DIGITAL PROSIDING Oktober 2010

DIGITAL PROSIDING SEMINAR NASIONAL TAHUNAN TEKNIK MESIN IX HOTEL ARYA DUTA PALEMBANG 13 - 15 Oktober 2010 PERAN SERTA TEKNIK MESIN DALAM PENINGKATAN MUTU DAN PEMANFAATAN HASIL RISET DI INDONESIA 

ISBN 978-602-97742-0-7

Penyelenggara: Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Unsri Jalan Raya Prabumulih KM.32 Indralaya Kabupaten Ogan Ilir - Sumatera Selatan Tlp: 0711-580272, Fax: 0711580272

www.mesin.ft.unsri.ac.id

ISBN : 978-602-97742-0-7

SEMINAR NASIONAL TAHUNAN TEKNIK MESIN IX 2010 SNTTM IX PALEMBANG, 13 - 15 Oktober 2010

DIGITAL PROSIDING

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SRIWIJAYA

SEMINAR NASIONAL TAHUNAN TEKNIK MESIN (SNTTM)- IX HOTEL ARYA DUTA PALEMBANG, 13 - 15 Oktober 2010

Untuk segala pertanyaan mengenai SNTTM IX silakan hubungi : Sekretariat: Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya Jalan Raya Prabumulih KM.32 Indralaya Kabupaten Ogan Ilir - Sumatera Selatan Tlp: 0711-580272, Fax: 0711580272 Website : bkstm9.unsri.ac.id E-mail: [email protected] dan [email protected]

Reviewer : Prof. Dr. H. Hasan Basri Prof. Dr. H. Kaprawi Dr. Riman Sipahutar Dr. Amrifan Saladin Mohruni Dr. Nukman Hendri Chandra, M.T. Zainal Abidin, M.T. M. Zahri Kadir, M.T. M. Yanis, M.T Dyos Santoso, M.T Gunawan, M.T. Amir Arifin, M.Eng Editor : Gunawan, M.T. Amir Arifin, M.Eng

ISBN : 978-602-97742-0-7 © Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya 2010

1 DAFTAR ISI KATA PENGANTAR PANITIA PELAKSANA DEWAN PENGARAH UAPAN TERIMA KASIH DAFTAR ISI KONVERSI ENERGI HAL MI‐001

MI‐002

KAJI EKSPERIMENTAL TEKNOLOGI PEMBUATAN KOKAS DARI BATUBARA  MUDA SEBAGAI SUMBER PANAS DAN KARBON PADA TANUR TINGGI (BLAST  FURNACE) MI‐1 UNSYIAH Khairil, Irwansyah PEMISAHAN ALIRAN KEROSEN‐AIR DENGAN MENGGUNAKAN T‐JUNCTION Dewi Puspitasari Indarto Tineke Karminto Kms Ridhuan Dewi Puspitasari, Indarto, Tineke, Karminto, Kms.Ridhuan

MI‐003

UGM

MI 7 MI‐7

Studi kelayakan pembangunan PLTU – Batubara MI‐15 UI KAJIAN TINGKAT KEMAMPUAN PENYERAPAN PANAS MATAHARI PADA ATAP  BANGUNAN SENG BERWARNA MI-25 UNSYIAH Ahmad Syuhada Suhaeri Ahmad Syuhada Suhaeri MI‐31 UNJUK KERJA TURBIN ANGIN POROS VERTIKAL TIPE SAVONIUS UGM Hermawan Agung Subagio

MI‐004 MI‐005

MI‐006

PENGARUH TEMPERATUR REAKTAN TERHADAP KECEPATAN RAMBAT API  PREMIXED BERBAHAN BAKAR GAS PADA RUANG BAKAR MODEL HELLE‐ SHAW CELL I Gusti Ngurah Putu Tenaya, ST., MT g y , ,

UNUD

MI‐007

Pengembangan fuel feeder tipe ulir dan rotari untuk bahan bakar biomasa

MI‐008

I Nyoman Suprapta Winaya dan Made Sucipta KAJIAN PENAMBAHAN HIDROGEN BOOSTER PADA MOTOR BENSIN 115 CC

MI‐009

MI‐010

Andi Mangkau, Novriany Amaliyah, Zuryati Djafar, Wahyu H. Piarah g , y y , y j , y

MI‐011

MI‐49

UNUD MI‐53

UPN Muhamad As’adi, Syahrir Ardiansyah Pohhan Putra  Pengaruh Penempatan Penghalang Berbentuk Segitiga Di Depan Silinder  Dengan Variasi Dimensi Segitiga Penghalang Terhadap koefisien Drag Si Putu Gede Gunawan Tista, I Putu Yudana Analisis Penggunaan Gasohol dari Limbah Kulit Pisang  terhadap Prestasi  Mesin Motor Bakar Bensin

MI‐39

MI‐59

UNUD MI‐63

UNHAS Study Influence of Water Stream Variety Into Venturi Scrubber To Reduce  Tar And Flame Formation in Biomass Gasification System MI‐68 UI  Adi Surjosatyo

7

MI‐081

MI‐082

MI‐083

MI‐084

MI‐085

MI‐086

MI‐087

MI‐088

KAJIAN EKSPERIMENTAL DAN SIMULASI CFD PEMBAKARAN BRIKET  BATUBARA NON KARBONISASI SECARA NATURAL DRAFT DAN PENGAYAAN  OKSIGEN UDARA PEMBAKARAN UNSRI Pratiwi, D.K., Nugroho, Y.S., Koestoer, R.A., Soemardi, T.P. KAJIAN TERHADAP NILAI EKONOMI PENGGUNAAN BRIKET BATUBARA  SEBAGAI BAHAN BAKAR PENGGANTI BAHAN BAKAR MINYAK DAN GAS BUMI PT BA Octavina, Diah Kusuma Pratiwi  PROSPEK PENGGUNAAN BRIKET BATUBARA SEBAGAI BAHAN BAKAR  PENGGANTI MINYAK DAN GAS PENGGANTI MINYAK DAN GAS

MI‐527

MI‐529

MI 533 MI‐533

ESDM Hutabarat, B.,  Diah Kusuma Pratiwi  PENGARUH TINGGI SUDU KINCIR AIR TERHADAP DAYA DAN EFISIENSI YANG  DIHASILKAN MI‐537 UNSRI M Zahri Kadir, Bambang PENGARUH PERUBAHAN PUTARAN FAN KONDENSOR TERHADAP  MI‐541 PERFORMANSI MESIN PENGKONDISIAN UDARA UNSRI MARWANI RANCANG BANGUN ALAT PENGERING UBI KAYU TIPE RAK DENGAN  MEMANFAATKAN ENERGI SURYA MI‐545 UNSRI ISMAIL THAMRIN ANALISA PENURUNAN EFISIENSI PACKAGE BOILER TIPE PIPA AIR PADA  PABRIK PUSRI IV PT PUPUK SRIWIDJAJA PALEMBANG FFusito i ANALISA PERBANDINGAN PENGGUNAAN BAHAN BAKAR JENIS PREMIUM  DAN PERTAMAX TERHADAP KARAKTERISTIK MOTOR RODA DUA 125 CC  TAHUN 2007 UNSRI Teguh Budi SA, Firmansyah Burlian, Ismail Thamrin 

MI‐089

ANALISA PENGARUH PENGGUNAAN REFRIGERAN HIDROKARBON MUSICOOL‐ 22 PENGGANTI  FREON 22 TERHADAP KINERJA ALAT AIR CONDITIONING 22 PENGGANTI  FREON‐22 TERHADAP KINERJA ALAT AIR CONDITIONING

MI‐091

UNSRI Aneka Firdaus PENGARUH UKURAN BUTIR BATUBARA (GRAIN SIZE)  TERHADAP  KEMAMPUAN ADSORPSI CO2, STUDI KASUS PADA BATUBARA DARI  CEKUNGAN SUMATERA SELATAN Barlin UNSRI

MI‐551

MI‐561

MI‐567 6

MI‐574

PENDIDIKAN

MII‐001

MII‐002

MII‐003

MODEL CTL (CONTECTUAL TEACHING AND LEARNING ) PADA  PEMBELAJARAN METROLOGI INDUSTRI UNTUK MENINGKATKAN ANALISIS  MII‐1 MAHASISWA UNUD I Gede Putu Agus Suryawan, ST, MT IMPLEMENTASI SISTEM PEMBELAJARAN BLENDEDLEARNING   PADA KULIAH  AE3121 GETARAN MEKANIK DI PROGRAM STUDI AERONOTIKA DAN  MII‐7 ASTRONOTIKA ITB MUHAMMAD KUSNI Pengembangan Sistem Pengelolaan  Informasi Tugas Akhir: Sipintar MII‐19 ITB Bambang Sutjiatmo

Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin (SNTTM) ke-9 Palembang, 13-15 Oktober 2010

PENGARUH UKURAN BUTIR BATUBARA (GRAIN SIZE) TERHADAP KEMAMPUAN ADSORPSI CO2, STUDI KASUS PADA BATUBARA DARI CEKUNGAN SUMATERA SELATAN Barlin Jurusan Teknik Mesin, Fakutas Teknik , Universitas Sriwijaya Jl. Raya Palembang – Prabumulih KM 32 , Indralaya, Ogan Ilir Sumsel, 30662 Email : [email protected] Abstrak Penelitian secara eksperimental telah dilakukan dengan tujuan mengetahui pengaruh ukuran butir (grain size) batubara terhadap kemampuan adsorpsi CO2. Batubara yang digunakan berasal dari cekungan Sumatera Selatan dengan ukuran butir yaitu 0,075 mm; 0,15 mm; 0,3 mm; 0,4 mm; 0,6 mm dan 1,0 mm. Pengujian kemampuan adsorpsi CO2 dilakukan dengan metode volumetrik pada tekanan CO2 antara 10 - 60 bar dan temperatur sistem 40oC. Berdasarkan hasil penelitian didapatkan bahwa kemampuan adsorpsi CO2 akan menurun dengan bertambahnya ukuran butir batubara. Hal ini disebabkan karena terjadi peningkatan laju adsorpsi akibat bertambahnya ukuran butir (grain size). Kata kunci : batubara, karbondioksida (CO2), adsorpsi, metode volumetric

1. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Pemanasan global (global warming) adalah peningkatan temperatur rata-rata atmosfer, laut dan daratan bumi yang diakibatkan oleh pelepasan gas rumah kaca seperti karbondioksida (CO2), methan (CH4), oksida asam nitrat (N2O) hidro fluoro karbon (HFC) dan sulfur heksa flurida (SF6). Perubahan iklim (climate change) telah menjadi topik yang sedang hangat dibicarakan saat ini. Gas karbondioksida merupakan salah satu jenis gas rumah kaca yang dianggap sebagai penyebab utama timbulnya pemanasan global. Penggunaan bahan bakar fosil, perubahan tataguna lahan dan pembakaran hutan baik secara alamiah maupun sengaja dibakar merupakan sumber timbulnya emisi gas karbondioksida di atmosfer (www.globalwarming.com).

Gambar 1. Skema alternatif formasi geologi sebagai media penyimpanan CO2 (IPCC, 2005) 1.2. Tujuan Penelitian Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui hubungan antara ukuran butir batubara (grain size) terhadap kemampuan adsorpsi CO2.

Salah satu cara yang dapat dilakukan untuk mengurangi emisi gas karbondioksida di atmosfer dalam jangka menengah maupun panjang adalah dengan menyimpan karbondioksida ke dalam formasi geologi (geological formation). Pada saat ini ada tiga alternatif formasi geologi yang dapat digunakan sebagai media penyimpan gas karbondioksida yaitu reservoir air garam jenuh (saline aquifer), reservoir minyak dan gas bumi yang sudah menurun produksinya (deplected oil and gas reservoirs) dan lapisan batubara yang secara ekonomis tidak bisa ditambang karena terlalu dalam (unmineable coalbeds). Skema alternatif formasi geologi ini dapat dilihat pada gambar 1 (IPCC, 2005).

ISBN : 978-602-97742-0-7

2. METODOLOGI PENELITIAN 2.1. Sampel Batubara Batubara yang digunakan dalam penelitian ini berasal dari cekungan Sumatra Selatan.

2.2. Metode Penelitian Analisis adsorpsi gas CO2 dengan metode volumetrik

MI-575

Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin (SNTTM) ke-9 Palembang, 13-15 Oktober 2010 telah dilakukan oleh para peneliti sebelumnya diantaranya Gasem dkk (2002), Sudibandriyo dkk (2005) dan Busch dkk (2003, 2004 dan 2007). Skema alat eksperimen dengan metode volumetrik terlihat pada gambar 4.

2.

3.

4.

5. Gambar 2. Skema alat eksperimen adsorpsi gas CO2 dengan metode volumetrik (Busch, 2007)

2.3. Alat penelitian Skema alat penelitian yang digunakan dalam penelitian ini terlihat pada gambar 5. 6.

8 P 9

10 11

Vacuum Pump

P

1

7.

2 3

15

14

He

4 CO2 CO2

He

5

12

Micro Controller

6

6

8.

13 7

Temperature Controller

Personal Computer

Gambar 3. Skema alat penelitian adsorpsi CO2 Keterangan gambar : 1. Reference cell, 2. Micro filter, 3. Sample cell, 4. Kawat pemanas (heater wire), 5. Rangka, 6. Termokopel, 7. Temperatur controller, 8. Pressure gauge, 9.Gate valve dan safety valve, 10. Vacuum pump, 11. Pressure transducer,12. Microcontroller, 13. Personal computer, 14. Tabung gas CO2, 15. Tabung gas helium

9.

2.4. Prosedur Pengujian Prosedur pengujian dalam penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Batubara ditumbuk pada beberapa ukuran butir yaitu 0,075 mm, 0,15 mm, 0,3 mm, 0,4 mm, 0,6 mm dan 1,0 mm Kemudian dimasukkan ke dalam sample cell.

ISBN : 978-602-97742-0-7

Pengaturan temperatur sistem selama proses agar selalu konstan dengan menggunakan temperature controller pada 40oC. Proses vakum terhadap sistem dengan menggunakan vacuum pump selama 15 menit. Proses vakum dilakukan agar tidak ada gas atau butir lain yang masuk ke dalam reference cell dan sample cell. Injeksi gas helium ke dalam reference cell dengan membuka valve 1 dan menutup valve 2. Gas helium diinjeksikan ke dalam reference cell lalu dibiarkan sampai equilibrium state selama 15 menit, kemudian dicatat tekanan yang ditunjukkan oleh pressure transducer sebagai tekanan reference cell (P1). Injeksi gas helium ke sample cell dengan membuka valve 2 sehingga gas helium masuk ke sample cell, lalu dibiarkan sampai tercapai pressure and temperature equilibration selama 15 menit, kemudian tekanan yang ditunjukkan oleh pressure transducer dicatat sebagai tekanan sample cell (P2). Injeksi gas helium ini dilakukan untuk mengetahui volume kosong (void volume (Vvoid)). Setelah itu dilakukan proses vakum terhadap sistem selama 15 menit agar sistem dalam kondisi vakum kembali. Injeksi gas CO2 dengan membuka valve 1 dan menutup valve 2 sehingga gas CO2 masuk ke dalam reference cell. Proses thermal equilibration selama 45 menit, pada proses ini sistem dibiarkan selama 45 menit sampai terjadi thermal equilibration lalu tekanan yang ditunjukkan oleh pressure transducer dicatat sebagai tekanan injeksi CO2. Valve 2 dibuka sehingga gas CO2 yang ada dalam reference cell akan berpindah masuk ke dalam sample cell, setelah gas CO2 masuk ke dalam sample cell, maka molekul gas CO2 akan mulai diserap oleh batubara sehingga tekanan akan turun. Lalu penurunan tekanan tersebut dimonitor sampai pressure equilibration tercapai. Tekanan yang ditunjukkan oleh pressure transducer dicatat sebagai tekanan equilibrium CO2. Langkah selanjutnya, valve 2 ditutup, tekanan injeksi gas CO2 dinaikkan secara bertahap sampai tekanan maksimal yang bisa dicapai, tekanan injeksi (P1) gas CO2 dinaikkan mulai dari 10 bar, 20 bar, 30 bar, 40 bar, 50 bar dan 60 bar. Penurunan tekanan yang terjadi setiap kenaikan tekanan tersebut dicatat sebagai tekanan equilibrium (P2).

3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1. Pengaruh Ukuran Butir Batubara Terhadap Kemampuan Adsorpsi CO2 Hubungan antara ukuran butir batubara terhadap

MI-576

Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin (SNTTM) ke-9 Palembang, 13-15 Oktober 2010 kemampuan adsorpsi CO2 oleh batubara ditunjukkan pada gambar. Untuk melihat pengaruh ukuran butir batubara terhadap kemampuan adsorpsi CO2, maka setiap batubara tersebut dibuat dalam tiga ukuran yaitu 0,15 mm, 0,3 mm dan 1 mm. Hubungan antara ukuran butir batubara terhadap volume adsorpsi CO2 oleh batubara S1 ditunjukkan pada gambar 4.

yang ada dalam batubara dapat berkurang pada saat batubara mengalami proses grinding. Proses grinding menyebabkan ukuran butir menjadi lebih kecil sehingga jumlah pore structure yang ada dalam batubara juga akan berkurang. Hal yang sama dinyatakan Nandi dan Walker (1975) bahwa terjadi kenaikan laju difusi (diffusion rate) akibat pengecilan ukuran butir. Macropores akan terbentuk pada saat pengecilan ukuran butir melalui proses grinding. Terbentuknya macropores akan berdampak positif terhadap laju adsorpsi (adsorption rate) karena macropores merupakan luasan yang menjadi jalan masuk gas ke dalam micropores.

Volume adsorpsi CO2 oleh batubara akan meningkat secara linier pada semua ukuran butir. Volume adsorpsi CO2 pada ukuran butir terbesar (1 mm) lebih rendah dibandingkan pada ukuran butir 0,3 mm dan 0,15 mm. Volume adsorpsi CO2 pada ukuran butir terkecil (0,15 mm) adalah paling tinggi. Volume adsorpsi CO2 oleh batubara S1 pada masing-masing ukuran butir adalah 7,7 – 47,2 cc/gram batubara (ukuran butir 0,15 mm), 7,1 – 38,6 cc/gram batubara (ukuran butir 0,3 mm) dan 7,7 – 31,9 cc/gram batubara (ukuran butir 1 mm).

Sifat-sifat fisik batubara juga akan mempengaruhi adsorpsi CO2. Salah satu sifat fisik (physical properties) batubara yaitu surface area. Dengan bertambahnya ukuran butir batubara, maka pore volume juga akan semakin banyak. Semakin banyak pore volume, maka surface area akan semakin berkurang. Berkurangnya surface area akan mempengaruhi volume adsorpsi CO2 karena semakin kecil surface area, maka volume adsorpsi CO2 akan semakin menurun.

50 45

Volume A dsorpsi CO2 (cc/gr batubara)

40 35 30

0.15 mm 0.3 mm 1 mm

25 20 15

4. KESIMPULAN

10 5

. Berdasarkan hasil penelitian dan studi literatur yang telah dilakukan, maka dapat dbuat sebuah kesimpulan bahwa kemampuan adsorpsi CO2 dipengaruhi oleh ukuran butir batubara. Semakin besar ukuran butir batubara, maka kemampuan adsorpsi CO2 akan semakin menurun.

0 0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

Tekanan (kPa)

Gambar 4. Volume Adsorpsi CO2 oleh batubara pada ukuran butir 0,15 mm, 0,3 mm dan 1 mm

Berdasarkan volume adsorpsi CO2 oleh masing-masing batubara dapat dilihat bahwa semakin besar ukuran butir batubara, maka volume adsorpsi CO2 cenderung menurun. Batubara dengan ukuran butir yang lebih kecil mempunyai kemampuan adsorpsi yang lebih baik sehingga volume adsorpi CO2 juga semakin besar. Peningkatan volume adsorpsi CO2 pada ukuran butir yang lebih kecil disebabkan oleh beberapa faktor diantaranya pore structure, surface area dan laju difusi gas karbondioksida.

DAFTAR PUSTAKA [1] Airey, E.M., 1968, “Gas Emission from Broken Coal. An Experimental and Theoretical Investigation”, Int. J. Rock. Mech. Min. Sci. 5, 475–494. [2] Bertand, C., Bruyet, B., Gunther, J., 1970. “Determination of Desorbable Gas Concentration of Coal (Direct Method)”, Int. J. Rock. Mech. Min. Sci. 7, 43– 50. [3] Busch, A., Gensterblum, Y., Krooss, B.M., 2003b, “Metanae and CO2 Sorption and Desorption Measurements on Dry Argonne Premium Coals: Pure Components and Mixtures”, International Journal of Coal Geology 55, hal:205-224. [4] Busch, A., Gensterblum, Y., Krooss, B.M., Littke, R., 2004, “Metanae and Carbon Dioxide Adsorption/Diffusion Experiments on Coal: An Upscaling and Modeling Approach”, International Journal of Coal Geology 60, hal: 151-168.

Daya adsorpsi atau kemampuan adsorpsi (adsorption capacity) CO2 akan menurun jika laju adsorpsi (adsorption rate) meningkat atau laju adsorpsi menjadi lebih cepat. Laju adsorpsi meningkat berarti waktu yang dibutuhkan batubara dalam proses adsorpsi CO2 menjadi lebih singkat. Laju adsorpsi akan meningkat dengan semakin besarnya ukuran butir. Ukuran butir yang besar akan memiliki pore structure (struktur pori/lubang) yang kompleks dan banyak. Laju adsorpsi CO2 oleh batubara yang memiliki banyak pore structure akan menjadi lebih cepat (Busch dkk, 2004). Pore structure

ISBN : 978-602-97742-0-7

MI-577

Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin (SNTTM) ke-9 Palembang, 13-15 Oktober 2010 [5] Busch, A., 2005, “Thermodynamic and Kinetic Processes Associated with CO2-Sequestration and CO2-Enhanced Coalbed Metanae Production from Unminable Coal Seams”,PhD-thesis, RWTH Aachen University. [6] Busch, A., Gensterblum, Y., Krooss, B.M., Siemons, N.,2006, “Investigation of High-Pressure Selective Adsorption/Desorption Behaviour of CO2 and CH4 on Coals: An Experimental Study”, International Journal of Coal Geology 66, hal: 5368. [7] Cengel.Y,A, 2003,”Heat Transfer : A Practical Approach”, 2nd ed, Mc Graw-Hill. [8] Gasem, K.A.M, Fitzgerald, J.E., Pan, Z Robinson, R.L.Jr., 2002, “Modelling of Gas Adsorption on Coalbeds”, Proceedings of the Eighteenth Annual International Pittsburgh Coal Conference, Newcastle, Australia. [9] Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), 2005, “Special Report on Carbon Dioxide Capture and Storage”, Cambridge University Press, 431. [10] Mavor, M.J., Owen, L.B., Pratt, T.J., 1990, “Measurement and Evaluation of Coal Sorption Isotherm Data”, SPE 20728, hal. 157-170. [11] Nandi, S.P., Walker Jr., P.L. 1975. “Activated Diffusion of Metanae from Coals At Elevated Pressures”, Fuel 54, 81– 86. [12] Sudibandriyo, M., Fitzgerald, J.E., Pan, Z., Robinson, R.L.Jr., Gasem, K.A.M., 2005, “Adsorption of Metanae, Nitrogen, Carbon Dioxide and their Binary on Wet Tiffany Coal”, Fuel 84, hal: 2351-2363. [13] Suuberg, E.M., Otake, Y, Yun, Y., Deevi, S.C., 1993. Role of Moisture in Coal Struc-ture and The Effect of Drying Upon The Accessibility of Coal Structure. Energy and Fuels 7, 384-392 [14] Suzuki, M, 1990, “Adsorption Engineering”, Elsevier Science Publisher B.V. [15] www.esdm.go.id [16] ww.globalwarming.org

ISBN : 978-602-97742-0-7

MI-578