Tugas Akhir
Teknik Mesin
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Bahan Pirolisis Bahan yang di gunakan dalam pirolisis ini adalah kantong plastik es bening yang masuk dalam kategori LDPE (Low Density Polyethylene). Polietilena (PE) Merupakan polimer polimer plastik yang sifatnya ulet, massa jenis rendah, lentur, sukar rusak apabila lama dalam keadaan terbuka di udara ataupun terkena lumpur, tetapi tidak tahan panas. Kegunaan polietilena adalah untuk memproduksi lembarankantong plastik, pembungkus makanan,ember, dsb. Adapun sifat – sifat dari polyethylene adalah
Universitas Mercu Buana
32
Tugas Akhir
Teknik Mesin
1. Bahan mudah diproses. 2. Kuat. 3. Fleksibel. 4. Kedap air. 5. Tidak jernih tetapi tembus cahaya. 6. Melunak pada suhu 70oC.
3.2
Perancangan Komponen Untuk melakukan proses destilasi, sebelumnya dilakukan perancangan
komponen. Adapun komponen yang digunakan antara lain: 3.2.1 Kondensor Pipa spiral merupakan salah satu komponen pada alat destilasi. Jenis pipa inilah yang akan digunakan pada peralatan destilasi yang akan dibuat. Adapun keuntungan yang terdapat pada pipa spiral tersebut, antara lain: 1. Harganya murah karena mudah membuatnya 2. Kompak karena posisinya dan tidak ada sambungan pada spiral, yang memudahkan dalam proses pemasangan 3. Dalam proses pembersihan hanya semprot menggunakan air dan deterjen. Jenis penukaran kalor inilah yang akan digunakan didalam tabung kondensor, dan akan disambungkan pada tabung masak.
Universitas Mercu Buana
33
Tugas Akhir
Teknik Mesin
Gambar 3.1 Kondensor
Keterangan: Bahan Tube
: Stainless Steel ( Cr 16-26, in 8-36) : 11.1mm = 0.0111 m : 12.7mm = 0.0127 m
Panjang
: 294 cm
Luas lingkaran dalam kondensor : π r2 : 3.14 x 5.552 : 96.719 mm2 Luas lingkaran luar kondensor : π r2 : 3.14 x 6.352 : 126.612 mm2 Dalam melakukan proses destilasi dari plastik kantong kresek yang telah dipanaskan, maka pipa spiral di las dengan sambungan pipa yang menghubungkan antara tabung masak dengan tabung kondensor. Uap yang masuk melalui pipa sambungan akan masuk melalui lubang refrgerant dan mengalir melalui pipa spiral dan keluar menuju lubang refrigerant keluar.
Universitas Mercu Buana
34
Tugas Akhir
Teknik Mesin
3.2.2 Tabung Reaktor Komponen lain yang terdapat pada alat pirolisis limbah plastik kantong kresek yaitu tabung masak. Tabung masak yang akan digunakan terbuat dari seng yang tahan terhadap panas, gunanya untuk mendapatkan hasil yang maksimal dalam proses memasak. Pada tutup tabung masak tersebut, terdapat klem atau perekat yang berfungsi sebagai penahan uap. Untuk mengurangi losses pada saat dilakukannya proses destilasi.
Gambar 3.2 Tabung Reaktor
Konstruksi Tabung Reaktor : Bahan Tabung
: Besi Plat
Diameter
: 300 mm
Tinggi
: 530 mm
Ketebalan Tangki
: 1 mm
Kapasitas Tabung
: 5 Kg
Bahan yang di gunakan
:
2.5
Kg
(Kantog
Plastik Es)
Universitas Mercu Buana
35
Tugas Akhir
Teknik Mesin
Luas tutup : π r2 : 3.14 x 1502 : 70650 mm2 : 0.7065 m2 Volume tabung : π r2 x T : 3.14 x 1502 x 530 mm : 37444500 mm3 Jadi volume tabung pembakaran adalah 37444500 mm3 atau 0.0374445 m3 Luas permukaan tabung
: 2πr(r+t) : 2 x 3.14 x 150 ( 150 + 530 ) : 1020 ( 680 ) : 693600 mm2 : 0.6936 m2
Jadi bahan besi plat yang di gunakan untuk membuat tabung adalah 693600 mm2
3.2.3 Tabung Kondensor Komponen lain yang terdapat pada alat destilasi adalah Tabung Kondensor. Komponen ini berfungsi sebagai wadah untuk menaruh pipa spiral dan air.
Universitas Mercu Buana
36
Tugas Akhir
Teknik Mesin
Gambar 3.3 Tabung Kondensor
Keterangan : Bahan shell
: alumunium alloy (asumsi A184.0 cast or tempered)
Tebal
: 1mm
Diameter
: 400 mm
Tinggi
: 350 mm
Luas tutup
: π r2 : 3.14 x 2002 : 62800 mm2 : 0.0628 m2
Volume tabung
: π r2 x T
Universitas Mercu Buana
37
Tugas Akhir
Teknik Mesin : 3.14 x 2002 x 350 : 62800 x 350 : 21980000 mm3 : 0.02198 m3
Luas permukaan tabung
: 2πr(r+t) : 2 x 3.14 x 200 (200 + 350) : 1256 (550) : 345400 mm2 : 0.3454 m2
Jadi bahan yang dibutuhkan untuk membuat tabung untu kondensor adalah 0.3454 m2 3.2.4 Kompor Gas Kompor gas berfungsi sebagai alat pemanas untuk meleburkan Objek plastik kantong kresek menjadi uap. Adapun kelebihan kompor gas dibandingkan dengan kompor minyak, yaitu: 1. Tekanan api yang dihasilkan lebih besar dibandingkan kompor minyak. 2. Lebih cepat dalam melakukan proses peleburan plastik. 3. Keluaran api yang dikeluarkan dari lubang kompor gas lebih besar dibandingkan dengan kompor minyak. 4. Lebih hemat biaya.
Universitas Mercu Buana
38
Tugas Akhir
Teknik Mesin
Gambar 3.4 Kompor Gas
3.2.5 Regulator Gas Regulator manual pada kompor gas berfungsi sebagai alat pengatur dari gas yang keluar dari tabung menuju kompor melalui selang. Keunggulan alat pengaman regulator gas, yaitu: 1. Mencegah kebocoran gas elpiji yang bisa menyebabkan ledakan dan kebakaran pada tabung gas elpiji (LPG). 2. Dapat menghemat gas elpiji hingga 30%.
Gambar 3.5 Regulator Gas Manual
Universitas Mercu Buana
39
Tugas Akhir
Teknik Mesin
3.2.6 Termometer Berfungsi untuk mengukur suhu di dalam ruang tabung pembakaran. Bukan hanya untuk mengukur suhu, termometer bimetal di gunakan sebagai acuan peneliti dalam mengatur besar kecilnya api. Jika termometer menunjukan suhu yang melebihi batas maksimal maka api harus segera di kecilkan, hal ini bertujuan supaya tidak terjadi over heat di dalam ruang pembakaran.
Gambar 3.6 Termometer
3.2.7 Kran Ball Valve Ball valve merupakan salah satu bagian dari alat destilasi. Ball valve dalam alat destilasi ini mempunyai fungsi utama yaitu mengatur penghentian uap yang dihasilkan dari peleburan plastik.
Gambar 3.7 Kran Ball Valve
Universitas Mercu Buana
40
Tugas Akhir
Teknik Mesin
3.2.8 Seal Tape Berfungsi untuk mencegah kebocoran pada sambungan pipa yang memiliki ulir. Pemakaian seal tape pipa air berbeda dengan pipa gas dan juga seal tape air bertekanan rendah berbeda dengan tekanan tinggi.
Gambar 3.8 seal tape
3.2.9 Selang Gas Sebagai sarana yang berfungsi untuk mengalirkan gas dari tabung menuju kompor. Sebelum menyalakan kompor, periksa terlebih dahulu selangnya, hal ini dilakukan untuk mencegah kebocoran gas supaya tidak terbakar pada saat menyalakan kompor.
Gambar 3.9 Selang Gas
Universitas Mercu Buana
41
Tugas Akhir
Teknik Mesin
3.2.10 Pipa Penyambung Pipa besi sepanjang 300 mm berfungsi untuk menghubungkan tabung pembakaran dengan kondensor yang berada di dalam tabung pendingin, selain itu pipa penyambung ini langsung di lewati uap hasil pembakaran dari tabung pembakaran menuju kondensor.
Gambar 3.10 Pipa Penyambung
3.2.11 Jerigen Jerigen dengan kapasitas 2 liter berfungsi sebagai tempat minyak yang telah dihasilkan dari proses destilasi.
Gambar 3.11 Jerigen
Universitas Mercu Buana
42
Tugas Akhir
Teknik Mesin
3.2.12 Dudukan tabung masak dan tabung kondensor Dudukan ini befungsi sebagai
wadah untuk meletakan tabung
kondensor dan tabung masak dalam proses destilasi.
Gambar 3.12 Dudukan tabung
3.2.13 Gelas Ukur Gelas ukur merupakan suatu alat yang befungsi untuk mengukur volume larutan minyak yang dihasilkan dari proses destilasi guna memgetahui hasil yang lebih tepat dan maksimal.
Gambar 3.13 Gelas ukur
Universitas Mercu Buana
43
Tugas Akhir
Teknik Mesin
3.2.14 Sok Drat Luar Dalam Komponen ini berfungsi sebagai alat yang menghubungkan tabung masak dengan tabung kondensor melalui pipa penyambung untuk mengalirkan uap yang dihasilkan dari proses peleburan plastik.
Gambar 3.14 Sok drat luar dalam
3.1.15 Kran Air Komponen ini berguna sebagai alat pengatur buka tutup aliran minyak yang dihasilkan dari proses destilasi dan mengalir dari pipa spiral (kondensor) menuju gelas ukur.
Gambar 3.15 Kran Air
Universitas Mercu Buana
44
Tugas Akhir
Teknik Mesin
3.1.16 Corong Minyak Corong minyak disini digunakan untuk memasukan minyak yang ada ditempat penampungan, dan dimasukkan ke dalam gelas ukur yang penampangnya cukup kecil.
Gambar 3.16 Corong minyak
3.3 Proses Pengujian Sebelum melakukan proses pengujian destilasi, terlebih dahulu harus dipersiapkan peralatan-peralatan sangat diperlukan untuk mendukung proses destilasi. Untuk itu hal-hal yang perlu di perhatikan yaitu:
3.3.1 Persiapan Pengujian 1. Tempat Alat destilasi sedapat mungkin diletakan pada tempat terlindung dari hujan dan angin sehingga proses destilasi tidak terganggu, dan dilakukan pada tempat yang terbuka sehingga polusi asap udara yang keluar dari poroses destilasi tidak menggagu pernapasan.
Universitas Mercu Buana
45
Tugas Akhir
Teknik Mesin
2. Mempersiapkan Bahan Sebelum memulai proses destilasi , hal yang perlu dilakukan adalah mempersiapkan bahan-bahan yang akan didestilasikan dengan terlebih dahulu perlu menimbang berat bahan, supaya dapat mengetahui berapa bahan yang akan di destilasi, dan memotong bahan menjadi ukuran kecil tujuannya adalah supaya bahan yang lebih cepat melebur dan juga tabung dapat lebih banyak menanmpung bahan ,sehingga tidak menggagu waktu proses pengujian.
Gambar 3.17. Menggunting bahan
3. Pengecekan Tabung Gas Elpigi,Selang,Dan Regulator Gas Langkah ini bertujuan untuk meminimalisir terjadinya kebocoran pada selang yang mengakibatkan terjadinya kebakaran dan ledakan pada tabung gas elpigi. Untuk itu, perlu dilakukan pengecekan klem selang yang menyambung pada regulator dan kompor.
Universitas Mercu Buana
46
Tugas Akhir
Teknik Mesin
4. Memasukan Bahan Material Setelah Bahan yang akan didestilasikan sudah di persiapkan, kemudian Bahan dimasukan kedalam tabung reaktor
dan
juga tidak
menekan bahan terlalu padat supaya uap dapat berpenetrasi dengan baik. Selanjutnya tabung reaktor ditutup rapat dengan menggunakan tutup tabung reaktor, Kemudian tutup tabung reaktor di kunci dengan menggunakan pengunci klem.
Gambar 3.18. Memasukan Bahan 5. Mengatur Posisi Tabung Masak dan Kondensor Setelah tutup tabung reaktor di kunci dengan klem sampai rapat, tabung reaktor di tempatkan di atas dudukan atau tungku yang tepat di bawah tabung reaktor terdapat sumber kalor atau kompor. Selanjutnya mengatur posisi pipa sambungan agar tabung reaktor dan kondensor
Universitas Mercu Buana
47
Tugas Akhir
Teknik Mesin
tersambung dengan baik, sehingga uap dari tabung reaktor dapat mengalir secara sempurna menuju kondensor tanpa ada kebocoran. 6. Memasukan Air Ke Dalam Tangki Kondensor Setelah pengaturan posisi tabunng reaktor dan tangki kondensor selesai, masukan air pendingin ke dalam tangki kondensor sampai tube kondensor terendan air. 7. Proses Pendidihan Plastik Setelah Pengaturan posisi
dan pengisian air kedalam tangki
kondensor selesai maka sumber kalor atau kompor dapat di nyalakan untuk memanaskan tabung reaktor.Pada proses pendidihan plastik dalam tabung reaktor, tekanan awal yang digunakan pada proses ini adalah 0 gauge, sehingga plastik yang di dalam tabung reaktor akan melebur pada suhu 160 0
C.
8. Proses Kondensasi Proses kondensasi terjadi setelah bahan didalam tabung reaktor melebur menjadi uap. Kemudian uap itu akan mengalir menuju kondensor melalui pipa sambungan kurang lebih 1 jam setelah proses destilasi berlangsung. Indikasi jika akan terjadi proses kondensasi yaitu apabila sudah terjadi kenaikan suhu pada alat pengukur suhu. 9. Proses Penampungan Cairan minyak Setelah terjadi proses kondensasi, kemudian minyak mengalir melalui pipa spiral dan keluar menuju keran dan tempat penampungan. Didalam minyak tersebut masih mengandung banyak timbal, untuk itu perlu
Universitas Mercu Buana
48
Tugas Akhir
Teknik Mesin
adanya proses penyulingan agar minyak tersebut menjadi murni. Ada 2 metode penampungan minyak yaitu dengan cara mencampurkan minyak dengan penampung yg berisi air dan diatasnya terdapat saluran untuk langsung dapat memisahkan minyak dengan air. Cara lainnya yaitu dengan cara membiarkan minyak yang bercampur dengan air tersebut hingga proses destilasi selesai, kemudian dipisahkan dengan menggunakan pipet ukuran.
Gambar 3.19. Proses penampungan minyak
10. Proses Pengambilan Minyak Setelah proses penampungan minyak sudah selesai, kemudian minyak yg masih bercampur air dipisahkan dengan pipet ukuran untuk dipindahkan kedalam gelas ukur guna mengetahui volume minyak yang dihasilkan dari proses destilasi tersebut.
Universitas Mercu Buana
49
Tugas Akhir
Teknik Mesin
Gambar 3.20 Proses pengambilan minyak
3.3.2 Pengambilan Data Operasi Untuk lebih mengetahui kondisi kerja alat destilasi limbah plastik menjadi bahan bakar, maka dilakukan percobaan untuk mengambil data operasi yang akan memberikan gambaran kinerja alat tersebut. Parameter yang di ambil dalam langkah percobaan tersebut yaitu:
1. Berat Bahan Material Sebelum melakukan proses destilasi, langkah yang diambil terlebih dahulu yaitu dengan melakukan penimbangan bahan material plastik untuk dapat mengetahui jumlah dan berat bahan yang akan dimasukkan kedalam tabung reaktor. 2. Waktu Proses Destilasi Cara pengambilan waktu pada saat melakukan proses destilasi yaitu dengan mencatat waktu, Pada saat dimulainya proses destilasi dan juga pada saat proses destilasi selesai.
Universitas Mercu Buana
50
Tugas Akhir
Teknik Mesin
3. Jumlah Bahan Bakar Jumlah bahan bakar yang di gunakan untuk proses pemanasan tabung reaktor, Diketahui dari berapa banyak bahan bakar gas yang di perlukan pada saat dimulainya proses destilasi dan juga pada saat proses destilasi selesai.
4. Waktu Proses Destilasi Waktu proses destilasi di dapatkan dengan mencatat jam pada saat proses destilasi di mulai dan pada saat selesai. Tabel 3.1 Data Pengujian No
Parameter
Nilai
Satuan
1
Bakan baku
2.5
kg
2
3
kg
3
Bahan bakar gas elpigi Waktu destilasi
6
Jam
4
Suhu lingkungan
23
ºC
5
Suhu air pendingin masuk
-
ºC
6
Suhu air pendingin atas
-
ºC
7
Suhu air pendingin keluar
-
ºC
8
Hasil minyak
2
liter
9
Suhu kondensat
-
ºC
10
Laju aliran kondensat
-
CC/jam
Universitas Mercu Buana
51
