PROSIDING SEMINAR NASIONAL MESIN DAN INDUSTRI (SNMI8) 2013

PROSIDING SEMINAR NASIONAL MESIN DAN INDUSTRI (SNMI8) 2013

ISBN: 978-602-98109-2-9

RISET MULTIDISIPLIN UNTUK MENUNJANG PENGEMBANGAN INDUSTRI NASIONAL

Auditorium Gedung M Lantai 8 Universitas Tarumanagara Jakarta, 14 November 2013

Diterbitkan oleh: Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Tarumanagara Jl. Let. Jend. S. Parman No. 1 Jakarta 11440 Telp. (021) 567 2548, 563 8358 Fax. (021) 566 3277, (021) 563 8358 e-mail: [email protected], [email protected]

Seminar Nasional Mesin Dan Industri (SNMI8) 2013 Riset Multidisiplin Untuk Menunjang Pengembangan Industri Nasional Jakarta, 14 November 2013

DAFTAR ISI

Kata Pengantar Sambutan Dekan Fakultas Teknik Ucapan Terima Kasih Daftar Isi Susunan Panitia Susunan Acara 1. 2.

Technopreneur and Social-Entrepreneurship: “…based on product…”, Raldi Artono Koestoer Supply Chain Management: Tantangan dan Strategi, Nyoman Pujawan

ii iii iv v x xi

1 7

Bidang Teknik Mesin 1. Metode Pemilihan Pompa Sebagai Turbin Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro, Anak Agung Adhi Suryawan, Made Suarda, I Nengah Suweden 1 2. Pengaruh Fraksi Volume Serat terhadap Kekuatan Tekan Komposit Fiberglass, AAIA Sri Komaladewi, I Made Astika, I G K Dwijana 7 3. Pengaruh Variasi Diameter dan Sudut Kemiringan Pipa Inlet Terhadap Unjuk Kerja Pompa Hidram, Sehat Abdi Saragih 14 4. Analisa Kerusakan pada Rotating Element Pompa Injeksi Air David Brown DB34-D DI PT CPI Minas, Abrar Ridwan, Ridwan Chandra 21 5. Pengaruh Temperatur Pembakaran pada Komposit Lempung/Silika RHA terhadap Sifat Mekanik (Aplikasi pada Bata Merah), Ade Indra, Nurzal, Hendri Nofrianto 34 6. Rancang Bangun Mesin Pemisah Dan Pencacah Sampah Organik (Daun-daunan) dan Anorganik (Plastik, Kresek) untuk Menghasilkan Serpihan Sampah Organik Lebih Kecil sebagai Bahan Kompos, I Gede Putu Agus Suryawan, Cok. Istri P. Kusuma Kencanawati, I Gst. A. K. Diafari D. Hartawan 42 7. Peningkatan Nilai Kalor Biobriket Campuran Sekam Padi dan Dominansi Kulit Kacang Mete dengan Metode Pirolisa, Arijanto 49 8. Perilaku Stress Tanki Toroidal Penampang Oval dengan Beban Internal Pressure, Asnawi Lubis, Shirley Savetlana, and Ahmad Su’udi 60 9. Kekerasan Baja AISI 4118 setelah Proses Pack Karburising dengan Media Karburasi Arang Tulang Bebek dan Arang Pelepah Kelapa, Dewa Ngakan Ketut Putra Negara, I Dewa Made Krisnha Muku, AAIA Sri Komala Dewi 67 10. Quantum States At Juergen Model for Nuclear Reactor Control Rod Blade Based On Thx Duo2 Nano-Material, Moh. Hardiyanto 73 11. Pengerasan Induksi pada Material AISI 4340 sebagai Material Bahan Baku Industri HANKAM Nasional, Muhammad Dzulfikar, Rifky Ismail, Dian Indra Prasetyo, dan Jamari 83 12. Studi Pengaruh Kemiringan Kolektor Surya Tipe Satu Laluan Udara Panas Terhadap Proses Pengeringan Kerupuk Ubi, Eddy Elfiano, Muhd. Noor Izani 90 13. Pemanfaatan Limbah Tempurung Kelapa Sawit (Elacis Guinesis) sebagai Energi Biomassa yang Terbarukan, Eko Yohanes, Sibut 96 14. Pengaruh Variasi Volume Serat Resam terhadap Kekuatan Tarik dan Impact Komposit pada Matriks Polyester sebagai Bahan Pembuatan Dashboard Mobil, Herwandi, Sugianto, Somawardi, Muhammad Subhan 102 15. Pemanfaatan Arang Kayu Bakar sebagai Media Karburasi pada Proses Pack Karburising, I Dewa Made Krisnha Muku, AAIA Sri Komala Dewi 109

|v


35. Analisa Performansi Destilasi Air Laut Tenaga Surya Menggunakan Penyerap Radiasi Surya Tipe Bergelombang yang Berbahan Dasar Campuran Semen dengan Pasir, Ketut Astawa, Made Sucipta, I Gusti Ngurah Suryana 36. Pemodelan Fungsi Terpadu yang Diterapkan pada Multi-Gripper Fingers dengan Metode Vacuum-Suction, W. Widhiada 37. Proses Perancangan Ulang pada Alat Penghemat Bahan Bakar Kendaraan Roda Dua Berkapasitas 115cc Menggunakan Metode DFM, Aschandar Ad Hariadi, Bimo Pratama, Gede Eka Lesmana, Yohannes Dewanto 38. Karakteristik Kekerasan Permukaan Baja Karbon Rendah Dengan Perlakuan Boronisasi Padat, Erwin Siahaan 39. Analisis Kekasaran Permukaan pada Proses Pembubutan Baja AISI 4340 Menggunakan Mata Pahat Ceramic dan Carbide, Rosehan, Sobron Lubis, Adiyan Wiradhika 40. Perancangan Turbin Air Helik (Helical Turbine) untuk Sistem PLTMH Guna Memanfaatkan Energi Aliran Irigasi Way Tebu di Desa Banjar Agung Udik Kabupaten Tanggamus, Jorfri B. Sinaga 41. Analisa Performansi Tungku Pembakaran Biomassa dari Limbah Kelapa Sawit, Barlin, Heriansyah 42. Pengaruh Variable Kecepatan Angin terhadap Turbin Angin Horizontal Aksial dengan Profil Airfoil Blade Sesuai Standar NACA 2418, Abraham Markus Martinus, Abrar Riza, Steven Darmawan 43. Program Perancangan Karakteristik Daya Turbin Angin Tipe Horizontal dengan Variasi Sudut Serang, Darwin Andreas, Abrar Riza, I Made Kartika D. 44. Optimasi Bentuk Rangka dengan Menggunakan Prestress pada Prototipe Kendaraan Listrik, Didi Widya Utama, William Denny Chandra, R. Danardono A.S. 45. Desain Reaktor Co-Gasifikasi Fluidized Bed untuk Bahan Bakar Limbah Sampah, Biomasa dan Batubara, I N. Suprapta Winaya, Rukmi Sari Hartati, I Putu Lokantara, I GAN Subawa 46. Pembuatan Model Aliran Arus Laut Penggerak Turbin, I Gusti Bagus Wijaya Kusuma Bidang Teknik Industri 1. Faktor-Faktor yang Berpengaruh Terhadap Keberhasilan Usaha Industri Kecil Sukses, Aam Amaningsih Jumhur 2. Pengembangan Structural Equation Modeling untuk Pengukuran Kualitas, Kepuasan, dan Loyalitas Layanan Travel X, Ardriansyah Taufik Krisyandra 3. Kajian Tarif Angkutan Umum Terkait dengan Kebijakan Pemerintah dalam Penetapan Harga Bahan Bakar Minyak Secara Nasional, (Studi Kasus: Angkutan Kota di Kota Bandung), Aviasti, Asep Nana Rukmana, Djamaludin 4. Peluang Efisiensi Energi Listrik Gedung Hotel X, Badaruddin 5. Analisis Jenis dan Jumlah Kendaraan Terhadap Tingkat Kebisingan di Kawasan Perkantoran di Kota Denpasar, Cok Istri Putri Kusuma Kencanawati 6. Peningkatan Produktivitas pada Fakultas Teknik Jurusan Teknik Mesin Universitas Udayana Melalui Perancangan Sistem Pengukuran Kinerja yang Terintegrasi, I Made Dwi Budiana Penindra 7. Analisa Perilaku Guling Kendaraan Truk Angkutan Barang (Studi Kasus pada Jalur Denpasar-Gilimanuk), I Ketut Adi Atmika, I Made Gatot Karohika, Kadek Oktapianus Prapta

263 271

280 297

309

315 324

332 340

346

354 363

371 379

388 397 403

409

417

| vii


PANITIA SEMINAR NASIONAL MESIN DAN INDUSTRI (SNMI8) 2013

Pelindung : Rektor Universitas Tarumanagara, Prof. Dr. Ir. Roesdiman S. Penasehat : Dekan Fakultas Teknik, Dr. Agustinus Purna Irawan, ST., MT Penanggung jawab : Ketua Jurusan Teknik Mesin, Harto Tanujaya, ST., MT., Ph.D. Panitia Pengarah: Ketua Anggota

: Prof. Dr. Ir. Eddy S. Siradj, M.Sc : a. Prof. Dr. Ir. I Made Kartika D., Dipl.Ing b. Prof. Dr. Ir. Bambang Suryawan, MT c. Prof. Dr. Ir. T. Yuri M. Zagloel d. Prof. Dr. Ir. Dahmir Dahlan

Panitia Pelaksana: Ketua Wakil Ketua Sekretariat Bendahara Seksi Publikasi & Sponsor

Seksi Makalah

Seksi Acara & Dokumentasi

Seksi Perlengkapan

Seksi Konsumsi Seksi Penerima Tamu Seksi Keamanan

: Wilson Kosasih, ST., MT Didi Widya Utama, ST., MT : 1. I Wayan Sukania, ST., MT (Koordinator) 2. Farida Ariyanti, SE : 1. Ir. Sofyan Djamil, M.Si. (Koordinator) 2. Lithrone Laricha S., ST., MT : 1. Ir. Erwin Siahaan, M.Si (Koordinator) 2. Agus Halim, ST., MT 3. Lina Gozali, ST., MM : 1. Dr. Abrar Riza, ST., MT (Koordinator) 2. Dr. Sobron Yamin Lubis 3. Harto Tanujaya, ST., MT., Ph.D. 4. Dr. Agustinus Purna Irawan, ST., MT 5. Dr. Lamto Widodo, ST., MT 6. Ir. Sofyan Djamil, M.Si 7. Dr. Adianto, M.Sc 8. Ir. Rosehan, MT 9. Endro Wahyono : 1. Ahmad ST., MT (Koordinator) 2. Marsudi 3. Mahasiswa : 1. Steven Darmawan, ST., MT (Koordinator) 2. Budi Herman 3. Siswanto 4. Kusno Aminoto 5. Heryanto 6. Herman : 1. Sulastini, SE (Koordinator) 2. Karyati, SE : 1. Lithrone Laricha S., ST., MT (koordinator) 2. Mahasiswi (4 orang) : 1. Desnata Hambali, ST., MT (Koordinator) 2. Agun Gunawan 3. Bachrudin 4. Mahasiswa 6 orang |x


ANALISA PERFORMANSI TUNGKU PEMBAKARAN BIOMASSA DARI LIMBAH KELAPA SAWIT Barlin1), Heriansyah2) 1) Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sriwijaya 2) Alumni Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sriwijaya Jl. Raya Palembang-Prabumulih KM.32 Indralaya, Ogan Ilir Sumatera Selatan 30662 Telp. (0711) 580072 Fax. (0711) 580072 e-mail: [email protected] Abstrak Cadangan minyak bumi yang semakin menipis dan masalah lingkungan yang diakibatkan oleh pemakaian bahan bakar fosil menyebabkan bahan bakar alternatif menjadi penting. Salah satu bahan bakar alternatif yang mempunyai potensi besar di Indonesia adalah kelapa sawit yang meliputi sabut, cangkang dan pelepah kelapa sawit. Penelitian secara eksperimental telah dilakukan untuk mengetahui hubungan antara laju aliran udara primer terhadap laju pemakaian bahan bakar, waktu penyalaan bahan bakar, laju zona pembakaran dan efisiensi termal tungku biomassa berbahan bakar limbah kelapa sawit.Tungku biomassa yang telah dibuat memiliki diameter burner 10,5 cm, diameter tabung tabung bahan bakar 17,5 cm, diameter isolator 20 cm dan diameter ruang udara primer 24,5 cm dan volume reaktor 3,54 m3 . Sedangkan massa bahan bakar sebanyak 800 gram.Hasil penelitian menunjukkan bahwa dengan meningkatnya laju aliran udara primer maka laju pemakaian bahan bakar akan meningkat, waktu perubahan bahan bakar akan semakin cepat,laju zona pembakaran akan semakin besar dan efisiensi termal tungku akan menurun. Kata kunci: tungku biomassa, kelapa sawit, laju pemakaian bahan bakar, efisiensi termal

1. Pendahuluan Perkembangan ekonomi di era globalisasi menyebabkan pertambahan konsumsi energi di segala sektor kehidupan termasuk Indonesia. Pemakaian energi di Indonesia pada tahun 2002 telah mencapai lebih dari 453 juta SBM (setara barel minyak), jauh lebih tinggi dibanding sebelum krisis pada tahun 2007 sebesar 385 juta SBM. Sedangkan cadangan energi nasional semakin menipis apabila tidak ditemukan cadangan energi baru. Sehingga perlu dilakukan terobosan untuk mencegah terjadinya krisis energi. Kebijakan energi nasional yang dituangkan dalam dokumen Kebijakan Umum Bidang Energi (KUBE) meliputi lima prinsip pokok yaitu diversifikasi energi, intensifikasi energi, konservasi energi, mekanisme pasar dan kebijakan lingkungan [1]. Dengan menipisnya cadangan minyak dunia dan masalah lingkungan yang dihadapi oleh pembakaran dengan menggunakan bahan bakar fosil maka diperlukan energi alternatif dalam mengatasi hal tersebut. Indonesia memiliki banyak sumber energi alternatif yang dapat dikembangkan, baik dengan penerapan teknologi tinggi maupun teknologi sederhana. Energi alternatif yang bisa dikembangkan dan ditawarkan kepada masyarakat harus memiliki beberapa sifat seperti murah nilai jualnya, mudah dibuat dan mudah dicari sumber bahan bakarnya.Gasifikasi biomassa adalah cara alternatif untuk menggurangi ketergantungan dari bahan bakar fosil. Proses gasifikasi biomassa akan mengahasilkan gas mampu bakar yaitu CO, CH4 dan H2 yang dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar. Salah satu bahan bakar alternatif yang mempunyai potensi besar di Indonesia adalah kelapa sawit yang meliputi sabut, cangkang dan pelepah karena masih banyak jumlahnya, mudah didapat dan merupakan upaya pemanfaatan limbah. Belonio, A.T [2] menyatakan bahwa performansi (performance) sebuah tungku biomassa dapat diketahui dengan mendapatkan beberapa variabel antara lain laju pemakaian bahan bakar,waktu penyalaan bahan bakar,laju zona pembakaran dan efisiensi termal.

TM-48 | 324


2. Tinjauan Pustaka 2.1. Pembakaran Biomassa Biomassa adalah salah satu jenis bahan bakar padat selain batubara. Biomassa dikalsifikasikan menjadi dua golongan yaitu biomassa kayu dan bukan kayu. Borman, dkk [3] menyatakan bahwa mekanisme pembakaran biomassa terdiri dari tiga tahap yaitu pengeringan (drying), devolatilisasi (devolatilization) dan pembakaran arang (char combustion). Unsur utama dari biomassa adalah bermacam-macam zat kimia (molekul), yang sebagian besar mengandung atom karbon (C). Bila kita membakar biomassa, karbon tersebut dilepaskan ke udara dalam bentuk karbon dioksida (CO 2 ).Biomassa terdiri atas beberapa komponen yaitu kadar air (moisture content), zat terbang/mudah menguap (volatile matter), karbon terikat (fixed carbon) dan abu (ash). Proses pengeringan akan menghilangkan moisture, devolatilisasi yang merupakan tahapan pirolisis akan melepaskan volatile, dan pembakaran arang akan melepaskan karbon terikat.Sisa pembakaran menghasilkan abu. 2.2. Kelapa sawit Tanaman kelapa sawit (Elaeis guineensis) berasal dari Afrika barat, merupakan tanaman penghasil utama minyak nabati yang mempunyai produktivitas lebih tinggi dibandingkan tanaman penghasil minyak nabati lainnya. Awalnya tanaman kelapa sawit dibudidayakan sebagai tanaman hias, sedangkan pembudidayaan tanaman untuk tujuan komersial baru dimulai pada tahun 1911. Bagian yang paling utama untuk diolah dari kelapa sawit adalah buahnya. Bagian daging buah menghasilkan minyak kelapa sawit mentah yang diolah menjadi bahan baku minyak goreng. Kelebihan minyak nabati dari sawit adalah harga yang murah, rendah kolesterol, dan memiliki kandungan karoten tinggi. Minyak sawit juga dapat diolah menjadi bahan baku minyak alkohol, sabun, lilin, dan industri kosmetika. Sisa pengolahan buah sawit sangat potensial menjadi bahan campuran makanan ternak dan bahan bakar biomassa [4]. 2.3. Sabut kelapa sawit Limbah pabrik kelapa sawit yang mengandung sejumlah padatan tersuspensi, terlarut dan mengambang merupakan bahan-bahan organik dengan konsentrasi tinggi. Setiap ton tandan buah segar kelapa sawit menghasilkan limbah sebesar 900 kg yang berasal dari unit sterealisasi, klasifikasi dan unit hidrosiklon. Sabut kelapa sawit mengandung nutrient, fosfor (P), kalsium (ca), magnesium (Mg) dan karbon (C), sehingga dapat digunakan menjadi bahan bakar biomassa [4]. 2.4. Cangkang Kelapa Sawit Cangkang sawit merupakan bagian paling keras pada komponen yang terdapat pada kelapa sawit. Saat ini pemanfaatan cangkang sawit di berbagai industri pengolahan minyak CPO belumm aksimal. Dalam industri pengolahan minyak kelapa sawit atau CPO akan diperoleh limbah industri. Limbah ini digolongkan menjadi limbah padat, cair dan gas. Limbah padat berupa tandan kosong dan tempurung kelapa sawit. Tempurung kelapa sawit menjadi salah satu limbah kelapa sawit yang berwarna hitam keabuan dan bentuk yang tidak beraturan yang dapat digunakan sebagai bahan bakar alternatif [5]. 2.5. Pelepah kelapa sawit Pelepah kelapa sawit merupakan salah satu yang menjadi limbah diantara bagian kelapa sawit yang lainnya. Karena pada saat pengambilan buah kelapa sawit, pelepah akan dipotong kemudian diletakkan begitu saja di sekeliling batang sawit untuk dijadikan pupuk kompos bagi batang kelapa sawit. Padahal masih banyak kegunaan dari pelepah tersebut

TM-48 | 325


diantaranya dapat dijadikan bahan bakar biomassa [5]. Setiap limbah yang dihasilkan oleh sawit memiliki nilai kalor tertentu, nilai kalor pada sabut,cangkang dan pelepah dapat dilihat pada tabel 1.

No 1. 2. 3.

Tabel 1.Nilai kalori produk samping kelapa sawit [6] Produk Samping Nilai Kalor (Kcal/kg) Cangkang Kelapa Sawit 4.77 Pelepah Kelapa Sawit 3.73 Sabut Kelapa Sawit 4.18

Penelitian pembakaran tungku biomassa telah dilakukan oleh Klingel dkk [7] yang meneliti pengaruh temperatur pirolisis terhadap gas-gas yang dihasilkan dari sebuah proses pembakaran. Hasil penelitian menunjukkan bahwa semakin tinggi temperatur, laju pembakaran juga akan meningkat dan terjadi lebih cepat. Pratoto dkk [8] melakukan penelitian mengenai FCR (fuel consumption rate) pada beberapa ukuran partikel biomassa. Dari hasil penelitian menunjukkan bahwa partikel yang kecil memiliki FCR lebih kecil dibandingkan dengan FCR dari biomassa dengan ukuran partikel yang lebih besar. Partikel yang kecil memiliki densitas permukaan yang besar dan hal ini akan meningkatkan laju gasifikasi. Namun demikian, dengan ukuran partikel yang kecil, porositas curah juga menjadi kecil dan kondisi ini akan meningkatkan tahanan aliran dari agen gasifikasi sehingga menghambat efektifitas gasifikasi. Penelitian mengenai laju dan temperatur gas pembakaran briket arang dari hasil karbonisasi limbah padat penyulingan minyak nilam terhadap laju aliran udara juga telah dilakukan oleh Suprapto [9]. Hasilnya menunjukkan bahwa ada hubungan positif antara laju aliran udara dan kenaikan laju pembakaran. Kenaikan laju pembakaran akan berpengaruh terhadap kenaikan temperatur gas pembakaran. 2.6. Up-draft Gasifier Jenis tungku dalam penelitian ini adalah up-draft gasifier. Biomassa diumpankan di bagian atas sementara udara masuk melalui grate yang umumnya di selubungi oleh abu. Grate berada dibagian bawah gasifier, dimana udara bereaksi dengan biomassa menghasilkan CO 2 yang sangat panas dan H2 O. Sebaliknya, CO 2 dan H2 O bereaksi kembali dengan kokas(arang sisa) menghasilkan CO dan H2. Temperatur dibagian grate harus dibatasi dengan menambahkan resirkulasi gas keluaran untuk mencegah rusaknya grate dan penyumbatan akibat tingginya temperatur ketika karbon bereaksi dengan udara. Gas panas yang naik mempirolisa biomasa diatasnya kemudian mendingin sepanjang proses [1]. 3. Metodologi Penelitian 3.1. Bahan Penelitian Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah limbah kelapa sawit yang meliputi cangkang, pelepah dan sabut kelapa sawit. 3.2. Alat Penelitian Pada gambar 1 terlihat komponen utama pada sebuah tungku biomassa yaitu: 1. Ruang bakar adalah tempat terjadinya proses pembakaran bahan bakar. Tabung pembakaran ini terbuat dari seng dengan ketebalan 0.2 cm, tinggi 23 cm dan diameter 14 cm. 2. Burner adalah tempat keluarnya api hasil pembakaran yang terbuat dari bahan plat baja yang menyatu dengan plat untuk menutup plat isolator yang berfungsi untuk TM-48 | 326


3. 4.

5.

6.

mengurangi penghantar panas akibat proses pembakaran pada saat terjadinya pembakaran. Fan sebagai pemasok udara untuk proses pembakaran yang kecepatan motornya dapat diatur dengan keluaran arus yang diterima dari alat pengatur tegangan (adaptor). Pelindung dan Penyangga Tabung Ruang Bakar yang berfungsi sebagai penutup tabung bahan bakar dan juga sebagai pembatas agar saat terjadinya pembakaran tidak dipengaruhi udara lain selain udara yang dipasok oleh fan. Bahan yang digunakan untuk penyangga ini adalah seng dengan ketebalan 0.15 cm, diameter 17,5 cm dan tinggi 19 cm. Penutup reactor sebagai alat untuk merubah hasil dari pembakaran bahan bakar biomassa menjadi gas yang disalurkan melalui pipa yang dihubungkan pada tabung penyimpanan gas gasifikasi. Bahan penutup reactor terbuat dari bahan seng yang memliki ketebalan 0.15 cm, diameter 10.5 cm dan ketinggian 2 cm. Ruang Abu dan Ruang Udara Primer adalah ruang tempat sisa pembakaran yang sekaligus berfungsi sebagai tempat masuk udara yang dihasilkan oleh fan. Ruangan ini terpisah dari penutup dan penyangga tabung bahan bakar dan juga terpisah dari penutup dan penyangga alat untuk memasak. Bahannya terbuat dari seng dengan ketebalan 0.15 cm, ketinggian 6 cm dan diameter 24.5 cm.

3.3. Variabel Penelitian Variabel penelitian dilakukan dengan memvariasikan tegangan yang menyebabkan kecepatan udara masuk dari fan juga akan berubah seperti pada tabel 2.

No

Perlakuan

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

A B C D E F G

Tabel 2. Variabel penelitian Tegangan Putaran Fan (volt) (rpm) 0 0 3 3065 4,5 3293 6 3521 7,5 3747 9 3978 12 4261

Kecepatan Fan (m/s) 0 1,916 2,058 2,200 2,341 2,486 2,633

Gambar 1. Tungku biomassa

TM-48 | 327


4. Hasil dan Pembahasan 4.1. Hubungan Laju Aliran Udara Primer Terhadap Laju Pemakaian Bahan Bakar Fuel consumption rate (FCR) atau laju pemakaian bahan bakar adalah jumlah bahan bakar yang dipakai selama waktu operasi (kg/jam). Pengaruh laju aliran udara primer terhadap laju pemakaian bahan bakar pada kompor biomassa dapat dilihat pada gambar 2. Pada gambar 3 terlihat bahwa FCR dari ketiga jenis limbah kelapa sawit (cangkang, pelepah dan sabut) secara umum mengalami kenaikan dengan peningkatan laju aliran udara primer yang dialirkan oleh fan. Secara berurutan dapat dilihat bahwa FCR terendah sampai tertinggi adalah cangkang, sabut dan pelepah kelapa sawit. Pada gambar 3 terlihat juga bahwa semakin meningkat laju aliran udara primer yang diberikan oleh fan, maka laju pemakaian bahan bakar juga akan semakin meningkat. Laju pemakaian bahan bakar tertinggi terjadi pada cangkang kelapa sawit dengan perlakuan G (putaran fan sebesar 4261 rpm atau 2,366 m/s). Begitu pula terhadap laju pemakaian bahan bakar pelepah kelapa sawit dan sabut kelapa sawit terjadi pada perlakuan G. Fenomena ini dikarenakan pengaruh jumlah udara yang dialirkan ke dalam ruang pembakaran. Jika dibandingkan dengan perlakuan yang lain, pada variabel G, jumlah udara paling banyak. Dalam proses pembakaran secara umum diketahui bahwa semakin banyak udara yang di alirkan dalam ruang bakar, maka bahan bakar akan lebih cepat terbakar dan jumlah bahan bakarnya juga akan lebih cepat habis. Dapat disimpulkan bahwa semakin cepat laju aliran udara, maka laju pemakaian bahan bakar juga akan semakin cepat. Laju pemakaian bahan bakar cangkang, sabut dan pelepah kelapa sawit masing-masing berkisar antara 0,436 kg/jam sampai 1,036 kg/jam, 0,845 kg/jam sampai 2,203 kg/jam dan 0,956 kg/jam sampai 2,61 kg/jam.

Gambar 2. Pengaruh laju aliran udara primer terhadap laju pemakaian bahan bakar 4.2. Hubungan Laju Aliran Udara Primer Terhadap Waktu Perubahan Bahan Bakar Pengaruh laju aliran udara primer terhadap waktu perubahan bahan bakar terlihat pada gambar 3. Pada gambar 3 terlihat bahwa semakin cepat laju aliran udara primer yang dialirkan ke dalam ruang bakar, maka akan semakin cepat pula perubahan bahan bakar yang terjadi pada ruang bakar. Waktu perubahan bahan bakar tercepat tejadi pada perlakuan G (putaran fan sebesar 4261 rpm atau 2,366 m/s) yaitu selama 10.23 detik. Hal ini dikarenakan semakin besar tegangan fan, maka suplai udara yang dialirkan untuk proses pembakaran akan semakin meningkat, sehingga waktu perubahan bahan bakar juga akan semakin cepat. Berdasarkan gambar 4 dapat disimpulkan bahwa semakin cepat laju

TM-48 | 328


aliran udara, maka waktu perubahan bahan bakar juga akan semakin cepat. Waktu perubahan bahan bakar cangkang, sabut dan pelepah kelapa sawit masing-masing berkisar antara 23 detik sampai 10 detik, 12 detik sampai 05 detik dan 10 detk sampai 04 detik.

Gambar 3. Pengaruh laju aliran udara primer terhadap waktu perubahan bahan bakar 4.3. Hubungan Laju Aliran Udara Primer Terhadap Laju Zona Pembakaran Combustion zone rate atau laju zona pembakaran adalah oleh waktu yang dibutuhakn oleh combustion zone untuk bergerak ke bawah menuju reaktor (m/jam). Pengaruh laju aliran udara primer terhadap laju zona pembakaran terlihat pada gambar 4. Laju zona pembakaran tertinggi tungku pembakaran berbahan bakar limbah kelapa sawit (cangkang, sabut dan pelepah) terjadi pada perlakuan G (4261 rpm atau 2,366 m/s. Semakin besar laju aliran udara primer maka akan semakin besar pula laju zona pembakaran. Hal ini di sebabkan, pada saat laju udara primer masuk pada ruang bakar maka proses pembakaran akan semakin cepat sehingga laju zona pembakarannya akan semakin besar. Laju zona pembakaran bahan bakar cangkang, sabut dan pelepah kelapa sawit masing-masing berkisar antara 35 m/jam sampai 85 m/jam, 69 m/jam sampai 191 m/jam dan 79 m/jam sampai 230 m/jam. 4.4. Hubungan Laju Aliran Udara Primer Terhadap Efisiensi Thermal Tungku Efisiensi termal adalah perbandingan antara energi yang dibutuhkan untuk mendidihkan air dan energi yang terkandung dalam bahan bakar. Pengaruh laju aliran udara primer terhadap efisiensi thermal tungku terlihat pada gambar 5.Efisiensi thermal tungku secara umum mengalami penurunan dengan kenaikan laju aliran udara primer.Fenomena menurunnya efisiensi thermal terjadi pada pelepah dan sabut kelapa sawit. Sedikit perbedaan terjadi pada cangkang kelapa sawit. Pada cangkang kelapa sawit, efisiensi tungku mengalami kenaikan dari perlakuan A, B dan C. Akan tetapi mengalami penurunan efisiensi pada perlakuan D, E, F dan G. Pada bahan bakar cangkang kelapa sawit, terdapat efisiensi thermal “ optimal” yaitu pada laju aliran 3293 rpm atau 2,058 m/s. Fenomena ini kemungkinan disebabkan karena jumlah udara/oksigen untuk proses pembakaran terlalu banyak sehingga proses pembakaran menjadi tidak sempurna. Pada proses pembakaran, semakin cepat laju aliran udara maka laju daerah pembakaran akan

TM-48 | 329


semakin meningkat, semakin cepat laju daerah pembakaran maka waktu proses pembakaran akan mengalami penurunan, jika waktu yang dibutuhkan untuk proses pembakaran menurun maka kalor yang dihasilkan juga akan menurun [10]. Efisiensi termal bahan bakar cangkang, sabut dan pelepah kelapa sawit masing-masing berkisar antara 7% sampai 15%, 4% sampai 12% dan 7% sampai 17%.

Gambar 4. Pengaruh laju aliran udara primer terhadap laju zona pembakaran

Gambar 5. Pengaruh laju aliran udara primer terhadap efisiensi termal 5. Kesimpulan 1. Semakin meningkat laju aliran udara primer maka laju pemakaian bahan bakar juga akan meningkat; 2. Semakin meningkat laju aliran udara primer maka waktu perubahan bahan bakar akan semakin cepat;

TM-48 | 330


3. Semakin meningkat laju aliran udara primer maka laju zona pembakaran akan semakin besar; 4. Semakin meningkat laju aliran udara primer maka efisiensi termal tungku akan menurun. Daftar Pustaka 1. www.esdm.go.id 2. Belonio, A.T. (2005).Rice husk gas stove handbook.Appropriate Technology Center, Department of Agricultural Engineering and Environmental Management.College of Agriculture, Central Philippine University, Iloilo City, Philippines. 3. Borman, G.L.and Ragland, K.W. (1998). Combustion Engineering, McGraw-Hill Book c., Singapore. 4. Kasnawati. (2006). Penggunaan Limbah Sabut Kelapa Sawit sebagai Bahan untuk Mengolah Limbah Cair. Sekolah Tinggi Teknik Darma Yadi. 5. Purwanto D. (2010). Arang dari Limbah Tempurung Kelapa Sawit, Jakarta. 6. Napitupulu, F.H. (2006). Analisis Nilai Kalor Bahan Bakar Serabut dan Cangkang kelapa sawit. Universitas Sumatera Utara. 7. Klingel, Thilo. (2004). Detailed Investigation of Wood Combustion Using GC/MS Spectroscopy and Particle Size Distribution Measurements, Institut fur Technise Verbrennung, Universitat Stuttgart, Jerman. 8. Pratoto, Adjar dan Eldisa H. (2010). Rancang Bangun Tungku Gasifier Untuk Pemanfaatan Tandan Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi. Padang. 9. Suprapto, S.H.(2010). Pemanfaatan Limbah Padat Penyulingan Minyak Nilam Sebagai Briket Untuk Bahan bakar Alternatif, Tesis, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta. 10. Barlin dan Nainggolan, M.P. (2012).Studi Performa Tungku Pembakaran Biomassa Berbahan Bakar Limbah Sekam Padi Prosiding Seminar Nasional Resatek II-2012, Universitas Bung Hatta, Padang.

TM-48 | 331

PROSIDING SEMINAR NASIONAL MESIN DAN INDUSTRI (SNMI8) 2013

Recommend Documents