FIS L A S PA S C A S A R J A N A SEKOLAH PASCASARJANA UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2009

STUDI ANALISIS SIMULASI PENGARUH WAKTU NYALA TERHADAP VARIASI KOMPOSISI LEMPUNG DAN BATUBARA PADA BRIKET BATUBARA TERHADAP SIFAT MEKANIK DAN SIFAT THERMAL

TESIS

Oleh

K O LA

E

A

S

A S A R JA

N

PA

C

H

S

RAJIMAH. AS 077026018/FIS

SEKOLAH PASCASARJANA UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2009

Rajimah AS : Studi Analisis Simulasi Pengaruh Waktu Nyala Terhadap Variasi Komposisi Lempung Dan Batubara Pada Briket Batubara Terhadap Sifat Mekanik Dan Sifat Thermal, 2009 USU Repository © 2008

STUDI ANALISIS SIMULASI PENGARUH WAKTU NYALA TERHADAP VARIASI KOMPOSISI LEMPUNG DAN BATUBARA PADA BRIKET BATUBARA TERHADAP SIFAT MEKANIK DAN SIFAT THERMAL

TESIS

Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Magister Sains dalam Program Studi Ilmu Fisika pada Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara

Oleh RAJIMAH. AS 077026018/FIS

SEKOLAH PASCASARJANA UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2009


Judul Tesis

: STUDI ANALISIS SIMULASI PENGARUH WAKTU NYALA TERHADAP VARIASI LEMPUNG DAN BATUBARA PADA BRIKET BATUBARA TERHADAP SIFAT MEKANIK DAN SIFAT THERMAL

Nama Mahasiswa

: Rajimah. AS

Nomor Pokok

: 077026018

Program Studi

: Fisika

Menyetujui Komisi Pembimbing

(Prof. Dr. Muhammad Zarlis, M.Sc) Ketua

Ketua Program Studi,

(Drs. Nasir Saleh, M.Eng,Sc) Anggota

Direktur,

(Prof. Drs. Eddy Marlianto, M.Sc.,Ph.D) (Prof. Dr. Ir. T. Chairun Nisa B, M.Sc)

Tanggal lulus: 16 Juni 2009


Telah diuji pada Tanggal: 16 Juni 2009

PANITIA PENGUJI TESIS Ketua

: Prof. Dr. Muhammad Zarlis, M.Sc

Anggota

: 1. Drs. Nasir Saleh, M.Eng.Sc 2. Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc 3. Drs. Anwar Dharma Sembiring, MS 4. Drs. Nasruddin M.N, M.Eng.Sc


ABSTRAK

Telah dilakukan suatu penelitian terhadap analisis simulasi pengaruh waktu nyala terhadap variasi komposisi lempung dan batubara pada briket batubara terhadap sifat mekanik dan sifat termalnya. Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan program Mathematica 5.1. Pada simulasi yang dilakukan menggunakan variabel yaitu lempung dan batubara serta serbuk sabut kelapa. Dengan parameter waktu nyala, densitas, kadar abu, kuat tekan dan nilai kalor. Hasil terbaik waktu nyala, densitas dan kuat tekan pada sampel briket (Q) adalah batubara yaitu sampel Q1 dengan lama waktu Nyalanya 13,68 menit, densitasnya sebesar 1,52 gr/cm3 dan kuat tekan sebesar 208,94 kg/cm2. Hasil terbaik kadar abu dan nilai kalor pada sampel briket (Q) adalah lempung yaitu Q4 dengan kadar abu sebesar 68,37% dan Q1 nilai kalor sebesar 275,2 Kkal/kg. Dari perbandingan antara hasil simulasi dan eksperimen dapat disimpulkan bahwa melalui analisis simulasi untuk waktu nyala, densitas, kadar abu, kuat tekan dan nilai kalor akibat komposisi lempung dan batubara dapat juga dianalisa dengan persen berat lempung dan batubara yang semakin meningkat.

Kata Kunci: Batubara, Lempung, Serbuk Sabut Kelapa.


ABSTRACT

It has done an experiment for finding out the effect of burning time simulation analytic versus the composition of clay and coal in coal bricket at its mechanics and thermal spesification. This experiment is done by using Mathematica 5.1 software. The variables are clay, coal and coconut fruit fibre.The paremetres are burning time, density, ash concentration, strength force and calorie value. The best result for the burning time, density and strength force on bricket sample (Q) is the coal Q1 which its burning time is 13,68 minutes, the density is 1.52 gram/cm3 and the strength force is 208,94 kg/cm2. The best result the density and calorie value on bricket sample (Q) is the clay Q4 which its ash density is 68,37% and the calorie value is 275, kkal/kg on bricket sample.The correlation between simulation result and experiment could be concluded that by the burning time simulation analytic, density, ash concentration, strength force and calorie value by the effect of clay and coal compostion could be also analysed by the increasing tend of weight percentage of clay and coal.

Keywords: Coal, Clay, Coconut Fruit Fibre.


KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa kami panjatkan karena berkat keyakinan, kesehatan, dan kesempatan yang telah diberikan-Nya membuat tesis ini dapat diselesaikan. Kami ucapkan terima kasih sebesar-besarnya kepada Pemerintah Republik Indonesia c.q. Pemerintah Provinsi Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan dana sehingga kami dapat menyelesaikan Program Magister Sains pada Program Studi Ilmu Fisika Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara. Dengan selesainya tesis ini, kami mengucapkan terima kasih sebesar-besarnya kepada: Bapak Prof. Chairuddin P. Lubis, DTM&H, Sp.A(K), sebagai Rektor Universitas Sumatera Utara Medan, yang telah memberikan kesempatan kepada kami untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister Sains. Ibu Prof. Dr. Ir. T. Chairun Nisa B, M.Sc sebagai Direktur Sekolah Pascasarjana USU Medan yang telah memberikan kesempatan kepada kami mengikuti pendidikan Program Magister Sains pada Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara. Bapak Prof. Drs. Eddy Marlianto, M.Sc, Ph.D, Ketua Program Studi Ilmu Fisika, Drs. Nasir Saleh, M.Eng, Sc, Sekretaris Program Studi Ilmu Fisika beserta seluruh Staf Pengajar pada Program Studi Ilmu Fisika Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara. Terima kasih yang tak terhingga dan penghargaan yang setinggi-tingginya kami ucapkan kepada Bapak Prof. Dr. Muhammad Zarlis, M.Sc selaku Pembimbing Utama yang dengan penuh perhatian dan telah memberikan dorongan dan bimbingan, demikian juga kepada Bapak Drs. Nasir Saleh, M.Eng,Sc selaku Pembimbing Lapangan yang dengan penuh kesabaran menuntun dan membimbing kami hingga selesainya penelitian ini.


Kepada Almarhum Ayahanda H Ahmad Sanan, dan Bunda Hj. Mahdiah Sinaga, kakak-kakakku Hj. Yuslinar AS, Jasmawati AS, Asmaniar AS, dan abangabangku Drs. Sofian AS, Ir. Jusmadi AS, adik-adikku Dra. Ernawati AS, Habibuddin, SH, dan buat ananda yang tersayang Ahmad Rasyiddin, Ahmad Fauzan Masyhuri, Syukri Asdarputra, Rizki Mayandi serta semua ponakan yang tidak dapat disebutkan satu per satu dan seluruh keluargaku tersayang yang memberikan semangat dan dorongan bagi kami dalam menyelesaikan pendidikan pada Program Studi Ilmu Fisika Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara. Ucapan terima kasih atas nasehat dan dukungannya kepada Bapak Drs. Sawaluddin Hasibuan (Kepala SMA Negeri 21 Medan), dan ibu guru rekan-rekan di SMA Negeri 21 Medan. Yang tak terlupakan atas kesabarannya untuk membimbing dan mengajari kami dalam metode simulasi Ibu Herlina Harahap, M.Si. Yang teristimewa buat kawanku satu bimbingan Sri Imelda, Emi Karlinawati dan Hafni Susanti yang telah banyak memberi semangat dan dorongan, serta membantu dalam penyelesaian tugas akhir. Kawan-kawan Program Studi Ilmu Fisika Universitas Sumatera Utara angkatan 2007 yang telah memberikan bantuan dan dorongan kepada kami, Pegawai Biro Administrasi Sekolah Pascasarjana USU Medan yang telah memperlancar administrasi selama penulis menempuh pendidikan, dan berbagai pihak yang banyak membantu kami yang tidak bisa disebutkan satu persatu. Dengan segala kerendahan hati, tulisan ini masih mempunyai kekurangan, namun penulis berharap dapat memberikan manfaat sebagai bahan referensi dan untuk keperluan pengembangan ilmu pengetahuan.

Medan, Juni 2009

RAJIMAH AS


RIWAYAT HIDUP

DATA PRIBADI Nama Lengkap berikut Gelar

: Dra Rajimah AS

Tempat dan Tanggal Lahir

: Tanjung Balai, 16 Oktober 1959

Alamat Rumah

: Jalan Kamboja Raya No. 144 Helvetia Medan

Telepon/Faks/HP

: (061) 8458175

Instansi Tempat Bekerja

: SMA Negeri 21 Mdan

Alamat Kantor

: Jl. Kramat Indah No. 1 Menteng Medan

Telepon/Faks

:-

DATA PENDIDIKAN SD

: SD Swasta Uniroyal Kisaran

Tamat : 1971

SMP

: SMP Negeri 1 Kisaran

Tamat : 1974

SMA

: SMA Negeri 4 Medan

Tamat : 1977

Sarjana Muda : IKIP Negeri Medan

Tamat : 1981

Strata-1

: IKIP Negeri Medan

Tamat : 1984

Strata-2

: Program Studi Magister Fisika

Tamat : 2009

Sekolah Pascasarjana USU Medan


DAFTAR ISI

ABSTRAK ............................................................................................... ABSRACT................................................................................................. KATA PENGANTAR............................................................................. RIWAYAT HIDUP ................................................................................. DAFTAR ISI............................................................................................ DAFTAR TABEL ................................................................................... DAFTAR GAMBAR............................................................................... DAFTAR LAMPIRAN .......................................................................... BAB I

Halaman i ii iii v vi ix x xii

: PENDAHULUAN............................................................. 1.1. Latar Belakang............................................................ 1.2. Perumusan Masalah.................................................... 1.3 Tujuan Penelitian........................................................ 1.4 Hipotesis .....................................................................

1 1 3 3 3

BAB II : TINJAUAN PUSTAKA ................................................... 2.1. Batubara...................................................................... 2.1.1. Jenis Batubara.................................................. 2.1.2. Pembakaran Batubara Serbuk ......................... 2.1.3. Penggilingan Batubara .................................... 2.1.4. Briket Batubara................................................ 2.1.5. Tanah Liat (Lempung)..................................... 2.1.6. Sabut Kelapa.................................................... 2.1.7. Perekat Polyvinil Alkohol ............................... 2.2. Pembentukan Sampel ................................................. 2.2.1. Persiapan Bahan .............................................. 2.2.2. Pencampuran Bahan........................................ 2.2.3. Pencetakan....................................................... 2.2.4. Pengeringan..................................................... 2.2.5. Waktu Nyala.................................................... 2.2.6. Densitas ........................................................... 2.2.7. Kuat Tekan ...................................................... 2.2.8. Kadar Abu ....................................................... 2.2.9. Nilai Kalor....................................................... 2.3 Sistem Komputer ........................................................ 2.4. Perangkat Lunak Komputer........................................ 2.5. Tahapan dalam Pemrograman .................................... 2.6. Bahasa pemrograman .................................................

4 4 4 5 6 7 9 9 10 10 10 11 11 11 11 12 12 13 13 14 17 19 20


BAB III : METODOLOGI PENELITIAN ....................................... 3.1. Pemilihan Data ........................................................... 3.2. Tempat Penelitian ....................................................... 3.3. Variabel dan Parameter .............................................. 3.3.1. Variabel........................................................... 3.3.2. Parameter yang Digunakan ............................. 3.4 Algoritma Analisis Simulasi....................................... 3.4.1 Algoritma Waktu Nyala dengan Sampel P dan Sampel Q.................................................. 3.4.2. Menentukan Densitas dengan Sampel P dan Sampel Q......................................................... 3.4.3. Menentukan Kuat Tekan Sampel P dan Sampel Q......................................................... 3.4.4. Menentukan Kadar Abu dengan Sampel P dan Sampel Q.................................................. 3.4.5 Menentukan Nilai Kalor dengan Sampel P dan Sampel Q.................................................. 3.5. Flowchart (Diagram Alir) ........................................... 3.5.1. Flowchart Korelasi Waktu Nyala terhadap Komposisi Batubara (C) ................................ 3.5.2. Flowchart Korelasi Waktu Nyala terhadap Komposisi Lempung (C) ................................ 3.5.3. Flowchart Korelasi Densitas () terhadap Komposisi Batubara (C) ................................. 3.5.4 Flowchart Korelasi Densitas () terhadap Komposisi Lempung (C) ................................ 3.5.5. Flowchart Korelasi Kuat Tekan (KT) terhadap Komposisi Batubara (C) ................................. 3.5.6. Flowchart Korelasi Kuat Tekan (KT) terhadap Komposisi Lempung....................................... 3.5.7. Flowchart Korelasi Kadar Abu (Ku) terhadap Komposisi Lempung....................................... 3.5.8. Flowchart Korelasi Kadar Abu (Ku) terhadap Komposisi Batubara (C) ................................. 3.5.9. Flowchart Korelasi Nilai Kalor (Q) terhadap Komposisi Lempung (C) ................................

22 22 22 22 22 22 24

BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................ 4.1. Analisis Hasil Simulasi ............................................... 4.1.1. Waktu Nyala (t) terhadap Komposisi Lempung (C) ...................................................

45 45

26 27 28 29 31 32 35 36 37 38 39 40 41 42 43

45


4.1.2. Waktu Nyala (t) terhadap Komposisi Batubara (C).................................................... 4.1.3. Densitas () terhadap Komposisi Lempung ... 4.1.4. Densitas () terhadap Komposisi Lempung ... 4.1.5. Kuat Tekan terhadap Komposisi Lempung .... 4.1.6. Kuat Tekan terhadap Komposisi Batubara ..... 4.1.7. Kadar Abu terhadap Komposisi Lempung dengan Sampel Q ............................................ 4.1.8. Kadar Abu terhadap Komposisi Lempung dengan Sampel P............................................. 4.1.9. Nilai Kalor terhadap Komposisi Lempung ..... 4.2. Pembahasan................................................................. 4.2.1. Waktu Nyala terhadap Komposisi Lempung.. 4.2.2. Waktu Nyala terhadap Komposisi Batubara... 4.2.3. Densitas terhadap Komposisi Lempung ......... 4.2.4. Densitas terhadap Komposisi Batubara .......... 4.2.5. Kuat Tekan terhadap Komposisi Lempung .... 4.2.6. Kuat Tekan terhadap Komposisi Batubara ..... 4.2.7. Kadar Abu terhadap Komposisi Lempung ..... 4.2.8. Kadar Abu terhadap Komposisi Lempung ..... 4.2.9. Nilai Kalor terhadap Komposisi Lempung ..... BAB V

47 50 51 52 53 54 55 56 57 57 57 57 57 58 58 58 58 58

: KESIMPULAN DAN SARAN ........................................ 5.1. Kesimpulan................................................................. 5.2. Saran ........................................................................

59 59 60

DAFTAR PUSTAKA .............................................................................

62


DAFTAR TABEL

Nomor 2.1.

Judul Generasi-generasi Bahasa Pemrograman................... .............

Halaman 21


DAFTAR GAMBAR

Nomor

Judul

Halaman

2.1.

Komponen-komponen Utama Komputer. ....................................

16

3.1.

Contoh Simbol Flowchart ............................................................

33

4.1.a.

Korelasi antara Waktu Nyala (t) terhadap Komposisi Lempung (C) untuk Sampel P ......................................................................

45

Korelasi antara Waktu Nyala (t) terhadap Komposisi Lempung (C) untuk Sampel P ......................................................................

46

Korelasi antara Waktu Nyala (t) terhadap Komposisi Lempung pada Sampel Q .............................................................................

46

Korelasi antara Waktu Nyala (t) terhadap Komposisi Lempung pada Sampel Q .............................................................................

47

Korelasi antara Waktu Nyala (t) terhadap Komposisi Batubara (C) untuk Sampel P ......................................................................

48


48


49


49

Korelasi antara Densitas () terhadap Persen Berat Komposisi Lempung untuk Sampel Q............................................................

50

Korelasi antara Densitas () terhadap Persen Berat Komposisi Lempung untuk Sampel Q............................................................

50

Korelasi antara Densitas () terhadap Persen Berat Komposisi Batubara untuk Sampel Q ............................................................

51

Korelasi antara Densitas () terhadap Persen Berat Komposisi Batubara untuk Sampel Q ............................................................

51

Korelasi antara Kuat Tekan (KT) terhadap Persen Berat Komposisi Lempung (C) untuk Sampel Q...................................

52

Korelasi antara Kuat Tekan (KT) terhadap Persen Berat Komposisi Lempung (C) untuk Sampel Q...................................

52

4.1.b. 4.2.a. 4.2.b. 4.3.a. 4.3.b. 4.4.a. 4.4.b. 4.5.a. 4.5.b. 4.6.a. 4.6.b. 4.7.a. 4.7.b.


4.8.a.

Korelasi antara Kuat Tekan (KT) terhadap Persen Berat Komposisi Batubara (C) untuk Sampel Q....................................

53

Korelasi antara Kuat Tekan (KT) terhadap Persen Berat Komposisi Batubara (C) untuk Sampel Q....................................

53

Korelasi antara Kadar Abu (Ku) terhadap Persen Komposisi Berat Lempung untuk Sampel Q..................................................

54

Korelasi antara Kadar Abu (Ku) terhadap Persen Komposisi Berat Lempung untuk Sampel Q.............................................

54

4.10.a. Korelasi antara Kadar Abu (Ku) terhadap Persen Berat Komposisi Lempung untuk Sampel P.....................................

55

4.10.b. Korelasi antara Kadar Abu (Ku) terhadap Persen Berat Komposisi Lempung untuk Sampel P.....................................

55

4.11.a. Korelasi antara Nilai Kalor (Q) terhadap Persen Berat Komposisi Lempung untuk Sampel Q ....................................

56

4.11.b. Korelasi antara Nilai Kalor (Q) terhadap Persen Berat Komposisi Lempung untuk Sampel Q ....................................

56

4.8.b. 4.9.a. 4.9.b.


DAFTAR LAMPIRAN

Nomor

Judul

Halaman

A.

Program Komputasi Menghitung Waktu Nyala..................

64

B.

Program Komputasi Menghitung Densitas .........................

72

C.

Program Komputasi Menghitung Kuat Tekan ....................

76

D.

Program Komputasi Menghitung Kadar Abu .....................

80

E.

Program Komputasi Menghitung Nilai Kalor.....................

84

F

Tabel Komposisi Bahan dengan Kode Sampel Q ...............

88

G.

Tabel Komposisi Bahan dengan Kode Sampel P................

89

H.

Tabel Data Hasil Pengukuran Waktu Nyala dengan Serbuk Sabut Kelapa 5% (10 gr) .....................................................

90

Tabel Data Hasil Pengukuran Waktu Nyala dengan Serbuk Sabut Kelapa 7,5% (15 gr) ..................................................

91

Tabel Data Hasil Pengukuran Densitas () dengan Serbuk Sabut Kelapa 7,5% (15 gr) ..................................................

92

Tabel Data Hasil Pengukuran Kuat Tekan dengan Serbuk Sabut Kelapa 7,5% (15 gr) ..................................................

93

L.

Tabel Data Hasil Pengukuran Kadar Abu Sampel Briket Q

94

M.

Tabel Data Hasil Pengukuran Kadar Abu Sampel Briket P (5%).....................................................................................

95

Tabel Data Hasil Pengukuran Nilai Sampel Briket Q ........

96

I. J K.

N.


BAB I PENDAHULUAN

1.1.

Latar Belakang Batubara merupakan salah satu pilihan yang ekonomis dalam situasi BBM

yang saat ini relatif mahal. Bahan bakar batubara merupakan pasokan listrik kurang lebih 52% di Amerika Serikat. Batubara juga digunakan sebagai bahan bakar utama industri yang menggunakan panas tinggi (heat-intensive industries) pada peleburan baja dan semen. Di China, Australia, Ceko dan Yunani, 70% listrik dihasilkan dari batubara bahkan di Polandia dan Afrika Selatan mencapai 95%. Indonesia yang memiliki cadangan batubara lebih dari 57,8 miliar ton hanya memanfaatkan batubara sekitar 40% (28 juta ton per tahun) untuk keperluan pembangkit listrik dan sebagai bahan bakar primer penggunaannya lebih kecil lagi yaitu hanya 15% dari total energi nasional. Batubara dapat diolah menjadi berbagai bentuk antara lain: bahan bakar cair (liquefaction), gas (gasifikasi), atau tetap seperti aslinya yaitu padat dan berbentuk yang populer adalah batubara padat atau biasa disebut briket (_____, 2009i). Pemerintah berencana membuat 10 juta tungku briket batubara guna membantu masyarakat miskin yang tidak mampu membeli minyak tanah (_____, 2009f). Batubara merupakan salah satu sumber energi pilihan utama yang diharapkan mampu menggantikan posisi minyak bumi. Prosesnya tidak terlalu sulit karena baik minyak bumi maupun batubara berasal dari sumber yang sama, yakni karbon (Smith, J.M, et.al, 2001). Minyak bumi berupa karbon cair, sedangkan batubara merupakan


karbon padat. Batubara dipilih sebagai sumber energi pilihan utama karena cadangan batubara di Indonesia sangat banyak dan tersebar luas khususnya di Sumatera dan Kalimantan. Dibandingkan dengan minyak dan gas, batubara memiliki beberapa keunggulan antara lain harga batubara yang murah, aman untuk ditransportasikan dan disimpan, serta kualitas batubara tidak banyak terpengaruh oleh cuaca maupun hujan. Salah satu pemanfaatan batubara yaitu pembuatan briket batubara sebagai bahan bakar padat. Penyalaan briket batubara memerlukan waktu yang sedikit lebih lama dibandingkan dengan bahan bakar cair dan gas. Maka perlu dilakukan penelitian untuk menghasilkan briket batubara yang mempunyai kemudahan dalam penyalaan, kestabilan dan kecepatan pembakaran dengan api yang kontiniu. Dalam hal ini batubara diberi campuran bahan-bahan aditif seperti tanah liat (lempung) sebagai pengikat abu, serbuk sabut kelapa sebagai nyala api, dan PVA (Polyvinylalcohol) sebagai media perekat. Bahan-bahan aditif di atas sangat mudah kita temui di dalam kehidupan sehari-hari. Oleh karena itu campuran dari bahan-bahan ini diharapkan dapat membuat briket batubara menjadi lebih mudah dinyalakan tidak menimbulkan polusi/asap, abunya tidak berserakan melainkan tetap utuh dan tidak rapuh setelah dilakukan pembakaran, serta ramah lingkungan. Berlatar belakang dari masalah yang dialami para konsumen yang membutuhkan briket batubara sebagai pengganti BBM yang semakin sulit di dapat dan mampu menggantikan posisi minyak bumi, maka dalam penelitian ini penulis terdorong untuk menganalisanya secara simulasi. Data yang digunakan dalam penulisan adalah skripsi, penelitian yang telah dilakukan oleh Butar-butar Harapan 2007.


Adapun sifat mekanik dan sifat thermal yang akan dianalisa dengan metoda komputasi.

1.2.

Perumusan Masalah Dari hasil pengujian seperti uji waktu nyala, densitas, kadar abu,

kuat tekan dan nilai kalor pada, pembuatan briket batubara dengan variasinya diberi zat aditif seperti serbuk sabut kelapa sebagai pemantik dan polyvinilalcohol sebagai perekat diharapkan menghasilkan briket batubara yang mudah menyala atau terbakar, memiliki abu yang keras atau tidak rapuh, kuat atau tidak mudah pecah dan memiliki nilai kalor yang tinggi. Program yang akan dikemukakan dalam penelitian ini dilakukan secara analisis simulasi dan komputasi dengan menggunakan program paket Mathematica Versi 5.1.

1.3.

Tujuan Penelitian Untuk membandingkan hasil eksperimen pengaruh komposisi lempung dan

batubara pada briket batubara terhadap sifat mekanik dan sifat thermal yaitu waktu nyala, kadar abu, densitas, kuat tekan dan nilai kalor dengan analisis simulasi.

1.4.

Hipotesis Korelasi waktu nyala, densitas, kuat tekan, kadar abu dan nilai kalor pada

komposisi lempung dan batubara terhadap sifat mekanik dan thermalnya mendekati hasil eksperimen.


BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1.

Batubara

2.1.1. Jenis Batubara Batubara adalah bahan bakar fosil yang dapat terbakar dan dapat dibentuk dari endapan batuan organik yang terutama terdiri dari karbon, hidrogen dan oksigen. Batubara terbentuk dari sisa tumbuhan mati dengan komposisi utama cellulosa proses pembentukan batubara atau coalification yang dibantu oleh faktor fisika, kimia, alam akan mengubah cellulosa menjadi lignit, subbitumine dan antarisit. Batubara dapat dibagi dalam empat jenis, yaitu: 1. Antaricite. 2. Bitominous. 3. Subbituminous. 4. Liqnite. Sumber energi batubara di Indonesia, terutama di Sumatera dan Kalimantan sebenarnya melimpah 57,8 miliar ton, namun 65 persen tergolong batubara muda yaitu sub bituminous yang kadar airnya hingga 40% sehingga dinilai tidak ekonomis untuk ditambang. Penggunaan jenis batubara ini kurang disukai serta terbatas dibandingkan dengan jenis batubara bituminous atau antarisit dan penggunaannya


untuk jangka panjang mengakibatkan dampak negatif terhadap lingkungan (Marwoto, 1977). Peningkatan kualitas batubara berkadar rendah dapat memberikan kontribusi yang sangat besar artinya baik bagi pihak produsen batubara karena nilai jual batubara yang bertambah maupun bagi masyarakat umum karena menurunnya jumlah polutan dari hasil pembakaran batubara. Ketika dipanaskan kebanyakan batubara memancarkan uap mengandung ter dan gas juga uap air jika batubara tersebut tidak sepenuhnya kering. Kadar zat menguap merupakan persentase berat dari uap dan gas yang dipadukan dari suatu batubara ketika dipanaskan pada suhu 900oC tanpa adanya kontak dengan udara. Hasil zat yang menguap turun dengan meningkatnya kualitas batubara sehingga batubara yang tergolong kualitas rendah dan menghasilkan lebih banyak asap ketika dibakar. Secara umum suatu bahan bakar rendah asap memproduksi kurang dari sekitar 15%. Zat menguap batubara subbituminous atau batubara uap kering dan antrasit atau batubara keras masuk kategori ini (Winata, S, 1996). 2.1.2. Pembakaran Batubara Serbuk Untuk jenis batubara yang mengandung gas-gas maka penguraian gas-gas telah langsung pada temperatur yang agak rendah, sehingga pembakaran gas-gas tersebut akan membantu penyalaan butiran-butiran bahan bakar yang tersisa. Untuk jenis batubara yang kurang mengandung gas-gas maka penguraian gas-gas


penyalaannya berlangsung pada temperatur yang tinggi, sehingga lebih banyak diperlukan panas untuk butiran-butiran bahan bakar begitu keluar dari mulut pembakar (burner nozzle). Makin halus batubara digiling makin luas permukaannya sehingga lebih banyak panas yang dapat diserap. Oleh karena itu makin halus butiran bahan bakar akan mempercepat penyalaannya. 2.1.3. Penggilingan Batubara Batubara pada waktu akan dan sedang digiling harus dikeringkan terlebih dahulu. Biasanya pengeringan dilakukan dengan hembusan udara hangat. Namun untuk menggiling batubara dengan kandungan zat-zat penguap lebih dari 20% digunakan gas asap untuk mengeringkannya maupun untuk menghembus butiranbutiran serbuk batubara halus keluar dari penggilingan untuk menghindari terjadinya bahaya peledakan atau bahaya kebakaran yang disebabkan adanya bunga api pada waktu menggiling. Ada tiga jenis penggilingan, yaitu: a. Penggilingan slindris atau penggilingan teromol yang berputar perlahan-lahan. b. Penggilingan rol-rol atau bola-bola yang ditekankan kepada landasan berdasarkan gaya sentrifugal atau karena kekuatan pegas. c. Penggiling yang berdasarkan pukulan-pukulan batang-batang besi pemukul (hammer mill) yang cepat.


2.1.4. Briket Batubara Briket batubara adalah bahan bakar padat dengan bentuk dan ukuran tertentu yang tersusun dari butiran batubara halus yang telah mengalami proses penempatan dengan daya tekan tertentu agar bahan bakar tersebut lebih mudah ditangani dan menghasilkan nilai tambah dalam pemanfaatannya. Beberapa dasar pemikiran mengapa briket perlu mendapat perhatian yang serius dalam pengembangan diversifikasi energi di Indonesia antara lain: 1. Semakin menipisnya cadangan minyak bumi. 2. Potensi dan kualitas batubaranya cukup tersedia dan dapat menghasilkan briket yang mempunyai persyaratan. 3. Tersedianya teknologi sederhana yang memungkinkan batubara dapat dibentuk menjadi briket. 4. Dapat menggantikan penggunaan kayu bakar yang sangat meningkat konsumsinya dan berpotensi merusak ekologi hutan. Manfaat briket batubara antara lain: 1. Pemasok bahan bakar yang potensial dan dapat dihandalkan untuk rumah tangga dan industri kecil. 2. Sumber daya energi yang mempu menyuplai dalam jangka panjang. 3. Pengganti BBM/kayu bakar dalam industri kecil dan rumah tangga. 4. Merupakan tempat penyerapan tenaga kerja yang cukup berarti baik di pabrik briketnya distributor industri tungku dan mesin briket dan sebagainya.


5. Merupakan bahan bakar yang harganya terjangkau bagi masyarakat pada daerah-daerah terpencil. Briket batubara ini memiliki beberapa keunggulan antara lain: 1. Lebih murah dibandingkan dengan minyak tanah. 2. Mempunyai suhu pembakaran yang tetap dalam jangka waktu yang cukup panjang (8-10 jam). 3. Tidak beresiko meledak. 4. Tidak mengeluarkan suara bising dan berjelaga. 5. Sedikit menimbulkan asap dan tidak berbau pada saat pembakaran. 6. Mempunyai kekuatan tertentu sehingga tidak mudah pecah pada waktu diangkat dan dipindah-pindahkan. Namun demikian briket memiliki keterbatasan yaitu waktu pernyalaan awal memakan waktu 10-15 menit sehingga diperlukan sedikit bahan pemantik sebagai penyalaan awal. Briket batubara juga memiliki faktor kesulitan yaitu bahwa sekali briket batubara dibakar maka harus digunakan sampai habis karena ia sulit dipadamkan atau dihidupkan kembali. Briket batubara hanya efisien jika digunakan sebagai bahan bakar pada industri industri kecil menengah maupun besar (Marwoto, 1994).


2.1.5. Tanah Liat (Lempung) Tanah liat adalah suatu zat yang terbentuk dari kristal-kristal yang kebanyakan sedemikian kecilnya hingga tak dapat dilihat walaupun sudah menggunakan mikroskop biasa, yang bagaimanapun kuatnya. Kristal-kristal ini terbentuk terutama terdiri dari mineral-mineral yang disebut kaolinit. Bentuknya lempengan kecil-kecil hampir berbentuk segi enam dengan permukaan yang datar. Bentuk kristal yang seperti ini menyebabkan tanah liat bila dicampur dengan air mempunyai sifat liat atau plastis mudah dibentuk karena kristal ini meluncur di atas satu dengan yang lain dengan air sebagai pelumasnya ( _____, 2009a). 2.1.6. Sabut Kelapa Sekitar 35% dari total berat buah kelapa merupakan berat sabut kelapa bagian yang berserabut ini merupakan kulit dari buah kelapa dan dapat dijadikan sebagai bahan baku aneka industri seperti karpet, sikat, keset tali dan lain-lain. Sabut kelapa merupakan salah satu yang mudah terbakar bila sudah kering, selain itu sabut kelapa juga dapat dimanfaatkan sebagai pupuk. Pupuk dibuat dengan cara membakar sabut kelapa tersebut. Sabut dari 100.000 buah kelapa akan menghasilkan sekitar 2.000 kg abu yang mengandung unsur kalium. Sabut kelapa juga mengandung unsur fosfor (P) sekitar 2% dari berat abu ( _____, 2009c).


2.1.7. Perekat Polyvinil Alkohol Polyvinil Alkohol dihasilkan oleh hidrolisis polyvinil asam asetat yang dikendalikan dengan bahan dasar hidroksida sodium yang mengkatalisasi methanolysis. Sifat fisis PVA dikendalikan oleh berat molekul dan derajat hidrolysis. Berat jenis PVA adalah 1,27 sampai 1,31 g/cm3 dan temperatur transmisi gelas/kaca adalah 75 ke 85oC. PVA bersifat larut dalam air dan melekat baik ke permukaan selulosa. Penggunaan utamanya sebagai perekat tekstil, selubung kertas dan sambungan semen.

2.2.

Pembentukan Sampel

2.2.1. Persiapan Bahan a. Lempung atau tanah liat dihaluskan dengan penggiling, kemudian disaring dengan ayakan ukuran 120 mesh berbentuk serbuk (powder). b. Bongkahan batubara dihaluskan dengan penggiling kemudian disaring dengan ayakan ukuran 120 mesh sampai berbentuk serbuk (powder). c. Serbuk PVA (polyvinil alkohol), dicampur dengan air sebanyak 100 gr kemudian dimasak dengan mengaduk secara terus menerus hingga kental berwarna kekuningan seperti lem. Hal ini dilakukan untuk setiap sampel briket.


d. Sabut kelapa dipotong kecil-kecil dengan gunting kemudian disaring dengan ayakan 200 mesh sampai berbentuk serbuk. Setelah itu dikeringkan di dalam oven bersuhu 80oC selama 24 jam (Butar-butar Harapan, 2007). 2.2.2. Pencampuran Bahan Setelah bahan-bahan dipersiapkan selanjutnya ditimbang sesuai dengan ukuran komposisi yang telah ditentukan. Kemudian dilakukan pencampuran bahan yang bertujuan untuk memadukan semua bahan-bahan sampai merata atau homogen seluruhnya agar campuran yang dihasilkan lebih sempurna. Proses pencampuran dilakukan dengan cara pengadukan atau pengerusan. 2.2.3. Pencetakan Bahan-bahan yang sudah tercampur dicetak dengan proses hydrolik. Cetakan briket ini adalah berbentuk selinder tekanan yang diberikan pada cetakan adalah sebesar 4.000 Kpa. Lama penekanan selama 30 detik dalam satu sampel briket yang dicetak menghasilkan 22-23 buah briket batubara. 2.2.4. Pengeringan Hasil cetakan dikeringkan di dalam oven dengan suhu 80oC selama 24 jam. Suhu yang terlalu tinggi dapat mengakibatkan hasil cetakan menjadi retak. 2.2.5. Waktu Nyala Disediakan 3 buah briket dari setiap sampel kemudian ditimbang dengan neraca analitik setelah itu dilakukan pembakaran briket batubara pada


pembakaran briket diberi bahan pemantik yaitu kertas dan minyak tanah secukupnya untuk sebagai pemicu api mula-mula. Waktu nyala dihitung mulai dari pemberian api pada briket sampai briket batubara sudah menunjukkan bara api yang cukup (1/4 bagian dari briket batubara). Pembakaran briket ini dilakukan di tempat atau di ruangan yang agak gelap supaya bara api yang ditimbulkan dapat terlihat dengan jelas yaitu berwarna kemerahan. 2.2.6. Densitas Densitas atau massa jenis adalah pengukuran massa setiap satuan volume benda semakin besar massa jenis suatu benda, maka semakin besar pula massa setiap volumenya dengan persamaan massa jenis adalah:

=

m ……………………………………………………………….. (2.1) V

 = massa jenis (gr/cm3) m = masa (gr) V = volume (cm3) 2.2.7. Kuat Tekan Persamaan kuat tekan untuk pembuatan briket batu bara ini adalah sebagai berikut: Kuat tekanan (KT) =

F …………………………………………….. (2.2) A


Di mana: F = gaya (dyne) A = luas penampang briket (cm2) 2.2.8. Kadar Abu Abu adalah mineral sisa yang tidak habis terbakar ketika briket dibakar dalam kondisi yang telah ditentukan yaitu suhu waktu dan tekanan. Banyak abu yang terjadi setelah pembakaran briket disebut kadar abu (Ku) yang dinyatakan dengan persentase (Djokosetyardjo, 1993). Persamaan yang digunakan untuk menentukan kadar abu (Ku) tersebut adalah: mt ........................................................................ (2.3) Ku  x 100 % mo

Dengan : Ku = Kadar abu (ash content) (%) mo = Massa briket sebelum dibakar (gr) mt = Massa briket setelah dibakar (gr) 2.2.9. Nilai Kalor Pengujian nilai kalor ini dilakukan dengan menggunakan prinsip Azas Black yang berbunyi “Kalor yang dilepaskan sama dengan kalor yang diterima”. Dalam pengujian nilai kalor ini yang dijadikan sebagai pelepas kalor adalah briket batubara (Q) sedangkan yang dijadikan sebagai penerima kalor ada tiga peristiwa yaitu kalor yang diterima air sampai mendidih (Q air), kalor yang diterima gelas (Q gelas) dan kalor yang diterima untuk menguapkan air pada saat air sudah mendidih (Q uap).


Karena proses pemanasan air ini terjadi secara proses adiabatik maka dalam keadaan yang terdisipasi tidak mungkin pengaruh suhu dari luar sama dengan nol (Harahap Filino, 1982). Dengan menggunakan Azas Black persamaan untuk mendapatkan nilai kalor briket batubara adalah sebagai berikut: Q briket batubara = Qair + Qgelas + Quap ..................………………. (2.4) = (ma ca Ta) + (mg cg Tg )+ (mu Lb) Di mana: Q

= nilai kalor (kal)

Ta = perubahan suhu air (oC) mg = massa gelas (g) cg

= kalor jenis gelas (0,2 kal/goC)

Tg = perubahan suhu gelas (oC) mu = massa air yang menguap (m0(air) – mt(air)) Lb

2.3.

= kalor panas air (Laten Heat) (Kkal/kg)

Sistem Komputer Hampir seluruh aspek kehidupan manusia saat ini tidak dapat dilepaskan dari

teknologi, khususnya teknologi komputer. Agar dapat komputer dapat digunakan untuk mengolah data, maka harus berbentuk suatu sistem yang disebut dengan sistem komputer/komputerisasi. Secara umum, sistem terdiri dari elemen-elemen yang saling


berhubungan membentuk satu kesatuan untuk melaksanakan suatu tujuan pokok dari sistem tersebut. Tujuan pokok dari sistem komputer adalah mengolah data untuk menghasilkan informasi sehingga perlu didukung oleh elemen-elemen yang terdiri dari perangkat keras (hardware) perangkat lunak (software) dan brainware. Secara garis besar komputer tersusun atas empat komponen utama: piranti masukan, piranti keluaran, unit pemrosesan utama dan memori Gambar (2.1). Unit pemrosesan utama (Central Processing Unit-CPU) adalah otaknya komputer, yang berfungsi mengerjakan operasi-operasi dasar seperti operasi perbandingan, operasi perhitungan berupa penjumlahan, pengurangan, perkalian dan lain-lain, operasi membaca dan operasi menulis. Memori adalah komponen yang berfungsi menyimpan atau mengingat-ingat. Yang disimpan di dalam memori adalah program yang berisi operasi-operasi yang akan dikerjakan oleh CPU dan data atau informasi yang diolah oleh operasi-operasi. Piranti masukan dan keluaran (I/O devices) merupakan alat fungsi untuk memasukkan data atau program ke dalam memori, dan alat yang digunakan untuk mengkomunikasikan hasil-hasil aktivitasnya. Contoh piranti masukan adalah papan kunci (keyboard), pemindai (scanner), mouse, joystick dan disk.


Piranti Masukan

Unit Pemeroses Utama (CPU)

Piranti Keluaran

Memory

Gambar 2.1. Komponen-komponen Utama Komputer (Munir, 1999) Membuat program komputasi tidak terlepas dari hal pembuatan sistem dan model. Suatu sistem adalah suatu kumpulan dari komponen atau unsur yang dianggap sebagai penyusun dari bagian dunia nyata yang dipertimbangkan, dan unsur dan digunakan apabila lebih mudah bekerja dengan substitusi tersebut dari sistem yang sesungguhnya. Pembuatan model fisika dan model matematis. Model fisika dibedakan antara model statik dan model dinamik. Model statik hanya dapat menunjukkan nilai-nilai yang ditunjukkan oleh atribut ketika sistem berada dalam keseimbangan. Sebaliknya, model dinamik mengikuti perubahan yang dihasilkan oleh aktivitas sistem sepanjang waktu. Model matematis adalah pembedaan dalam metoda analisis dan numeris. Menggunakan metoda analisis berarti memakai teori matematika deduktif untuk menyelesaikan model. Karena itu teknik analisis ini adalah cara untuk mendapatkan model yang dipelajari. Sementara itu, metoda numerik melibatkan penggunaan prosedur-prosedur komputasi untuk menyelesaikan persamaan-persamaan yang ada.


Disiplin dan ilmu Komputasi yang menggabungkan ilmu fisika, analisis numerik, dan pemograman komputer, telah memudahkan peneliti dalam mengolah data-data eksperimen yang besar dan tidak linier. Keberadaan fisika mendukung dalam penelitian dan pengembangan bidang ilmu fisika (Zarlis, 1993). Dalam fisika komputasi eksperimen, simulasi, model matematis yang non linier, dan nonsimetris dapat diselesaikan melalui bantuan metoda numerik dalam bentuk program komputer. Dengan demikian, keberadaan fisika eksperimen, fisika teori dan fisika komputasi adalah saling mendukung dalam penelitian dan pengembangan ilmu fisika (_____, 2009e).

2.4.

Perangkat Lunak Komputer Mathematica adalah suatu bahasa sistem perangkat lunak (software) yang

memberikan pengaruh yang sangat mendalam pada perkembangan pemakaian komputer di bidang matematika dan aplikasi yang lain. Mathematica dapat digunakan sebagai (Stephen, 1991): 1. Suatu simbol numerik dan kalkulator, jika pertanyaan diketik maka mathematica akan menjawab dalam print out. 2. Suatu sistem visualisasi untuk fungsi data. 3. Suatu bahasa pemrograman tingkat tinggi di mana dapat dibuat program yang luas dan sempit. 4. Suatu sistem untuk gambaran pengetahuan ilmiah dan bidang teknik.


5. Suatu software platform yang dapat membuat paket bangunan untuk aplikasi yang spesifik. 6. Suatu cara untuk menciptkan dokumen interaktif dengan menggabungkan teks, animal grafik dan bunyi dengan formula yang aktif. 7. Suatu kontrol bahasa untuk proses dan program eksternal. 8. Suatu sistem penyisipan dengan mengambil dari program lain. Matematika komputasi dapat dibagi menjadi 3 kelas utama, yaitu: 1. Numerik Mathematica dapat digunakan sebagai kalkulator elektronik, dapat memperoleh hasil-hasil eksak, dapat melakukan perhitungan numerik yang tidak hanya dengan angka-angka individu, tetapi juga dengan objek seperti: fungsi matematika tingkat tinggi, matriks dan invers matriks, data numerik, aljabar linier, statistik, operasional pada fungsi dan analisis yang lain. 2. Simbol Komputasi Mathematica dapat digunakan mengolah objek simbol, seperti mengubah ekspresi aljabar, kalkulus, mengevaluasi simbol integral dan derivatif dan untuk mencari solusi simbol persamaan differensial biasa dan lain sebagainya. 3. Grafik Mathematica dapat menghasilkan grafik dua dimensi dan tiga dimensi. Untuk tiga dimensi, dapat mengontrol bayangan, warna, pencahayaan dan parameter yang lain. Beberapa versi mathematica dapat membuat animasi grafik (_____, 2009h).


Sebagai hal yang fundamental Mathematica adalah merupakan aturan transformasi, yang menetapkan bagaimana simbol suatu format ditransformasikan ke dalam format yang lain, untuk mendapatkan banyak informasi, khususnya relasi matematika.

2.5.

Tahapan dalam Pemrograman Langkah-langkah yang dapat dilakukan dalam menyelesaikan masalah dalam

pemrograman dengan komputer (Zarlis, 2007): 1. Definisikan Masalah 

Tentukan apa yang jadi masalah



Tentukan data input yang diperlukan



Tentukan output yang diinginkan

2. Membuat bagan dan struktur cara penyelesaiannya 

Bagan secara global



Deskripsikan tugas masing-masing program

3. Memilih metoda penyelesaian dengan cara memilih struktur data dan algoritma terbaik 4. Pengkodean 

Pilih bahasa pemograman yang sesuai



Menterjemahkan algoritma ke bahasa pemrograman

5. Mencari Kesalahan 

Kesalahan sintaks (penulisan program)




Kesalahan pelaksanaan: semantik, logika dan ketelitian

6. Uji dan Verifikasi Program 7. Dokumentasi Program 8. Pemeliharaan Program 

Memperbaiki kekurangan yang ditemukan kemudian



Memodifikasi, karena perubahan spesifikasi Saat ini, dengan berkembangnya tehnik pemrograman terstruktur,

orang tidak lagi memecahkan masalah dengan langsung menuliskan programnya dalam bahasa pemrograman. Tetapi sudah mulai dipikirkan suatu cara penyelesaian masalah yang akan di program dengan menekan pada desain atau rancangan yang mewakili pemecahan masalah tersebut. Desain berisi urutan langkah-langkah pencapaian solusi yang ditulis dalam notasi-notasi deskriptif. Urutan langkah-langkah yang sistematis untuk menyelesaikan sebuah masalah dinamakan algoritma. Notasi untuk menuliskan algoritma disebut algoritmik (Munir, 1999).

2.6.

Bahasa Pemrograman Program komputer adalah sekumpulan instruksi yang dikenal oleh komputer

dan disusun menurut urutan yang logis untuk meyelesaikan suatu masalah. Pemrograman (Programming) adalah kegiatan yang berkaitan dengan penulisan program komputer. Bahasa yang digunakan untuk penulisan disebut bahasa (Programing Billanguage). Bahasa pemrograman komputer senantiasa berkembang


secara evolusi sejalan juga dengan perkembangan perangkat keras komputer. Hingga dewasa ini dikenal ada 5 generasi bahasa pemrograman komputer, seperti tabel berikut ini (Zarlis, 2005): Tabel 2.1. Generasi-generasi Bahasa Pemrograman Generasi 1

Generasi 2

Generasi 3

Generasi 4

Generasi 5

Bahasa Mesin

Bahasa Rakitan

Bahasa Prosedural

Bahasa Non Prosedural

Bahasa Kecerdasan Buatan


BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1.

Pemilihan Data Pemilihan data atau pengambilan data dari penelitian yang telah dilakukan oleh

Butar-butar Harapan, 2007.

3.2.

Tempat Penelitian Penelitian ini adalah di Laboratorium Program Studi Ilmu Komputer Fakultas

Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.

3.3.

Variabel dan Parameter

3.3.1. Variabel Ada dua variabel yang diamati yaitu variasi komposisi lempung dan batubara. 3.3.2. Parameter yang Digunakan a. Korelasi waktu nyala terhadap lempung dan batubara t

= a CLb

t

= a CBb

t

= Waktu Nyala

KL

= Kadar Lempung

KB

= Kadar Batubara


Bila diambil logaritma kedua ruas persamaan tersebut maka diperoleh: Log t = log a + b log CL Log t = log a + b log CB Analog dengan persamaan linier Y

= a + bx

Dengan y

= log t

a

= log a

x

= log CL

Untuk memperoleh konstanta a dan b digunakan metoda kuadrat terkecil melalui persamaan regresi linier yaitu: a

 y   x 2    x   xy  2 n  x 2   x 

b

n  xy   x  y  2 n  x 2   x 

Dengan cara yang sama untuk sifat-sifat fisis yang lain seperti: b. Korelasi densitas terhadap lempung dan batubara 

= a CLb



= a CBb

Bila diambil logaritma kedua ruas persamaan tersebut maka Log  = log a + b log CL Log  = log a + b log CB


c. Korelasi kuat tekan terhadap lempung dan batubara KT

= a CLb

KT

= a CBb

Bila diambil logaritma kedua ruas persamaan tersebut maka Log KT = log a + b log CL Log KT = log a + b log CB d. Korelasi kadar abu terhadap lempung dan batubara KU

= a CLb

KU

= a CBL

Bila diambil logaritma kedua ruas persamaan tersebut maka Log KU = log a + b log CL Log KU = log a + b log CB e. Korelasi nilai kalor terhadap lempung dan batubara Q

= a CLb

Q

= a CBb

Bila diambil logaritma kedua ruas persamaan tersebut maka Log Q = log a + b log CL Log Q = log a + b log CB

3.4. Algoritma Analisis Simulasi Dalam Kamus Besar Bahasa Indonesia terbitan Balai Pustaka (1988) disebutkan arti algoritma adalah urutan logis pengambilan putusan untuk pemecahan


masalah. Algoritma adalah jantung komputer atau informatika. Algoritma berisi langkah-langkah tersebut dapat berupa runtunan aksi, pemilihan aksi dan pengulangan aksi. Ketiga jenis langkah tersebut membentuk kontruksi suatu algoritma. Komputer adalah merupakan alat yang digunakan untuk pemroses yang akan melakukan suatu proses dengan melaksanakan atau mengeksekusi algoritma yang menjabarkan proses tersebut (Munir, 1999). Algoritma memiliki beberapa ciri sebagai berikut (Suarga, 2006): 1. Algoritma memiliki awal dan akhir, suatu algoritma harus berhenti. Setelah mengerjakan serangkaian tugas atau dengan kata lain suatu algoritma memiliki langkah yang terbatas. 2. Setiap langkah harus didefinisikan dengan tepat sehingga tidak memiliki arti ganda (not ambiguous). 3. Memiliki masukan (input). 4. Memiliki keluaran (output). 5. Algoritma harus efektif, bila diikuti benar-benar akan menyelesaikan persoalan. Dalam merancang suatu program yang terstruktur dan terkendali dengan baik perlu dilakukan perancangan algoritma sehingga dapat memperjelas langkah-langkah dalam membuat program secara utuh. Berikut ini akan dilakukan pembuatan algoritma program simulasi untuk menentukan waktu nyala, densitas, kuat tekan, kadar abu dan nilai kalor.


3.4.1. Menentukan Waktu Nyala dengan Sampel P dan Sampel Q Adapun algorima untuk menentukan waktu nyala dengan komposisi lempung dan batubara pada sampel briket P dan Q sebagai berikut: INPUT 1. t

= waktu nyala, (menit)

2 C = komposisi lempung dan batubara, (%) PROSES 1. Kalkulasi waktu nyala 2. Kalkulasi logaritma waktu nyala 3. Kalkulasi komposisi lempung dan batubara 4. Kalkulasi perkalian logaritma waktu nyala dan komposisi % berat lempung dan batubara 5. Kalkulasi logaritma komposisi kuadrat lempung dan batubara 6. Dilakukan perulangan untuk 4 data 7. Kalkulasi sigma logaritma waktu nyala 8. Kalkulasi sigma logaritma komposisi 9. Kalkulasi sigma perkalian logaritma waktu nyala dan komposisi % berat lempung dan batubara 10. Kalkulasi sigma logaritma waktu nyala kuadrat 11. Kalkulasi kuadrat sigma logaritma komposisi % berat lempung dan batubara 12. Kalkulasi logaritma a 13. Kalkulasi antilogaritma a


14. Kalkulasi b 15. Kalkulasi waktu nyala OUTPUT 1. Untuk memperoleh hasil tekan key shift + enter 2. Plot grafik dengan memblok seluruh program lalu ditekan key ctrl + Y 3.4.2. Menentukan Densitas dengan Sampel P dan Sampel Q Adapun algorima untuk menentukan densitas dengan komposisi lempung dan batubara pada sampel briket P dan Q sebagai berikut: INPUT 1.  = Densitas, (gr/cm³) 2. C = Komposisi lempung dan batubara (%) PROSES 1. Kalkulasi densitas 2. Kalkulasi logaritma densitas 3. Kalkulasi komposisi lempung dan batubara 4. Kalkulasi perkalian logaritma densitas dan komposisi % berat lempung dan batubara 5. Kalkulasi logaritma komposisi kuadrat lempung dan batubara 6. Dilakukan perulangan untuk 4 data 7. Kalkulasi sigma logaritma densitas 8. Kalkulasi sigma logaritma komposisi


9. Kalkulasi sigma perkalian logaritma densitas dan komposisi % berat lempung dan batubara 10. Kalkulasi sigma logaritma densitas kuadrat 11. Kalkulasi kuadrat sigma logaritma komposisi % berat lempung dan batubara 12. Kalkulasi logaritma a 13. Kalkulasi antilogaritma a 14. Kalkulasi b 15. Kalkulasi densitas OUTPUT 1. Untuk memperoleh hasil tekan key shift + enter 2. Plot grafik dengan memblok seluruh program lalu ditekan key ctrl + Y 3.4.3. Menentukan Kuat Tekan Sampel P dan Sampel Q Adapun algoritma untuk menentukan kuat tekan dengan komposisi lempung dan batubara pada sampel briket P dan Q sebagai berikut: INPUT 1. KT = Kuat tekan 2 C

= Komposisi lempung dan batubara, (%)

PROSES 1. Kalkulasi kuat tekan 2. Kalkulasi logaritma kuat tekan 3. Kalkulasi komposisi lempung dan batubara


4. Kalkulasi perkalian logaritma kuat tekan dan komposisi % berat lempung dan batubara 5. Kalkulasi logaritma komposisi kuadrat lempung dan batubara 6. Dilakukan perulangan untuk 4 data 7. Kalkulasi sigma logaritma kuat tekan 8. Kalkulasi sigma logaritma komposisi 9. Kalkulasi sigma perkalian logaritma kuat tekan dan komposisi % berat lempung dan batubara 10. Kalkulasi sigma logaritma kuat tekan kuadrat 11. Kalkulasi kuadrat sigma logaritma komposisi % berat lempung dan batubara 12. Kalkulasi logaritma a 13. Kalkulasi antilogaritma a 14. Kalkulasi b 15. Kalkulasi kuat tekan OUTPUT 1. Untuk memperoleh hasil tekan key shift + enter 2. Plot grafik dengan memblok seluruh program lalu ditekan key ctrl + Y 3.4.4. Menentukan Kadar Abu dengan Sampel P dan Sampel Q Adapun algoritma untuk menentukan kadar abu dengan komposisi lempung dan batubara pada sampel briket P dan Q sebagai berikut: INPUT 1. KU = Kadar abu, (%)


2. C

= Komposisi lempung, (%).

PROSES 1. Kalkulasi KU tekan 2. Kalkulasi logaritma kadar abu 3. Kalkulasi komposisi lempung dan batubara 4. Kalkulasi perkalian logaritma kadar abu dan komposisi % berat lempung dan batubara 5. Kalkulasi logaritma komposisi kuadrat lempung dan batubara 6. Dilakukan perulangan untuk 4 data 7. Kalkulasi sigma logaritma kadar abu 8. Kalkulasi sigma logaritma komposisi 9. Kalkulasi sigma perkalian logaritma kadar abu dan komposisi % berat lempung 10. Kalkulasi sigma logaritma kadar abu kuadrat 11. Kalkulasi kuadrat sigma logaritma komposisi % berat lempung dan batubara 12. Kalkulasi logaritma a 13. Kalkulasi antilogaritma a 14. Kalkulasi b 15. Kalkulasi kadar abu OUTPUT 1. Untuk memperoleh hasil tekan key shift + enter 2. Plot grafik dengan memblok seluruh program lalu ditekan key ctrl + Y


3.4.5. Menentukan Nilai Kalor dengan Sampel P dan Sampel Q Adapun algoritma untuk menentukan nilai kalor dengan komposisi lempung pada sampel briket P dan Q sebagai berikut: INPUT 1. Q = Nilai kalor, (Kkal/Kg) 2. C = Komposisi lempung, (%) PROSES 1. Kalkulasi nilai kalor 2. Kalkulasi logaritma nilai kalor 3. Kalkulasi komposisi lempung dan batubara 4. Kalkulasi perkalian logaritma nilai kalor dan komposisi % berat lempung dan batubara 5. Kalkulasi logaritma komposisi kuadrat lempung dan batubara 6. Dilakukan perulangan untuk 4 data 7. Kalkulasi sigma logaritma nilai kalor 8. Kalkulasi sigma logaritma komposisi 9. Kalkulasi sigma perkalian logaritma nilai kalor dan komposisi % berat lempung 10. Kalkulasi sigma logaritma nilai kalor kuadrat 11. Kalkulasi kuadrat sigma logaritma komposisi % berat lempung. 12. Kalkulasi logaritma a 13. Kalkulasi antilogaritma a 14. Kalkulasi b


15. Kalkulasi Nilai kalor OUTPUT 1. Untuk memperoleh hasil tekan key shift + enter 2. Lot grafik dengan memblok seluruh program lalu ditekan key ctrl + Y

3.5.

Flowchart (Diagram Alir) Konsep pemrograman dapat diagramkan juga dengan menggunakan

flowchart. Flowchart adalah untaian simbol gambar (chart) yang menunjukkan aliran (flow) dari proses terhadap data (Suarga, 2006). Ada 2 jenis flowchart yaitu (Zarlis dan Handrizal, 2007): 1. Flowchart

sistem

yaitu

bagan

dengan

simbol-simbol

tertentu

yang

menggambarkan urutan prosedur dan proses satu file di dalam media lain, dalam suatu sistem pengolahan data. 2. Flowchart

proses

yaitu

bagan

dengan

simbol-simbol

tertentu

yang

menggambarkan urutan proses dan hubungan antar proses secara mendetail di dalam suatu program. Dalam pembuatan flowchart tidak ada rumus atau patokan yang bersifat mutlak. Karena flowchart merupakan gambaran hasil pemikiran dalam suatu masalah dengan komputer. Sehingga flowchart yang dihasilkan dapat bervariasi antara satu pemrograman dengan yang lain. Secara garis besar setiap pengolahan selalu terdiri dari 3 bagian utama yaitu:


1. Input, 2. Proses pengolahan, dan 3. Output (Zarlis 2007, c). Berikut adalah beberapa contoh simbol flowchart yang disepakati oleh dunia Pemograman (Zarlis dan Handrizal, 2007).

Proses data

Input/output data

Proses alternatif

Lambang fungsi

Seleksi/pilihan

Untuk mulai atau selesai

Definisi awal dari data

Penghubung halaman yang berbeda

Pengh

Penghubung pada halaman

Garis penghubung

Gambar 3.1. Contoh Simbol Flowchart

Diagram alir dibuat dengan dasar penjelasan sebagai berikut: Mulai (start) dengan koneksi konstanta a dan b masih sama dengan 0 (nol) maka perhitungan akan dilakukan dengan memasukkan jumlah data, Inisialisasi digunakan untuk menghitung total. Untuk jumlah data (for i = 1-n), memasukkan data eksperimen dan rumus.


Perulangan dilakukan sebanyak jumlah data. Setelah perhitungan selesai, koefisien korelasi a dan b dihitung dengan rumus yang telah dimasukkan. Setelah a dan b dihitung, buka kembali koneksi. Karena a dan b tidak lagi sama dengan 0 (nol) maka perhitungan numerik dapat dilakukan dengan memasukkan jumlah data, rumus dan nilai konsentrasi masing-masing data. Setelah perulangan selesai, selanjutnya tutup koneksi. Diagram alir untuk waktu nyala, densitas, kuat tekan, kadar abu dan nilai kalor ditunjukkan oleh gambar berikut:


3.5.1. Flowchart Korelasi Waktu Nyala terhadap Komposisi Batubara (C) Berikut ini akan diperlihatkan flowchart korelasi waktu nyala terhadap komposisi batubara. Start

Input jumlah data (n)

T

Inisialisasi Xtot = 0, Ytot = 0 X2 tot = 0, XYtot = 0

If a&b=0

for i = 1 to n

F

Input data t, C

Input Komposisi batubara(C)

t = a * pangkat (C,b)

Ytot = Ytot + log (ti)

Cetak t

T

Xtot = Xtot + log (Ci) Hitung t lagi

End

F

XYtot = XYtot + log (Ci)* log (ti) X2 tot = X2 tot + log (Ci)* log (Ci) F

EOF

T log a = (Ytot * – X tot * XYtot) / n*X2tot – pangkat (Xtot, 2) X2 tot

a = log lnv(log a) b = (n*XYtot – X tot *Ytot) / (n*X2tot – pangkat (Xtot, 2)

Update nilai a dan b


Tujuan flowchart di atas adalah untuk melakukan proses menghitung nilai waktu nyala. Hasil yang ditunjukkan berupa nilai waktu nyala hasil eksperimen, hasil simulasi dan grafik. 3.5.2. Flowchart Korelasi Waktu Nyala terhadap Komposisi Lempung (C) Berikut ini akan diperlihatkan flowchart korelasi waktu nyala terhadap komposisi lempung. Start


T


If a&b=0

for i = 1 to n

F

Input data t, C

Input Komposisi lempung(C)

t = a * pangkat (C,b)

Ytot = Ytot + log (ti)

Cetak t

T

Xtot = Xtot + log (Ci)

Hitung t lagi

XYtot = XYtot + log (Ci)* log (ti)

F

X2 tot = X2 tot + log (Ci)* log (Ci)

End

F

EoF

T log a = (Ytot * X2 tot – X tot * XYtot) / n*X2tot – pangkat (Xtot, 2) a = log lnv(log a) b = (n*XYtot – X tot *Ytot) / (n*X2tot – pangkat (Xtot, 2) Update nilai a dan b Rajimah AS : Studi Analisis Simulasi Pengaruh Waktu Nyala Terhadap Variasi Komposisi Lempung Dan Batubara Pada Briket Batubara Terhadap Sifat Mekanik Dan Sifat Thermal, 2009 USU Repository © 2008

Tujuan flowchart di atas adalah untuk melakukan proses menghitung nilai waktu nyala. Hasil yang ditunjukkan berupa nilai waktu nyala hasil eksperimen, hasil simulasi dan grafik. 3.5.3. Flowchart korelasi Densitas (ñ) terhadap komposisi Batubara (C) Berikut ini akan diperlihatkan flowchart korelasi densitas terhadap komposisi batubara. Start

T


If a&b=0

F

for i = 1 to n Input data m, V, C

iInput Komposisi batubara

(C)

ñ = a * pangkat (C,b) T


ñ = m/ V

Cetak ñ

Ytot = Ytot + log (ñi)

Hitung ñ lagi

XYtot = XYtot + log (Ci)* log (ñi)

End

F


X2 tot = X2 tot + log (Ci)* log (Ci) F

EoF

T

log a = (Ytot * X2 tot – X tot * XYtot) / n*X2tot – pangkat (Xtot, 2) a = log lnv(log a)

b = (n*XYtot – X tot *Ytot) / (n*X2tot – pangkat (Xtot, 2)

Update nilai a dan b Rajimah AS : Studi Analisis Simulasi Pengaruh Waktu Nyala Terhadap Variasi Komposisi Lempung Dan Batubara Pada Briket Batubara Terhadap Sifat Mekanik Dan Sifat Thermal, 2009 USU Repository © 2008

Tujuan flowchart di atas adalah untuk melakukan proses menghitung nilai densitas. Hasil yang ditunjukkan berupa nilai waktu nyala hasil eksperimen, hasil simulasi dan grafik. 3.5.4. Flowchart Korelasi Densitas (ñ) terhadap Komposisi Lempung (C) Berikut ini diperlihatkan flowchart korelasi densitas terhadap lempung. Start


T


If a&b=0

F

for i = 1 to n Input data m, V, C

IInput Komposisi lempung

(C)

ñ = a * pangkat (C,b) T

ñ = m/ V

Cetak ñ

Ytot = Ytot + log (ñi)

Hitung ñ lagi

XYtot = XYtot + log (Ci)* log (ñi)

End

F



EoF

T log a = (Ytot * – X tot * XYtot) / n*X2tot – pangkat (Xtot, 2) X2 tot



Tujuan flowchart di atas adalah untuk melakukan proses menghitung nilai densitas. Hasil yang ditunjukkan berupa nilai waktu nyala hasil eksperimen, hasil simulasi dan grafik. 3.5.5. Flowchart Korelasi Kuat Tekan (KT) terhadap Komposisi Batubara (C) Berikut ini diperlihatkan flowchart korelasi kuat tekan terhadap komposisi batubara. Start


T


If a&b=0

F

for i = 1 to n Input data F, A, C

IInput Komposisi batubara (C)

T

KT = a * pangkat (C,b)

KT = F/ A

Cetak KT

Ytot = Ytot + log (KTi)

Hitung KT lagi

XYtot = XYtot + log (Ci)* log (KTi)

End

F



EoF

T log a = (Ytot * X2 tot – X tot * XYtot) / n*X2tot – pangkat (Xtot, 2) a = log lnv(log a) b = (n*XYtot – X tot *Ytot) / (n*X2tot – pangkat (Xtot, 2)


Tujuan flowchart di atas adalah untuk melakukan proses menghitung kuat tekan. Hasil yang ditunjukkan berupa nilai waktu nyala hasil eksperimen, hasil simulasi dan grafik. 3.5.6. Flowchart Korelasi Kuat Tekan (KT) terhadap Lempung Berikut ini akan diperlihatkan flowchart korelasi kuat tekan terhadap komposisi lempung. Start


T


If a&b=0

F

for i = 1 to n Input data F, A, C

IInput Komposisi lempung (C)

T

KT = a * pangkat (C,b)

KT = F/ A

Cetak KT

Ytot = Ytot + log (KTi) Xtot = Xtot + log (Ci)

Hitung KT lagi

End

F

XYtot = XYtot + log (Ci)* log (KTi) X2 tot = X2 tot + log (Ci)* log (Ci) F

EoF log a = (Ytot * X2 tot – X tot * XYtot) / n*X2tot – pangkat (Xtot, 2)


Update nilai a dan b


Tujuan flowchart di atas adalah untuk melakukan proses menghitung kuat tekan. Hasil yang ditunjukkan berupa nilai waktu nyala hasil eksperimen, hasil simulasi dan grafik. 3.5.7. Flowchart Korelasi Kadar Abu (Ku) terhadap Komposisi Lempung Berikut ini akan diperlihatkan flowchart korelasi kadar abu terhadap komposisi lempung. Start


T


If a&b=0

F

for i = 1 to n Input data mt, m0, C

IInput Komposisi Lempung (C)

T

Ku = a * pangkat (C,b)

Ku =( mt / m0)*100

Cetak Ku

Ytot = Ytot + log (Kui) Xtot = Xtot + log (Ci)

Hitung Ku lagi

End

F

XYtot = XYtot + log (Ci)* log (Kui) X2 tot = X2 tot + log (Ci)* log (Ci) F

EoF



Tujuan flowchart di atas adalah untuk melakukan proses menghitung kadar abu. Hasil yang ditunjukkan berupa nilai waktu nyala hasil eksperimen, hasil simulasi dan grafik. 3.5.8. Flowchart Korelasi Kadar Abu (Ku) terhadap Komposisi Batubara (C) Berikut ini akan diperlihatkan flowchart korelasi kadar abu terhadap komposisi batubara. Start


T


If a&b=0

F

for i = 1 to n Input data mt, m0, C

IInput Komposisi batubara (C)

T

Ku = a * pangkat (C,b)

Ku =( mt / m0)*100

Cetak Ku

Ytot = Ytot + log (Kui)

Hitung Ku lagi

XYtot = XYtot + log (Ci)* log (Kui)

End

F



EoF



Tujuan flowchart di atas adalah untuk melakukan proses menghitung kadar abu. Hasil yang ditunjukkan berupa nilai waktu nyala hasil eksperimen, hasil simulasi dan grafik. 3.5.9. Flowchart Korelasi Nilai Kalor (Q) terhadap Komposisi Lempung (C) Berikut ini akan diperlihatkan flowchart korelasi nilai kalor terhadap lempung. Start


T


If a&b=0

F

for i = 1 to n Input data ÄTa, ÄTg , ma, mg, mu , ca, cg, Lu, C

IInput Komposisi lempung (C)

Q = a * pangkat (C,b)

T

Q =( ma ca ÄTa) + ( mg cg ÄTg) + mu Lu Ytot = Ytot + log (Qi)

Cetak Q


Hitung Q lagi

End

F

XYtot = XYtot + log (Ci)* log (Qi) X2 tot = X2 tot + log (Ci)* log (Ci) F

EoF



Tujuan flowchart di atas adalah untuk melakukan proses menghitung nilai kalor. Hasil yang ditunjukkan berupa nilai waktu nyala hasil eksperimen, hasil simulasi dan grafik. Setelah langkah pemrograman baik dengan menggunakan algoritma maupun flowchart maka penelitian ini selesai dilakukan, berikutnya akan dilakukan proses menjalankan algoritma dan flowchart secara komputasi dengan menggunakan program mathematica 5.1. Dan hasil-hasil dari proses simulasi komputasi dapat dilihat pada Bab IV tentang hasil dan pembahasan.


BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1.

Analisis Hasil Simulasi

4.1.1. Waktu Nyala (t) terhadap Komposisi Lempung (C) Hasil analisis simulasi korelasi waktu nyala terhadap komposisi lempung dengan variasi penambahan sampel briket P dan Q diperlihatkan pada Gambar 4.1 dan Gambar 4.2. Grafik Hasil Simulasi Waktu Nyala

TN MENIT 20.3

Lempung

Vs WAKTU NYALA

20.25 20.2 20.15 20.1 20.05 19.95

70

80

90

100

110

120

PL %

Gambar 4.1.a. Korelasi Antara Waktu Nyala (t) terhadap Komposisi Lempung (C) untuk Sampel P


Grafik Hasil Eksperimen Waktu nyala 20,35 20,3

Waktu nyala

20,25 20,2 20,15 20,1 20,05 20 19,95 0

50

100

150

Lempung

Gambar 4.1.b. Korelasi antara Waktu Nyala (t) terhadap Komposisi Lempung (C) untuk Sampel P

Dari grafik di atas dapat dilihat dengan bertambahnya variasi lempung maka nilai waktu nyala cenderung meningkat.

HL

Grafik Hasil Simulasi

TN MENIT

Lempung

Vs WAKTU NYALA

14.8 14.6 14.4 14.2

13.8

70

80

90

100

110

120

H L

PL %

Gambar 4.2.a. Korelasi antara Waktu Nyala (t) terhadap Komposisi Lempung pada Sampel Q


Grafik Hasil Eksperimen waktu nyala 15,2

wak tu ny ala

15 14,8 14,6 14,4 14,2 14 13,8 0

50

100

150

komposisi lempung

Gambar 4.2.b. Korelasi antara Waktu Nyala (t) terhadap Komposisi Lempung pada Sampel Q

Dari grafik di atas dapat dilihat dengan bertambahnya variasi lempung maka nilai waktu nyala cenderung meningkat. 4.1.2. Waktu Nyala (t) terhadap Komposisi Batubara (C) Hasil analisis simulasi korelasi waktu nyala terhadap komposisi batubara P dan Q pada sampel briket P diperlihatkan pada Gambar 4.3 dan Gambar 4.4.


HL


TN MENIT BATUBARA Vs WAKTU NYALA 20.3 20.25 20.2 20.15 20.1 20.05 80

90

100

110

120

H L

PB %

Gambar 4.3.a. Korelasi antara Waktu Nyala (t) terhadap Komposisi Batubara (C) untuk Sampel P Grafik Hasil Eksperimen WAKTU NYALA 20,35

WAKTU NYALA

20,3 20,25 20,2 20,15 20,1 20,05 20 19,95 0

20

40

60

80

100

120

140

KOMPOSISI BATUBARA

Gambar 4.3.b. Korelasi antara Waktu Nyala (t) terhadap Komposisi Batubara (C) untuk Sampel P


Dari grafik di atas dapat dilihat dengan bertambahnya variasi batubara maka nilai waktu nyala cenderung menurun.

HL


TN MENIT BATUBARA

Vs WAKTU NYALA

15 14.8 14.6 14.4

H L

14.2 70

80

90

100

110

PB %

Gambar 4.4.a. Korelasi antara Waktu Nyala (t) terhadap Komposisi Batubara (C) untuk Sampel P Grafik Hasil Eksperimen

W aktu n yala

Waktu nyala 15,2 15 14,8 14,6 14,4 14,2 14 13,8 13,6 0

20

40

60

80

100

120

140

Batu bara

Gambar 4.4.b. Korelasi antara Waktu Nyala (t) terhadap Komposisi Batubara (C) untuk Sampel P


Dari grafik di atas dapat dilihat dengan bertambahnya variasi batubara maka nilai waktu nyala cenderung menurun. 4.1.3. Densitas () terhadap Komposisi Lempung Hasil analisis simulasi korelasi densitas terhadap persen berat komposisi lempung dan batubara dengan sampel Q diperlihatkan pada Gambar 4.5a dan Gambar

H•L

4.5b.


D gr cm ^3 1.5

Densitas

Vs Lempung

1.45

1.4 1.35 1.3 1.25 35

40

45

50

55

60

HL

QL %

Gambar 4.5.a. Korelasi antara Densitas () terhadap Persen Berat Komposisi Lempung untuk Sampel Q Grafik Hasil Eksperimen Densitas 1,6 1,4 D ensitas

1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0

20

40

60

80

Le mpung

Gambar 4.5.b. Korelasi antara Densitas () terhadap Persen Berat Komposisi Lempung untuk Sampel Q


Dari grafik di atas dapat dilihat dengan bertambahnya variasi lempung dan batubara maka nilai densitas cenderung meningkat. 4.1.4. Densitas () terhadap Komposisi Lempung Hasil analisis simulasi korelasi densitas terhadap persen berat komposisi lempung dan batubara dengan sampel Q diperlihatkan pada Gambar 4.6a dan Gambar 4.6b.

H L


QB % 1.5

Densitas

Vs Batubara

1.45 1.4 1.35 1.3 1.25 35

40

45

50

55

H •L

D g cm ^3

Gambar 4.6.a. Korelasi antara Densitas () terhadap Persen Berat Komposisi Batubara untuk Sampel Q Grafik Hasil Eksperimen Densitas 1,6 1,4 Densitas

1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0

20

40

60

80

Batubara

Gambar 4.6.b. Korelasi antara Densitas () terhadap Persen Berat Komposisi Batubara untuk Sampel Q


Dari grafik di atas dapat dilihat dengan bertambahnya variasi batubara maka nilai densitas cenderung menurun. 4.1.5. Kuat Tekan terhadap Komposisi Lempung Hasil analisis simulasi korelasi kuat tekan terhadap persen berat komposisi

H•L

lempung dengan sampel Q.


KT kg cm^2 Kuat Tekan Vs Lempung 205 200 195 190 185 35

40

45

50

55

60

H L

QL %

Gambar 4.7.a. Korelasi antara Kuat Tekan (KT) terhadap Persen Berat Komposisi Lempung (C) untuk Sampel Q

Grafik Hasil Eksperimen

Kuat tekan

Kuat tekan 210 200 190 180 170 0

50

100

Lempung

Gambar 4.7.b. Korelasi antara Kuat Tekan (KT) terhadap Persen Berat Komposisi Lempung (C) untuk Sampel Q


Dari grafik di atas dapat dilihat dengan bertambahnya variasi lempung maka nilai kuat tekan cenderung meningkat. 4.1.6. Kuat Tekan terhadap Komposisi Batubara Hasil analisis simulasi korelasi kuat tekan terhadap persen berat komposisi

H•L

batubara dengan sampel Q.


KT kg cm^2Kuat Tekan Vs Batubara 205 200 195 190 35

40

45

50

55

H L

QB %

Gambar 4.8.a. Korelasi antara Kuat Tekan (KT) terhadap Persen Berat Komposisi Batubara (C) untuk Sampel Q

Grafik Hasil Eksperimen kuat tekan 210

kuat tekan

205 200 195 190 185 180 175 0

20

40

60

80

Batubara

Gambar 4.8.b. Korelasi antara Kuat Tekan (KT) terhadap Persen Berat Komposisi Batubara (C) untuk Sampel Q


Dari grafik di atas dapat dilihat dengan bertambahnya variasi batubara maka nilai kuat tekan cenderung menurun. 4.1.7. Kadar Abu terhadap Komposisi Lempung dengan Sampel Q Hasil analisis simulasi korelasi kadar abu terhadap persen berat komposisi lempung dengan sampel Q diperlihatkan pada Gambar 4.9.

HL


KU % 68

KADAR

ABU Vs LEMPUNG

66 64 62 60 35

40

45

50

55

60

HL

QL %

Gambar 4.9.a. Korelasi antara Kadar Abu (Ku) terhadap Persen Komposisi Berat Lempung untuk Sampel Q Grafik Hasil Eksperimen Kadar abu 70

Kadar abu

68 66 64 62 60 58 56 0

20

40

60

80

Lempung

Gambar 4.9.b. Korelasi antara Kadar Abu (Ku) terhadap Persen Komposisi Berat Lempung untuk Sampel Q


Dari grafik di atas dapat dilihat dengan bertambahnya variasi lempung maka nilai kadar abu cenderung meningkat. 4.1.8. Kadar Abu terhadap Komposisi Lempung dengan Sampel P Hasil analisis simulasi korelasi kadar abu terhadap persen berat komposisi lempung dengan sampel P diperlihatkan pada Gambar 4.10.

HL

KU % 46

Grafik Hasil Simulasi KADAR

ABU Vs LEMPUNG

45 44 43 42 70

80

90

100

110

120

HL

PL %

Gambar 4.10.a. Korelasi antara Kadar Abu (KU) terhadap Persen Berat Komposisi Lempung untuk Sampel P Grafik Hasil Eksperimen Kadar abu 48

kadar abu

47 46 45 44 43 42 41 0

20

40

60

80

lempung

Gambar 4.10.b. Korelasi antara Kadar Abu (KU) terhadap Persen Berat Komposisi Lempung untuk Sampel P


Dari grafik di atas dapat dilihat dengan bertambahnya variasi lempung maka nilai kadar abu cenderung meningkat. 4.1.9. Nilai Kalor terhadap Komposisi Lempung Hasil analisis simulasi korelasi nilai kalor terhadap persen berat komposisi lempung dengan sampel Q, diperlihatkan pada Gambar 4.11.

H L

QL % 275


Nilai kalor Vs lempung

272.5 270

H•L

267.5 265 262.5 35

40

45

50

55

60

Nilai kalor Kkal Kg

Gambar 4.11.a. Korelasi antara Nilai Kalor (Q) terhadap Persen Berat Komposisi Lempung untuk Sampel Q Grafik Hasil Eksperimen Nilai kalor 280

Nilai kalor

275 270 265 260 255 0

20

40

60

80

Lempung

Gambar 4.11.b. Korelasi antara Nilai Kalor (Q) terhadap Persen Berat Komposisi Lempung untuk Sampel Q


Dari grafik di atas dapat dilihat dengan bertambahnya variasi lempung maka nilai kalor cenderung menurun. 4.2.

Pembahasan

4.2.1. Waktu Nyala terhadap Komposisi Lempung Dari Gambar 4.1.a, 4.1.b dan Gambar 4.2.a, 4.2.b pada sampel P dan Q untuk penambahan komposisi lempung menghasilkan waktu nyala yang bertambah dan dapat dilihat bahwa hasil dari grafik tersebut cenderung meningkat. 4.2.2. Waktu Nyala terhadap Komposisi Batubara Dari Gambar 4.3.a, 4.3.b dan Gambar 4.4.a, 4.4.b pada sampel P dan Q untuk penambahan komposisi lempung menghasilkan waktu nyala yang bertambah dan dapat dilihat bahwa hasil dari grafik tersebut cenderung menurun. 4.2.3. Densitas terhadap Komposisi Lempung Dari Gambar 4.5.a, 4.5.b pada sampel Q untuk penambahan komposisi lempung menghasilkan densitas yang bertambah dan dapat dilihat bahwa hasil dari grafik tersebut cenderung meningkat. 4.2.4. Densitas terhadap Komposisi Batubara Dari Gambar 4.6.a, 4.6.b pada sampel Q untuk penambahan komposisi batubara menghasilkan densitas yang bertambah dan dapat dilihat bahwa hasil dari grafik tersebut cenderung menurun.


4.2.5. Kuat Tekan terhadap Komposisi Lempung Dari Gambar 4.7.a, 4.7.b pada sampel Q untuk penambahan komposisi lempung menghasilkan kuat tekan yang bertambah dan dapat dilihat bahwa hasil dari grafik tersebut cenderung meningkat. 4.2.6. Kuat Tekan terhadap Komposisi Batubara Dari Gambar 4.8.a, 4.8.b pada sampel Q untuk penambahan komposisi lempung menghasilkan kuat tekan yang bertambah dan dapat dilihat bahwa hasil dari grafik tersebut cenderung menurun. 4.2.7. Kadar Abu terhadap Komposisi Lempung Dari Gambar 4.9.a, 4.9.b pada sampel Q untuk penambahan komposisi lempung menghasilkan kadar abu yang bertambah dan dapat dilihat bahwa hasil dari grafik tersebut cenderung meningkat. 4.2.8. Kadar Abu terhadap Komposisi Lempung Dari Gambar 4.10.a, 4.10.b pada sampel P untuk penambahan komposisi lempung menghasilkan kadar abu yang bertambah dan dapat dilihat bahwa hasil dari grafik tersebut cenderung meningkat. 4.2.9. Nilai Kalor terhadap Komposisi Lempung Dari Gambar 4.11.a, 4.11.b pada sampel Q untuk penambahan komposisi lempung menghasilkan nilai kalor yang bertambah dan dapat dilihat bahwa hasil dari grafik tersebut cenderung menurun.


BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1.

Kesimpulan Hasil yang diperoleh dari simulasi korelasi waktu nyala terhadap

komposisi lempung dan batubara pada pembutan briket batubara terhadap sifat mekanik dan sifat thermalnya adalah sebagai berikut: 1. Semakin banyak komposisi lempung yang digunakan pada pembuatan briket batubara maka abu dari sisa pembakaran semakin keras, tetapi nilai kalor yang dihasilkan akan semakin kecil. 2. Dengan penambahan PVA dari 2,5% menjadi 5% maka briket batubara yang dihasilkan semakin kuat atau tidak mudah pecah. 3. Semakin banyak komposisi batubara yang digunakan pada pembuatan briket batubara maka nilai kalor yang dihasilkan semakin besar, tetapi abu yang dihasilkan semakin rapuh atau mudah pecah. 4. Dengan penambahan serbuk sabut kelapa dari 5% menjadi 7,5% dihasilkan sampel briket Q lebih mudah menyala dari sampel P. 5. Dari hasil perbandingan simulasi dan eksperimen untuk waktu nyala, densitas, kuat tekan, kadar abu dan nilai kalor pada komposisi lempung untuk sampel P dan Q meningkat.


6. Dari hasil perbandingan simulasi dan eksperimen untuk waktu nyala, densitas, kuat tekan, kadar abu dan nilai kalor pada komposisi batubara untuk sampel P dan Q menurun. 7. Dari hasil simulasi yang diperoleh waktu nyala 13,68 menit pada sampel Q1 sedangkan pada eksperimen 14,00 menit. 8. Dari hasil simulasi yang diperoleh densitas 1,52 gr/cm³, kuat tekan 209,04 Kg/cm², kadar abu 68,37% dan nilai kalor 275,04 Kkal/Kg pada sampel Q4 sedangkan pada eksperimen densitas 1,50gr/cm³ kuat tekan 208,02 Kg/cm², kadar abu 68,13% dan nilai kalor 274,8 Kkal/Kg.

5.2.

Saran Untuk menyempurnakan penelitian ini dan penelitian yang berkaitan

dengannya, maka disarankan: 1. Penelitian ini dapat dikembangkan dengan menggunakan program komputasi yang lebih baik dan lebih canggih. 2. Membuat variasi % berat komposisi lempung dan batubara sehingga memperoleh hasil simulasi yang lebih detail tentang hubungan waktu nyala terhadap variasi komposisi lempung dan batubara pada briket batubara terhadap sifat mekanik dan thermalnya. 3. Dalam pencampuran bahan pada pembuatan briket batubara sebaiknya barat total pencampuran ± 500 gr, agar jumlah briket yang dihasilkan lebih banyak lagi. Sehingga pada waktu pengujian, jumlah briket yang diinginkan dan


eksperimen maupun simulasi dapat dilakukan secara berulang untuk mendapatkan hasil yang lebih baik lagi.


DAFTAR PUSTAKA

Butar-butar, Harapan. 2007. Pengaruh Waktu Nyala terhadap Komposisi Lempung dan Batubara pada Briket Batubara terhadap Sifat Mekanik dan Sifat Thermalnya. Skripsi. Djokosetyardjo. M.J.Ir. 1993. Ketel Uap. Jakarta: Penerbit Erlangga. Harahap, Filino. 1982. Termodinamika Teknik. Jakarta: Penerbit Erlangga. Marwoto. 1994. Penggunaan Briket Batubara di Rumah Tangga Sebagai Bahan Bakar Alternatif. Kelebihan dan Tantangannya. Semarang: Universitas Diponegoro. Rinaldi, Munir. 1999. Algoritma dan Pemograman dalam Bahasa Pascal. Bandung: Penerbit Informatika. Smith, J.M and H.C. Van Ness. 2001. Introduction To Chemical Enginering Thrtmodynamics. New York : Penerbit Mc. Graw Hill Book Company. Koonin. Steven E. 1968. Computation Phsics. The Benyamin/Cumming Publishing Company. Inc. Suarga. 2006. Algorima Pemograman. Yogyakarta: Penerbit Andi. Setiawan, A. 2006. Pengantar Numerik. Yogyakarta: Penerbit Andi. Winata. S, Taufik. 1996. Tekno Energi. Penerbit UPT-LSDE, BPFT. Wolfram, Stephan. 1991, Mathematic A System for Doing Mathematic by Computer 2 and Edition. Addson-Wesley. Zarlis. M. Handrizal. 2007. Bahasa Pemogrman Konsep dan Aplikasi dalam C++. Medan: USU Press. _________. 1993. Pemakaian Perangkat Lunak Komputer dalam Fisika, disampaikan pada penataran “Fisika Komputer” kerja sama HEAD – USAID dan Universitas di Bengkulu. _________. Algoritma dan Pemograman Teori dan Praktek dalam Pascal. USU Press.


_________. 2009 a, http: // klasik. Wordpress. Com/ prospek batu lempung dimasa kini, diakses pada tanggal 26 Januari 2009, jam 03.12 WIB. _________. 2009 b, http: // id. Wikipedia .org / wiki / ilmu komputer. diakses pada tanggal 21 Februari 2009, jam 06.54 WIB. _________. 2009 c, http: // www, chem.-is-try.org / sect = focus & ext/ tentang sabut kelapa, diakses pada tanggal 28 Maret 2009, jam 03.12 WIB. _________. 2009 d, http: // www. Internetmathematics. org / diakses pada tanggal 21 February 2009, jam 09.12 WIB. _________. 2009 e http:// www. Komputasi. Lipi.go.id./ diakses pada tanggal 25 Maret 2009, jam 12.00 WIB _________. 2009 f, http: // id wikipedia. Org/ wiki/ lempung / diakses pada tanggal 26 Januari 2009, jam 03.11 WIB. _________. 2009 g, http: // komputer pemula .bolspot. com / diakses pada tanggal 21 February 2009, jam 09.51 WIB. _________. 2009 h, http://math.ipbac.id/e-earning/course/ diakses pada tanggal 20 Februari 2009, jam 23.44 WIB. _________. 2009 i, http : // www tekmira esdm go id/ BRIKET BATUBARA makin dikenal makin disayang/ diakses pada tanggal 5 Januari 2009, jam 13.15 WIB. Zarlis. M. Sembiring, R, W, Siregar. L. Firdaus. M. 2005. Pengantar Teknologi Informasi. Medan: USU Press.


FIS L A S PA S C A S A R J A N A SEKOLAH PASCASARJANA UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2009

Recommend Documents