BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 WAKTU DAN TEMPAT PENELITIAN Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Sumber Daya Air Wageningen, Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Pelaksanaan penelitian dilakukan selama10 bulan yaitu dari bulan Februari 2011 sampai dengan November 2011.
3.2 BAHAN DAN ALAT Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah: 1. Minyak nyamplung 2. Minyak tanah 3. Spiritus 4. Air 5. Kertas tissue 6. Potongan kain Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah: 1. Kompor bertekanan (semawar) 2. Galon bekas 3. Pompa udara manual dengan air pressure gauge 4. Timbangan 5. Pemanas (Heater) 6. Hybrid Recorder 7. Termokopel 8. Termostat 9. Pencatat waktu digital 10. Kalkulator 11. Kamera digital 12. Alat tulis 13. Gelas ukur
3.3 PROSEDUR PENELITIAN
Mulai
Persiapan alat dan bahan
Uji karakteristik penyemprotan minyak nyamplung meliputi; pengukuran diameter, sudut, serta pola penyemprotan minyak nyamplung pada kompor tekan
Aplikasi karakteristik penyemprotan minyak nyamplung terhadap kompor tekan termodifikasi meliputi; pengukuran suhu minyak nyamplung yang keluar dari nosel pada burner termodifikasi, serta kondisi nyala api yang dihasilkan
Selesai
Gambar 5. Diagram alir penelitian
3.3.1 Persiapan Alat Dan Bahan Setiap alat yang digunakan diperiksa terlebih dahulu kondisi bagian-bagiannya, seperti pada kompor tekan dimana saluran penyalur bahan bakar dari tangki menuju nosel tidak tersumbat dan nosel juga harus bersih sehingga proses pengujian dapat berjalan lancar. Pompa udara yang digunakan harus dapat bekerja dengan baik. Alat lainnya seperti termostat, heater, dan juga pressure gauge harus diperiksa apakah bisa beroperasi dengan baik. Minyak nyamplung dan minyak tanah dipersiapkan dengan baik dimana minyak nyamplung yang akan diuji terlebih dahulu dilakukan proses degumming. Minyak nyamplung yang digunakan pada penelitian ini adalah minyak yang telah mengalami proses pemurnian dengan menambahkan asam fosfat. Pemberian asam fosfat
14
bertujuan untuk menghilangkan gum yang ada pada minyak (degumming). Degumming dilakukan selama beberapa hari dengan menggunakan alat sederhana seperti galon bekas yang dimodifikasi. Proses degumming dilakukan dengan memasukkan minyak nyamplung ke dalam galon ditambah dengan air panas dan asam fosfat. Komposisinya adalah 1 liter minyak nyamplung ditambah dengan 20 ml asam fosfat 20%. Setelah itu dilakukan proses pengadukan selama 10 sampai dengan 20 menit. Lalu minyak dibiarkan selama 6 jam agar minyak terpisah dengan air. Setelah itu air dapat dibuang dengan membuka keran pada bagian bawah galon. Gum akan ikut terbuang bersamaan dengan keluarnya air tersebut. Proses ini dilakukan berulang kali agar minyak benarbenar bersih dari gum.
Gambar 6. Proses Degumming
3.3.2 Uji Karakteristik Penyemprotan Minyak Nyamplung Minyak nyamplung memiliki viskositas yang tinggi (53.4 cP), sehingga untuk dapat menggunakannya sebagai bahan bakar pada kompor tekan, maka minyak harus dipanaskan terlebih dahulu agar viskositasnya mendekati viskositas minyak tanah, yaitu 5 cP (Couper et al., 2005) Pemanasan minyak nyamplung dilakukan pada suhu yang berbeda-beda, yaitu: T 1 = suhu ruang (30oC), T 2 = 50oC, T 3 = 70oC, T 4 = 90oC, T 5 = 110oC, T 6 = 130oC, T 7 = 150oC T 8 = 161.81oC. Setelah pemanasan dilakukan, maka pengujian karakteristik penyemprotan minyak nyamplung bisa segera dilakukan. Pengujian semprot ini dilakukan untuk mengetahui hubungan profil atau karakteristik penyemprotan minyak nyamplung terhadap peningkatan suhu minyak setelah pemananasan dalam beberapa suhu tertentu. Uji penyemprotan dilakukan dengan kompor bertekanan yang telah dilengkapi pemanas dan termostat pada bagian dalam tangkinya. Termokopel yang telah terpasang di dalam tangki membaca suhu minyak yang diinginkan. Pemanasan dilakukan dari suhu ruang (30oC) sampai ± 161.81oC. Menurut Lestari (2011) suhu ± 161.81oC adalah suhu pemanasan minyak nyamplung yang diharapkan akan dapat menurunkan viskositasnya hingga mencapai ± 5 cP (Couper et al. 2005) atau setara dengan viskositas minyak tanah. Percobaan diawali dengan mengisi tangki bahan bakar dengan minyak
15
nyamplung sebanyak 1 liter. Kemudian pemanas dinyalakan sampai minyak mencapai suhu yang diinginkan. Selanjutnya tangki bahan bakar diberi tekanan sebesar 2 bar, dan keran bahan bakar dibuka. Keran bahan bakar dibuka sekitar setengah putaran bukaan keran. Pembukaan keran setengah putaran adalah kondisi yang ideal untuk menghasilkan semprotan pada pengujian ini. Minyak yang tersemprot diambil profil semprotannya dengan cara membentangkan kertas milimeter blok diatas semburan minyak tersebut. Kondisi pengambilan profil semprotan dilakukan selama 2 detik. Setelah minyak tersemprot selama 2 detik, keran bahan bakar segera ditutup. Pengambilan data dilakukan sebanyak lima kali ulangan setiap masing-masing perlakuan suhu. Parameter uji penyemprotan yang diamati meliputi pola penyemprotan, diameter penyemprotan, dan sudut penyemprotan. Pengambilan profil penyemprotan juga dilakukan untuk minyak tanah (sebagai kontrol) dengan prosedur yang sama dengan minyak nyamplung, namun tanpa pemanasan.
Sumbu vertikal Kertas millimeter blok
Sumbu horizontal
Sudut penyemprotan
30 cm
θ Nosel
Gambar 7. Uji karakteristik penyemprotan bahan bakar
Pada pengukuran diameter penyemprotan, digunakan kertas milimeter blok dengan jarak 30 cm dari ujung lubang nosel pipa. Hasil penyemprotan tersebut kemudian langsung difoto dengan menggunakan kamera digital. Hal ini dilakukan untuk mencegah terjadinya penyebaran bentuk penyemprotan bahan bakar akibat terserap oleh kertas milimeter blok, sehingga dapat mempengaruhi besarnya diameter hasil penyemprotan yang diukur. Bentuk penyemprotan tidak selalu berbentuk lingkaran, sehingga untuk mendapatkan diameter penyemprotan perlu mengacu pada sumbu vertikal dan sumbu horizontal kertas
16
milimeter blok. Kedua sumbu ini akan menunjukkan panjang hasil penyemprotan yang diukur melalui dua titik penyemprotan terjauh secara vertikal dan horizontal. Diameter penyemprotan merupakan hasil rata-rata dari panjang penyemprotan di sumbu vertikal dan sumbu horizontal. Berdasarkan data diameter hasil penyemprotan, menurut Suastawa et al., (2006) besarnya sudut penyemprotan dapat dihitung dengan menggunakan rumus: Ss = 2 tan−1 �
dimana:
Ss Ds Tn
0.5 Ds Tn
� ............................................................................................ (4)
: Sudut penyemprotan (o) : Diameter penyemprotan (mm) : Tinggi nosel (mm)
Bentuk pola, diameter, dan sudut penyemprotan ini kemudian akan dibandingkan antara minyak tanah dengan minyak nyamplung untuk menentukan pengaruh pemanasan pada minyak nyamplung terhadap hasil penyemprotannya.
3.3.3 Aplikasi Pada Kompor Tekan Termodifikasi Setelah mengetahui karaktarestik penyemprotan minyak nyamplung, maka pengetahuan akan karakteristik tersebut dapat diaplikasikan pada kompor tekan. Dalam aplikasinya, akan diukur suhu minyak nyamplung yang berhasil dipanaskan oleh burner termodifikasi pada sebuah kompor tekan hasil rancangan Lestari (2011). Pengujian ini juga dilakukan untuk mengetahui kemampuan nyala atau sifat mampu bakar minyak setelah melalui burner termodifikasi tersebut. Sehingga pengamatan kondisi nyala api serta kualitas nyala api pada kompor tekan termodifikasi juga dilakukan dalam penelitian ini. Hasil pengukuran ini akan dibandingkan dengan uji karakteristik penyemprotan minyak nyamplung sebelumnya. Parameter yang akan diamati pada tahap ini adalah suhu minyak yang berhasil terpanaskan hingga mencapai nosel, dan membandingkannya dengan uji penyemprotan minyak terhadap peningkatan suhu sebelumnya. Pengukuran suhu pada burner termodifikasi ini dilakukan dengan pemanasan secara berkesinambungan dari nyala api hasil pembakaran pada burner itu sendiri. Pengujian dilakukan dengan kompor bertekanan dan burner termodifikasi. Pengujian dilakukan dalam beberapa tahap, yaitu: 1. Persiapan penyalaan kompor. Minyak nyamplung dimasukkan ke dalam tangki kompor sebanyak 800 ml. Memastikan bagian-bagian kompor bersih dari kotoran, seperti saluran minyak dari tangki ke kumparan pipa pemanas, dan juga lubang nosel dipastikan tidak tersumbat. Kemudian tangki diberikan tekanan sebesar 2 Bar dengan menggunakan pompa udara. 2. Proses pemanasan awal. Penyalaan kompor dimulai dengan memanaskan terlebih dahulu bagian kumparan pipa pemanas. Pemanasan awal ini dilakukan dengan menyalakan api dengan minyak tanah dan potongan kain sebagai penyulut dan bahan bakarnya. Setelah proses pemanasan awal selesai, kemudian keran bahan bakar dibuka sekitar seperempat bukaan keran agar minyak dari dalam tangki mengalir ke dalam kumparan pipa pemanas untuk dipanaskan. Beberapa saat kemudian, minyak segera menyembur dari nosel dan segera terbakar. 3. Pengambilan data. Setelah kompor menyala, dengan semburan minyak dan nyala api yang stabil, maka pengambilan data segera dilakukan. Proses pengambilan data dilakukan dengan dua metode berbeda. Metode pertama adalah kondisi dimana api pada kompor masih menyala. Data yang diambil adalah suhu semprotan minyak yang keluar dari nosel. Pengambilan data dilakukan dengan meletakkan termokopel langsung ke dalam semprotan minyak nyamplung.
17
Pengambilan data dilakukan sekitar 1 menit dan recorder merekam suhu semprotan minyak nyamplung tersebut. Metode pengambilan data kedua adalah ketika kondisi dimana api dipadamkan. Untuk memadamkan api, maka keran penyalur minyak harus ditutup terlebih dahulu, sampai api tidak ada. Setelah itu, keran dibuka kembali sehingga menghasilkan semprotan minyak dari nosel. Suhu dari minyak ini yang diambil sebagai data untuk metode kedua. Proses pengambilan datanya juga hampir sama dengan metode pertama diatas.
18
