ISSN: N: 2338-414X
Prosiding Konferensi Nasional Engineering Perhotelan V – 2014 26 – 27 Juni, 2014 Ketua Editor : Ainul Ghurri, S.T., M.T., Ph.D. Editor Pelaksana : I Made Gatot Karohika, S.T., M.T. I Ketut Adi Atmika, S.T., M.T. IG Teddy Prananda Surya, S.T., M.T. Penyunting Ahli
: Prof.Dr. Tjok Gd. Tirta Nindhia (UNUD) Prof.Dr. ING Antara M.Eng. (UNUD) Prof.Dr.Ir. IGB Wijaya Kusuma (UNUD) Prof Johny Wahyuadi M, DEA (UI) Prof. Dr. Kuncoro Diharjo, ST,MT. (UNS) Dr Caturwati (UNTIRTA) Prof.Dr.Ing. Mulyadi Bur (Sekjen BKSTM) Dr. Ir. r. I Wayan Surata, MErg (UNUD)
Hak Cipta @ 2014 oleh KNEP V – 2014 Jurusan Teknik Mesin – Universitas Udayana. Udayana Dilarang mereproduksi dan mendistribusi bagian dari publikasi ini dalam bentuk maupun media apapun tanpa seijin Jurusan Teknik Mesin – Universitas Udayana.
Dipublikasikan dan didistribusikan oleh Jurusan Teknik Mesin – Universitas Udayana, Kampus Bukit Jimbaran, Bali 80362, Indonesia.
i
DAFTAR ISI Kata Pengantar Daftar Isi Makalah KNEP V - 2014 Grup Engineering Perhotelan
ii iii iii
EP 01 Sistem informasi geografis pemetaan hotel berbasis web - N.M.A.E.D. Wirastuti, I.G.A.K. Diafari Djuni, I.G.A.S. Antariksa EP 02 Evaluasi sistem pengelolaan limbah cair dengan proses biofilter anaerob-aerob dari industri perhotelan di Bali - Cok Istri Putri Kusuma Kencanawati
1
11
Grup Konversi Energi KE 01 Analisis pengaruh posisi percabangan pipa distribusi reservoir terhadap kerugian head total instalasi - H. Nasaruddin Salam
17
KE 02 Uji kinerja motor diesel menggunakan biowater diesel terbuat dari virgin coconut oil - Annisa Bhikuning dan Reandy Ferdinanto
27
KE 03 Kajian simulasi koefisien perpindahan panas konveksi dan distribusi temperatur aliran fluida pada counterflow heat exchanger dengan pipa spiral menggunakan solidworks - Sri Poernomo Sari dan Sandy Suryady KE 04 Paradigma dan peluang konservasi energi pada gedung komersial - I Made Astina, Anugrah Erick Eryantono, Febryansyah KE 05 Pengaruh model turbulensi pada analisis penggunaan blowing terhadap hambatan aerodinamika model kendaraan - Rustan Tarakka, Jalaluddin, Baharuddin Mire, Muhammad Noor Umar
33
41
53
KE 06 Kaji eksperimental pengaruh variasi ketebalan isolator terhadap efisiensi tungku biomassa berbahan serbuk gergaji kayu - Ismail Thamrin dan Andriansyah
61
KE 07 Analisis laju aliran minyak pelumas pada bantalan jurnal dengan metode elemen hingga Irsyadi Yani dan Hasan Basri
67
KE 08 Pengaruh jumlah tingkat destilasi kontinyu terhadap kualitas dan kapasitas produksi arak bali sebagai bahan bakar alternatif - IGK Sukadana, IGN Putu Tenaya
73
KE 09 Pengujian efisiensi kompor biomassa sederhana dengan debit airan udara yang bervariasi Ahmad Maulana K.
79
iii
KE 10 Analisis performansi kolektor surya pelat datar untuk pemanas air dengan sumber energi matahari - Ketut Astawa, Nengah Suarnadwipa, IGK Dwijana
85
KE 11 Perbandingan dampak pemakaian campuran minyak goreng bekas dengan solar terhadap emisi gas yang ditimbulkannya - Dewin Purnama, Richard A.M. Napitupulu
91
KE 12 Drag reduction suspense bakteri selulosa pada aliran crude oil dalam pipa spiral - Yanuar, Kurniawan, Rendi, Habib, Edwin, Vaul
97
KE 13 Penggunaan minyak goreng bekas untuk kompor bertekanan - I Ketut Gede Wirawan KE 14 Pengaruh pemanasan bahan bakar dengan media radiator terhadap emisi gas buang - IGN Putu Tenaya, IGK Sukadana, I Wayan Marlon Managi
105
109
KE 15 Potensi tenaga air di Kabupaten Buleleng - Bali - Made Suarda
117
KE 16 Simulasi sistem pengering biji kopi dengan menggunakan energi surya - Isa Abdillah
125
KE 17 Potensi biogas dari substrat bio-limbah perhotelan - I Nyoman Suprapta Winaya, I Gusti Ngurah Putu Tenaya, I Made Agus Putrawan
131
KE 18 Potensi pemanfaatan energi terbuang pada chiller dalam upaya mengoptimalkan energi perhotelan - Suarnadwipa, Gunawan Tista, Wendya S
137
KE 19 Unjuk kerja destilasi air energi surya dengan penambahan kondensor pasif - I Gusti Ketut Puja, Mayang Kapita, FA Rusdi Sambada
143
KE 20 Pengaruh bentuk penampang ring yang diletakkan pada permukaan silinder terhadap koefisien drag - Si Putu Gede Gunawan Tista dan Ainul Ghurri
151
KE 21 Sintesis dan uji angka ester biodiesel jelantah minyak kelapa - Ni Made Suaniti, I Wayan Bandem Adnyana
159
KE 22 Pengaruh jarak pitch longitudinal pengganggu aliran tersusun staggered terhadap performa kolektor surya pemanas udara - Made Sucipta, I Putu Surya Pandita, Ketut Astawa
163
KE 23 Konduktivitas termal papan partikel sekam padi dan jerami - Effendy Arif, Syamsul Arifin, Rombe Allo
169
KE 24 Sifat-sifat fisik papan partikel sekam padi dan jerami - Rombe Allo, Effendy Arif, Syamsul Arifin
iv
179
Penggunaan minyak goreng bekas untuk kompor bertekanan I Ketut Gede Wirawan Jurusan Teknik Mesin, Universitas Udayana Kampus Bukit Jimbaran Bali 80362 Email:
[email protected]
Abstrak Masalah kelangkaan minyak tanah yang terjadi saat ini, diperlukan solusi untuk mengatasinya. Salah satunya adalah dengan pemanfaatan limbah dari minyak goreng berupa waste cooking oil (WCO). Secara teknis WCO dapat digunakan secara langsung sebagai bahan bakar, namun kekentalan yang sangat tinggi, terdapatnya senyawa pengotor dan gum atau getah masih menjadi kendala. Untuk mendapatkan kekentalan WCO agar mendekati minyak tanah, maka dilakukan pemanasan awal (preheating) sebelum bahan bakar keluar dari ujung nozzel. Temperatur preheating yang lebih tinggi didapat dengan jalan perancangan ulang (redesign) terhadap kompor bertekanan jenis “semawar”. Redesign ini dilakukan agar temperatur yang didapat sesuai dengan harapan, kemudian kompor ini diuji terhadap frekuensi pembersihan nozzel dan kebutuhan bahan bakar spesifik. Kata kunci: minyak goreng bekas, redesign kompor bertekanan, preheating.
Abstract Problem of kerosene scarcity is the case nowdays, need finding solutions to overcome them. One of them is use of waste cooking oil (WCO). Technically WCO can be used directly as a fuel, but a very high viscosity, the presence of compound impurities and gum or sap is still a constraint. To get the oil viscosity of WCO in order to approach the kerosene, then do the initial heating (preheating) before the fuel out of the nozzle tip. Higher preheating temperature is obtained by redesigning the pressure stove type "semawar". This redesign is done to obtain the temperature is obtained in accordance with the expectations, then the stove is tested against the nozzles cleaning frequency and specific fuel consumption. Keywords : waste cooking oil, redesign of pressure stove, preheating
1. PENDAHULUAN. Ketersedianan bahan bakar minyak (BBM) dunia yang semakin menipis dan peningkatan emisi gas buang mengakibatkan pencemaran lingkungan, sehingga dibutuhkan bahan bakar alternatif seperti bahan bakar nabati (BBN). BBN merupakan bahan bakar yang menjanjikan karena terbarukan, ramah lingkungan dan dapat diproduksi dengan mudah di daerah pedesaan. Energi yang dimiliki oleh bahan bakar perlu dikonversikan menjadi enegi panas menggunakan alat konversi energi. Kompor bertekanan (pressure stove) adalah salah satu alat konversi energi untuk mengubah energi kimia bahan bakar menjadi panas. Kompor jenis ini banyak digunakan di Indonesia, yang lazim disebut kompor semawar. Kompor ini dioperasikan menggunakan bahan bakar minyak tanah. Komponen utamanya adalah, tangki bahan bakar yang dilengkapi dengan pengukur tekanan udara, katup pengatur bahan bakar, kerangka, komponen pengabut (vaporizer), nozzel dan tempat spiritus. Untuk mengoperasikan kompor ini, tangki bahan bakar harus diberi tekanan agar bahan bakar dapat keluar dari nozzel dengan mudah. Vaporizer dipanaskan dengan menyalakan spiritus dalam jangka waktu tertentu sampai bahan bakar yang keluar dari nozzel sudah berbentuk gas. Kompor ini dapat juga diubah menjadi kompor BBN. Pengubahan jenis bahan bakar dari minyak tanah ke BBN ini dapat dilakukan dengan mengubah beberapa komponen, yaitu: (i) memperluas cawan spritus dan (ii) menambah pipa penahan panas untuk menjaga kestabilan temperatur pada vaporizer. Pengubahan ini diperlukan karena sifat fisik dan kimia minyak tanah sangat berbeda dengan BBN. Minyak nabati mempunyai suhu pembakaran, densitas dan viskositas kinematis yang jauh lebih besar dibanding minyak tanah. Sifat ini menyebabkan minyak nabati tidak dapat langsung digunakan sebagai bahan bakar kompor. Jika menggunakan minyak nabati sebagai bahan bakar, dibutuhkan waktu pemanasan awal (preheating) sekitar 4 menit [Fatah et. al, 2013]. Menurut Purwanto dalam Pardede (2012), kenaikan temperatur menyebabkan penurunan densitas maupun viskositas BBN. Salah satu dari BBN adalah kelapa sawit, yang limbahnya berupa minyak goreng bekas (waste cooking oil / WCO) dapat digunanakan pada kompor bertekanan. Selama proses pembakaran WCO, endapan akan terbentuk di dalam vaporizer akibat adanya kandungan asam lemak bebas (free fatty acid / FFA) [Kratzeisen and Müller, 2010]. Endapan tersebut
Konferensi Nasional Engineering Perhotelan V, Universitas Udayana, 2014
105
harus dibersihkan pada waktu tertentu untuk menjamin operasi yang tepat. Prosedur pembersihan ini tidak gampang, karena itu interval waktu pembersihan nozel harus dilakukan setiap saat. Efisiensi dari kompor ditunjukkan oleh kebutuhan bahan bakar spesifik (specific fuel comsumption / SFC). Tujuan. Dari penelitian ini adalah unutuk mengetahui, (i) bentuk pipa penahan panas dari vaporizer yang baik dan efektif, (ii) hubungan antara kandungan asam lemak bebas terhadap frekuensi pembersihan nozzel, dan (iii) hubungan antara kandungan asam lemak bebas terhadap specific fuel comsumption (SFC). 2. METODE Bagian ini menjelaskan secara menyeluruh tahap dan langkah-langkah yang harus diikuti untuk melakukan desain ulang (redesign) kompor. Redesign ini akan menjelaskan setiap tahap dalam metodologi dan pendukungnya dengan ilustrasi seperti gambar 2.1 Peta Kompor Yang Sudah Ada
Tujuan Yang Ingin Dicapai
Analisis Gap
Rencana Impementasi Disain
Gambar 2.1 Alur Rencana Redesign Kompor Bertekanan 2.1. Peta Kompor Yang Sudah Ada Kompor bertekanan telah banyak digunakan, salah satunya adalah kompor “semawar” seperti ditunjukkan pada gambar 2.2. Kompor ini dioperasikan menggunakan bahan bakar minyak tanah. Komponen utama kompor ini adalah, tangki bahan bakar yang dilengkapi dengan pengukur tekanan udara dan kran pengatur bahan bakar, kerangka, komponen pengabut (vaporizer), nozzel, serta mangkok tempat spiritus. Untuk mengoperasikan kompor ini, tangki bahan bakar harus diberi tekanan udara hingga mencapai tekanan tertentu agar bahan bakar dapat keluar dari nozel dengan mudah. Sebelumnya (vaporizer) dipanaskan dengan menyalakan spiritus dalam jangka waktu tertentu sampai bahan bakar minyak yang keluar dari nozzel sudah dalam bentuk gas.
Gambar 2.2 Kompor Bertekanan Tipe Semawar Sumber: Wirawan 2.2. Tujuan Yang Ingin Dicapai.
Prosiding KNEP V 2014 ISSN 2338-414X
106
Ketersediaan minyak tanah yang tidak menentu membuat sebagian pengguna kompor bertekanan beralih dari minyak tanah ke jenis bahan bakar yang lain, seperti: arang, kayu bakar, liquid petroleum gas (LPG) dan lain-lain. Di sisi lain, banyak bahan bakar seperti minyak nabati ketersediannya sangat berlimpah. Minyak goreng merupakan salah satu dari minyak nabati dan limbah yang dihasilkan berupa minyak goreng bekas (WCO/waste cooking oil) masih bisa dimanfaatkan sebagai bahan bakar. Untuk mencapai tujuan agar kompor bertekanan ini bisa menggunakan bahan bakar WCO maka perlu dilakukan perbaikan/modifikasi pada bagian-bagian tertentu. 2.3. Analisis Gap. Analisis performansi dilakukan untuk mengetahui kinerja antara kompor berbahan bakar minyak tanah dengan WCO. Tujuan dari analisis performansi ini adalah untuk mengetahui perbedaan frekuensi pembersihan nozel setiap jam dan kebutuhan bahan bakar per jam (kg/jam). Hasil kinerja kompor ini dipetakan untuk merekomendasi bentuk kompor bertekanan dengan bahan bakar WCO. 2.4. Rencana Implementasi Disain. Tahap terakhir dalam metodologi kompor nabati ini adalah menentukan rencana, menerapkan model baru dari tujuan yang ingin dicapai seperti yang disarankan oleh kegiatan analisis gap. Perubahan wujud rencana diperlukan ke dalam rencana kerja yang ditetapkan, dimana mencakup semua perubahan yang perlu dilakukan untuk mencapai target. 3.
HASIL DAN PEMBAHASAN Minyak goreng bekas (waste cooking waste/WCO) sebagai bahan bakar harus memiliki karakteristik yang mirip dengan minyak tanah terutama angka kekentalan (viscosity). Viskositas WCO harus diturunkan melalui proses pemanasan, sehingga diperlukan modifikasi dari kompor agar WCO sebelum terbakar mengalami penurunan densitas mendekati minyak tanah. Tabel 3.1 menunjukkan densitas minyak goreng standar dan WCO yang dilakukan oleh Nur, 2012. Tabel 3.1 Densitas minyak goreng Sampel Densitas (gram/mL) Minyak goreng standar 0,9193 WCO dari pasaran 0,9586 WCO dari rumah 0,9932 tangga Sumber: Nur, 2012 Agar densitas minyak goreng bekas mendekati minyak tanah, maka pemanasan awal atau pre-heating dilakukan dengan cara memanaskan ruang vaporizer sampai cairan minyak berubah menjadi bentuk uap pada saat keluar dari nozzel. Lama pre-heating kompor ini diperlukan agar minyak berubah menjadi uap sehingga pemanasannya lebih efektif. Tabel 3.2 menunjukkan asam lemak bebas (free fatty acid/FFA) dari minyak goreng standar dan WCO yang dilakukan oleh Nur, 2012. Tabel 3.2 FFA minyak goreng Sampel % FFA Minyak goreng standar 0,12 WCO dari pasaran 3,42 WCO dari rumah 12,98 tangga Sumber: Nur, 2012 Kenaikan kandungan FFA menyebabkan peningkatan frekuensi pembersihan nozzle dan pemakaian bahan bakar spesifik tidak mengalami kenaikan secara signifikan seperti yang dilaporkan oleh Kratzeisen dan Müller, 2010.
Konferensi Nasional Engineering Perhotelan V, Universitas Udayana, 2014
107
4.
SIMPULAN Disain pipa bahan bakar sebelum keluar nozzle dibuat berbentuk spiral dengan tujuan luas bidang pemanasan minyak menjadi besar, sehingga minyak yang keluar dari nozzle dalam bentuk uap dan proses pembakaran lebih efektif. Kenaikan kandungan asam lemak bebas menyebabkan peningkatan frekuensi pembersihan nozzle, tetapi tidak terjadi peningkatan pemakaian bahan bakar spesifik secara signifikan.
DAFTAR PUSTAKA [1] Fatah G.S.A, et. Al, Modifikasi aan Uji Kinerja Kompor Bertekanan Tipe Tabung Dengan Bahan Bakar Minyak Jarak Pagar (Jatropha Curcas L.), Jurnal Teknologi Pertanian 14 ( 2 ) 2013: 87-94. [2] Pardede M.H, Uji Karakteristik Minyak Nyamplung dan Aplikasinya Pada Kompor Tekan, Skripsi, IPB Bogor,2012. [3] Kratzeisen M. and Müller J., Influence of free fatty acid content of coconut oil on deposit and performance of plant oil pressure stoves, Fuel 89: 1583–1589, 2010. [4] Nur R., Pemurnian Minyak Goreng Bekas Menggunakan Arang Aktif Dari Sabut Kelapa, Skripsi, Universitas Negeri Papua Manokwari, 2012.
Prosiding KNEP V 2014 ISSN 2338-414X
108
