución no uniforme de la presión, lo que reduce la eficiencia global. Dado que los parámetros de diseño influyen en la eficiencia del ventilador, la optimización de dichos parámetros constituye una de las opciones para abordar este problema. Algunos métodos de optimización implican un alto costo computacional y procedimientos complejos. Esto plantea la necesidad de un procedimiento de optimización más eficiente y sistemático. El objetivo de este estudio es proponer un enfoque integrado que combine la Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) y el método de Taguchi para mejorar el rendimiento de un ventilador centrífugo. La CFD se utiliza para evaluar el rendimiento de diferentes combinaciones de diseño, mientras que el método de Taguchi se emplea para optimizar los parámetros de diseño. Los parámetros de diseño investigados son el ángulo de entrada de los álabes (β1), el ángulo de salida de los álabes (β2), el número de álabes (n) y el caudal (Q). Cada factor de diseño tiene tres niveles; por lo tanto, se utilizó un arreglo ortogonal L9 como diseño de experimentos. El análisis de varianza (ANOVA) se utilizó para determinar su importancia relativa. Los resultados muestran que la combinación óptima de los parámetros de diseño aumenta la eficiencia del 39,79 % (valor de referencia) al 63,26 %. Las simulaciones CFD correspondientes a la combinación óptima muestran un comportamiento mejorado del flujo, lo que explica el aumento de la eficiencia. Los resultados demuestran la viabilidad del método propuesto para mejorar el rendimiento del ventilador centrífugo.

Keywords: centrifugal fan, design configurations, HVAC systems, impeller geometry optimization

Palabras clave: ventilador centrífugo, configuraciones de diseño, sistemas HVAC, optimización de la geometría del impulsor

How to Cite: Sari, D. Y., Santoso, B., Nurdin, H., Hastuti, H., Rifelino, R., Qalbina, F., Wu, T.-L., & Harmanto, D. (2026). CFD-based Taguchi optimization of impeller geometry to improve centrifugal fan efficiency. Teknomekanik, 9(2), 203–217). https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v9i2.53772

Flow-rate estimation in PVC and carbon-steel pipes using flow-induced vibrations and data-driven models

Estimación del caudal en tuberías de PVC y acero al carbono mediante vibraciones inducidas por el flujo y modelos basados en datos

Khalid Alnabhani, Department of Mechanical and Industrial Engineering, College of Engineering, University of Technology and Applied Sciences, Sultanate of Oman
Musaab Zarog, Department of Mechanical and Industrial Engineering, College of Engineering, Sultan Qaboos University, Sultanate of Oman
Hadj Bourdoucen, Department of Electrical and Computer Engineering, College of Engineering, Sultan Qaboos University, Sultanate of Oman

DOI: https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v9i2.53072

Abstract

Non-intrusive flow measurement methods are increasingly required in pipeline systems to eliminate pressure losses, prevent contamination, and avoid structural modifications. Flow-induced vibration (FIV) offers a promising alternative; however, its applicability to standard industrial carbon-steel pipelines and its integration with data-driven modeling remain limited. This study experimentally investigates FIV-based flow estimation in 1-inch PVC and carbon-steel pipes conveying water under controlled conditions using regression, and machine learning models, while examining the influence of pipe material and vibration-response characteristics on flow-rate prediction performance. Vibration responses were measured using a tri-axial accelerometer and analyzed to identify flow-sensitive frequency bands. Regression and machine-learning models were developed to relate vibration characteristics to flow rate. The results demonstrate a predominantly monotonic relationship between band-averaged vibration amplitude and flow rate, with material-dependent sensitivity observed between PVC and carbon-steel pipes. Data-driven models improved prediction performance and robustness on the dynamic behavior of flow-induced vibrations, The findings demonstrate the potential of combining FIV analysis with intelligent modeling as a non-intrusive approach for flow measurement in industrial pipelines. Neural time-series modeling was used for training purpose only. Open-loop training provides a stable and efficient way for the network to learn the underlying dynamic relationship between inputs and outputs. A meaningful assessment of the model's predictive capability requires closed-loop testing, where the network relies on its own previous predictions. This was not conducted in the present study.

Resumen

Los métodos no intrusivos de medición del caudal son cada vez más necesarios en los sistemas de tuberías para eliminar las pérdidas de presión, prevenir la contaminación y evitar modificaciones estructurales. La vibración inducida por el flujo (FIV) ofrece una alternativa prometedora; sin embargo, su aplicabilidad a tuberías industriales estándar de acero al carbono y su integración con modelos basados en datos siguen siendo limitadas. Este estudio investiga experimentalmente la estimación del caudal basada en FIV en tuberías de PVC y acero al carbono de 1 pulgada que transportan agua bajo condiciones controladas, utilizando modelos de regresión y aprendizaje automático, al tiempo que examina la influencia del material de la tubería y de las características de la respuesta vibratoria en el rendimiento de la predicción del caudal. Las respuestas de vibración se midieron mediante un acelerómetro triaxial y se analizaron para identificar las bandas de frecuencia sensibles al flujo. Se desarrollaron modelos de regresión y aprendizaje automático para relacionar las características de vibración con el caudal. Los resultados demuestran una relación predominantemente monotónica entre la amplitud de vibración promediada por banda y el caudal, con una sensibilidad dependiente del material observada entre las tuberías de PVC y acero al carbono. Los modelos basados en datos mejoraron el rendimiento y la robustez de la predicción frente al comportamiento dinámico de las vibraciones inducidas por el flujo. Los resultados demuestran el potencial de combinar el análisis FIV con modelos inteligentes como un enfoque no intrusivo para la medición del caudal en tuberías industriales. El modelado de series temporales neuronales se utilizó únicamente con fines de entrenamiento. El entrenamiento en lazo abierto proporciona una forma estable y eficiente para que la red aprenda la relación dinámica subyacente entre las entradas y las salidas. Una evaluación significativa de la capacidad predictiva del modelo requiere pruebas en lazo cerrado, en las que la red depende de sus propias predicciones anteriores. Esto no se realizó en el presente estudio.

Keywords: frequency-domain analysis, flow-induced vibrations, machine learning, neural network, non-intrusive flow measurement

Palabras clave: análisis en el dominio de la frecuencia, vibraciones inducidas por el flujo, aprendizaje automático, red neuronal, medición no intrusiva del caudal

How to Cite: Alnabhani, K., Zarog, M., & Bourdoucen, H. (2026). Flow-rate estimation in PVC and carbon-steel pipes using flow-induced vibrations and data-driven models. Teknomekanik, 9(2), 218–237. https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v9i2.53072

Performance evaluation of a standalone PCA-based denoising method for Distributed Acoustic Sensing (DAS) data

Evaluación del rendimiento de un método independiente de eliminación de ruido basado en PCA para datos de detección acústica distribuida (DAS)

Monowar Mahmud, Department of Electrical and Electronic Engineering, Universiti Tenaga Nasional, Malaysia
Aiman Ismail, Department of Electrical and Electronic Engineering, Universiti Tenaga Nasional, Malaysia
Fairuz Abdullah, Department of Electrical and Electronic Engineering, Universiti Tenaga Nasional, Malaysia
Hui Jing Lee, Department of Electrical and Electronic Engineering, Universiti Tenaga Nasional, Malaysia
Nur Luqman Saleh, Department of Computer and Communications System Engineering, Faculty of Engineering, Universiti Putra Malaysia, Malaysia
Abdul Hadi Sulaiman, School of Physics, Universiti Sains Malaysia, Malaysia

DOI: https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v9i2.44372

Abstract

This paper experimentally evaluates the effectiveness of Principal Component Analysis (PCA) for denoising distributed acoustic sensing (DAS) data. Experiments were conducted by applying different vibration strengths using a piezo-electric transducer (PZT) at various sensing locations along the sensing fiber. Unlike existing hybrid PCA-based DAS denoising approaches, this work explicitly investigates PCA as a standalone denoising framework, addressing the lack of systematic evaluation of its effectiveness and practical applicability. Results show that PCA improves the signal-to-noise ratio (SNR) by at least 4.7 dB across a range of strain levels. The SNR also shows improvements exceeding 5 dB for sensing fiber lengths up to ~5.2 km. For ~10.2 km vibration location, PCA still achieved around 2.45 dB of SNR improvement. The PCA algorithm was then compared with traditional denoising algorithms, i.e., Moving Average, Low-Pass Filtering, and Wavelet Denoising, at a fixed sensing fiber length of 3.2 km and 2 Vpp applied to the PZT. PCA outperformed these approaches in noise reduction while maintaining moderate computational cost. Overall, PCA effectively suppresses background noise while preserving the integrity of the vibration signal. These results indicate that standalone PCA is a practical denoising option for DAS applications that require improved SNR at a moderate processing cost.

Resumen

Este artículo evalúa experimentalmente la eficacia del Análisis de Componentes Principales (PCA) para la eliminación de ruido en datos de detección acústica distribuida (DAS). Los experimentos se realizaron aplicando diferentes intensidades de vibración mediante un transductor piezoeléctrico (PZT) en varias ubicaciones de detección a lo largo de la fibra sensora. A diferencia de los enfoques híbridos existentes de eliminación de ruido en DAS basados en PCA, este trabajo investiga explícitamente el PCA como un marco independiente de eliminación de ruido, abordando la falta de una evaluación sistemática de su eficacia y aplicabilidad práctica. Los resultados muestran que el PCA mejora la relación señal-ruido (SNR) en al menos 4,7 dB en un intervalo de niveles de deformación. La SNR también presenta mejoras superiores a 5 dB para longitudes de fibra sensora de hasta aproximadamente 5,2 km. Para una ubicación de vibración de aproximadamente 10,2 km, el PCA todavía logró una mejora de la SNR de alrededor de 2,45 dB. Posteriormente, el algoritmo PCA se comparó con algoritmos tradicionales de eliminación de ruido, es decir, media móvil, filtrado de paso bajo y eliminación de ruido mediante wavelets, utilizando una longitud fija de fibra sensora de 3,2 km y 2 Vpp aplicados al PZT. El PCA superó estos enfoques en la reducción de ruido, manteniendo al mismo tiempo un costo computacional moderado. En general, el PCA suprime eficazmente el ruido de fondo mientras preserva la integridad de la señal de vibración. Estos resultados indican que el PCA independiente constituye una opción práctica de eliminación de ruido para aplicaciones DAS que requieren una mejora de la SNR con un costo de procesamiento moderado.

Keywords: denoising algorithm, distributed acoustic sensing, PCA performance, principal component analysis

Palabras clave: algoritmo de eliminación de ruido, detección acústica distribuida, rendimiento del PCA, análisis de componentes principales

How to Cite: Mahmud, M., Ismail, A., Abdullah, F., Lee, H. J., Saleh, N. L., & Sulaiman, A. H. (2026). Performance evaluation of a standalone PCA-based denoising method for Distributed Acoustic Sensing (DAS) data. Teknomekanik, 9(2), 238–255. https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v9i2.44372

Design, control, and development of a low-cost single-tilt-rotor Tricopter

Diseño, control y desarrollo de un tricóptero económico de rotor único con inclinación

Fahmizal Fahmizal, Department of Electrical Engineering and Informatics, Vocational College, Universitas Gadjah Mada, Indonesia
Ahmad Jaelani Sidik, Department of Electrical Engineering and Informatics, Vocational College, Universitas Gadjah Mada, Indonesia
Priyova Muhammad Rafief, Department of Electrical Engineering and Informatics, Vocational College, Universitas Gadjah Mada, Indonesia
Hari Maghfiroh, Department of Electrical Engineering, Universitas Sebelas Maret, Indonesia
Mariusz Jabłoński, Department of Electrical Engineering, Lodz University of Technology, Poland
Piotr Borkowski, Department of Electrical Engineering, Lodz University of Technology, Poland

DOI: https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v9i2.53172

Abstract

This paper presents the design, implementation, and experimental validation of a low-cost PID-based attitude control system for a single-tilt-rotor tricopter. The proposed platform employs a Y-shaped frame configuration with a servo-driven tail-tilt mechanism and is implemented using a low-cost ATmega328P microcontroller and GY-88A IMU sensor. A PID controller was used for inner-loop attitude stabilization of roll, pitch, and yaw motions due to its low computational complexity and suitability for resource-constrained embedded systems. The PID gains were obtained through manual tuning using a tricopter test-bed rig under disturbance-free conditions and experimentally evaluated under both static and dynamic wind disturbances. Under a static wind disturbance of 7.2 m/s, the roll and pitch mean absolute error (MAE) values reached 0.977° and 4.826°, respectively, while dynamic disturbance testing produced MAE values of 0.823° for roll and 2.094° for pitch. Outdoor flight tests resulted in MAE values of 1.133° for roll and 1.831° for pitch. The experimental results demonstrated that the proposed low-cost tricopter platform can maintain stable attitude control under the evaluated disturbance conditions and outdoor flight scenarios. The study highlights the feasibility of implementing reliable tricopter stabilization using computationally lightweight PID control on inexpensive embedded hardware.

Resumen

Este artículo presenta el diseño, la implementación y la validación experimental de un sistema de control de actitud basado en PID de bajo costo para un tricóptero de rotor único con inclinación. La plataforma propuesta emplea una configuración de bastidor en forma de Y con un mecanismo de inclinación de cola accionado por servomotor y está implementada mediante un microcontrolador ATmega328P de bajo costo y un sensor IMU GY-88A. Se utilizó un controlador PID para la estabilización de actitud en lazo interno de los movimientos de balanceo, cabeceo y guiñada debido a su baja complejidad computacional y su adecuación para sistemas embebidos con recursos limitados. Las ganancias del PID se obtuvieron mediante ajuste manual utilizando un banco de pruebas de tricóptero en condiciones sin perturbaciones y se evaluaron experimentalmente bajo perturbaciones de viento tanto estáticas como dinámicas. Bajo una perturbación estática de viento de 7,2 m/s, los valores del error absoluto medio (MAE) para el balanceo y el cabeceo alcanzaron 0,977° y 4,826°, respectivamente, mientras que las pruebas con perturbaciones dinámicas produjeron valores de MAE de 0,823° para el balanceo y 2,094° para el cabeceo. Las pruebas de vuelo en exteriores dieron como resultado valores de MAE de 1,133° para el balanceo y 1,831° para el cabeceo. Los resultados experimentales demostraron que la plataforma de tricóptero de bajo costo propuesta puede mantener un control de actitud estable bajo las condiciones de perturbación evaluadas y en escenarios de vuelo en exteriores. El estudio destaca la viabilidad de implementar una estabilización fiable de tricópteros mediante un control PID de baja carga computacional en hardware embebido económico.

Keywords: low-cost UAV development, PID-based attitude control, single-tilt-rotor UAV, tricopter

Palabras clave: desarrollo de UAV de bajo costo, control de actitud basado en PID, UAV de rotor único con inclinación, tricóptero

How to Cite: Fahmizal, F., Sidik, A. J., Rafief, P. M., Maghfiroh, H., Jabłoński, M., & Borkowski, P. (2026). Design, control, and development of a low-cost single-tilt-rotor Tricopter. Teknomekanik, 9(2), 256–271. https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v9i2.53172

Trade-offs in thermal and mechanical properties of cellulose films from bacterial cellulose powder induced by ultrasonication duration

Compromisos entre las propiedades térmicas y mecánicas de películas de celulosa a partir de polvo de celulosa bacteriana inducidos por la duración de la ultrasonificación

Dieter Rahmadiawan, Department of Mechanical Engineering, National Cheng Kung University, Taiwan
Tio Baskara, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Andalas, Indonesia
Hairul Abral, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Andalas, Indonesia
Eni Sugiarti, Research Center for Advanced Materials, National Research and Innovation Agency (BRIN), Indonesia
Ahmad Novi Muslimin, Research Center for Advanced Materials, National Research and Innovation Agency (BRIN), Indonesia
Shih-Chen Shi, Department of Mechanical Engineering, National Cheng Kung University, Taiwan
Thiago F. Santos, Postgraduate Program in Chemical Engineering, Federal University of Rio Grande do Norte, Brazil
Imtiaz Ali Laghari, Department of Electrical Engineering, The University of Larkano, Pakistan

DOI: https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v9i2.57372

Abstract

Understanding the trade-offs between thermal and mechanical properties is crucial for optimizing the performance of cellulose films from bacterial cellulose powders (BCP). This study leverages ultrasonication as an eco-friendly method to enhance these properties in BCP-based films while investigating the consequences of varying ultrasonication durations. BCP was sonicated at 250 W for 15 and 30 minutes. Results demonstrated that increasing ultrasonication duration significantly improves tensile strength, toughness, and transparency. The 30-minute sonication yielded the most robust and transparent films, with the highest mechanical strength and toughness. Conversely, while a shorter sonication of 15 minutes slightly improved the thermal stability of the films, increasing Tmax from 317°C for non-sonicated films to 351°C, a longer duration of 30 minutes reduced Tmax to 323°C. This illustrates a clear trade-off between enhancing mechanical properties and maintaining thermal stability. The findings provide insights into a simple yet effective approach for producing environmentally friendly, non-wood-based BC films, emphasizing the need to balance both thermal and mechanical enhancements through controlled ultrasonication.

Resumen

Comprender los compromisos entre las propiedades térmicas y mecánicas es fundamental para optimizar el rendimiento de las películas de celulosa elaboradas a partir de polvo de celulosa bacteriana (BCP). Este estudio utiliza la ultrasonificación como un método ecológico para mejorar estas propiedades en películas basadas en BCP, al tiempo que investiga las consecuencias de variar la duración de la ultrasonificación. El BCP fue sometido a ultrasonificación a 250 W durante 15 y 30 minutos. Los resultados demostraron que el aumento de la duración de la ultrasonificación mejora significativamente la resistencia a la tracción, la tenacidad y la transparencia. La ultrasonificación durante 30 minutos produjo las películas más resistentes y transparentes, con la mayor resistencia mecánica y tenacidad. Por el contrario, aunque una duración más corta de 15 minutos mejoró ligeramente la estabilidad térmica de las películas, aumentando el Tmax de 317 °C para las películas no sonicadas a 351 °C, una duración más prolongada de 30 minutos redujo el Tmax a 323 °C. Esto demuestra un compromiso claro entre la mejora de las propiedades mecánicas y el mantenimiento de la estabilidad térmica. Los resultados proporcionan información sobre un enfoque simple pero eficaz para producir películas de BCP no derivadas de madera y respetuosas con el medio ambiente, destacando la necesidad de equilibrar las mejoras térmicas y mecánicas mediante un control adecuado de la duración de la ultrasonificación.

Keywords: bacterial cellulose, cellulose nanocrystal, thermal resistance, ultrasonication duration

Palabras clave: celulosa bacteriana, nanocristal de celulosa, resistencia térmica, duración de la ultrasonificación

How to Cite: Rahmadiawan, D., Baskara, T., Abral, H., Sugiarti, E., Muslimin, A. N., Shi, S.-C., Santos, T. F., & Laghari, I. A. (2026). Trade-offs in thermal and mechanical properties of cellulose films from bacterial cellulose powder induced by ultrasonication duration. Teknomekanik, 9(2), 272–284. https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v9i2.57372

Experimental investigation of palm oil methyl ester nanofluid as a liquid insulating material

Investigación experimental del nanofluido de éster metílico de aceite de palma como material aislante líquido

Yusri Jumat, Department of Electrical & Electronic Engineering, Faculty of Engineering, Universiti Malaysia Sarawak, Malaysia
Yanuar Z. Arief, Department of Electrical & Electronic Engineering, Faculty of Engineering, Universiti Malaysia Sarawak, Malaysia
Hendri Masdi, Department of Electrical & Electronic Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Negeri Padang, Indonesia
Valentine M. A. A. Jabu, Department of Electrical & Electronic Engineering, Faculty of Engineering, Universiti Malaysia Sarawak, Malaysia
Sharifah M. W. Masra, Department of Electrical & Electronic Engineering, Faculty of Engineering, Universiti Malaysia Sarawak, Malaysia
Nurul I. Hashim, Department of Electrical & Electronic Engineering, Faculty of Engineering, Universiti Malaysia Sarawak, Malaysia
S. K. Sahari, Department of Electrical & Electronic Engineering, Faculty of Engineering, Universiti Malaysia Sarawak, Malaysia
N. Junaidi, Department of Electrical & Electronic Engineering, Faculty of Engineering, Universiti Malaysia Sarawak, Malaysia
S. Rufus, Department of Electrical & Electronic Engineering, Faculty of Engineering, Universiti Malaysia Sarawak, Malaysia
Hamzah Eteruddin, Department of Electrical Engineering, Faculty of Engineering & Computer Science, Jakarta Global University, Indonesia
Sinka Wilyanti, Department of Electrical Engineering, Faculty of Engineering & Computer Science, Jakarta Global University, Indonesia

DOI: https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v9i3.52872

Abstract

This study evaluates Palm Oil Methyl Ester (POME) as a potential base fluid for transformer insulation, enhanced with Titanium Dioxide (TiO₂) nanoparticles. The research aims to assess the dielectric strength and physicochemical properties of TiO₂-POME nanofluids at two concentrations (0.05 g/L and 0.10 g/L) and compare them with pure POME. The breakdown voltage (BDV) test was conducted before and after thermal ageing to determine how the nanofluid's dielectric strength changes over time. Results showed that both nanofluid samples had higher BDV values than pure POME, with the 0.05 g/L sample increasing from 19.27 kV to 25.85 kV and the 0.10 g/L sample showing the most significant improvement, with a BDV of 33.17 kV. Ageing caused a slight decrease in BDV, but the values remained higher than those of the base fluid (15.40 kV for aged pure POME), with the 0.05 g/L and 0.10 g/L samples maintaining averages of 20.68 kV and 24.44 kV, respectively, suggesting improved insulation performance. The kinematic viscosity of pure POME was 8.85 cSt, while the 0.05 g/L and 0.10 g/L TiO₂ nanofluids showed values of 9.09 cSt and 9.52 cSt, respectively, with all the samples falling within the acceptable range of 3-12 cSt specified by IEC 60296 for transformer insulating oils. The addition of TiO₂ slightly increased viscosity, more noticeably at 0.10 g/L. FTIR analysis indicated that the chemical structure of the fluid remained stable after ageing and nanoparticle addition.

Resumen

Este estudio evalúa el éster metílico de aceite de palma (POME) como un fluido base potencial para el aislamiento de transformadores, mejorado con nanopartículas de dióxido de titanio (TiO₂). La investigación tiene como objetivo evaluar la rigidez dieléctrica y las propiedades fisicoquímicas de los nanofluidos TiO₂-POME a dos concentraciones (0,05 g/L y 0,10 g/L) y compararlos con el POME puro. La prueba de tensión de ruptura dieléctrica (BDV) se realizó antes y después del envejecimiento térmico para determinar cómo cambia con el tiempo la resistencia dieléctrica del nanofluido. Los resultados mostraron que ambas muestras de nanofluido presentaron valores de BDV superiores a los del POME puro, con la muestra de 0,05 g/L aumentando de 19,27 kV a 25,85 kV y la muestra de 0,10 g/L mostrando la mejora más significativa, con una BDV de 33,17 kV. El envejecimiento provocó una ligera disminución de la BDV, pero los valores permanecieron superiores a los del fluido base (15,40 kV para el POME puro envejecido), mientras que las muestras de 0,05 g/L y 0,10 g/L mantuvieron valores promedio de 20,68 kV y 24,44 kV, respectivamente, lo que sugiere una mejora del rendimiento del aislamiento. La viscosidad cinemática del POME puro fue de 8,85 cSt, mientras que los nanofluidos de TiO₂ de 0,05 g/L y 0,10 g/L presentaron valores de 9,09 cSt y 9,52 cSt, respectivamente, y todas las muestras se encontraron dentro del rango aceptable de 3-12 cSt especificado por la IEC 60296 para aceites aislantes de transformadores. La adición de TiO₂ aumentó ligeramente la viscosidad, de manera más notable a 0,10 g/L. El análisis FTIR indicó que la estructura química del fluido permaneció estable después del envejecimiento y de la adición de nanopartículas.

Keywords: AC breakdown voltage, FTIR spectra, nanofluid, palm oil methyl ester, physicochemical properties

Palabras clave: tensión de ruptura de CA, espectros FTIR, nanofluido, éster metílico de aceite de palma, propiedades fisicoquímicas

How to Cite: Jumat, Y., Arief, Y. Z., Masdi, H., Jabu, V. M. A. A., Masra, S. M. W., Hashim, N. I., Sahari, S. K., Junaidi, N., Rufus, S., Eteruddin, H., & Wilyanti, S. (2026). Experimental investigation of palm oil methyl ester nanofluid as a liquid insulating material. Teknomekanik, 9(3), 285–301. https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v9i3.52872

Systematic solvent screening and selection for papaya seeds oil (PSO) extraction

Cribado y selección sistemáticos de disolventes para la extracción de aceite de semillas de papaya (PSO)

Misbahudin Alhanif, Doctorate Program of Chemical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Diponegoro, Indonesia
Andri Cahyo Kumoro, Institute of Food and Remedies Biomaterial, Department of Chemical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Diponegoro, Indonesia
Dyah Hesti Wardhani, Institute of Food and Remedies Biomaterial, Department of Chemical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Diponegoro, Indonesia

DOI: https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v9i3.53672

Abstract

Papaya seed oil (PSO) is a promising sustainable edible oil, owing to its high oleic acid content. PSO extraction can be carried out by first determining the appropriate solvent, method, and operating conditions. Solvent selection significantly influences extraction efficiency, energy demand, and operating cost. However, selecting a solvent via quantitative experiments across various solvents is expensive and time-consuming. Therefore, this study proposes a systematic framework to screen 50 solvents using key criteria: Hansen solubility parameters (HSPs), physical properties, and safety, health, and environment (SHE) aspects. Five selected solvents, including ethyl acetate, acetone, n-hexane, ethanol, and water, were combined in binary and ternary mixtures for experimental testing. The main findings showed that PSO extraction using the Soxhlet method for 6 hours with a binary mixture of ethyl acetate–n-hexane (77.20 and 22.80 vol%) produced the highest yield of 19.28 ± 0.21 wt%, followed by a ternary mixture of n-hexane–acetone–ethanol (64.58, 8.13, and 27.28 vol%) with a yield of 19.15 ± 0.22 wt%. Despite its slightly lower yield, the ternary mixture of n-hexane–acetone–ethanol has physical properties that may improve mass transfer and reduce energy demand during extraction and separation. A preliminary assessment based on current market price indicates that the ternary solvent mixture is cheaper (997.5 USD/MT) than the binary solvent of ethyl acetate–n-hexane (1247.3 USD/MT). Therefore, while identifying the ideal solvent for PSO extraction depends on specific factors, this study offers a systematic approach to solvent selection that streamlines screening and reduces the number of solvents requiring experimental testing.

Resumen

El aceite de semillas de papaya (PSO) es un aceite comestible sostenible prometedor debido a su alto contenido de ácido oleico. La extracción de PSO puede llevarse a cabo determinando previamente el disolvente, el método y las condiciones de operación adecuados. La selección del disolvente influye significativamente en la eficiencia de extracción, la demanda energética y los costos operativos. Sin embargo, seleccionar un disolvente mediante experimentos cuantitativos con diferentes disolventes resulta costoso y requiere mucho tiempo. Por lo tanto, este estudio propone un marco sistemático para seleccionar inicialmente 50 disolventes utilizando como criterios principales los parámetros de solubilidad de Hansen (HSP), las propiedades físicas y los aspectos de seguridad, salud y medio ambiente (SHE). Cinco disolventes seleccionados, incluidos acetato de etilo, acetona, n-hexano, etanol y agua, se combinaron en mezclas binarias y ternarias para realizar pruebas experimentales. Los principales resultados mostraron que la extracción de PSO mediante el método Soxhlet durante 6 horas con una mezcla binaria de acetato de etilo–n-hexano (77,20 y 22,80 % en volumen) produjo el mayor rendimiento, de 19,28 ± 0,21 % en peso, seguida de una mezcla ternaria de n-hexano–acetona–etanol (64,58, 8,13 y 27,28 % en volumen), con un rendimiento de 19,15 ± 0,22 % en peso. A pesar de su rendimiento ligeramente inferior, la mezcla ternaria de n-hexano–acetona–etanol presenta propiedades físicas que pueden mejorar la transferencia de masa y reducir la demanda energética durante la extracción y la separación. Una evaluación preliminar basada en los precios actuales del mercado indica que la mezcla ternaria de disolventes es más económica (997,5 USD/MT) que la mezcla binaria de acetato de etilo–n-hexano (1247,3 USD/MT). Por lo tanto, aunque la identificación del disolvente ideal para la extracción de PSO depende de factores específicos, este estudio ofrece un enfoque sistemático para la selección de disolventes que agiliza el proceso de cribado y reduce el número de disolventes que requieren pruebas experimentales.

Keywords: extraction, papaya seeds oil, solvent mixture, solvent screening

Palabras clave: extracción, aceite de semillas de papaya, mezcla de disolventes, cribado de disolventes

How to Cite: Alhanif, M., Kumoro, A. C., & Wardhani, D. H. (2026). Systematic solvent screening and selection for papaya seeds oil (PSO) extraction. Teknomekanik, 9(3), 302–329. https://doi.org/10.24036/teknomekanik.v9i3.53672