ANNUAL ENGINEERING SEMINAR Towards Sustainable Engineering Dies Natalis ke-67 Pendidikan Tinggi Teknik UNIVERSITAS GADJAH MADA

PROCEEDING

ANNUAL ENGINEERING SEMINAR 2013

ISBN 978-602-98726-2-0

PROCEEDING ANNUAL

ENGINEERING SEMINAR 2013 UNIVERSITAS GADJAH MADA

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS GADJAH MADA

Towards Sustainable Engineering Dies Natalis ke-67 Pendidikan Tinggi Teknik

13 Februari 2013 Kantor Pusat Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada

Proceeding Annual

Engineering Seminar 2013 ISBN 978-602-98726-2-0

13 Februari 2013 Kantor Pusat Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada

Towards Sustainable Engineering Dies Natalis ke-67 Pendidikan Tinggi Teknik

Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada Yogyakarta

Annual Engineering Seminar 2013 Yogyakarta, 13 Februari 2013

Proceeding Annual Engineering Seminar 2013 Towards Sustainable Engineering Dies Natalis ke-67 Pendidikan Tinggi Teknik © 2013, Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada - Yogyakarta ISBN 978-602-98726-2-0 Alamat Telpon Fax E-mail

: : : :

Jalan Grafika No. 2 Kampus UGM, Yogyakarta 55281 (0274) 513665, 6492190 (0274) 589659 [email protected]

Fakultas Teknik UGM ISBN 978-602-98726-2-0

ii


KATA SAMBUTAN Assalamu’alaikum Wr. Wb. Puji dan syukur kita panjatkan ke hadirat Allah SWT karena dengan rahmat, taufieq, dan hidayah-Nya, Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada dapat menyelenggarakan Seminar Nasional 2013 dengan tema “Towards Sustainable Engineering”. Tema ini merupakan buah pemikiran yang muncul kearah mana Fakultas Teknik UGM akan melangkah di masa yang akan datang. Ini merupakan kesadaran global untuk mengantisipasi dampak negatif dari berbagai kegiatan pembangunan, di mana para insinyur harus memikirkan tentang kegitan pembangunan berkelanjutan. Kita perlu melihat fakta sejarah ke belakang, bahwa bagian yang paling banyak memberikan dampak lingkungan adalah bidang keteknikan. Sejak diciptakannya mesin-mesin di era revolusi industri hingga saat ini, produk inovasi teknik sangatlah berpengaruh terhadap pertumbuhan peradaban manusia. Untuk itu, perlu diupayakan terlaksananya pembangunan dengan memperhatikan aspek ekonomi, sosial, dan lingkungan secara seimbang. Seminar Nasional ini merupakan rangkaian dari acara peringatan Hari Pendidikan Tinggi Teknik (HPTT) ke 67, dan tahun ini merupakan seminar tahunan yang ke 3. Seminar ini dimaksudkan terutama untuk memberi kesempatan kepada para dosen Fakultas Teknik UGM untuk mempresentasikan hasil penelitiannya yang pendanaannya bersumber dari dana masyarakat Fakultas Teknik. Walaupun demikian, Fakultas Teknik UGM juga membuka kesempatan seluas-luasnya kepada fakultas ataupun perguruan tinggi dan institusi lain yang berkompeten untuk berpartisipasi dalam seminar ini. Kami mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada panitia penyelenggara, para pemakalah, para peserta, dan semua pihak yang telah berperan aktif dalam kegiatan seminar nasional ini, sehingga acara ini dapat terselenggara dengan baik dan lancar. Wassalamu’alaikum Wr. Wb.

D e k a n,

Prof. Ir. Panut Mulyono, M.Eng., D.Eng.


iii



iv


KATA PENGANTAR

Teknologi tidak bisa dipungkiri lagi merupakan pendorong kemajuan dalam kesejahteraan kehidupan manusia. Teknologi berperan besar dalam pengolahan sumber daya alam menjadi produk-produk yang dipergunakan dalam kehidupan manusia. Kemajuan teknologi bisa menyebabkan sebuah negara menjadi lebih unggul dari negara lain. Pemanfaatan teknologi untuk merubah bahan baku menjadi produk jadi yang lebih efisien bisa mendorong peningkatan kemakmuran sebuah negara. Dewasa ini kemajuan teknologi yang dipadukan dengan pemanfaatannya untuk komunikasi telah banyak merubah peta politik beberapa negara. Kemajuan jejaring sosial tidak terlepas dari pemanfaatan teknologi komunikasi. Jika dipandang dari bidangnya hal ini merupakan integrasi dari bidang science dan bidang sosial. Sehingga bisa dilihat perkembangan teknologi mempunyai pengaruh yang besar bagi kehidupan masyarakat. Di sisi yang lain teknologi yang ramah lingkungan telah mulai banyak dikembangkan untuk menjaga kelestarian dengan alam. Arah penelitian di bidang teknik nampaknya akan menuju pada tujuan untuk melakukan peningkatan efisiensi sistem, penghematan energi dan sumber daya serta penemuan material baru yang ramah lingkungan. Dengan semangat meningkatkan pemanfaatan teknologi untuk kesejahteraan kehidupan masyarakat, dan bertepatan dengan Hari Pendidikan Tinggi Teknik ke-67 Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada. Kami, Badan Pembina Penelitian Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada menyelenggarakan seminar tahunan. Seminar dengan judul “Annual Engineering Seminar” mengambil tema “Toward Sustainable Engineering”. Seminar ini akan mempresentasikan beberapa penelitian dosen-dosen di lingkungan Fakultas Teknik – UGM, serta beberapa peneliti dari berbagai perguruan tinggi teknik di Indonesia. Makalah-makalah yang dipresentasikan pada “Annual Engineering Seminar” dikumpulkan dalam buku prosiding ini. Topik-topik makalah akan dikelompokkan menjadi empat klaster yaitu Klaster Material, Struktur dan Manufaktur; Klaster Energi, Perpindahan Massa dan Proses; Klaster Instrumentasi, Informatika dan Sistem; Klaster Kebumian, Perencanaan dan Lingkungan. Mewakili panitia, kami berharap buku prosiding ini bisa memberikan manfaat bagi perkembangan teknologi, utamanya untuk kepentingan peningkatan kesejahteraan masyarakat Indonesia. Ketua Panitia Seminar

Dr. Eng. M. Arif Wibisono


v


SUSUNAN PANITIA Panitia Pengarah 1. Prof. Ir. Panut Mulyono, M.Eng., D.Eng. (Dekan FT, UGM) 2. Ir. Muhammad Waziz Wildan, M.Sc., Ph.D. (Wakil Dekan Bid. Akademik dan Penjaminan Mutu FT, UGM) 3. Prof. Dr. Ir. Bambang Agus Kironoto (Wakil Dekan Bid. Administrasi Keuangan dan SDM FT, UGM) 4. Ir. Lukito Edi Nugroho, M.Sc., Ph.D. (Wakil Dekan Bid. Kemahasiswaan, Penelitian dan Kerjasama FT, UGM) Panitia Pelaksana 1. Dr.Eng. Muh Arif Wibisono, ST., MT. 2. Dr.Eng. F. Danang Wijaya, ST., MT. 3. Ali Awaludin, ST., M.Eng., Ph.D. 4. Dr. Ir. T. Aris Sunantyo, M.Sc. 5. Dr. Ir. Aswati Mindaryani, M.Sc. 6. Dr.-Ing. Awang N. I. Wardana, ST., M.Sc. 7. Diananta Pramitasari, ST., M.Eng., Ph.D. 8. Ir. Djoko Wintolo, DEA. Mitra Bestari 1. Dr. Ir. T. Aris Sunantyo, M.Sc. 2. Prof. Ir. Rochmadi, SU., Ph.D. 3. Prof. Ir. I Made Bendiyasa, M.Sc., Ph.D. 4. Dr. Ir. Aswati Mindaryani, M.Sc. 5. Teuku Faisal Fathani, ST., MT., Ph.D. 6. Prof. Dr. Ir. Bambang Agus Kironoto 7. Ali Awaludin, ST., M.Eng., Ph.D. 8. Dr. Ir. I Wayan Warmada 9. Ir. Djoko Wintolo, DEA 10. Dr.-Ing. Ir. Sihana 11. Dr.-Ing. Awang N. I. Wardana, ST., M.Sc. 12. Prof. Dr. Ir. Indarto, DEA. 13. Prof. Dr.-Ing. Ir. Harwin Saptoadi, MSE. 14. Dr.Eng. Muh Arif Wibisono, ST., MT. 15. Prof. Ir. Bakti Setiawan, M.A., Ph.D. 16. Prof. Ir. Sudaryono, M.Eng., Ph.D. 17. Diananta Pramitasari, ST., M.Eng., Ph.D. 18. Dr.Eng. Suharyanto, ST., M.Eng. 19. Dr.Eng. F. Danang Wijaya, ST., MT.


vi


DAFTAR ISI

Halaman Judul Kata Sambutan Kata Pengantar Susunan Panitia Daftar Isi A

KLASTER STRUKTUR, MATERIAL DAN MANUFAKTUR

1

Pengaruh Perubahan Kadar Air Tanah Terhadap Parameter Kekuatan Tanah Lempung Agus Darmawan Adi 2 Sifat Mekanik Beton dengan Penggunaan Epoxy (EPS) sebagai Subtitusi Parsial Pasir Alam dalam Campuran Material Beton Agus Setiawan 3 Prediksi Kekuatan Lateral Sambungan Kayu Menggunakan Alat Sambung Pasak Kayu dan Bambu (Prediction of Lateral Resistance of Timber Joints with Wood and Bamboo Dowel-Type Fasteners) Ali Awaludin, Niken Palaeowati dan Septian Hariadi 4 Kajian Kemampuan Filter Beton Pasir dalam Menurunkan Mineral Lempung dalam Air Sungai (Study of Concrete Sand Filter Performance for Removing Clay Mineral in River Water) Budi Kamulyan, Fatchan Nurrochmad, Radianta Triatmadja dan Sunjoto 5 Karakterisasi Sifat Akustik Jalinan Serat Alam Faridah dan Sentagi Sesotya Utami 6 Kajian Modulus Reaksi Tanah Dasar Oleh Pengaruh Pemasangan Tiang pada Pasir Hary Christady Hardiyatmo 7 Aplikasi Berbagai Damping Layer pada Resonator Sintetis untuk Mendapatkan Kualitas Suara Resonator Bambo (Application of Various Damping Layer on Synthetic Resonator to Obtain Sound Quality of Bamboo Resonator) I Made Miasa dan Teguh Pudji Purwanto 8 Sifat Mekanika Tarik Sejajar Serat Bilah Bambu Laminasi Petung (Dendrocalamus Asper) Diuji Berdasarkan ISO 22157 Inggar Septhia Irawati, Ashar Saputra dan Bambang Suhendro 9 Menurunkan Cacat Pecok pada Door-Assy Inner Outer Engine Hood Pada Shell Part Line A89B di PT XYZ Iwan Tutuka Pambudi dan Khilmy Hidayat 10 Perilaku Lentur Balok Komposit Castellated Bukaan Heksagonal dengan Selimut Mortar J. A. Pribadi, A. Aminullah dan D. Sulistyo Fakultas Teknik UGM ISBN 978-602-98726-2-0

Halaman i iii v vi vii Kode-Hal A-1 A-7 A - 13

A - 19

A - 25 A - 32 A - 38

A - 42 A - 49 A - 57

vii


11 Pembuatan Piston Secara Metalurgi Serbuk Dari Bahan Aluminium Matrix Composite Berpenguat Abu Terbang Janu Pardadi dan Subarmono 12 Perilaku Geser Balok Komposit Castellated Bukaan Heksagonal dengan Selimut Mortar Muslikh, A. Aminullah dan D. A. Pradipta 13 Pengembangan Framework dan Model Kuantitatif untuk Memonitor Kemajuan Proyek dengan Pendekatan Bayesian Networks Nur Mayke Eka Normasari dan Budi Hartono 14 Karakteristik Material Pengisi pada Struktur Batu Candi Siwa, Prambanan Rifa’i Ahmad 15 Pengaruh Suhu dan Kadar Solven terhadap Ekstraksi Enzim Papain dari Getah Pepaya Sang Kompiang Wirawan, Agus Prasetya dan Herianto 16 Pengaruh Kadar Resin Pada Sifat Fisik Dan Mekanik Beton Resin (Effect of Resin Content to the Physical and Mechanical Properties of Resin Concrete) Saputra Ashar, Syukroni, A. dan Putra, K.A. 17 Desain konektor elemen struktur dalam keterpaduan dengan knock-down and collapsible system shelter berbentuk icosahedron berbahan kayu atau bambu di Yogyakarta Soeleman Saragih dan Mario Lionar 18 Pengaruh faktor inovasi pada kesuksesan produk Subagyo, A.Y. Masura,dan F. Trapsilawati 19 Karakteristik Panel Dinding Beton Ringan Styrofoam (Characteristics of Lightweight Concrete Styrofoam Wall Panel) Suprapto Siswosukarto 20 Kinetika Esterifikasi Asam Stearat dengan Methanol Suprihastuti Sri Rahayu dan Sofiyah 21 Studi Pemisahan Molibdenum dengan Metode Elektrolisis Susetyo Hario Putero, Mondjo dan Haryono Budi Santosa 22 Ekstraksi Minyak Bekatul dengan Menggunakan Limonen sebagai Solven Ramah Lingkungan Teguh Ariyanto, Imam Prasetyo dan Ragaguci 23 Pengaruh Suhu dan Waktu sintering pada kualitas gelas keramik borosilikat berbasis bahan local (Impact of temperature and sintering time on the quality borosilicate glass ceramics made from local material) Widya Rosita dan Ferdiansjah

A - 63 A - 67 A - 72 A - 78 A - 83 A - 91

A - 97

A - 103 A - 109 A - 116 A - 123 A - 127 A - 132

B. KLASTER ENERGI, PERPINDAHAN PANAS DAN PROSES 1

Pembuatan Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya Untuk Tanggap Darurat Bencana (Development of a Solar/Photovoltaic Power System for Disaster Response and Reconstruction) Ahmad Agus Setiawan, Rachmawan Budiarto, Fajar Zawa TM dan Irawan E Prabowo Fakultas Teknik UGM ISBN 978-602-98726-2-0

B-1

viii


2 3 4 5 6

7

Absorpsi CO2 dari Biogas dengan Larutan Abu Batang Pisang dalam Rangka Persiapan untuk Pembangkit Tenaga Listrik Aswati Mindaryani dan M.Arif Wibisono Analisis Operasi Paralel Generator Induksi Penguatan Sendiri F. Danang Wijaya, Yusuf Susilo W, Kevin Dito G dan M Isnaeni BS Pengaruh Komposisi dan Suhu Pirolisis Terhadap Sifat-Sifat Briket Biocoal dari Batubara dan Cangkang Kelapa Ahmad T. Yuliansyah dan Muslikhin Hidayat Pengujian Kinerja Turbin Angin Horisontal dengan Penambahan Selubung Dengan Metode Eksperimen di Kendaraan Roda Empat Ridway Balaka Aditya Rachman Jenny Delly Kadir Studi Eksperimental Pengaruh Penambahan Solution Preheater Terhadap Kinerja Mesin Refrigerasi Sistem Absorpsi Dengan Sumber Energi Panas Bumi Suhanan , Prajitno dan R. Kiay Demak. Karakterisasi Mekanis Lapisan Hard-Chrome Elektroplating pada Permukaan Baja Tahan Karat AISI 410 Viktor Malau dan Soekrisno

B-6 B - 12 B - 18 B - 23 B - 27

B - 33

C. KLASTER INSTRUMENTASI, INFORMATIKA DAN SISTEM Pengaruh Perubahan Digital Elevation Model (DEM) dalam Simulasi Banjir Bandang di Kali Putih, Kabupaten Jember, Tahun 2006, Menggunakan SIMLAR V.1.0 Adam Pamudji Rahardjo dan Argitalia F.K 2 Optimasi Penjadwalan Kereta Api Jalur Selatan Pulau Jawa Untuk Minimasi Delay Agus Darmawan, Loretta Ollich dan Herianto 3 Penerapan Power Meter Berbasis Web-Site pada Panel Utama Distribusi Tegangan Rendah Agus Sofwan S. Triatmodjo D dan A.Priyono 4 Teknik Penambangan Data untuk Membangun Model Simulator Informasi Geospasial berbasis Peta Historis Ahmad Zuhdi, Aniati Murni dan Heru Suhartanto 5 Implementasi Penginterpolasi Linear pada Pengestimasi Kanal Sistem OFDM Budi Setiyanto dan Mulyana 6 Pengembangan Model Layanan Angkutan Perdesaan Dewanti 7 Membangun Interoperabilitas Data Spasial untuk Pemenuhan Kebutuhan Pengendalian Pertanahan di Kabupaten Sleman Diyono dan Subaryono 8 Evaluasi Kekuatan Geometri Jaring Pemantau Deformasi Horizontal Candi Borobudur Dwi Lestari dan Nurrohmat Widjajanti 9 Klasifikasi Pola Batik Berbasis Ekstraksi Ciri Eigenimage Indah Soesanti dan Thomas Sri Widodo 10 Pemodelan Pola Perilaku Perjalanan Sebelum Keberangkatan Kerja Muhammad Zudhy Irawan dan Arumdyah Widiati 1


C-1

C-7 C - 13 C - 19 C - 24 C - 31 C - 37 C - 42 C - 49 C - 55

ix


11 Pengembangan Model Tutoring Policy untuk Memaksimalkan Student Learning dengan Menggunakan Pendekatan Analisis Keputusan Nur Aini Masruroh, Mifthafirsty Annisa Cesarysti dan Muhammad Kusumawan Herliansyah 12 Analisis Penerapan Interface X2 saat Proses Handover pada Teknologi LTE Patrieca Eka Risty dan Uke Kurniawan Usman 13 Pokayoke Control System Design using Programmable Logic Controller (PLC) on Station Final Check Propeller Shaft Syahril Ardi, Lin Prasetyani dan Reza Guntur Budianto

C - 61

C - 67 C - 74

D. KLASTER KEBUMIAN, PERENCANAAN DAN LINGKUNGAN 1

Mineralisasi Emas di Gunung Gupit, Magelang, Jawa Tengah: Sebuah Penemuan Baru Prospek Emas Tipe Epitermal Sulfidasi Tinggi Pada Rangkaian Pegunungan Kulon Progo-Menoreh Arifudin Idrus, I Wayan Warmada dan Resty Intan Putri 2 Identifikasi Posisi Matahari Saat Terbit Fajar Shadiq Djawahir Fahrurrazi dan Bambang Kun Cahyono 3 Klasifikasi Digital Berdasar Intensitas Pantulan Data Lidar Djurdjani dan Istarno 4 Prosentase Dan Bentuk Kerusakan Elemen Konstruksi Bangunan Kayu Sebagai Dasar Restorasi (Studi Kasus: Bangunan Kayu Bangsal Trajumas dan Rumah Tradisional Kudus) Eugenius Pradipto dan Dimas Wihardyanto 5 Analisis Prioritas Pemeliharaan Jaringan Irigasi Beberapa Daerah Irigasi Lintas Kabupaten Sleman-Bantul (Analysis of Maintenance Priority of Irrigation Infrastructure of Command Areas in Kabupaten Sleman-Bantul) Endita Prima Ari Pratiwi dan Fatchan Nurrochmad 6 Kombinasi Fotogrametri Terestris dengan Fotogrametri Udara untuk Pembuatan Model Bangunan Virtual 3D Harintaka dan Christine Noegroho Kartini 7 Ratio Abstraksi Awal Metode SCS-CN untuk Perhitungan Volume Limpasan Joko Sujono 8 Konsolidasi Tanah Oleh Pengembang Perumahan Di kabupaten Sleman Prijono Nugroho D., Untung R., Ratih P.P. dan Irsyad Adhi W.H 9 Pembuatan Model Analisis Spasial untuk Memetakan Daerah Tanah Longsor Menggunakan DEM dan Citra Satelit Purnama Budi Santosa dan Aryono Prihandito 10 Evaluasi Status Mutu Air di Sungai Gadjah Wong dengan Indeks Kualitas Air (The Evaluation of Water Quality Status in Gadjah Wong Stream by Water Quality Index) Sri Puji Saraswati, Sunyoto, B. Agus Kironoto, Suwarno Hadisusanto dan Darmanto 11 Analisis Kualitas Peta Batas Wilayah Pada Lampiran Undang-Undang Pembentukan Daerah Otonom Di Indonesia Sumaryo dan Gondang Riyadi


D-1

D-8 D - 14 D - 21

D - 26

D - 32 D - 39 D - 43 D - 50 D - 56

D - 63

x


12 Kontribusi Banjir dari Kampus UGM Terhadap Wilayah Kota Yogyakarta D - 69 (Contribution of Flood from UGM Campus to Yogyakarta Municipality) Sunjoto 13 Pendefinisian Jaring Kerangka Geodetik Aktif yang dikelola oleh BPN RI: D - 75 Studi Kasus Kanwil DIY BPN RI T. Aris Sunantyo dan Slamet Basuki 14 Pemetaan KADASTRAL untuk Pembebasan Tanah pada Proyek Normalisasi D - 82 Kali Putih Kabupaten Magelang Untung Rahardjo, Prijono Nugroho D. dan Binar Rona Nugraha 15 KajianKadar Batas Optimum (Optimum Cut-off Grade) pada Penambangan D - 89 Nikel Laterit denganPenjualan dalam Bentuk Material Bijih Mentah Wahyu Sasongko, Arifudin Idrus dan Lediyantje Lintjewas 16 Kajian Perumahan Layak Anak di Kecamatan Depok, Kabupaten Sleman D - 93 Widyasari Her Nugrahandika dan Isti Hidayati 17 Analisis Pergeseran Kerangka Kontrol Di Sekitar Waduk Sermo, Kulonprogo D - 103 Yulaikhah dan Parseno 18 Eksistensi Konsep Natah pada Tata Ruang Rumah Tinggal Orang Bali di D - 109 Yogyakarta Ahmad Saifullah Malangyudo dan T.Yoyok Wahyu Subroto


xi



xii


B

Klaster Energi, Perpindahan Panas dan Proses




Annual Engineering Seminar 2013 Suhanana , Prajitno dan R. Kiay Demak

Studi Eksperimental Pengaruh Penambahan Solution Preheater Terhadap Kinerja Mesin Refrigerasi Sistem Absorpsi dengan Sumber Energi Panas Bumi a

Suhanana* , Prajitnoa dan R. Kiay Demakb .

Jurusan Teknik Mesin dan Industri, Fak. Teknik. Universitas Gadjah Mada Jl. Grafika No.2. Yogyakarta 55528 Indonesia b Program Studi S2 Jurusan Teknik Mesin dan Industri, Fak. Teknik. Universitas Gadjah Mada Jl. Grafika No.2. Yogyakarta 55528 Indonesia Email : [email protected]

Abstract

Absorption refrigeration system is a heat driven refrigeration system, therefore this system is highly dependent on the availibility of heat sourses. Indonesia has many geothermal resources such as hot springs, sometimes the rate of flow from high temperature hot spring is not sufficient whereas in the same location there is another hot spring with lower temperature whis is potential to drive absorption refrigeration system. Therefore in this ressearch we conduct experiments by utilizing two hot water sources, the secondary hot water sources (medium temperature) is used to heat the solution preheater and the primary hot water sources (high temperature) is used to heat the generator. In this experiments we compared the performances of absorption refrigeration system with solution preheater and without solution preheater. This experiments is conduct with a water-lithium bromide absorption system which is utilizing two hot water sources in different temperature. The secondary hot water source is used to heat rich solution which flow in a single pass anulus heat exchanger (solution preheater) before the solution entered generator. In this experiments we use a solution preheater in 1 meter length and the secondary hot water sources is vary from 55 oC to 70 oC. The simulation from previous experimental data shows that utilization of solution preheater can reduce generator heat load from 7% to 19% compared to normal generator heat load, and there is no significant difference of COP from both trial condition. From this result it is posible to develop a system of absorption refrigeration machine with greater cooling load in the same hot water sources. Keywords: refrigeration, absorption systems, H20-LiBr, Geothermal, Solution Preheater.

1.

Pendahuluan Indonesia sebagai Negara kepulauan yang terletak pada garis cincin api dunia mempunyai banyak gunung berapi yang aktif dan juga mempunyai banyak potensi sumber panas bumi, menurut badan geologi Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral, Indonesia mempunyai potensi panas bumi sekitar 27.441 MW atau sekitar 40% dari total cadangan panas bumi dunia. Lokasi panas bumi umumnya terdiri dari beberapa manifestasi seperti fumarol, kolam lumpur, mata air panas, geyser dan lain sebagainya. Pengamatan di beberapa lokasi di Indonesia menunjukan bahwa terdapat beberapa sumber air panas yang memiliki temperatur cukup tinggi dengan kisaran 60 oC - 100 o C [1,2,3], dimana temperatur air panas tersebut potensial untuk menjalankan mesin refrigerasi sistem absorpsi. Mesin refrigerasi sistem absorpsi/ Absorption refrigeration system (ARS) adalah mesin refrigerasi yang bekerja dengan memanfaatkan panas/ kalor. Mesin refrigerasi sistem absorpsi menjadi menarik secara ekonomis apabila terdapat sumber panas murah / cuma-cuma dengan temperatur 50-200 oC, contohnya sumber panas alternatif seperti panas sisa, panas matahari, geothermal [4]. Terdapat beberapa penelitian yang memanfaatkann energi panas bumi untuk menjalankan mesin refrigerasi sistem absorpsi seperti yang telah dilakukan oleh Fakultas Teknik UGM ISBN 978-602-98726-2-0

peneliti sebelumnya [5,6,7], .0dimana energi panas bumi berpotensi untuk menjalankan mesin refrigerasi sistem absorpsi untuk berbagai kebutuhan seperti penyimpanan sayuran dan buah, refrigerator, dan proses pencairan hidrogen Mesin refrigrasi sistem absorpsi secara utama dijalankan oleh panas (heat driven) sehingga kinerja dari mesin refrigerasi sistem absorpsi sangat dipengaruhi oleh potensi panas yang dimanfaatkan dalam menjalankan sistem. Umumnya manifestasi panas bumi yang terdapat di lokasi panas bumi terdiri dari beberapa sumber mata air panas, dan terkadang debit air panas dengan temperatur tinggi yang tersedia di lokasi panas bumi tidak cukup besar, sedangkan di lokasi tersebut terdapat juga mata air panas lain dengan temperatur yang lebih rendah akan tetapi masih potensial untuk dimanfaatkan sebagai sumber air sekunder dalam mengoperasikan mesin refrigerasi sistem absorpsi. Oleh karena itu pada penelitian ini peneliti melakukan eksperimen dengan memanfaatkan dua sumber air panas geothermal dengan temperatur bebeda, dimana sumber air panas utama yang bertemperatur tinggi dimanfaatkan untuk menguapkan refigeran di dalam generator sedangkan sumber air panas sekunder yang bertemperatur sedang dimanfaatkan untuk memanaskan rich solution sebelum memasuki generator melalui sebuah heat B - 27


exchanger yang selanjutnya disebut dengan solution preheater (SPH). Penambahan Solution Heat Exchanger (SHE) dan Refrigerant Heat Exchanger (RHE) yang berfungsi untuk menyerap energi yang tersimpan di dalam sistem dapat meningkatkan COP sebesar 44% untuk SHE dan 2,8% untuk RHE [8].Penelitian ini akan membandingkan kinerja dari kedua macam kondisi (dengan dan tanpa menggunakan solution preheater) pada berbagai variasi temperatur air panas. 2.

Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh penambahan solution preheater terhadap kinerja mesin refrigerasi sistem absorpsi dan mengetahui kondisi operasional yang optimal untuk potensi sumber panas yang ada. Dari penelitian ini diharapkan dapat mengetahui seberapa besar pengaruh pemanfaatan solution preheater dalam mengurangi beban panas yang masuk pada generator, sehingga dengan memanfaatkan dua sumber air panas tersebut dapat dibangun sistem refrigerasi dengan daya yang lebih besar menggunakan potensi sumber air panas yang ada. 3.

Metodologi Penelitian

Siklus Absorpsi Proses inti pada siklus absorpsi adalah pada proses asbsorpsi dan desorpsi dari refrigeran. Siklus ini mempunyai lima komponen utama seperti terlihat pada Gambar 1 yaitu Generator, Kondensor, Evaporator, Absorber dan Solution Heat Exchanger (SHE).

Pada Generator terjadi proses desorpsi dimana refrigeran akan menguap dari water-lithium bromide solution (1), sedangkan weak solution (9) akan mengalir turun menuju solution heat exchanger (SHE). Selanjutnya uap refrigeran akan terkondensasi pada kondensor sehingga berubah fasa menjadi cair (2), cairan refrigeran tersebut akan diekspansikan pada katup ekspansi sehingga temperaturnya akan turun (3) dan masuk ke evaporator. Cairan refrigeran didalam evaporator akan menyerap beban kalor pada evaporator (Qe) sehingga menguap (4) dan terabsorpsi pada absorber. Di dalam absorber weak solution yang mengalir dari SHE (11) akan menyerap uap air (4) dari evaporator sehingga menjadi rich solution (5) yang selanjutnya akan disirkulasikan oleh pompa menuju SHE (6), pada SHE panas sisa dari weak solution akan diserap oleh rich solution sehingga efisiensi dari siklus absorpsi dapat ditingkatkan. Siklus Absorpsi dengan Solution Preheater (SPH) Siklus absorpsi dengan solution preheater, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2, sama dengan siklus absorpsi pada umumnya, perbedaan dari siklus ini adalah dengan ditambahkannya sebuah heat exchanger sebelum memasuki generator, heat exchanger ini akan berfungsi sebagai solution preheater (SPH) yang berfungsi untuk memanaskan rich solution dengan memanfaatkan sumber air panas sekunder yang bertemperatur lebih rendah dari sumber air panas primer yang memanaskan generator. Analisa Termodinamika pada Siklus Absorpsi  Evaporator Kesetimbangan energi pada evaporator 



Qe  m3 .(h4  h3 )

(3.1)

 Absorber Kesetimbangan massa pada absorber 





m 4  m11  m 5

(3.2)

Kesetimbangan energi pada absorber 







Q a  m 4 h4  m11 .h11  m 5 .h5

(3.3)

 Generator Kesetimbangan energi pada generator 







Q g  m1 .h1  m 9 .h9  m 8 .h8 Gambar 1. Skema Siklus Absorpsi


(3.4)

 Solution Preheater (SPH) Kesetimbangan energi pada solution prehetater

B - 28






Q SPH  m 7 .(h8'  h7 ) 

(3.5)

mm) dan dimensi tube (Panjang: 1100 mm; Di: 8.1 mm Do: 9.52 mm)

Coefficient of Performance ( COP ) 

Qe

COP  



Q in

(3.6)



Q in  Q g

Gambar 3. Peralatan eksperimen Alat pengukuran

Gambar 2. Skema Siklus Absorpsi dengan Solution Preheater (SPH). 

COP dengan solution preheater 

Qe

COP  



Q in



(3.7) 

Q in  Q g  Q SPH Peralatan Eksperimen Peralatan eksperimen dalam pengujian ini dirancang menggunakan desain dari Kalogirou [9] dengan melakukan modifikasi berupa penambahan sebuah heat exchanger yang berfungsi sebagai solution preheater. Solution preheater dalam ekperimen ini berupa single pass anulus heat exchanger dengan dimensi anulus (Panjang: 1000 mm; Di : 14.1 mm; Do: 15.8 Fakultas Teknik UGM ISBN 978-602-98726-2-0

Dalam eksperimen ini dilakukan pengukuran temperatur di setiap titik pengamatan. Temperatur diukur menggunakan termokopel tipe K yang terhubung dengan sebuah data logger yang terkoneksi ke komputer, pengukuran temperatur dilakukan secara otomatis setiap 30 detik. Laju aliran fluida pada sistem diukur dengan menggunakan flowmeter tipe rotameter pada 8 titik pengamatan yaitu pada aliran refrigeran, weak solution, rich solution, generator, solution preheater, evaporator, kondensor dan absorber. Tekanan diukur pada tekanan (2.2)tinggi (kondensor) dan tekanan rendah (evaporator) menggunakan vacuum pressure gauge. Fluida kerja Pengujian ini menggunakan H20-LiBr solution dengan konsentrasi 50% sebanyak 5,5 liter. Metodologi Penelitian Penelitian ini dilakukan dalam tiga tahap: 1. Percobaan pengujian sistem absorpsi dengan siklus normal (tanpa menggunakan SPH) untuk mengetahui unjuk kerja dan kondisi operasional dalam sistem terebut. 2. Pengujian unjuk kerja dari solution preheater (SPH) dengan variasi temperatur masuk SPH (55-70) oC dan laju aliran 5

B - 29


3.

lpm untuk mendapatkan nilai T dari setiap variasi temperatur. dari kedua data pengujian diatas dilakukan simulasi untuk mendapatkan unjuk kerja teoritis pada sistem absorpsi yang menggunakan SPH dengan variasi temperatur masuk SPH (55 0C -70 0C ).

Tabel 3. Data simulasi untuk temperatur dan entalpi pada setiap titik pengamatan.

4.

Hasil dan Pembahasan Data dari hasil pengujian sistem absorpsi dengan siklus normal (tanpa menggunakan SPH) dapat dilihat pada tabel 1, dan data dari pengujian unjuk kerja dari solution preheater (SPH) dengan variasi temperatur masuk SPH (550C-70 0C) dapat dilihat pada tabel 2. Tabel 1. Hasil pengujian sistem absorpsi dengan siklus normal (tanpa penggunaan SPH)

Data entalpi dari tabel 3 selanjutnya digunakan untuk menghitung beban kalor pada generator, kondensor, evaporator, absorber dan solution preheater. Tabel 4. Hasil simulasi beban kalor pada komponen utama dari sistem untuk setiap kondisi operasional.

Tabel 2. Hasil pengujian unjuk kerja solution preheater (SPH)

Dari kedua data diatas selanjutnya T pada tabel 2 disimulasikan untuk mendapatkan temperatur pada titik 8 untuk setiap kondisi operasional yang menggunakan SPH. Dari data temperatur untuk setiap titik tersebut maka akan didapatkan nilai entalpi untuk setiap titik lokasi pengamatan yang ditampilkan pada tabel 3.

Pada tabel 4 ditampilkan hasil simulasi untuk nilai beban kalor pada generator, kondensor, evaporator, absorber dan solution preheater serta COP untuk setiap kondisi operasional. Hubungan kondisi operasional dan COP ditunjukkan pada Gambar 4. Pada grafik tersebut terlihat bahwa nilai COP cenderung meningkat seiring dengan naiknya temperatur air yang masuk kedalam SPH, akan tetapi peningkatan COP yang terjadi tidak signifikan, dari T sph 550C ke700C terjadi peningkatan COP yang sangat kecil dari 0,72 ke 0,73.

Gambar 4. Hubungan kondisi operasional dan COP jika


Adapun untuk COP tanpa penggunaan SPH dibandingkan dengan penggunaan SPH B - 30


terdapat selisih COP sebesar 0,02. Hal ini lebih disebabkan karena adanya heat loss yang terjadi dari titik 7 ke titik 8 sehingga terjadi penurunan temperatur dari 50.3 oC ke 49.26 oC sehingga menyebabkan nilai COP pada kondisi tanpa SPH lebih kecil daripada kondisi dengan penggunaan SPH.

25.000

Qsph/Qin (%)

20.000

19.630 15.518

15.000 10.348

10.000 7.520 5.000

Hubungan beban kalor terhadap kondisi operasional ditunjukkan pada Gambar 5. Terlihat pada grafik bahwa beban kalor pada generator (Qg) cenderung menurun seiring dengan naiknya beban kalor pada SPH, sehingga total heat input (Qin) yang masuk kedalam sistem cenderung tetap. Qg

Qsph

0.000 55 °C

60 °C

65 °C

70 °C

T sph

Gambar 6. Hubungan Tsph terhadap persentase pemanfaatan SPH. Gambar 7 menunjukkan perubahan temperatur evaporator terhadap waktu untuk kondisi tanpa beban.

Qin

0.600 0.500

30

0.400 0.300

25

T evap (Celcius)

0.200 0.100 0.000 Tanpa SPH

SPH T=55 C

SPH T=60C

SPH T=65 C

SPH T=70 C

K ondi si Ope r a si ona l

20

15

10

5

Gambar 5. Hubungan beban kalor terhadap kondisi operasional.

105

95

100

90

85

80

75

70

65

60

55

50

45

40

35

30

25

20

15

5

10

0

0 Time (min)

Persentase pemanfaatan SPH pada setiap kondisi operasional ditunjukkan dalam Tabel 5 dan Gambar 6. Pada tabel 5 dan gambar 6 terlihat bahwa semakin tinggi temperatur air yang masuk ke solution preheater akan berbanding lurus dengan persentase pemanfaatan SPH. Dimana terlihat pada Tsph = 55 0C persentase pemanfaatan SPH hanya sebesar 7,5% dari total kebeutuhan heat input pada sistem, sedangkan pada Tsph = 70 0C persentase pemanfaatan SPH dapat mencapai 19,6% dari total heat input yang dibutuhkan oleh sistem. Tabel 5. Persentase pemanfaatan SPH pada setiap kondisi operasional

Gambar 6. Grafik Temperatur evaporator terhadap waktu dalam kondisi tanpa beban Pengujian selama 107 menit menunjukan bahwa temperatur evaporator terus turun seiring dengan lamanya waktu operasi, seperti terlihat pada gambar bahwa temperatur terendah yang dapat dicapai adalah 88 0C pada waktu 105 menit, pada grafik terlihat beberapa peningkatan temperatur evaporator seperti pada menit 66 -70 dan 90-95, hal ini disebabkan pada saat operasi refrigeran yang tertumpuk pada evaporator dialirkan ke absorber melalui jalur by pass dan mengakibatkan temperatur evaporator mengalami kenaikan. 5.

Kesimpulan Dari beberapa analisa di atas dapat diambil kesimpulan bahwa: 1. Penggunaan SPH tidak menghasilkan peningkatan COP yang signifikan terhadap sistem 2. Semakin tinggi temperatur air panas yang masuk kedalam SPH akan meningkatkan persentase pemanfaatan SPH terhadap total heat input yang dibutuhkan oleh sistem. Fakultas Teknik UGM ISBN 978-602-98726-2-0

B - 31


3.

Apabila terdapat dua sumber air panas dengan temperatur yang berbeda pada sumber air panas geothermal maka memungkinkan untuk memanfaatkan kedua sumber air panas tersebut sehingga dapat menghasilkan daya refrigerasi yang lebih besar daripada hanya menggunakan sebuah sumber air panas saja.

Daftar Pustaka [1] Poorter, R. P. E. Varekamp, J. C. Sriwana, T. Van Bergen, M. J. Erfan, R. D. Suharyono, K. Wirakusumah, A. D. and Vroon, P. Z., 1989, Geochemistry of hot spring and fumarolic gases from the Banda Arc, Netherland Journal of Sea Ressearch, 24 (2/3), 323:331. [2] Marini, L. and Susangkyono, A., 1999, Fluid geochemistry of Ambon Island (Indonesia), Geothermics, 28, 189-204. [3] Sundhoro, H. , Kasbani, Sulaeman, B. dan Rustama, I., 2006, Geologi dan geokimia panas bumi daerah Songa-Wayau, Halmahera Selatan, Provinsi Maluku Utara, Proceeding Pemaparan hasil-hasil dan kegiatan lapangan dan non lapangan [4] Kececiler, A., Acar, H.I. and Dogan, A., 1999, Thermodynamic analysis of the absorption refrigeration system with geothermal energy: an experimental study, Energy conversion and management, 41, 3748


[5] Best, R. Heard, C. L. Fernandez, H. and Holland, F.A., 1990, Developments in geothermal energy in Mexico – Part twentysix: experimental assessment of an ammonia/water absorption cooler operating on low enthalpy geothermal energy, Heat Recovery Systems & CHP, 10(1), 61-70. [6] Ayala, R. Frias, J. L. Lam, L. Heard, C.L. and Holland, F. A., 1993, Experimental assessment of an ammonia/lithium nitrate absorption cooler operated on low temperature geothermal energy, Heat Recovery Systems & CHP, 14 (4), pp. 437446. [7] Yilmaz, C., Kanoglu, M., Bolatturk, A. and Gadalla, M., 2011, Economics of hydrogen production and liquefaction by geothermal energy, International journal of hydrogen energy , XXX, 1-12. [8] Kaynakli, O. and Kilic, M., 2007, Theoritical study on the effect of operating conditions on performance of absorption refrigeration system, Energy conversion and management, 48, 599-607. [9] Kalogirou, S., Florides, G., Tassou, S. And Wrobel, L., 2001, Design and Construction of a Lothium Bromide Water Absorption Refrigerador, CLIMA 2000/ Napoli 2001 World Congress.

B - 32

ANNUAL ENGINEERING SEMINAR Towards Sustainable Engineering Dies Natalis ke-67 Pendidikan Tinggi Teknik UNIVERSITAS GADJAH MADA

Recommend Documents