JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2013) ISSN: 2337-3539 (2301-9271)
1
Analisis Teknis dan Ekonomis Penggunaan Komposit Serabut Kelapa dan Serbuk Pohon Kelapa sebagai Isolasi Kotak Pendingin Ikan pada Kapal Ikan Ridho Idham Hasibuan, Heri Supomo, Soejitno Jurusan Teknik Perkapalan, Fakultas Teknologi Kelautan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 E-mail:
[email protected]
Abstrak—Salah satu kendala yang dihadapi para nelayan tradisional dalam memperoleh keuntungan dari hasil tangkapannya adalah produk tangkapan yang buruk pada saat sampai ditempat pelelangan. Hal tersebut diakibatkan ikan hasil tangkapan dari dalam air yang cepat rusak dan busuk setelah diangkat dari dalam air. Salah satu upaya yang bisa ditempuh oleh para nelayan untuk mempertahankan kesegaran ikan adalah menyimpannya dalam suhu dingin sejak ikan ditangkap. Kelapa merupakan bagian dari kehidupan masyarakat Indonesia, karena semua bagiannya dapat dimanfaatkan. Luas areal perkebunan kelapa Indonesia yaitu ± 3.74 juta hektar dan merupakan yang terluas didunia, 98% diantaranya merupakan perkebunan rakyat .Dalam hal ini serat yang digunakan adalah serat dari serabut kelapa dan serbuk pohon kelapa sebagai bahan isolasi coolbox. Metode pembuatan spesimen uji dilakukan dengan cara, pembuatan spesimen dari serat serabut kelapa, serbuk pohon kelapa, dan kombinasi antara serat serabut dan serbuk pohon kelapa. Dari hasil perhitungan yang telah dilakukan didapatkan nilai konduktifitas thermal dari ketiga bahan, yakni serat serabut kelapa, serbuk pohon kelapa, dan kombinasi serat serabut kelapa dan serbuk pohon kelapa, masing-masing nilai k nya adalah, 0.4285 btu/h.ft0F, 1.2245btu/h.ft0F, 0.6513btu/h.ft0F. Ketiga bahan belum memenuhi syarat sebagai isolator kotak pendingin. Dari data volume ruang muat untuk kapal berukuran 30GT, didapatkan berat beban pendingin sebesar 9.6 ton, sedangkan massa es yang dibutuhkan untuk mengatasi beban pendingin tersebut adalah 4.653 ton. Biaya pembuatan coolbox sebesar Rp.446.700, lebih mahal dari bahan lain. Kata kunci—Bahan isolator, Cooler box, Konduktifitas thermal, Serat serabut kelapa, Serbuk pohon kelapa I. PENDAHULUAN
AAT ini adalah era pengembangan material yang ramah lingkungan.Berbicara tentang pengembangan material, maka teknologi komposit yang mengalami kemajuan paling pesat. Perkembangan material komposit saat ini tidak hanya dari komposit sintesis, akan tetapi juga mengarah ke komposit natural. Hal ini dikarenakan keistimewaan sifatnya yang terbarukan dan ramah lingkungan. Bahan isolasi yang biasanya digunakan oleh sebagian besar nelayan adalah
S
sterofoam. Namun penggunaan sterofoam ini masih belum maksimal hasilnya, hal ini disebabkan panas yang berasal dari luar palka atau coolbox masih dapat menerobos masuk ke dalam sehingga es pun lebih mudah mencair [1]. Fiberglass merupakan isolator yang baik namun bahan ini juga mempunyai sisi negatif. Serat kaca (matte) yang merupakan bahan pembuatan fiberglass bisa menyebabkan gatal jika bersentuhan dengan kulit. Selain itu karena terbuat dari bahan kimia, serat kaca sukar terdegradasi secara alami, kalaupun didaur ulang secara mekanik, akan menghasilkan gas CO dan debu yang berbahaya untuk kesehatan. Sebenarnya untuk mendapatkan coolbox yang baik memang sudah disediakan dipasaran, namun jika ditinjau dari segi harga masih belum cocok untuk kantong para nelayan tradisional. Luas areal perkebunan kelapa Indonesia yaitu ±3.74 juta hektar dan merupakan yang terluas didunia, 98% diantaranya merupakan perkebunan rakyat [2]. Oleh karena itulah dalam penulisan tugas akhir ini akan dilakukan percobaan terhadap penggunaan serat alami, yaitu kombinasi serabut kelapa dan serbuk pohon kelapa sebagai isolasi kotak pendingin ikan pada kapal ikan. II. METODOLOGI PENELITIAN Pengerjaan dimulai dengan Pembuatan spesimen uji, yakni berbentuk silinder dengan ukuran p=5cm, dan d=4cm. Langkah pertama, yaitu membuat serat serabut kelapa, selanjutnya membuat serbuk pohon kelapa. Kemudian buat cetakan dengan menggunakan karton sesuai ukuran spesimen uji, dan beri pembatas jika spesimen yang dibuat merupakan kombinasi antara serat serabut kelapa dan serbuk pohon kelapa. Setelah itu lem epoxy di aduk, antara resin dan hardnernya dengan perbandingan 1:1, lalu tuangkan serbuk pohon kelapa kedalam adukan lem tersebut. Kemudian hasil adukan tadi dimasukkan kedalam cetakan, sambil di press agar padat, lalu dibakar diatas perapian ±10 menit, agar lem cepat kering. Setelah kering maka bahan selanjutnya dapat dimasukkan kedalam cetakan seperti metode diatas. Hasil pembuatan spesimen uji dapat dilihat seperti gambar 1 dibawah ini.
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2013) ISSN: 2337-3539 (2301-9271)
Gambar 1: Pembuatan spesimen uji
Setelah spesimen uji dibuat, maka selanjutnya dapat dilakukan pengujian konduktifitas thermal. Proses pembuatan kotak pendingin ikan berbahan kombinasi serat serabut kelapa dan serbuk pohon kelapa adalah sebagai berikut : 1. Buat kotak dengan ukuran 500mmx500mmx500mm dengan menggunakan plywood yang memiliki ketebalan 2 mm. 2. Siapkan serat serabut kelapa yang sudah di semprot latex dan di press dengan tebal = 20 mm, panjang = 500mm, lebar = 500mm, sebanyak 6 lembar, 3. Selanjutnya buat serbuk pohon kelapa berukuran panjang = 500mm, lebar =500 mm, tebal = 1 cm, sebanyak 12 lembar. Proses pembuatan lembaran serbuk ini sama seperti proses pembuatan spesimen uji, hanya dalam pembuatan kotak pendingin ikan ini bentuknya persegi 4. Setelah serbuk yang telah dicetak kering, selanjutnya kombinasikan serbuk dengan serabut pohon kelapa, dengan ketentuan serbuk dengan ketebalan 1 cm, lalu serabut kelapa 2cm, selanjutnya ditutup serbuk lagi dengan ketebalan 1 cm. Kedua bahan tersebut disatukan dengan menggunakan lem epoxy, 5. Selanjutnya setelah kedua bahan dikombinasikan, maka ditutup kembali dengan menggunakan plywood dengan ketebalan 2 mm 6. Setelah itu dilakukan pengepressan terhadap sisi kotak pendingin yang telah dibuat, 7. Langkah selanjutnya yaitu melakukan hal yang sama seperti cara diatas untuk pembuatan sisi-sisi lainnya, 8. Untuk finishing, kotak dilapisi dengan menggunakan lem epoxy dan cat, untuk menghindari kebocoran dan memperindah warna kotak pendingin.
2
mengetahahui berapa nilai dari konduktifitas thermal bahan, yaitu serat serabut kelapa, serbuk pohon kelapa, serta kombinasi serat serabut kelapa dan serbuk pohon kelapa. sehingga nantinya dapat diketahui apakah bahan ini bisa dikategorikan sebagai bahan isolasi yang baik atau tidak baik. Nilai konduktifitas thermal yang diizinkan untuk bahan isolasi yaitu 0.02-0.12 btu/h.ft0F Dari hasil percobaan yang telah dilakukan di dapatkan data sebagai berikut : Serbuk Pohon Kelapa Dari hasil pengujian didapat data temperature berdasarkan set point seperti dibawah : Tabel 1: Hasil pengujian serbuk pohon kelapa dalam 0C Set Point Thermo control
Spesimen
Serbuk pohon kelapa
Temperature tiap titik
T10C
T20C
T30C
T40C
T50C
T60C
250C
32.9
32.8
29.9
27.8
27.1
27
450C
41.4
41.3
33.3
28.1
27.2
27
0
65 C
56.2
56.1
40.4
29.2
27.4
27.2
0
75 C
69.2
69.1
46.9
30.2
27.2
27.1
1000C
85.5
85.4
55.2
31.6
27.7
27.3
109.5
109.4
68.2
33.3
27.5
27.4
0
125 C
Dari table 1 diatas, pengurangan temperature spesimen uji yang terkecil adalah pada set point 25 0C yaitu 2.10C sedangkan pengurangan temperature terbesar yaitu pada set point 1250C yakni 34.90C. Adapun T1 dan T2 merupakan temperature bahan penghantar (logam), T3 dan T4 merupakan temperature yang masuk ke spesimen uji, dan T5 dan T6 merupakan temperature bahan penghantar. Hasil Kserbuk untuk beberapa set point diatas dapat dilihat pada tabel 2. Tabel 2: Nilai k serbuk pohon kelapa Temperature
Nilai k (W/m.k)
25 0
6.841836735
45
0
2.757211538
65
0
1.275414541
75
0
0.853977759
0
0.600847458
125 0
0.403847728
k average =
2.122189293
100
Gambar 2: kotak pendingin ikan
III. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Konduktifitas thermal Data yang diperoleh dari hasil pengujian konduktifitas thermal selanjutnya di analisis untuk
Dari hasil nilai konduktifitas tiap set point diatas dapat digambarkan seperti grafik dibawah ini :
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2013) ISSN: 2337-3539 (2301-9271)
3
Dari hasil nilai konduktifitas tiap set point diatas dapat digambarkan seperti grafik dibawah ini :
Gambar 3: Grafik Konduktifitas thermal serbuk Pohon kelapa
Dari gambar 3 terlihat bahwa nilai k serbuk pohon kelapa dari set point 250C sampai 1250C terus menurun. Serat Serabut Kelapa Dari hasil pengujian didapat data temperature spesimen serat serabut kelapa berdasarkan set point seperti dibawah :
Gambar 4: Grafik Konduktifitas thermal serat serabut kelapa
Kombinasi Serat Serabut dan Serbuk Pohon Kelapa Dari hasil pengujian didapat data temperature spesimen berdasarkan set point seperti dibawah : Tabel 5: Hasil pengujian serat dan serbuk dalam 0C
Tabel 3: Hasil pengujian serat serabut kelapa dalam 0C
Set Point Thermo control
Spesimen Spesimen
Set Point Thermoc ontrol
Temperature tiap titik
T10C Serbuk pohon kelapa
T20C
T30C
T40C
T50C
T60C
250C
35.4
35.3
33.8
26.4
27.7
27.4
450C
47.5
47.4
42.9
28.6
27.8
27.5
0
63.1
63
52.6
29.1
28
27.7
65 C 0
75 C
79.9
79.8
66.5
32.7
28.1
27.8
1000C
101.8
101.7
82.7
34.8
28.2
27.8
124.7
124.6
108.8
35.9
28.4
27.9
0
125 C
Berdasarkan table 3, pengurangan temperature spesimen uji yang terkecil yaitu pada set point 250C yaitu 7.40C, sedangkan yang terbesar yaitu pada set point 1250C yaitu 72.90C.Hasil Kserabut untuk beberapa set point diatas dapat dilihat pada tabel 4.
Serbuk pohon kelapa
25 0
1.940396
45 0
1.001099
65 0
0.606809
75
0
0.420118
T20C
T30C
T40C
T50C
T60C
250C
35.4
35.3
33.8
26.4
27.7
27.4
0
45 C
47.5
47.4
42.9
28.6
27.8
27.5
650C
63.1
63
52.6
29.1
28
27.7
750C
79.8
66.5
32.7
28.1
27.8
101.8
101.7
82.7
34.8
28.2
27.8
0
124.7
124.6
108.8
35.9
28.4
27.9
Dari table 5 diatas, pengurangan temperature spesimen uji yang terkecil adalah pada set point 25 0C yaitu 2.10C sedangkan pengurangan temperature terbesar yaitu pada set point 1250C yakni 34.90C. Dari hasil perhitungan maka di dapat hasil konduktifitas thermal serabut berdasarkan set point tabel 6. Tabel 6: Nilai k kombinasi serat dan serbuk Temperature
Nilai k (W/m.k)
0
3.1201087
45 0
1.4914435
0
0.8649351
75 0
0.5881051
65
100
0
0.40703
0
0.3018813
0
0.294818
125
125 0
0.192593
k average =
k average =
0.742639
100
79.9
0
125 C
25 Nilai k (W/m.k)
T10C
100 C
Tabel 4: Nilai k serat serabut kelapa Temperature
Temperature tiap titik
1.1289173
Dari hasil nilai konduktifitas tiap set point diatas dapat digambarkan seperti grafik dibawah ini :
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2013) ISSN: 2337-3539 (2301-9271)
4
Gambar 5: Grafik Konduktifitas thermal kombinasi serat dan serbuk
Gambar 7: Karakteristik coolbox dengan media pendingin air es
Dari ketiga pengujian diatas terlihat bahwa semakin besar set point yang dimasukkan maka nilai k nya semakin kecil. Sehingga dari hasil pengujian ini dapat dsimpulkan bahwa antara temperature dan nilai k berbanding terbalik. Adapun grafik dari ketiga spesimen dapat dilihat seperti pada gambar dibawah:
Setelah dilakukan pengujian selama 10 jam, ternyata sebagian es belum mencair, pengurangan es yang terjadi selama 10 jam pengujian ± 20%. Pada jam ke 2 suhu mulai turun menjadi menjadi 0.1 0C. Begitu pula pada jam ketiga, suhu kembali turun menjadi -0.7 0 C. Adapun suhu terendah terjadi pada jam ke 6, yaitu 1.60C. Setelah itu suhu kembali naik hingga akhirnya pada jam ke 10 menjadi 0.50C. Kotak pendingin yang dijual dipasaran biasanya suhu bisa mencapai 0 0C, bahkan mencapai suhu dibawah 00C. Perbandingan temperature kotak pendingin dengan menggunakan kombinasi serabut kelapa dan serbuk pohon kelapa, dengan kotak pendingin berbahan sterofoam [3] dengan media pendingin air murni dapat dilihat pada grafik dibawah:
Gambar 6: Grafik konduktifitas thermal ketiga spesimen
Grafik 6 diatas menunujukkan bahwa nilai konduktifitas thermal spesimen uji yang paling baik adalah serat serabut kelapa. Setelah nilai k dari 6 set point yang telah dilakukan dalam pengujian dijumlahkan, maka nilai k rata-rata dapat diketahui, adapun nilai kaverage spesimen uji diurutkan dari yang terbesar hingga terkecil yaitu serbuk pohon kelapa = 2.122 W/m.k, kombinasi serabut dan serbuk = 1.129 W/m.k, dan serat serabut kelapa = 0.742 W/m.k. B. Hasil Eksperimen Coolbox Tanpa Pembebanan Eksperimen ini bertujuan untuk mengetahui karakteristik dari media pendingin. Grafik 7 dibawah ini menunjukkan perubahan temperature dalam coolbox selama eksperimen. Eksperimen dihentikan setelah 10 jam, dengan asumsi satu kali perjalanan melaut. Pada grafik dibawah ini dapat dilihat karakteristik kotak pendingin dengan media pendingin berisi air es selama 10 jam.
Gambar 8: Perbandingan nilai pengujian coolbox komposit serat dan serabut dengan sterofoam
Dari grafik 8 diatas terlihat bahwa pada jam ke 2 temperature pada kombinasi serat dan serbuk yaitu 0.1 0 C, sedangkan pada sterofoam 00C. pada jam-jam berikutnya temperature dari sterofoam lebih rendah dari pada kombinasi serat dan serbuk. Adapun temperature terendah dari sterofoam adalah -3, sedangkan untuk kombinasi serat dan serbuk temperature terendahnya yaitu -1.6. Pada jam ke 10 temperature kombinasi serat dan serbuk adalah 0.50C, sedangkan sterofoam 00C.
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2013) ISSN: 2337-3539 (2301-9271)
C. Hasil Eksprimen Coolbox Dengan Pembebanan ikan Eksperimen ini bertujuan untuk mengetahui sejauh mana kemampuan kotak pendingin apabila diberi pembebanan (ikan). Grafik dibawah ini menunjukkan perubahan temperature dalam coolbox selama eksperimen. Eksperimen dihentikan setelah 10 jam, dengan asumsi satu kali perjalanan melaut. Pada grafik dibawah ini dapat dilihat karakteristik kotak pendingin dengan media pendingin berisi air es selama 10 jam. Pada gambar 9 di bawah ini terlihat karakteristik kotak pendingin dengan media pendingin air es dengan diberi pembebanan ikan selama 10 jam.
5
sterofoam 60C. pada jam-jam berikutnya temperature dari sterofoam lebih rendah dari pada kombinasi serat dan serbuk. Namun temperature terendah pada gambar diatas yaitu pada kombinasi serat dan serbuk, -1.30C pada jm ke 7, sedangkan temperature terendah dari. terofoam adalah -0.5 yaitu pada jam ke 4 dan ke 6. Pada jam ke 10 temperature kombinasi serat dan serbuk adalah 20C, sedangkan sterofoam 1.50C. Dari hasil pengujian diatas kombinasi serat serabut kelapa dan serbuk pohon kelapa dapat dikatakan memenuhi sebagai bahan isolator , ini dikarenakan suhu didalam coolbox cepat mendingin. Setelah ditinjau, untuk pengujian tanpa pembebanan es baru benar-benar mencair secara keseluruhan selama ±45jam, sedangkan untuk pengujian dengan pembebanan ikan selama ±25 jam. D. Biaya Pembuatan Kotak Pendingin Perhitungan biaya dilakukan dengan menentukan biaya dari tiap bahan yang diperlukan. Adapun hasil perhitungan biaya pembuatan kotak pendingin dengan dimensi 0.5m x 0.5 m x 0.5 m adalah sebagai berikut : Tabel 7: Biaya pembuatan
Gambar 9: Karakteristik coolbox dengan media pembebanan ikan
Setelah dilakukan pengujian selama 10 jam, pada jam ke 2 suhu mulai turun menjadi menjadi 4 0C. Ada perbedaan dengan pengujian tanpa beban, yakni pada jam ke 2 suhunya 0.10C .Begitu pula pada jam ketiga, suhu kembali turun menjadi 2.3 0C. Adapun suhu terendah terjadi pada jam ke 7, yaitu -1.30C. Setelah itu suhu kembali naik hingga akhirnya pada jam ke 10 menjadi 20C. Apabila dibandingkan dengan kotak pendingin berbahan sterofoam, hasilnya akan terlihat seperti gambar dibawah :
No
Bahan
Biaya (Rp)
1
Serat serabut kelapa
10.800
2
Serbuk pohon kelapa
81.600
3
lateks
28.800
4
Lem epoxy
280.500
5
plywood
45.000
Total Biaya
446.700
4. Perbandingan biaya pembuatan kotak pendingin dengan serat lain Dari data hasil perhitungan penelitian sebelumnya dibandingakan dengan bahan kombinasi serat serabut kelapa dan serbuk pohon kelapa, kebutuhan biaya total untuk membuat sebuah coolbox dengan ukuran 0.5m x0.5 cm x0.5cm untuk masing-masing isolasi adalah seperti ditunjukkan pada table 8 dibawah ini :
Gambar 10: Perbandingan nilai pengujian coolbox serat dan serabut dengan sterofoam
komposit
Dari grafik 10 diatas terlihat bahwa pada jam ke 2 temperature pada kombinasi serat dan serbuk lebih rendah dari pada sterofoam, yaitu 4 0C, sedangkan pada
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2013) ISSN: 2337-3539 (2301-9271)
Tabel 8: Hasil Perbandingan biaya pembutan coolbox dengan serat lain. plywood
Bahan isolasi
Epoxy
Latex
Total
45000
92400
280500
28800
446700
8100
22500
22500
250100
32000
8100
22500
2500
230100
165000
32000
8100
22500
7500
235100
165000
32000
8100
22500
5000
232600
No Jenis Bahan Kombinasi serbuk dan 1 serabut
Resin
Fiberglass
2
sterofoam
165000
32000
3
Ampas tebu
165000
4
bambu
5
sekam
katalis
Dari table 8 diatas terlihat bahwa biaya pembuatan yang paling murah yaitu dengan menggunakan ampas tebu yakni Rp.230.100. selanjutnya dengan menggunakan sekam, yakni Rp.232.600. Adapun biaya termahal adahal pembuatan coolbox dengan menggunakan kombinasi serat serabut kelapa dan serbuk pohon kelapa adalah Rp.446.700. Besarnya biaya yang terjadi dikarenakan banyaknya penggunaan lem epoxy. Dalam hal ini penggunan lem adalah untuk membuat serbuk pohon kelapa menjadi lembaran, sebagai perekat dari lembaran serat serabut kelapa dan lembaran serbuk pohon kelapa, serta perekat antara serbuk pohon kelapa dengan plywood, sehingga membuat biaya untuk lem epoxy ini menjadi besar. IV. KESIMPULAN Berdasarkan hasil pengujian dan analisis yang telah dilakukan pada pelaksanaan tugas akhir ini maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut a. Nilai konduktifitas thermal dari ketiga bahan, yakni serat serabut kelapa, serbuk pohon kelapa, dan kombinasi serat serabut kelapa dan serbuk pohon kelapa, masing-masing adalah, 0.4285 btu/h.ft0F, 1.2245btu/h.ft0F, 0.6513btu/h.ft0F. Sedangkan nilai konduktifitas thermal yang diizinkan untuk bahan isolasi yaitu 0.02-0.12 btu/h.ft0F. Sehingga dapat disimpulkan bahwa dari hasil pengujian, ketiga bahan tersebut tidak dapat digunakan sebagai bahan isolasi kapal ikan, dikarenakan nilaikonduktifitas thermalnya yang belum memenuhi. b. Dari hasil perhitungan, untuk kapal ikan berukuran 30GT didapatkan massa beban pendingin (ikan) sebesar 9600 kg, sedangkan massa es yang dibutuhkan untuk mengatasi beban pendingin tersebut adalah 4653 kg. c. Coolbox isolator kombinasi serat serabut kelapa dan serbuk pohon kelapa suhu terdinginnya mencapai 1.60C tanpa pembebanan, dan -1.30C dengan pembebanan ikan. Es baru mencair secara keseluruhan 45 jam tanpa pembebanan, dan 25 jam dengan pembebanan, dimulai dari awal pengujian. Biaya pembuatan coolbox sebesar Rp.446.700, lebih mahal dari bahan lain, sehingga jika ditinjau dari segi ekonomis, coolbox ini terlalu mahal untuk digunakan sebagai kotak pendingin ikan. Biaya yang dikeluarkan
6
dalam pembuatan ruang muat kapal ikan sebesar Rp.15.411.800. UCAPAN TERIMAKASIH Penulis mengucapkan terima kasih kepada Allah SWT, dosen pembimbing yang telah memberikan waktu dan pemikirannya dalam membantu menyelesaikan penelitian ini, yaitu bapak Ir. Heri Supomo M.Sc dan Ir. Soejitno. Tidak lupa ucapan terimakasih pada kedua orang tua tercinta yang selalu memberikan support dalam pengerjaan penelitian ini. DAFTAR PUSTAKA [1]
Setiawan, W. (2008). Studi Penggunaan Ampas Tebu Sebagai Material Inti (Core) Kapal F.R.P. Surabaya: ITS. [2] Allorerung, D. M. (2005). Prospek dan Arah Pengembangan Agribisnis Kelapa. Jakarta: Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian. [3] Kurniawan, A. (2007). Penggunaan Serat Alami Sebagai Alternatif Pengganti Serat Kaca Untuk Bahan Isolasi Pada Coolbox. Surabaya: Jurusan Teknik Perkapalan, FTK ITS Surabaya.