TUGAS AKHIR PERENCANAAN KONSTRUKSI ALAT PENERANGAN BERBAHAN BAKAR KARBIT

TUGAS AKHIR PERENCANAAN KONSTRUKSI ALAT PENERANGAN BERBAHAN BAKAR KARBIT

Disusun sebagai syarat dalam memperoleh gelar sarjana teknik strata satu (S-1) Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Universitas Mercu Buana

Disusun Oleh : TUNGGUL ARIBOWO 01303-028

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA 2009

Tugas Akhir

01303-028

LEMBAR PENGESAHAN Diajukan untuk memenuhi persyaratan kurikulum sarjana teknik strata satu (S-1) Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Universitas Mercu Buana Jakarta

Dengan judul

PERENCANAAN KONSTRUKSI ALAT PENERANGAN BERBAHAN BAKAR KARBIT Disusun Oleh : TUNGGUL ARIBOWO 01303-028 Tugas Akhir ini telah disetujui dan disahkan Oleh : Mengetahui Koordinator Tugas Akhir

( Dr. Abdul Hamid.M.Eng )

UNIVERSITAS MERCU BUANA

Dosen Pembimbing

( Nanang Ruhyat.ST.MT )

i

Tugas Akhir

01303-028

LEMBAR PERNYATAAN

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Universitas Mercu Buana

Nama : TUNGGUL ARIBOWO Nim

: 01303-028

Tugas : TUGAS AKHIR Dengan tersusunnya Tugas akhir ini sebagai persyaratan mencapai gelar sarjana S-1 Teknik Mesin. Dengan ini saya menyatakan bahwa saya mengerjakan Tugas akhir ini dengan sesungguhnya dan tidak mencontek atau mengcopy hasil karya orang lain.

Jakarta, Juni 2009 Penulis

( Tunggul Aribowo )


ii

Tugas Akhir

01303-028

KATA PENGANTAR Assalamu’alaikum Wr. Wb. Puji dan syukur Penulis panjatkan kehadirat Allah SWT. Atas berkah, rahmat, dan hidayah-Nya sehingga penulis pada akhirnya dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini yang berjudul : PERENCANAAN KONSTRUKSI ALAT PENERANGAN BERBAHAN BAKAR KARBIT Tugas Akhir ini disusun untuk dapat memenuhi salah satu persyaratan kurikulum sarjana strata satu ( S – 1 ) di Fakultas Teknologi Industri Jurusan Teknik Mesin Universitas Mercu Buana. Tugas Akhir ini tidak akan dapat terwujud tanpa adanya petunjuk, pengarahan serta bimbingan dari berbagai pihak yang secara langsung maupun tidak langsung telah ikut membantu dalam penyusunan Tugas Akhir ini. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan banyak terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah membantu baik itu secara moril maupun secara materil. Ucapan terima kasih ini penulis tujukan kepada : 1. Allah SWT, yang telah memberikan rahmat-Nya kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan sebaik-baiknya. 2. Kedua Orang Tua penulis yang telah banyak memberikan dukungannya baik secara moril maupun materil. 3. Bapak Nanang Rukhyat ST. MT selaku pembimbing Tugas Akhir yang selalu meluangkan waktu dan pikiran untuk membimbing serta mengarahkan penulis selama penyusunan Tugas Akhir ini. 4. Bapak Dr.Abdul Hamid.M.Eng selaku koordinator Tugas Akhir. 5. Bapak Dr.Abdul Hamid.M.Eng selaku Kaprodi Teknik Mesin.


iii

Tugas Akhir

01303-028

6. Bapak Ir.Torik. MT selaku Dekan Fakultas Teknologi Indusri.. 7. Seluruh Staf dan Dosen Jurusan Teknik Mesin Universitas Mercu Buana. 8. Teman-temanku Mesin Angkatan 2003 dan segenap penghuni kontrakan lingkaran mesin 2003 yang telah banyak memberikan bantuannya kepada penulis selama pembuatan Tugas Akhir ini. 9. Dan kepada semua pihak lain yang turut serta membantu yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. Di dalam penyusunan Tugas Akhir ini penulis menyadari masih banyak terdapat kekurangan yang mungkin terjadi baik dari segi materi maupun penyajiannya. Oleh karena itu, diharapkan kepada rekan-rekan dari berbagai pihak agar dapat memberikan kritik serta saran yang bersifat membangun. Penulis pun berharap semoga setidak-tidaknya Tugas Akhir ini dapat membantu dan berguna bagi kita semua pada umumnya. Akhir kata dari penulis Wassalamu’alaikum Wr. Wb. Jakarta, Juni 2009

Penulis


iv

Tugas Akhir

01303-028

DAFTAR ISI LEMBAR PENGESAHAN……………….......…………………………

i

LEMBAR PERNYATAAN………………......…………………………

ii

KATA PENGANTAR…………………………..………………………

iii

DATAR ISI………………………………………….............….………

v

DAFTAR GAMBAR………………………………..…………………..

viii

DAFTAR TABEL …………………………………………..………….

ix

DAFTAR NOTASI..................................................................................

x

BAB I PENDAHULUAN………………………………………...…….

1

1.1 Latar bekakang…………………………………………………..….

1

1.2 Tujuan………………………………………………………............

2

1.3 Pembatasan masalah…………………………………….....……….

2

1.4 Metoda penulisan..............................................................................

3

1.5 Sistematika penulisan………………………………………..…......

3

BAB II LANDASAN TEORI…………………………………….........

5

2.1 Teori umum………………………………………………………...

5

2.1.1 Karbit atau Kalsium Karbida ( CaC2)............................... .....

5

2.1.2 Pembuatan Asetilin........................................................ .....

6

2.1.3 Membuat Asetilin............................................................. .....

8

2.1.4 Kunci – kunci pengaman tabung...................................... ....

8

2.1.5 Gas Selain Asetilin........................................................... .....

9

2.1.6 Silinder penyimpan gas dan kelengkapannya................... ....

11

2.1.7 Pembakaran Oxy – Asetilin............................................ ....

12


v

Tugas Akhir

01303-028

2.2 Teori perancangan……………………………………………… ....

16

2.2.1 Pengertian perancangan................................................... .....

16

2.2.2 Klasifikasi tugas.....................................................................

18

2.2.3 Perancangan konsep......................................................... ....

18

2.2.3.1 Gambaran perancangan ..................................... ....

18

2.2.3.2 Penentuan konsep rancangan....................................

19

2.2.4 menentukan fungsi dan strukturnya................................. ....

20

2.2.4.1 Struktur fungsi keseluruhan................................. ....

20

2.2.4.2 Sub fungsi............................................................. ....

20

2.2,4.3 Mencari prinsip solusi dan strukurnya................. ....

21

2.2.5 Perancangan wujud........................................................... ....

24

2.2.6 Perancangan rinci.............................................................. ....

25

2.2.7 Kriteria PDS..........................................................................

26

BAB III LAMPU KARBIT…………………………………………....

35

3.1 Penanganan bahan baker karbit……………………………..........

35

3.2 Konsep pembakaran…………………………………………..... ...

38

3.2.1. Kebutuhan Udara Pada Proses Reaksi.............................. ...

39

3.2.2. Nilai Kalor Reaksi Karbit................................................. ...

40

3.3 Design lampu penerangan berbahan baker karbit………………...

43

BAB IV KONSTRUKSI…………………………………………… ...

45

4.1 Rencana konstruksi ……………………………………………....

45

4.2 Tabung bahan baker karbit…………………………………….....

48

4.3 Pemilihan material……………………………....……………... ...

48

4.4 Pemilihan konstruksi………………………………………….... ...

51


vi

Tugas Akhir

01303-028

BABV PENUTUP…………………………………………………....

56

5.1. Kesimpulan……………………………………………....

56

5.2. Saran……………………………………………………...

58

DAFTAR PUSTAKA……………………………………………… ...

59

LAMPIRAN…………………………………………………………..

60


vii

Tugas Akhir

01303-028

DAFTAR GAMBAR 1. Gambar 2.1. Karbit .................................................................................

5

2. Gambar 2.2 Nyala api netral....................................................................

13

3. Gambar 2.3 Nyala api karburising...........................................................

13

4. Gambar 2.4 Nyala api oxidising .............................................................

13

5. Gambar 2.5 Tipe lubang gas pada nozel.................................................

15

6. Gambar 2.6 Model proses desain...........................................................

17

7. Gambar 2.7 Pembuatan sub fungsi..........................................................

20

8. Gambar 2.8 Kriteria PDS.......................................................................

26

9. Gambar 3.1 Karbit dan kapur tohor........................................................

36

10. Gambar 3.2 Suku – suku energi adalah per mole bahan bakar. .............

41

11. Gambar 3.3 Design lampu karbit............................................................

43

12. Gambar 4.1 Tabung karbit......................................................................

46

13. Gambar 4.2 Tabung air...........................................................................

46

14. Gambar 4.3 Kran..................................................................................... 47 15. Gambar 4.4 Spuyer.................................................................................. 47 16. Gambar 4.5 Spuyer ................................................................................. 52 17. Gambar 4.6 Kran .................................................................................... 52 18. Gambar 4.7 Tabung karbit .....................................................................

52

19. Gambar 4.8 Tabung kaleng ...................................................................

52

20. Gambar 4.9 Tabung Plastik .................................................................... 53 21. Gambar 4.10 Karet ban dalam sepeda motor ......................................... 53 22. Gambar 4.11 Tabung air ......................................................................... 53 23. Gambar 4.12 Hasil konstruksi alat penerangan berbahan bakar karbit ... 54


viii

Tugas Akhir

01303-028

DAFTAR TABEL

1. Tabel 3.1 Jenis - jenis bahan bakar tambang ................................

38

2. Tabel 3.2 Sifat fisik alkana ...........................................................

38

3. Tabel 3.3 Sifat fisik alkuna ...........................................................

38


ix

Tugas Akhir

01303-028

DAFTAR NOTASI Simbol

Besaran

Satuan

A

Luas Penampang

m2

CP

Koefisien Perpindahan Karena Tekanan

kJ/kg.K

d

Diameter Tabung

mm

Fc

Konsumsi Bahan Bakar

kg/jam

h

Koefisien Perpindahan panas

W/m2.K

LHV/ Nkb

Nilai Kalor Bawah Bahan Bakar

kJ/kg

m

Laju Massa Aliran

kg/s

ρb

Masa Jenis bahan Bakar

kg/m3

q

Laju Perpindahan Panas

J/s

SFC

Pemakaian Bahan Bakar Spesifik

kg/jam.kW

t

Waktu

detik

tb

Waktu Pemakaian bahan Bakar

detik

Vb

Volume Konsumsi Bahan Bakar

ml

ηth

Efisiensi Thermal

%

T

Temperatur

°C, °F, °K

P

Tekanan

kg/cm2

Np

Nilai Pembakaran

kcal/kg


x

Tugas Akhir

01303-028

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar belakang Di zaman yang modern ini sering kali terjadi peristiwa pemadaman listrik secara bergilir, terutama pada saat musim penghujan dibarengi dengan peristiwa banjir tahunan, hal ini tidak dapat kita pungkiri adapun cara yang dapat kita tempuh yaitu dengan cara penerangan menggunakan bahan bakar minyak tanah, lampu senter atau dengan lilin. Setiap alat pastilah memiliki kemampuan lebih mauun kekurangan. Saat ini harga minyak tanah semakin tinggi, masyarakat kita yang berada di bawah garis kemiskinan merasa berat hadapi faktor perekonomian. Terutama pada bahan bakar minyak tanah karena minyak tanah merupakan bahan bakar utama yang sering dipakai dalam pengolahan pangan, bahan bakar dalam penerangan ruangan disaat pemadaman listrik, dan lain – lain.


1

Tugas Akhir

01303-028

Dalam hal ini penulis mencoba merencanakan konstruksi alat penerangan berbahan bakar karbit, semoga alat ini dapat bermanfaat bagi kita, dalam pencahayaan alat ini memerlukan sulutan api dari spuyer gas asetilin sehingga semburan api akan muncul seperti halnya pengelasan asetilin maka api inilah yang dimanfaatkan sebangai penerangan ruangan.

I.2. Tujuan penulisan Yang menjadi tujuan utama dari penulisan tugas akhir ini yang berjudul perencanaan konstruksi alat penerangan berbahan bakar karbit adalah untuk mencari alternative dalam sistem penerangan ruangan dikala suasana gelap gulita. Apalagi sekarang – sekarang ini sulitnya mencari bahan bakar minyak tanah yang semakin sulit.

I.3. Pembahasan masalah Dalam penyusunan tugas akhir, penulis hanya menitik beratkan pada keamanan tabung bahan bakar, supaya penbuatan tugas akhir tetap terarah dengan jelas sesuai yang telah direncanakan sebelumnya. Beberapa hal yang akan dibahas antara lain : 1. Material yang digunakan pada tabung bahan bakar 2. Rancang bangun seperti konstruksi alat penerangan berbahan bakar karbit 3. Perhitungan reaksi bahan bakar


2

Tugas Akhir

01303-028

I.4. Metode penulisan Metode penulisan yang digunakan dalam menyusun tugas akhir ini dilakukan melalui metode : a. Studi pustaka b. Penelitian lapangan c. Persiapan pembuatan alat penerangan berbahan bakar karbit d. Pengumpulan data dari hasil pembuatan alat e. Kesimpulan f. Penyusuan dan revisi laporan

I.5. Sistematika penulisan

BAB I

PENDAHULUAN Berisikan latar belakang, tujuan penulisan, pembatasan masalah, metode penulisan dan sistematika penulisan.

BAB II

LANDASAN TEORI Berisikan teori – teori dasar yang dipakai dalam perencanaan alat penerangan berbahan bakar karbit.

BAB III

LAMPU KARBIT Berisikan tentang keamanan bahan bakar karbit, konsep pembakaran dan design gambar alat penerangan berbahan baker karbit.


3

Tugas Akhir

BAB IV

01303-028

KONSTRUKSI Berisikan tentang penjelasan rencana konstruksi, tabung bahan bakar, pemilihan material dan konstruksi alat penerangan berbahan bakar karbit.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN Berisikan

mengenai

rangkuman

atau

kesimpulan

akhir

dari

perencanaan konstruksi alat penerangan berbahan bakar karbit, berdasarkan atas apa yang diperoleh dari hasil alat penerangan tersebut.

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN


4

Tugas Akhir

01303-028

BAB II LANDASAN TEORI

2.1. Teori Umum 2.1.1 Karbit atau Kalsium Karbida ( CaC2) Karbit yang dipergunakan pada alat penerangan merupakan benda padat seperti batu yang keras. Karbit dapat melebur menjadi serbuk – serbuk yang halus dan apabila terkena kotoran atau partikel – partikel, phosphor serta belerang dapat menimbulkan bau tak sedap. Bau tak sedap yang muncul pada karbit merupakan gas yang berbahaya, gas tersebut dapat menimbulkan kita menjadi pusing.

Gambar 2.1. : karbit (Ref. Foto)


5

Tugas Akhir

01303-028

Karbit sering dimanfaatkan oleh para pedagang buah - buahan sebagai mempercepat proses pematangan, banyak cara yang dipakai salah satunya dengan menggunakan daun – daunan sebagai penutup rapat buah dan karbit sengaja di taruh di bagian bawah dari buah. Serbuk karbit akan terlihat seperti terigu yang memiliki warna putih dan apabila terkena pospor atau belerang akan menimbulkan bau yang tidak sedap, bahkan dapat menyebabkan pusing – pusing dan sesak napas pada orang yang menciumnya. Serbuk ini akan tercipta saat karbit terkena air dan terjadi reaksi antara karbit dengan air. Karbit akan mengeluarkan bau tak sedap dan keadaan karbit pun semakin lunak dan memiliki temperature tinggi (panas). Karbit yang lunak dan basah akan berubah menjadi serbuk karena panas yang terjadi pada karbit itu sendiri.

2.1.2 Pembuatan Asetilin Secara komersial asetilin (C2H2) untuk industri karbit didapat dengan cara mereaksikan kalsium karbit dengan air. Karbit (CaC2) sendiri adalah persenyawaan kimia antara kapur (CaO) dan karbon ( C ). Dengan demikian, asetilin adalah gas hydrocarbon yang didapat dari unsur – unsur kapur, karbon dan air yang mengikuti persamaan reaksi : CaO + 3C

CaC2 + CO – 108Kcal/gr. mol ........... 2.1 (Ref. Suharto : 85)

(yaitu pembakaran kapur dengan carbon tanpa udara ) lalu : CaC2 + H2

C2H2 + Ca ( OH ) 2 + 30,4 Kcal/gr. mol ....2.2 (Ref. .Suharto : 85)


6

Tugas Akhir

01303-028

Asetilin tak berwarna dan tidak berbau. Kalau di dalam perdagangan bisa berbau khusus oleh karena terdapatnya kotoran belerang serta phosphor. Asetilin murni merupakan gas yang mudah meladak oleh karena tekanan dan temperatur. Akan tetapi terdapat unsur – unsur lainnya pula yang mempengaruhi kebiasaan meledak dari gas asetilin di antaranya adalah : terdapat kotoran, katalisator, kelembaban, sumber – sumber penyalaan, ukuran serta bentuk, usia pakai dan kualitas sambungan las pada tangki penyimpanannya. Berhubung alasan – alasan di atas, maka pada pembangkit gas asetilin, tekanan dibatasi maksimal hingga 1,5 kg/cm2 . Untuk mengatasi hal itu dan berhubung asetilin harus disimpan didalam botol baja dengan tekanan lebih dari pada 2 kg/cm2, maka bagian dinding dalam yang kontak dengan asetilin pada 61,6 kg/cm2 dan temperature kritisnya pada 35,9°C. Botol – botol baja penyimpan asetilin yang dilapisi asbes fibre yang mengandung acetone cair, maka tekanan yang dapat ditahan tanpa menimbulkan peledakan adalah tidak lebih dari pada 15 kg/cm2. Dan bila asetilin dibakar dengan oksigen terjadilah reaksi : 2 C2H2 + 5 O2

4 CO2 + H2O + Panas ..... 2.3 (Ref. Suharto : 85)

Terlihat dari reaksi ini, oksigen dieroleh dari botol baja dan acetilin diperoleh dari pembangkit asetilin atau pun botol – botol penyimpan asetilin. Di dalam pengelasan dengan oxy - asetilin ini bisa dicapai temperatur hingga 3500°C oleh karena nilai pembakaran gas asetilin bisa mencapai 13.500 Kcal/m3. Terdapatnya udara di dalam asetilin menyulitkan pembakaran. Demikian dengan air juga, sementara uap acetone tidak terdapat tanda – tanda kesulitan dalam pembakaran. Hanya dengan penguapan yang pasti terjadi, maka lapisan


7

Tugas Akhir

01303-028

acetone di dalam dinding bagian dalam dari botol baja harus di isi lagi. Sementara terdapatnya phospine dan H2S

di dalam gas asetilin dapat

menyebabkan merosotnya kualitas dari las – lasan.

2.1.3 Membuat Asetilin Perlengkapan yang nenunjang pembuatan gas asetilin dari pencampuran antara kalsium karbit dengan air di klasifikasikan dan tergantung dari pada kapasitas ( mulai 0,8 s/d 80 m3 jam ), pelayanan ( ada yang portable dan ada pula yang stasionair ), kontrol ( kualitas dan waktu ), tekanan ( tekanan rendah, sedang dan tinggi ). Adapun jenis dan bentuk dari pada pembangkit gas asetilin yaitu : •

Karbit ke air

•

Air ke karbit

•

Keranjang berisi karbit tercelup ke air

•

Recessie

•

Kombinasi jenis air ke karbit dan recessie

•

Type sisa lumpur larbit yang kering.

2.1.4 Kunci – kunci pengaman tabung Untuk mendukung pengaman bila terjadi aliran nyala api baik dari campuran yang mudah meladak, maka asetilin yang diperoleh baik di dalam botol – botol baja atau pun pembangkit – pembangkit asetilin, maka sebelum masuk ke dalam torch, haruslah melewati kunci – kunci pengaman terlebih dahulu.


8

Tugas Akhir

01303-028

Aliran balik ini bisa terjadi berhubung naiknya suhu pada torch atau boleh jadi berhubung kontak dari pada campuran. Sering terjadi bahwa api itu masuk ke dalam saluran gas asetilin berhubung ujung torch buntu, atau boleh jadi terdapatnya kebocoran – kebocoran, gas, dan lain lain. Adapun jenis – jenis dari pada kunci – kunci pengaman ini ada dua yaitu jenis kering yaitu merupakan silnder yang dilengkapi dengan diapragma untuk membebaskan tekanan. Silinder ini mempunyai lubang masuk yang dilengkapi dengan katup bola otomatis serta lubang keluar. Lapisan diapragma dipasang dekat pada lubang keluarnya gas, sehingga setiap terjadinya “flash back” besar kemungkinan api akan membakar bahan poros membobol lapisan diapragma. Jadi tidak mungkin api masih menerobos pipa saluran masuk gas asetilin. Jenis yang lain selain diatas atau disebut jenis kedua yaitu jenis “seal air”. Seal air ini dibedakan dari jenis terbuka dan tertutup. Adapun sebagai persyaratan dari seal air tadi yaitu haruslah : tidak buntu, cukup kuat bila sewaktu – waktu terjadi ledakan – ledakan kecil, tidak justru mengikutkan air ke dalam torch, mudah untuk di kontrol dan di bersihkan. 2.1.5 Gas Selain Asetilin Kalaupun gas asetilin merupakan gas yang popular dalam pemakaian pada gas welding, akan halnya gas – gas lainnya juga digunakan untuk pengelasan. Alasan mana di dalam pemakaian gas – gas selain dari pada asetilin di antaranya ialah bahwa bahan bakar ini mempunyai sifat – sifat : nilai pembakaran yang rendah, berat spesifikasinya lebih kecil, temperatur penyalaannya lebih rendah, temperatur pengelasannya lebih rendah, dan berhubung kendala tersebut maka


9

Tugas Akhir

01303-028

gas – gas pembakar selain asetilin lebih popular dipergunakan untuk mengelas besi tuang, logam non ferro dan brazing serta soldering. Di antaranya gas – gas tadi terdiri dari pada : gas – gas alam, hydrogen, campuran propane – butane, gas kota dan kerosene. Gas alam sebagaimana yang disebut adalah merupakan campuran hydrocarbon yang terdiri dari pada gas methane, serta hydrocarbon yang dimana ia tidak berbau. Gas alam mempunyai nilai pembakaran sebesar 7500 Kcal/m3 dan temperature nyala sebesar 2000 °C. Asetilin dapat dipergunakan sebagai pengelasan besi tuang, timah hitam dan aluminium serta data pula dipakai untuk pengelasan baja. Dan hydrogen adalah merupakan gas yang dieroleh dengan cara electrolisis dari air atau penguraian panas dari methana atau gas alam. Ia tak berbau dan mudah meledak bila bercamur dengan udara. Hydrogen mempunyai nilai pembakaran sebesar 2400 Kcal/m3 sedang temeratur nyalanya hingga 2100°C. dari padanya dapat dipergunakan untuk proses pemotongan, brazing, las aluminium, serta timah hitam. Campuran propane – butane adalah gas hydrocarbon dengan rumus C3H8 dan C4H10 dan mempunyai nilai pembakaran 21200 Kcal/m3. Temperatur nyalanya himgga 2100°C dan bisa dipakai sebagaimana gas alam. Gas kota yang terdiri dari C , H4 , C2 , H4 ,CO dan CO2 mempunyai nilai pembakaran 4500 Kcal/m3 dengan kemampuan penyalaan – penyalaan pada 2000 °C dan pemakaiannya sebagaimana gas alam. Sedang kerosine adalah minyak gas dengan nilai pembakaran sebesar 10.000 Kcal/kg dan dengan temperatur nyala pada 2450°C. ia dapat dipakai untuk proses pemotongan, pengerasan dan brazing.


10

Tugas Akhir

01303-028

2.1.6 Silinder penyimpan gas dan kelengkapannya.

A. Botol gas Berhubung gas – gas yang disimpan di dalam botol – botol mempunyai tekanan yang lebih besar dari pada tekanan udara luar, maka perlu diperhatikan kekuatan botol baja terhadap tekanan kerjanya. Bahwa pengangkutan penyebab gesekan atau pergerakan gas didalam botol, maka sebaiknya terlebih dahulu diketahui jenis gas tersebut peka atau tidaknya terhadap goncangan ataupun kenaikan temperatur. Seyogyanya pada tutup silinder diberikan kode – kode warna guna dapat diketahui isinya dengan tanpa membaca label terlebih dahulu. Sebagai contoh bahwa biru untuk oxygen, putih untuk asetilin, hijau tua untuk hydrogen, putih dengan strip – strip hitam untuk gas argon, dan merah untuk jenis gas yang lain.

B. Katup oxygen dan katup gas Pada botol penyimpan oxygen ataupun gas terdapat katub untuk mengeluarkan oxygen ataupun gas jika diperlukan serta menutupnya bila tak digunakan. Jenis – jenisnya antara lain dengan diapragma dan dengan katup bola yang dilenkapi pegas – pegas pengencang otomatisasinya. Adapun prinsip kerjanya adalah dengan memutar keran putar, maka saluran masuk yang menuju torch di buka atau di tutup.


11

Tugas Akhir

01303-028

C. Pengatur tekanan Pengatur tekanan atau lebih sesuai disebut katup penurun tekanan dipasang pada katup gas ataupun oxygen untuk mendapatkan tekanan kerja yang sesuai dengan kebutuhan tekanan pada torch. Lazimnya terdiri dari keran yang dilengkapi dengan dua monometer. Yang berhubungan langsung dengan silinder gas asetilin disebut monoter isi dan yang berhubungan dengan saluran ke torch disebut monometer kerja. Nozzle di dalam regulator terbuka dan tertutup oleh katup yang ditekan oleh pegas dan tertutup oleh katup yang ditekan oleh pegas dan dihubungkan dengan diapragma. Tekanan gas yang memasuki torch mempunyai harga tertentu dan relatip tetap (menurun tetapi di dalam skala perubahan tekanan yang sangat kecil dimana tekanan ini menjadi nol bila isinya sudah habis).

2.1.7 Pembakaran Oxy - Asetilin A. Nyala pembakaran Pembakaran adalah persenyawaan secara kimia antara zat – zat dengan oxygen. Oxygen bisa tersedia didalam udara luar atau ditambahkan secara khusus misalkan dari tabung – tabung oxygen. Kecepatan nyala tergantung dari tekanan dan komposisi campuran gas – oxygen, kecepatan maksimalnya tergantung dari ratio antara gas dan oxygen. Dalam hubungan ini perbandingan antara gas asetilin dan oxygen. Nyala oxy asetilin welding terdiri atas : kerucut nyala atau disebut pula “inner cone”, daerah reducing , dan daerah oxydizing yang bisa juga disebut selubung nyala. Kerucut nyala bertambah panjang dengan bertambah banyaknya hydrocarbon di dalam nyala dan sebaliknya. Bentuk nyala dibedakan menjadi 4 jenis dan


12

Tugas Akhir

01303-028

tergantung antara lain dari perbandingan antara oxygen dan gas asetilin di dalam nyala yaitu : •

Nyala asetilin

•

Nyala netral, di mana kerucut nyalanya terlihat nyala yang diperoleh dari pembakaran campuran oxygen dan asetilin dengan perbandingan yang hamper sama.

Gambar 2.2.: Nyala api netral (Ref. W kenyon : 56) •

Nyala carburising yaitu yang dihasilkan dari pembakaran dengan kelebihan asetilin di dalam campuran. Kerucut nyala dan selubung lebih panjang. Warna nyala kemerah – merahan. Terdapat karbon bebas dalam nyala ( asap hitam ).

Gambar 2.3 : Nyala api carburising (Ref. W kenyon : 56) •

Nyala oxidising yaitu nyala yang dihasilkan oleh kelebihan oxygen di dalam campuran. Kerucut nyala berwarna putih dan pendek, ukuran nyalanya

juga

pendek

dan

berbunyi

gemuruh.

Gambar 2.4 : Nyala api oxidizing (Ref. W kenyon : 56)


13

Tugas Akhir

01303-028

B. Penggunaan bermacam – macam penyetelan api

Api netral Api ini di pergunakan untuk pengelasan baja besi tuang, baja tahan karat, tembaga dan aluminium.

Api karburasi Api ini dipergunakan untuk permukaan keras serta batang – batang dengan permukaan yang keras. Logam induk dipanaskan dan api melepaskan karbon logam induk sehingga menurunkan titik leburnya dan membiarkan batang bertumpuk dengan cepat tanpa penetrasi yang dalam. Api karburasi yang sangat kecil sering di pergunakan untuk logam yang tidak mengandung besi di mana jumlah oksigen yang terkecil pun tidak diinginkan.

Api oksidasi Tidak di kehendaki bila mana oksidasi sangat kuat, kecuali untuk pengelasan kuningan. Sedangkan oksidasi yang kecil digunakan untuk mematri lembaran berlapis seng.

C. Temperature nyala Dalam kaitan ini telah diteliti pula bahwa semakin lebih dekat dengan inner cone, maka temperaturnya yang terbesar. Pada 3 mm dari ujung inner cone mencapai 3150°C, kemudian menurun mengikuti kurva exponent dan pada jarak 25 mm dari ujung inner cone temperature nyala mencapai 2450°C.


14

Tugas Akhir

01303-028

D. Torch atau obor dan tipe – tipenya Pada dasarnya torch tidak lain merupakan suatu alat pengatur campuran oxy asetilin dengan oxygen ( karena dilengkapi hand wheel pengatur valve keduanya ) dan sekaligus sebagai alat pembakar ( pada ujung hari hasil percampuran ). Diameter lubang ujung atau tip welding menyatakan sebanding dengan panas yang dicapai. Semakin besar berarti temperatur yang bisa dicapai semakin besar juga. Adapun mengenai jenis torch ini diantaranya ialah dibedakan dari : cara mencampurnya, banyaknya jumlah nyala, jenis gas, operasinya otomatis ataukah manual. Sedang pencampurannya bisa secara langsung dan bisa pula di kamar campur. E. Nosel Nosel ada banyak jenis baik dari bentuk, ukuran, maupun lubang saluran gas yang dimilikinya, dalam setiap model atau pun bentuk nosel memliki fungsi dan gunanya masing – masing dalam sistem pengelasan, pemotongan atau pun yang lainnya. Umumnya nosel terbuat dari bahan kuningan atau tembaga, di bawah ini diterangkan sedikit melalui jenis nosel menurut lubang saluran gas dan bentuknya menurut yang direncanakan oleh B.O.C pada gambar sebagai berikut:

Gambar 2.5 : tipe lubang gas pada nosel (Ref. W kenyon : 146)


15

Tugas Akhir

01303-028

Dalam pembahasan laporan ini sengaja diambil tema perhitungan konstruksi yang baik pada alat penerangan bahan bakar karbit diperlukan pengujian alat, berbicara tentang pengujian alat maka tak lepas dari proses perancangan alat itu sendiri.

2.2. Teori Perancangan 2.2.1 Pengertian perancangan Rancangan dalam kamus bahasa Indonesia memiliki definisi sebagai berikut : (1) membentuk atau menyusun dalam fikiran (2) mengusahakan suatu rencana (3) merencanakan dan membentuk (fashion) suatu sistem (konstruksi) dan (4) mengolah sketsa pendahuluan dan rencana untuk suatu sistem yang harus dibuat. Merancang berarti menyusun, mendapatkan hal – hal baru, menciptakan. Perancangan alat penerangan berbahan baker karbit ini menggunakan metode SEED (pugh) yang direkomendasikan oleh G . Pahl dan W . Beitz (1984) Engineering Design. London, Design Council. Langkah umum yang digunakan dalam metode SEED (Pugh) ini dapat dilihat pada gambar 2.6 . proses perancangan ini dibagi dalam beberapa tahapan yaitu : 1. Klasifikasi tugas 2. perancangan konsep 3. peracangan wujud 4. perancangan detail


16

Tugas Akhir

01303-028

Klasifikasi Tugas

Tugas Klasifikasi tugas Jabarkan spesifikasi Spesifikasi

Kembangkan layout awal dan bentuk desain Pilih layout awal yang terbaik Sempurnakan dan evaluasilah terhadap kriteriateknik dan kriteria keekonomisan Layout awal Optimalkan dan selesaikan bentuk desain Periksa error dan efektivitas biaya Siapkan daftar bagian komponen dan dokumen – dokumen Produksi tahap awal

Konsep Desain Perwujudan Desain

Konsep

Upgrade dan penyempurnaan

Layout definitif Selesaikan detail – detail Lengkapi gambar detail dan dokumen – dokumen produksi Periksa semua dokumen

Desain Detail

Informasi : Sesuaikan Spesifikasi

Identifikasi masalah – masalah utama Buat struktur – struktur fungsi Cari prinsip – prinsip solusi Kombinasikan dan buat variasi konsep Evaluasi kriteria teknik dan kriteria keekonomisan

Dokumentasi Solusi

Gambar 2.6 : Model proses desain dari Pahl dan Beitz. ( Ref. Ken hurst : 9 )


17

Tugas Akhir

01303-028

2.2.2 Klasifikasi tugas Klasifikasi tugas meliputi pengumpulan informasi tentang permasalahan serta mengindentifikasikan kendala – kendala yang sering dihadapi untuk mencapai solusi akhir. Informasi ini merupakan acuan penyusunan spesifikasi. Spesifikasi adalah daftar yang berisi persyaratan yang diharapkan dipenuhi oleh konsep yang sedang dibuat. Hal yang perlu diperhatikan adalah membedakan sebuah persyaratan sebagai suatu tuntutan atau keinginan. Tuntutan adalah persyaratan yang harus dipenuhi pada setiap kondisi, dengan kata lain dengan syarat ini tidak terpenuhi, maka perencanaan tidak dianggap benar. Keinginan adalah persyaratan yang diinginkan apabila memungkinkan. Untuk mempermudah penyusunan spesifikasi, dapat dilakukan dengan meninjau aspek – aspek tertentu, seperti aspek geometri, gaya, kinematika, energi, dan lain sebagainya. Daftar spesifikasi dan daftar aspek – aspek uraiannya yang akan ditinjau pada bab III.

2.2.3 Perancangan konsep Adapun yang dibahas dalam perancangan konsep ini meliputi gambaran perancangan, pembuatan struktur fungsi, pencarian dan kombinasi prinsip solusi, pemilihan kombinasi yang sesuai, pembuatan varian konsep

2.2.3.1 Gambaran perancangan Tujuan dari gambaran perancangan adalah untuk menentukan bagian mana dan spesifik yang merupakan bagian penting dan berlaku umum. Prinsipnya adalah mengabaikan hal – hal yang bersifat khusus dan memberikan penekanan pada hal –


18

Tugas Akhir

01303-028

hal yang bersifat umum dan esensial dengan demikian daftar spesifikasi yang sudah dibuat dianalisa dan dihubungkan dengan fungsi yang diinginkan serta kendala yang ada. Sebagai contoh suatu persyaratan membutuhkan biaya yang tinggi tanpa memberi pengaruh teknik yang besar, maka persyratan tersebut dapat dihilangkan atau diabaikan. Abstraksi dan formulasi akan mempermudah menentukan fungsi dan struktur fungsi. Abstraksi dan formulasi secara garis besarnya adalah sebagai berikut : 1. Keinginan dihilangkan 2. Keharusan – kaharusan yang tidak menentukan fungsi untuk sementara dibuang. 3. Besaran kuantitatif diganti menjadi besaran kualitatif. 4. Formulasikan abstraksi 1-3 5. Formulasikan abstraksi 4 menjadi solusi

2.2.3.2 Penentuan konsep rancangan Adapun yang dibahas dalam perancangan konsap ini ialah : 1. Menentukan fungsi dan strukturnya -

Struktur fungsi kesaeluruhan

-

Sub fungsi

2. Mencari prinsip solusi dan strukturnya. -

Metode konversional

-

Metode intuitip

-

Metode kombinasi

3. Menguraikan menjadi varian yang dapat direalisasikan -

Membuat varian konsep

-

Evaluasi


19

Tugas Akhir

01303-028

2.2.4 menentukan fungsi dan strukturnya Dalam menentukan fungsi dan strukturnya hal - hal yang dibahas meliputi struktur fungsi keseluruhan dan sub fungsi.

2.2.4.1 Struktur fungsi keseluruhan Setelah masalah utama diketahui, kemudian dibuat struktur fungsi secara keseluruhan. Struktur fungsi ini dibuat dengan blok diagram yang menunjukan hubungan input dan output. Input dan ouput berupa aliran energi, material atau sinyal.

2.2.4.2 Sub fungsi Apabila fungsi keseluruhan cukup rumit, maka cara untuk mengantiusipasinya adalah membagi menjadi beberapa sub fungsi seperti pada gambar dibawah ini : -

Memberikan kemungkinan untuk melakukan pencarian solusi lebih lanjut.

-

Memberikan beberapa buah kemungkinan solusi dengan melihat kombinasi solusi sub fungsi

Energi Material Signals

Overall fuction

Energi Material Signals

Sub Fuction

Gambar 2.7 pembuatan subfungsi


20

Tugas Akhir

01303-028

Pada saat pembuatan struktur fungsi, harus dibedakan antara perancangan murni dengan perancangan ulang. Pada perancangan murni yang menjadi dasar struktur fungsi adalah spesifikasi dan masalah utama, sedang pada perancangan ulang perancangan dimulai dari struktur fungsi yang kemudian dianalisis. Analisis ini akan memberikan kemungkinan bagi pengembangan variasi solusi sehingga diperoleh solusi baru. Pada langkah ini dilakukan menentukan fungsi – fungsi. Pada mulanya fungsi – fungsi keseluruhan, kemudian apa biala perlu fungsi bagian (sub functions). Fungsi ini kemudian disusun menjadi struktur – struktur fungsi, yang merupakan dasar untuk mencari prinsip solusi. Hasil kerja yang diperoleh ialah satu atau beberapa struktur fungsi (function structure). Struktur fungsi biasanya berupa gambar – gambar atau diagram – diagram sederhana.

2.2,4.3 Mencari prinsip solusi dan strukurnya. Dasar – dasar pemecahan masalah diperoleh dengan mencari prinsip – prinsip solusi dari masing – masing sub fungsi. Dalam tahap ini dicari banyak mungkin variasi solusi. Metode pencarian prinsip pemecahan masalah menurut pahl-eitz dibagi kedalam 3 (tiga) kategori yaitu : a. Metode konvesional Metode ini meliputi pencasrian dalam literatur, text book, jurnal – jurnal teknik dan brosur yang dikeluarkan oleh suatu perusahaan. Menganalisa gejala alam atau tingkah laku makhluk hidup dengan membuat analogi atau dibuat suatu model ini dapat mewakili karakteristik dari produk.


21

Tugas Akhir

01303-028

b. Metode intuitif Solusi dengan intuitif ini datang setelah priode pencarian dan pemikiran panjang, solusi ini kemudian dikembangkan dan diperbaiki. Ada beberapa cara yang dapat dilakukan untuk mengembangkan kemampuan intuitif ini antara lain dengan banyak melakukan diskusi dengan orang lain. c. Metode kombinasi Metode ini mengkombinasi kemungkinan solusi yang ada. Metode yang dapat digunakan adalah metode betuk matrik, dimana sub fungsi dan prinsip solusi dimasukan dalam kolom dan baris. d. Mengurai menjadi varian yang dapat direalisasi Apabila kombinasi yang ada terlalu banyak maka untuk memilih kombinasi terbaik menjadi lama. Agar tidak menjadi hal tersebut, maka apabila memungkinkan jumlah kombinasi harus dikurangi. Prosedur yang dilakukan adalah dengan mengeleminasi dan memilih yang terbaik. Dibawah ini ada beberapa kriteria yang perlu diperhatikan diantaranya: -

Kesesuaian dengan fungsi keseluruhan

-

Terpenuhinya tuntutan yang tercantum dalam daftar spesifikasi

-

Dapat dibuat atau diwujudkan

-

Pengetahuan atau informasi tentang konsep yang bersangkutan memadai.

-

Kebaikan dalam kinerja dan kemudahan produksi

-

Kemudahan dirakit

-

Kemudahan perawatan

-

Faktor biaya

-

Segi keamanan dan kenyamanan

-

Kemungkinan pengembangan lebih lanjut


22

Tugas Akhir

01303-028

e. Pembuatan varian konsep Informasi lebih lanjut sangat diperlukan untuk pembuatan varian konsep yang akan dilakukan. Informasi ini dapat diperoleh dari : 1. gambar atau sketsa untuk melihat kemungkinan keserasian 2. perhitungan kasar berdasarkan asumsi yang dipakai 3. pengujian awal berupa pengujian model untuk menemukan sifat utama atau pendekatan kuantitatif untuk persyaratan kualitatif mengenai kinerja dari suatu produk jadi 4. konstruksi model untuk visualisasi dan analisis 5. analogi model dan simulasi yang sering dilakukan dengan bantuan komputer. 6. penelitian lebih lanjut dari literatur.

f. Evaluasi Evaluasi berarti menentukan nilai, kegunaan dan kekuatan yang kemudian dibandingkan dengan sesuatu yang dianggap ideal. Secara garis besar langkah – langkah yang ditempuh adalah sebagai berikut : 1.

Menentukan kriteria evaluasi yang di dasarkan pada spesifikasi yang dibuat.

2.

Pemberian bobot kriteria langkah ini merupakan kriteria yang dipilih mempunyai tingkat pengaruh yang berada pada tingkat varian konsep. Sebaiknya evaluasi di titik beratkan pada sifat utama yang diinginkan pada solusi akhir.


23

Tugas Akhir 3.

01303-028

Menentukan parameter kriteria evaluasi agar perbandingan setiap varian konsep dapat dilihat dengan jelas, maka dipilih suatu parameter atau besaran yang dipakai oleh varian konsep.

4.

Memasukan nilai parameter, sebaiknya harga yang dimasukan adalah harga nominal. Menentukan nilai keseluruhan varian konsep ( Determining overall weighing value/OWV).

5. Memperkirakan ketidak pastian evaluasi kesalahan evaluasi bisa terjadi disebabkan oleh beberapa hal, diantaranya : -

Kesalahan subyektif, seperti kurangnya informasi

-

Kesalahan perhitungan parameter

6. Apabila terdapat nilai OWV yang berdekatan dari 2 varian konsep, maka akan dilakukan evaluasi titik lemah dengan menggunakan metode evaluasi diatas , maka akan diharapkan akan diperoleh solusi yang cukup memuaskan.

2.2.5 Perancangan wujud Perancangan wujud dimulai dengan konsep produk teknik, kemudian dalam menggunakan kriteria teknik dan ekonomi, perancangan dikembangkan dengan menguraikan struktur fungsi kedalam struktur modul untuk memperoleh elemen – elemen pembangun struktur fungsi yang memungkinkan dapat dimulainya perancangan yang lebih rinci. Tahap perancangan wujud ini meliputi beberapa langkah perancangan, yaitu menguraikan menjadi modul – modul, memberi bentuk pada modul, memberi bentuk pada seluruh modul.


24

Tugas Akhir

01303-028

Pada langkah kerja ini dilakukan pengembangan rancangan atau layout dari modul – modul. Ukuran – ukuran geometri dan perincian – perincian lainnya mula – mula dicantumkan pada modul – modul utama, terbatas hanya untuk memeroleh modul yang terbaik. Hasil kerja yang diperoleh adalah rancangan awal dari modul – modul utama. Perancangan awal berbentuk gambar – gambar berskala, sirkuit, dan sebagainya.

2.2.6 Perancangan rinci. Tahap ini merupakan akhir metode perancangan sistematis yang berupa persentasi hasil. Pada langkah kerja ini, dilakukan pekerjaan – pekerjaan, merinci gambar akhir,termasuk gambar terperinci mengenai tiap – tiap bagian atau elamen dari produk. Merinci setiap data perakitan dan data – data lain yang berhubungan dengan persiapan produksi atau pembuatan. Pada tahap ini di evaluasi kembali untuk melihat apakah produk mesin atau sistem teknik tersebut sudah benar – benar memenuhi spesifikasi dan semua gambar – gambar dokumen produk lainnya telah selesai dan lengkap


25

Tugas Akhir

01303-028

2.2.7 Kriteria PDS KETENTUAN PERFORMA

KETENTUAN PABRIKASI

Fungsi – fungsi Penampilan Kehandalan Kondisi lingkungan Biaya ex-works Argonomik Kualitas Berat Kebisingan

Proses – proses Material Perakitan Kemasan Kuantitas Tanggal penyerahan

STANDAR PENERIMAAN Inspeksi Pengujian Standar – standar Hak paten

SPESIFIKASI DESAIN PRODUK (PDS) LAMPU KARBIT

KETENTUAN OPERASI

PENGURAIAN Standar – standar Peraturan hukum Kebijakan perusahaan Bahaya

Instalasi Penggunaan Pemeliharaan keamanan

Gambar 2.8. : Kriteria PDS (spesifikasi desain produk) (Ref. Ken Hurst : 18) •

Ketentuan performa

Fungsi – fungsi mungkin hanya satu fungsi tunggal yang dapat diberikan oleh sebuah produk yang akan di desain, tetapi itu tidak umum. Seringkali suatu produk memiliki beberapa fungsi yang dapat didentifikasi, dan dibagi mennjadi fungsi primer dan sekunder. Fungsi – fungsi ini dapat bervariasi sifatnya, sebagian diantaranya adalah fungsi mekanik, listrik, optik, termal, magnetik dan akustik. Fungsi primer sebuah mesin kendaraan adalah untuk menggerakan roda. Fungsi sekunder seperti memanaskan interior kendaraan dan menyokong generator, juga harus dicatat. UNIVERSITAS MERCU BUANA

26

Tugas Akhir

01303-028

Beban beban dapat dibagi menjadi beban primer dan beban konsekuensial. Beban – beban primer terutama disebabkan oleh fungsi yang diberikan. Goncangan dan getaran biasanya merupakan kosekuensi penggunaan produk tersebut. Beban konsekuensial, sering kali sangat sulit diukur tanpa adanya data empiris. Ketentuan performa yang ditetapkan harus dipenuhi dengan baik, dengan sejumlah performa lain untuk dilonggarkan ketentuannya. Estetika pada beberapa kasus, ketentuan ini tidak penting, khususnya jika alat atau struktur tersebut tidak untuk dilihat. Bagaimanapun, bagi banyak produk konsumsi, desain elegan yang bagus adalah perlu, untuk itu warna, bentuk, ukuran, dan tekstur harus disebutkan. Semua aspek yang terlihat harus sesuai dengan sifat alami produk dan merefleksikan citra korporat perusahaan. Pernyataan mengenai spesifikasi penampilan produk lebih bersifat kualitatif dari pada kuantitaif dan harus mengandung analogi kualitas produk atau objek alamiah. Teknik – teknik pembagianjuga dapat digunakan, yang mengindikasikan bahwa untuk keindahan estetika, bentuk apapun harus dapat dibagi menjadi dua pertiga dan sepertiga bagian. Kehandalan daya tahan umur desain, dengan pertimbangan adanya pemeliharaan rutin, harus disebutkan. Ini biasanya dinyatakan perjumlah siklus operasi dan bukan satuan waktu. Dalam cakupan jumlah siklus tersebut, tingkat kegagalan atau kerusakan acak yang dapat diterima (%) juga disebutkan. Untuk tingkat daya tahan suatu komponen yang tinggi dalam lingkungan yang terkontrol, seperti misalnya dalam sirkuit elektronik, umumnya disebutkan nilai MTTF (Mean Time To Failure) dan MTBF (Mean Time Between Failure). Jika kehandalan merupakan hal utama, nilai redundancy baik keadaan aktif ataupun sedang dicadangkan, harus disebutkan. Kehandalan sangat berkaitan dengan pemeliharaan, meskipun juka produk dinyatakan bebas pemeliharaan.


27

Tugas Akhir

01303-028

Kondisi lingkungan termasuk batas cakupan suhu, batas cakupan kelembaban, batas cakupan tekanan, kondisi lingkungan kimia dan magnetik dimana produk akan terekspos. Kondisi lingkungan pabrikasi, lingkungan penyimpanan dan pengirian serta kondisi – kondisi operasi perlu dipertimbangkan. Selain itu, jika ada batasan untuk fisik maka harus disebutkan. Batassan fisik biasanya ditentukan oleh area yang diperlukan saat produk beroperasi, tetapi seringkali ditentukan oleh pertimbangan pengiriman dan perakitan. Bentuk paling sederhana untuk menyatakan batasan kondisi lingkungan ini adalah berbentuk diagram yang menjadi bagian integral dari PDS. Biaya Ex – works Perusahaan – perusahaan menjual produk dengan harga maksimum yang dapat dibeli pasar, yang sering kali tidak ada kaitanya dengan biaya produksi. Maka biaya maksimum yang disebutkan dalam PDS yang harus dipertimbangkan oleh tim desain, adalah merupakan biaya produksi (ex – works) dan bukan harga jual. Ergonomi (faktor manusia) jika suatu prduk dimaksudkan untuk digunakan oleh manusia maka karakteristik pemakaiannya harus diperhitungkan. Desain dan fungsi produk serta pemakaiannya harus merefleksikan kemampuan operasional pengguna. Interface manusia dengan produk, sebagaimana tampak pada gambar

harus

disebutkan dengan seksama. Keputusan – keputusan diambil berdasarkan fungsi – fungsi yang dijalankan oleh produk dan akan semakin kompeks sebagai mana kemampuan mesin meningkat. Fungsi yang dijalankan oleh pengguna biasanya adalah melihat atau membaca panel, menginterpretasikannya dan mengambil keutusan serta melakukan aksi pengontrolan. Lingkungan dimana produk hendak dioperasikan harus disebutkan dengan terperinci. Sebagai contoh, jika produk sangat bising maka suatu sinyal suara yang harus


28

Tugas Akhir

01303-028

diinterpretasikan oleh pengguna bisa saja tidak terdengar. Anthropometrik adalah cabang dari ergonomik yang berkaitan dengan pengukuran tubuh dan umumnya mengklasifikasikan populasi pengguna antara persentil ke-5 dan ke-95 dalam berbagai aspek. Kontrol – kontrol harus beroperasi dengan cara yang logis atau cara yan diharapkan. Tmbol dan kontrol harus ditematkan ditempat yang mudah dijangkau oleh operator. Kualitas kualitas roduk harus memenuhi ketentuan pasar, dan kualitas semua komponen harus konsisten. Semua praktek harus sesauai dengan ketentuan proses pengerjaan komersial. Proses pengerjaan desain yang tegas harus digunakan jika memungkinkan. Semua material dan semua komponen harus baru dan bebas dari cacat. Berat dalam beberapa industri, seperti industri pesawat udara dan ruang angkasa, berat merupakan ketentuan yang paling penting. Bagaimanapun, ini tidak selalu menjadi masalah dan berat tidak selalu harus minimum. Umumnya, dalam setiap produk yang bergerak, berat yang lebih ringan merupakan suatu keuntungan, sementara untuk produk dimana stabilitas merupakan hal yang penting, berat ditentukan maksimum. Berat minimum umumnya berarti lebih sedikit material dan biaya produksi yang lebih rendah serta keuntungan – keuntungan ekonomi lainnya. Kebisingan batas kebisingan maksimum yang dapat dihasilkan oleh produk yang di desain, harus disebutkan. Peraturan hal ini berbeda dari satu negara dengan negara lainnya, sehingga standar yang berlaku di suatu negara tertentu, atau batas kebisingan maksimum negara tujuan ekspor harus disebutkan. Standar – standar ini mewakili tingkat kebisingan maksimum yang dapat diterma tetapi batas bawah dapat dicantumkan, misalnya agar dapat kompotitif.


29

Tugas Akhir

•

01303-028

Ketentuan pabrikasi

Proses fasilitas pabrikasi in – house serta kriteria sumberdaya eksternal harus disebutkan. Ketentuan kehandalan suatu pasokan dan kualitasnya harus disebutkan. Proses penyelesaian akhir yang khusus yang mungkin dibutuhkan juga harus disebutkan. Material material – material untuk prduk dan kemasannya juga harus dipertimbangkan, dengan kriteria pemilihan material ditentukan tanpa harus membatasi kerja tim desain secara berlebihan. Diantara kriteria - kriteria yang harus dipertimbagkan adalah korosi dan daya tahan, kemudahan terbakar, densitas, kekerasan, tekstur, warna, estetika, dan dapat tidaknya didaur ulang. Selain itu, peraturan undang – undang yang mengatur penggunaan bahan – bahan yang berbahaya harus dimasukan kedalam sesifikasi, jika relevan. Perakitan metode perakitan harus disebutkan, otomatis, manual atau assembly line. Laju pemasukan komponen untuk dirakit dan waktu yang dibutuhkan juga merupakan parameter – parameter yang penting. Spesifikasi tersebut juga harus berisi pernyataan – pernyataan menyangkut pembongkaran dan perakitan ulang yang paling mudah. Pengemasan dan pengiriman ukuran dan berat maksimum untuk kemudahan pengiriman harus disebutkan. Bentuk juga dapat menjadi faktor penting mengingat penyusunan produk dapat mengurang biaya pengiriman. Penyediaan kemasan yang sesuai, titik – titik penguncian atau pengikatan bagian – bagian ikatan yang rentan harus disebutkan untuk mencegah kerusakan selama pengiriman. Penting untuk memastikan bahwa produk – produk yang besar dapat dibongkar dan dirakit ulang dengan mudah untuk keerluan pengiriman. Biaya pengemasan dan pengiriman harus


30

Tugas Akhir

01303-028

ditambahkan ke biaya ex – works untuk memastikan agar produk tetap kompetitif dimana pun produk digunakan. Kuantitas perkiraan kuantitas produk yang hendak dijual kepasar bisa berdampak besar pada metode pabrikasi dan material – material yang digunakan. Hal tersebut harus dipertimbangkan dan ditentukan ditahap awal dengan hati –hati. Ketentuan ini khususnya mempengaruhi jenis peralatan pabrikasi yang dapat dipergunakan, dimana kwantitas produk yang besar membenarkan penggunaan peralatan pabrikasi yang mahal. Tanggal penyerahan jangka waktu yang dialokasikan untuk setiap tahap desain dan proses produksi harus realistis. Khususnya jika tanggal penyerahan telah disepakati dengan pelanggan dan biaya penanti untuk keterlambatan penyerahan sudah termasuk didalam kontrak. Oleh karena itu, tanggal dimana setiap tahap proses harus selesai, harus ditentukan diawal proyek. PDS suatu sistem tunggal yang kompleks, harus didesain dan diproduksi sesuai kontrak yang telah disepakati dan menyebutkan tanggal penyelesaian desain, pabrikasi, perakitan, pengujian, pemeriksaan dan serah terima instalasi lengkap yang dapat beroperasi sepenuhnya. •

Standar – standar penerimaan

Inspeksi tingkat pemenuhan standar harus disebutkan, sesuai peraturan yang relevan dan tujuan yang ditetapkan dalam PDS. Tingkat pemenuhan toleransi juga harus disebutkan dalam PDS. Pengujian metode verifikasi priduk harus disebutkan, beserta rencana waktu pelasanaan tes – tes yang dierlukan. Biasanya setelah penyelesaian produk, tahap uji penerimaan dilakukan dihadapan pelanggan. Seringkali tes – tes yang dilakukan meliputi interlock pengaman, tanggungan beban seperti kecepatan, konsumsi energi dan kehandalan. Sarana – sarana tes dan bentuk – bentuk tes yang ditentukan harus


31

Tugas Akhir

01303-028

sesuai dengan standar setempat. PDS harus mengandung pernyataan kebijakan tingkat pengujian, misalnya semua produk harus diuji pada tingkat pengujian sampel produk yang disepakati. Standar - standar standar bisa meliputi standar nasional, standar internasional dan standar perusahaan. bisa juga peraturan – peraturan, undang – undang dan kode praktek lain yang harus dipenuhi. Paten pencarian daftar paten merupakan hal penting untuk memastikan bahwa desain tersebut tidak sama atau tidak melaanggar klaim paten lain yang mungkin relevan. Paten merupakan sumber informasi yang berguna, khususnya ketika anda memulai suatu proyek baru tanpa memiliki pengalaman sebelumnya pada bidang tersebut. •

Penguraian

Standar standar setiap negara atau standar internasional mengenai penguraian produk – produk dan material – material harus disebutkan semuanya dalam PDS. Dampak – dampak sampah pembuangan atau hasil penguaraian harus dinyatakan. Sebagai contoh sebagian besar material plastik yang digunakan saat ini harus diidentifikasi disaat pencetakan komponen, sehingga daur ulang dan yang lebih penting penggunaan ulang (reuse) dapat dimungkinkan. Peraturan peraturan mengenai ketentuan penguraian produk harus disebutkan. Banyak pemerintah yang memprketat peraturan dengan pertimbangan untuk menjamin terjadinya daur ulang dan bukan metode penguraian lain, sehingga produsen bertanggung jawab untuk menerima produk – produk bekasnya dan kemudahan ketentuan penguraian telah disebutkan dari awal. Selain itu, peraturan hukum mensyaratkan bahwa semua material yang dipergunakan dapat diidentifikasi dengan mudah untuk kemudian dapat didaur ulang. Ini harus disebutkan.


32

Tugas Akhir

01303-028

Kebijakan perusahaan produk dengan dampak negatif lingkungan yang lebih sedikit dibandingkan produk – produk lain akan memiliki keuntungan marketing yang lebih tinggi. Produk tersebut juga mengandung periklanan perusahaan, yang juga meningkatkan daya saing. Bahaya potensi bahaya apapun yang dapat menimbulkan masalah dan kesulitan pada produk harus diidentifikasi dan disebutkan. •

Ketentuan operasi

Instalasi jika instalasi produk tergolong rumit, maka anduan instalasi harus disebutkan. Hal ini khususnya penting dalam kasus desain beberapa eralatan besar. Panduan harus meliputi konstruksi, perakitan, waktu yang dibutuhkan, instruksi – instruksi dan tingkat keahlian yang dibutuhkan untuk instalasi. Penggunaan biaya operasional produkyang harus diminialkan, terkadang lebih penting dari pada pembelian awal produk ,. Faktor – faktor yang mempengaruhi biaya tersebut harus disebutkan, seperti jumlah operator yang dibutuhkan, tingkat ketrampilan operator, harga suku cadang dan konsumsi energi maksimum, harus disebutkan. Operasi yang kontinu selama 24 jam sehari, serta banyaknya start atau stop dalam jangka waktu yang relevan harus disebutkan. terdapat suatu alternatif usulan untuk membagi biaya kedalam beberapa kategori dalam menentukan biaya operasional keseluruhan. Sumber daya yang diperlukan juga harus disebutkan. Ini bisa berupa mesin – mesin pembakaran manual, gravitasional, listrik, gas, air dan internal. Masing – masing harus disebutkan dengan tepat. Sebagai contoh daya listrik bisa berupa 3 fase dan 380 – 420 volt.


33

Tugas Akhir

01303-028

Pemeliharaan suatu kebijakan untuk meminimalkan interval pemeliharaan mesin, menyederhanakan

pemeliharaan,

memastikan

perakitan

ulang

yang

benar,

menyediakan berbagai suku cadang, harus disebutkan ditahap awal. Jika dibutuhkan pemeliharaan, perawatan atau emeriksaan rutin, maka interval dan kompleksitas harus disebutkan. Untuk menyederhanakan prosedur pemeliharaan, spesifikasi alat – alat khusus dan fitur pembongkaran harus disebutkan jika perlu. Tingkat keahlian seorang staf pemeliharaan juga harus disebutkan, jika perlu. Slot – slot harus dapat dilepaskan dengan mudah. Tingkat pelumasan juga harus disebutkan. Manual pengoperasian dan pemeliharaan harus disediakan. Pelumas otomatis perlu dipertimbangkan. Keamanan terdapat banyak standar, banyak peraturan dan kode praktek yang menentukan semua aspek keamanan suatu produk. Ini semua harus di sebutkan dalam PDS. Bila tidak terdapat standar, maka umumnya desain dibuat aman, misalnya tanpa ujung – ujung yang tajam, dan islator panel listrik direkatkan ke pintu. Jika langit – langit koridor lebih rendah 2 m maka harus ada tanda peringatan dan peredam benturan kepala harus disediakan. Pengaman dan eringatan harus disebutkan untuk menghindari bahaya bagi individu dan peralatan.


34

Tugas Akhir

01303-028

BAB III LAMPU KARBIT

3.1. Penanganan Bahan Bakar Karbit. Penerangan bahan bakar karbit memiliki banyak resiko yang dapat terjadi, diantaranya adalah : 1. Ledakan (tekanan gas yang berlebihan pada tabung) 2. Keadaan api yang tidak stabil terhadap goncangan 3. Bau yang tidak sedap pada bahan bakar Semua kelemahan yang terdapat pada alat penerangan berbahan bakar karbit ( lampu karbit) dapat di atasi dengan mengetahui spesifikasi detil bahan bakar karbit proses reaksi bahan bakar dan spesifikasi gas asetilin hasil dari raksi tersebut, adapun spesifikasi bahan bakar sebagai berikut : Kalsium karbida (CaC2) adalah persenyawaan antara 62,5 % kapur tohor atau calsium (CaO) dan 37,5 % carbon (C).


35

Tugas Akhir

01303-028

Persamaan reaksi karbit dengan air : CaC2 + 2H2O → Ca(OH)2 + C2H2

(

Ref.

Wikipedia

bahasa

Indonesia,

ensiklopedia

bebas.mht internet )

CaC2

disebut : Kalsium Karbida

2H2O

disebut : Air

Ca ( OH)2

disebut : Kapur Tohor

C2H2

disebut : Gas Asetilin

gambar 3.1: karbit

Dalam 1 gram CaC2 (Karbit) dapat menghasilkan 349 ml C2H2 (Gas Asetiline) Klasifikasi / spesifikasi detil gas asetilin : (Ref. Wikipedia: asetilin) Asetilena

Nama umum

Asetilena

Nama sistematis

Etuna

Rumus kimia

C2H2

Massa molar

26.0373 g/mol

Angka CAS

74-86-2

Massa jenis

1.09670 kg/m3 (gas)

Temperatur autosulutan

305 °C

Ambang ledakan

2.5–82%

Temperatur maksimum pembakaran

3300 °C

Titik lebur

-84 °C

Titik didih

-80.8 °C

SMILES

C#C


36

Tugas Akhir

01303-028

NFPA 704 4 0 3 PubChem

6326

EINECS

200-816-9

Gas asetilena akan dimanfaatkan sebagai cahaya lampu karbit, karena asetilin adalah gas yang mudah terbakar dan tergolong gas berbahaya. Gas tersebut dapat dinyalakan dengan sulutan api. Setelah mengetahui spesifik detail karbit serta proses reaksinya kita dapatkan mengetahui kekuatan serta bahayanya, untuk menghindari hal – hal yang tidak diinginkan diperlukan suatu alat atau konstruksi tabung karbit yang dapat menahan atau mencegah bahaya karbit, seperti temperatur, tekanan dan daya ledak gas (hasil reaksi karbit). Selain itu perlu adanya ukuran yang tepat atau tidak berlebihan dalam penggunaan bahan bakar karbit ada proses peneranagan. Tempat penyimpanan karbit supaya aman dan tidak habis menjadi tepung atau kapur tohor dapat di letakkan pada tempat yang tertutup rapat atau pada rendaman minyak tanah (kerosin). Dalam rendaman minyak tanah (kerosin) karbid tidak dapat bereaksi dikarenakan tidak terdapatnya oksigen (O2) pada minyak tanah , nama kimia minyak tanah adalah kerosin dengan rumus kimia C9 sampai C14 merupakan golongan alkana karena hasil proses terjadinya minyak tanah dengan penyulinan minyak bumi dengan dipanaskan mencapai temperatur 174 - 275°C. Aklana memiliku rumus umum yaitu Cn H2n+2 , jadi apabila C9 = C9 H20 sedangkan alkuna memiliki rumus Cn H2n-2.


37

Tugas Akhir

01303-028

Tabel 3.1 : Jenis - jenis bahan bakar tambang : Nama Liquified Petroleum gas (LPG) Gasolin Kerosin Gas oil Bitumen premik

Rantai Karbon C1 ‐ C4 C4 ‐ C12 C13 ‐ C15 C15 ‐ C19 C50

Titik Didih 25°C 20 ‐ 200°C 174 ‐ 275°C 200 ‐ 400°C Padat

Kegunaan Sebagai sumber panas gas Sebagai bahan bakar mobil Sebagai parafin, bahan bakar jet dan petrokimia. Sebagai bahan bakar mesin pabrik Bahan baku pembuatan jalan Sebagai bahan bakar mobil

Tabel 3.2 : Sifat fisik alkana: Rumus CH4 C2H6 C3 H8 C 4H10 C5H12 C6H14 C7H16 C8H18 C9H20 C10H22 C18H38

Nama metana etana Propana n ‐ butana isobutana n ‐ pentana isopentana n ‐ heksana n ‐ heptana n ‐ oktana n ‐ nonana n ‐ dekana n ‐ oktadekana

Mr TD°C Wujud 16 ‐161,5 Gas 30 ‐88,6 Gas 44 ‐42,1 Gas 58 ‐0,5 Gas 58 ‐11,7 Gas 72 36,1 Cair 72 27,9 Cair 86 68,7 Cair 100 98,4 Cair 114 125,7 Cair 128 150,8 Cair 142 174,1 Cair 254 .... Padat

Tabel 3.3 : Sifat fisik alkuna:

Rumus C2H2 C3H4 C4H6 C5H8 C6H10 C7H12 C8H14 C9H16 C10H18

Nama etuna Propuna n ‐ butuna n ‐ pentuna n ‐ heksuna n ‐ heptuna n ‐ oktuna n ‐ nonuna n ‐ dekuna

Mr 26 40 54 68 82 96 110 124 138

Persamaan kimia antara karbit dengan minyak tanah adalah : Karbit + alkana menjadi kapur tohor + alkuna CaC2 + C13H28

Ca + C15H28

3.2. Konsep Pembakaran Pembakaran atau reaksi karbit yang diterapkan alat penerangan lampu karbit adalah dengan cara mengisikan karbit dalam bejana yang tertutup rapat lalu dicelupkan ke air, jadi air sedikit demi sedikit akan masuk kedalam bejana tertutup melalui proses kelembaban. proses reaksi kimianya adalah sebagai berikut :


TD°C ‐84 ‐23 9 40 72 9 126 ‐ 182

38

Wujud Gas Gas Gas Cair Cair Cair Cair Cair Cair

Tugas Akhir

01303-028

CaC2 + 2H2O → Ca(OH)2 + C2H2 ......................(Ref. Suharto, hal: 85) Pembakaran yang digunakan adalah pembakaran stoikkhiometrik yaitu pembakaran yang semua atom dari pengoksidasi (``oxsidizer``) bereaksi secara kimia untuk timbul dalam berbagai produk.

3.2.1. Kebutuhan Udara Pada Proses Reaksi Seperti disebutkan diatas bahwa pembakaran adalah reaksi bahan baker dengan oksigen, yang diambil dari udara. Udara sendiri mempunyai komposisi : Oksigen

: 21,00%

Nitrogen

: 78,05%

Argon

: 0,95%

Oksida karbon : 0,03% Dengan melihat komposisi diatas kadar argon dan oksida yang cukup kecil sehingga komposisi udara biasanya dinyatakan terdiri dari 21% oksigen dan 79% nitrogen ( perbandingan Volume ). Untuk dapat mengevaluasi udara pada proses pembakaran reaksi maka perlu terlebih dahulu diketahui prosentase massif dari unsur-unsur yang terkandung pada bahan bakar ( C,H,N,S ) khusus hidrokarbon hanya terdiri dari H dan C Misalkan prosentase massif dari masing-masing unsur adalah sebagai berikut : Karbon ( C )

: A%

Hidro karbon ( H )

: B%

Oksigen ( O )

: C%


39

Tugas Akhir

01303-028

Dalam mengevaluasi kebutuhan udara biasanya kebutuhan udara biasanya didasarkan pada kebutuhan udara agar reaksi pembakaran terjadi secara sempurna, dari perbandingan komposisi unsur secara massif tersebut dapat pula ditentukan formulasi fiktif bahan bakar CxHyOz, maka untuk satu kilogram bahan bakar hargaharga x,y,z dapat ditentukan dengan reaksi stoikimetrik sebagai berikut : CxHyOz { x+ ¼ ( y-2z ) } { O2 + 3, 76N2 }- xCO2 + y/2 H2O + { x + ¼ ( y-2z ) } 3,76N2 Sehingga untuk formula fiktif CxHyOz udara yang diperlukan untuk pembakaran adalah sebesar : { x + 1 / 4( y − 2 z )}{O 2 + 3,76 N 2 }

Reaksi stoikiometri untuk Gas Asetilin ( C2H2) adalah : C 2 H 2 + ( 2 + 2 / 4 )O 2

2

CO + 2 / 2 H 2O

Bila udara digunakan sebagai sumberenergi oksigennya maka reaksi dapat ditulis : C2 H 2 + ( 2 + 2 / 4)O 2 + 3,76 ( 2 + 2 / 4) N 2

atau C2 H 2 + 2,5O 2 + 3,76( 2,5) N 2

2CO 2 + 2 / 2 H 2 O + 3,76( 2 + 2 / 4) N 2 2CO2 + H 2O + 3,76( 2,5) N 2

3.2.2. Nilai Kalor Reaksi Karbit Teori proses kalor reaksi karbit merupakan gabungan yang cukup kompleks dari berbagai disiplin seperti thermodinamika, kinematik kimia, mekanika fluida, perpindahan panas dan massa serta ilmu material. Pada tugas akhir ini hanya akan membahas mengenai konstruksi lampu karbit yang baik dalam menerima suatu keadaan apapun. Lampu karbit menggunakan berbahan bakar karbit dengan komponen penyusun sebagian besar senyawa hidrokarbon ( C dan H ) dan sejumlah kecil


40

Tugas Akhir

01303-028

senyawa lain. Pembakaran bahan bakar dapat diartikan sebagai reaksi antara bahan karbit dengan udara, dimana menghasilkan uap air dan CO2 serta membebaskan panas. Balans energi atas dasar per satuan mol bahan bakar adalah : ĤR =ĤP + Q .................. (Wiliam C : hal 385) Bahan bakar Produk Udara ĤR

ĤP

Q Gambar 3.2 : Suku – suku energi adalah per mole bahan bakar. Q adalah nilai pemanasan atau panas reaksi dari bahan bakar jadi persamaan panas reaksi bahan bakar adalah Q° = Ĥ°R - Ĥ°P .................. (Wiliam C : hal 386) Untuk mengetahui H°R dan H°P dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut : Ĥ°P = (Σi Ni ĥi)produk

.................. (Wiliam C : hal 386)

Ĥ°R = (Σi Ni ĥi)reaktan Bila pada bahan pembakaran sempurna, air yang terjadi pada uap maka nilai kalor yang dihasilkan disebut nilai kalor bawah ( Nkb ), sedangkan bila wujudnya cair disebut nilai kalor atas ( Nka ). C2 H 2 + 2,5O 2 + 3,76 ( 2,5) N 2

2CO2 + H 2O + 3,76( 2,5) N 2

Menggunakan data entalpi dari tabel B.12, Ĥ°R = 1x (97.495) + 2,5 x 0 + 3,76 (2,5) x 0 = 97.495 Btu/lbmol bahan bakar Ĥ°P = 2 ( - 169,183) + 1 x ( 122. 976 ) + 3,76 (2,5) x 0 = - 461.342 Btu/lbmol bahan bakar Disini H2O dipandang sebagai cairan. Jadi , Q° = 97.495 – ( - 461.342) = 558.837 Btu/lbmol bahan bakar Nka (Nilai kalor atas ) adalah 558.837 Btu/lbmol UNIVERSITAS MERCU BUANA

41

Tugas Akhir

01303-028

Entalpi molal uap air pada 25°C atau 77°F (standar temperatur ruangan ). Dari tabel B.1a, dengan interpolasi, hfg = 1050,0 Btu/lbm pada 77°F ĥfg = 1050,0 x 18,016 = 18.917 Btu/lbmol jadi, untuk uap air pada tingkat keadaan referensi standar, ĥ° = -122.976 + 18.917 = -104.059 Btu/lbmol Dengan uap air terdapat dalam berbagai produk, Ĥ°P = 2 ( - 169,183) + 1 x ( -104.059 ) = - 442.425 Btu/lbmol Sehingga Nilai kalor bawah (Nkb) adalah Nkb = (97.495) – ( - 442.425) = 539.92 Btu/lbmol bahan bakar Seringkali berbagai harga nilai persamaan dikutip dengan basis massa. Karena massa molal asetilin adalah 26,04 lb/lbmol, nilai kalor bawah daat dinyatakan sebagai Nkb =

539.92 : 26,04

= 20,734 Btu/lbm

Dalam berbagai satuan SI, entalpi pembentukan air dalm bentuk cair adalah -286.022 kJ/lbmol. Karena ada 25°C, hfg = 2442,3 kJ/kg, diperoleh, ĥ

ĥfg = 2442,3 x 18,016 = 44.000 kJ/kgmol

Jadi untuk uap air pada 25°C, ĥ° = - 286.022 + 44.000 = - 242.021 kJ/kgmolĥ Jadi Nkb asetilin adalah Nkb =

1.428.494 : 26,04

= 54.857 kJ/kg.

Nka = 21,460 Btu/lbm bahan bakar atau 56.777 kJ/kg bahan bakar Nkb = 20,734 Btu/lbm bahan bakar atau 54.857 kJ/kg bahan bakar


42

Tugas Akhir

01303-028

3.3 Design (Perancangan) Dalam mendesain atau perancangan suatu alat perlu banyak perhitungan dan pertimbangan yang matang agar hasil yang didapat bisa memuaskan kita dalam faktor keamanan , praktis penggunaannya, mudah dalam perawatan dan yang penting adalah kualitas nya. Adapun gambaran tentang desain atau perancangan alat penerangan berbahan bakar karbit adalah sebagai berikut : 11.

1. 2.

4. 3. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

Gambar 3.3 : Design Lampu Karbit


43

Tugas Akhir

01303-028

Keterangan gambar : 1. Api

7.

Tabung bahan bakar karbit (CaC2)

2. Spuyer

8.

Air (H2O)

3. Keran pengatur

9. Bahan bakar karbit (CaC2)

4. Pipa tambahan

10. Tabung Air (H2O)

5. Tinggi air

11. Lubang spuyer

6. Gas Asetilin (reaksi karbit dengan air)


44

Tugas Akhir

01303-028

BAB IV KONSTRUKSI LAMPU KARBIT

4.1 RENCANA KONSTRUKSI Rencana adalah suatu hal yang penting dalam setiap melakukan apapun. Dengan dibuatnya alat lampu penerangan (lampu karbit), bertujuan agar lampu karbit dapat bermanfaat sebagai pencahayaan dikala terjadi pemadaman listrik atau suasana gelap gulita. Berhubung bahan bakar minyak tanah yang sulit dicari pada masa – masa sekarang ini. Selain itu rencana konstruksi lampu karbit adalah merumuskan suatu cara tercipta lampu karbit dengan bentuk, kwalitas yang baik, daya tarik yang tinggi dipasaran dan cocok pada lingkungan serta aman dalam penggunaan lampu karbit yang berlandaskan kepada alat yang praktis, ringan serta ekonomis. Untuk mendapatkan alat yang baik serta aman, maka suatu alat memerlukan bagian yang penting atau komponen – komponen utama dari lampu karbit antara lain :


45

Tugas Akhir

01303-028

Alat – alat atau bagian dari komponen penerangan a. tabung bahan bakar karbit.

Gambar 4.1 : Tabung karbit Tabung bahan bakar karbit sengaja dibuat dari bahan kaleng berbahan tipis karena dengan menggunakan kaleng yang memiliki ketebalan yang tipis akan mempermudah penyerapan air (kelambaban) kedalam tabung bahan bakar. Tabung bahan bakar ini berisikan karbit atau kalsium karbida yang tertutup rapat. b. tabung air

Gambar 4.2 : Tabung air tabung air yang digunakan adalah berbahan kaca transparan dengan berbahan kaca transparan kita dapat memantau kondisi atau keadaan air tersebut baik dalam pengambilan data maupun kewaspadaan terhadap ketinggian air yang semestinya. Tabung air ini merupakan tabung biasa yang banyak beredar di pasaran dan biasa orang Indonesia bilang teko hanya saja memiliki bentuk atau dimensi yang cukup, baik dari tinggi , diameter, dll.


46

Tugas Akhir

01303-028

c. kran Volume gas

Gambar 4.3 : Kran kran volume gas yang dipakai menggunakan sistem putar karena dengan menggunakan sistem putar kita dapat mempertimbangkan pengeluaran gas secara akurat dan tepat. Fungsi dari kran volume gas asetilin ini sangat menentukan suatu kadar keterangan cahaya yang dipancarkan alat penerangan berbahan bakar karbit. Kran pada alat penerangan ini selain berfungsi sebagai mana dijelaskan diatas juga sebagai pemadaman api saat alat penerangan ini sudah selesai dalam penggunaannya. d. spuyer atau pipa gas

Gambar 4.4 : Spuyer Spuyer dan pipa gas memiliki fungsi sebagai alat penyaluran gas asetilin, sedangkan lubang spuyer berguna sebagai penyembur gas asetilin letaknya pada bagian ujung atas spuyer hal ini memiliki arti penting dalam penyalaan alat penerangan.


47

Tugas Akhir

01303-028

4.2 TABUNG BAHAN BAKAR KARBIT Tabung bahan bakar karbit haruslah aman dan kuat serta harus dapat mencegah terhadap suatu kemungkinan yang terjadi pada bahan bakar (sisi negatif). Tabung bahan bakar yang dipergunakan dalam lampu karbit adalah tabung yang berukuran kecil supaya tidak terlalu bahaya dalam penggunaannya juga mudah penanganannya.Tabung di design dengan ukuran yang cukup untuk penyalaan lampu karbit selama ± 3 jam aktif. Tabung bahan bakar karbit merupakan bagian utama yang penting dalam pengamatan atau perhatian khusus karena bahan bakar karbit yang telah breaksi menjadi gas asetilin tidak boleh keluar dari tabung bahan bakar terkecuali pada lubang sepuyer. untuk itu tabung bahan bakar harus kuat terhadap tekanan, temperatur dan korosi serta tidak lepas perawatan scara rutin dalam setiap pemakaian lampu karbit.

4.3 PEMILIHAN MATERIAL Untuk dapat menghasilkan suatu produk yang berkualitas dan aman perlu adanya peninjauan kekuatan dari bahan yang dipergunakan (analisa kekuatan bahan). Selain itu pemilihan material yang tepat dapat memperpanjang umur pemakaian suatu produk serta tahan terhadap tekanan, temperatur dan sifat korosi disegala musim yang timbul saat lampu karbit sedang aktif. Pemilihan material yang tepat dapat menentukan kwalitas lampu karbit, untuk mendapatkan kwalitas yang baik pada lampu karbit ini maka harus memenuhi syarat antara lain :


48

Tugas Akhir

01303-028

1. Sifat mekanis : a. Sifat plastis Adalah kemempuan suatu logam atau bahan dalam keadaan padat untuk dapat diubah bentuk yang tetap tanpa pecah. b. Sifat penekanan c. Sifat pada pembebanan dinamis Bahan yang dibebani secara dinamis akan lelah dan patah, meskipun dibebani dibawah kekuatan statis. Kelelahan adalah gejala patah dari bahan disebabkan oleh beban yang berubah – ubah. Kekuatan kelelahan suatu logam adalah tegangan bolak - balik tertentu yang dapat ditahan oleh logam itu sampai banyak balikan tertentu. Sementara itu, batas kelelahan adalah tegangan bolak – balik tertinggi yang dapat ditahan oleh logam itu sampai banyak balikan tak terhingga. d. Sifat Kekerasan Adalah ketahanan bahan terhadap deformasi plastis karena pembebanan setempat pada permukaan berupa goresan atau penekanan. Sifat ini banyak hubungannya dengan sifat kekuatan, daya tahan aus dan kemampuan dikerjakan dengan mesin ( mampu mesin ). Cara pengujian kekerasan ada tiga macam yaitu : 1. Goresan, 2. Menjatuhkan bola baja, dan 3. Penekanan.


49

Tugas Akhir

01303-028

2. Sifat fisik Sifat fisik adalah sifat bahan karena mengalami peristiwa fisika, seperti adanya pengaruh panas dan listrik. a. Sifat karena pengaruh panas antara lain mencair, perubahan ukuran dan struktur karena proses pemanasan. b. Sifat listrik yang terkenal adalah tahan dari suatu bahan terhadap aliran listrik atau sebaliknya sebagai daya tahan listrik. 3. Sifat kimia Sifat kimia dari suatu bahan yang mencakup kelarutan bahan tersebut pada larutan, basa atau garam dan pengoksidasian bahan tersebut. Hampir semua sifat kimia erat hubungannya dengan kerusakan (deterisasi) secara kimia. Kerusakan tersebut berupa gejala korosi dan ketahanan beban terhadap serangan korosi. Hal ini sangat penting dalam praktek.

Dari persyaratan diatas maka, material yang digunakan adalah jenis logam tahan karat atau korosi karena logam tersebut memiliki karakter yang kuat dalam hal keamanan alat penerangan lampu karbit. Adapun Logam yang diguankan adalah : 1. Bahan kuningan pada spuyer dan kran 2. Bahan kaca transparan pada tabung air 3. Bahan plastik dan aluminium campuran pada tabung karbit Selain berbahan dasar logam ada pula bahan material yang menggunakan kaca yaitu tabung air yang tembus pandang (transparan) sebagai pemantau ukuran air yang digunakan serta bahan karet sebangai perapat tabung karbit.


50

Tugas Akhir

01303-028

4.4 PEMILIHAN KONSTRUKSI Konstruksi adalah suatu hal yang penting dari suatu produk atau benda, agar dapat terlihat menarik serta dimensi atau besar suatu produk yang simpel dan praktis sangat menguntungkan konsumen. Konstruksi lampu karbit sangat beragam model tetapi semua itu harus ada perhitungan baik dari segi ekonomis, efisien, simple, dan lain – lain.

Tipe atau model dalam penerapan lampu karbit ini, adalah sebagai berikut : 1. Tempat bahan bakar karbit dengan bentuk tabung. 2. Spuyer dengan ukuran lubang sembur api 0,5 mm. 3. Kran dengan volume ¼ putaran 4. Model teko kecil tempat penampung air

Adapun keinginan atau target alat adalah sebagai berikut : 1. Ekonomis 2. Ringan 3. Praktis

Bentuk adalah seni yang mudah di tangkap oleh pikiran jadi bentuk sangat penting dalam konsep pembuatan alat. Dimensi (ukuran) yang ditentukan alat penerangan lampu karbit antara lain :


51

Tugas Akhir

01303-028

1. Spuyer

Gambar 4.5 : Spuyer Dimensi : Tinggi = 60 mm; diameter luar = 12 mm; diameter lubang api = 0,5 mm; tebal = 3 mm. 2. Kran

Gambar 4.6 : Kran Kran kompresor dengan ukuran ¼ in. 3. Tabung karbit

Gambar 4.7 : Tabung karbit Tabung karbit dibagi menjadi 2 yaitu : a. Tabung kaleng : minuman kaleng larutan cap kaki tiga

Gambar 4.8 : Tabung kaleng Dimensi : Tinggi = 8 cm; diameter = 6,6 cm; tebal = 0,2 mm. UNIVERSITAS MERCU BUANA

52

Tugas Akhir

01303-028

b. Tabung plastik : botol sakatonik liver

Gambar 4.9 : Tabung Plastik Dimensi : Tinggi = 4,5 cm; diameter = 6,5 cm; tebal = 1 mm 4. Perekat anti bocor sambungan tabung karbit : karet ban dalam sepeda motor.

Gambar 4.10 : Karet ban dalam sepeda motor 5. Tabung air : teko kaca kecil

Gambar 4.11 : Tabung air Dimensi : Tinggi = 135 mm; diameter = 123 mm; tebal = 2,2 mm


53

Tugas Akhir

01303-028

Gambar atau bentuk hasil rakitan alat penerangan lampu karbit :

Gambar 4.12 : hasil konstruksi alat penerangan berbahan bakar karbit


54

Tugas Akhir

01303-028

Perawatan alat Setiap objek apa pun itu supaya dapat terlihat baik dan berfungsi sebagai mana mestinya perlu dilakukan perawatan yang baik. Perawatan alat penerangan ini membutuhakan 2 tahap : 1. Pembersihan alat penerangan berbahan bakar karbit dapat dilakukan pemeliharaan kebersihan pada tempat - tempat khusus yang memiliki arti besar dalam proses penggunaannya. Tempat – tempat yang harus dibersihkan tersebut adalah lubang spuyer tempat api menyala harus dalam kondisi berlubang ( tidak tersumbat ) dapat dibersihkan dengan jarum berdiameter kecil dengan hati – hati tidak merubah besar lubang tersebut, tabung karbit harus dibersihkan dalam setiap selesai penggunaan, saklar harus tetap pada kondisi terbuka dan dijaga supaya tidak sulit penggunaannya oleh karena itu berikan pelumasan pada bagian yang bergesekan, dan tabung air supaya diperhatikan ketinggian airnya menurut batasnya. Pembersihan dapat juga dilakukan sebelum dipergunakan demi keselamatan anda.

2. Pemeriksaan Kecelakaan sering terjadi karena beberapa faktor, salah satu penyebab terbanyak adalah kurangnya pemeriksaan pada alat – alat yang ingin dipakai. Alat penerangan berbahan baker karbit ini perlu dan sangat penting dalam pemeriksaan terutama pada sambungan – sambungan yang mengalami kebocoran gas asetilin dan beberapa tempat khusus yang harus diperiksa seperti pada bagian pembersihan di bagian atas ( no.1 )


55

Tugas Akhir

01303-028

BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan Dari penjelasan – penjelasan yang diterangkan pada bab – bab sebelumnya dapat disimpulkan bahwa konstruksi lampu karbit memiliki dimensi sebagai berikut : 1. Tabung karbit, dibagi atas dua kubuh : a. Kubuh atas bermaterial plastik *Titik leleh = 190 – 200 °C Dimensi : -

Tinggi

= 47 mm

-

Diameter

= 65 mm

-

Tebal

= 1 mm

b. Kubuh bawah bermaterial kaleng atau logam aluminium *Titik leleh = 660,32 °C ; titik didih = 2519 °C Dimensi : -

Tinggi

= 42 mm

-

Diameter

= 66 mm

-

Tebal

= 0,2 mm


56

Tugas Akhir

01303-028

*Tabung bahan bakar memiliki perhatian khusus dalam pemilihan material terhadap serangan korosi, tingkat kelembaban serta tahan terhadap tekanan dan temperatur reaksi bahan bakar.

2. Tabung air material kaca *Titik didih air pada tekanan 1 atm, suhu 25°C = 100 °C Dimensi : -

Tinggi

= 136 mm

-

Diameter

= 123 mm

-

Tebal

= 2,2 mm

3. Spuyer material kuningan *titik leleh = 1281 °C. Dimensi : -

Tinggi

= 60 mm

-

Diameter luar

= 12 mm

-

Diameter lubang api

= 0,5 mm

-

Tebal

= 3 mm

4. Kran material kuningan Dimensi : -

Tinggi

= 30 mm

-

Diameter luar

= 16 mm

-

Tebal

= 3,5 mm

5. Ketinggian api ideal

= 3 – 4 cm


57

Tugas Akhir

01303-028

6. Nilai kalor reaksi bahan bakar dibagi menjadi 2 yaitu : 1. Nka (Nilai kalor atas)

= 56,777 kJ/kg bahan bakar

2. Nkb (Nilai kalor bawah)

= 54,857 kJ/kg bahan bakar

7. 0,5 ons bahan bakar karbit dapat dimanfaatkan menjadi sinar pencahayaan dengan menggunakan alat penerangan berbahan bakar karbit selama 1,5 jam. 8. Air yang dibutuhkan dalam tabung air = 500 ml.

5.2. Saran

Disarankan untuk lebih hati – hati dalam penyimpanan bahan bakar sebaiknya diletakkan ditempat atau wadah yang tertutup rapat agar bahan bakar karbit tidak habis atau melebur menjadi kapur tohor. Dalam penggunaan dan penyimpanan lampu karbit serta bahan bakar karbit harap dijauhkan dari jangkauan anak – anak. Periksa keadaan tabung bahan bakar dan komponen lainnya ( lampu karbit ) sebelum di pergunakan. Berikan air yang berkualitas baik ( air mineral atau air pam ) kedalam tabung atau tempat air sesuai batas air yang ditetapkan. Setelah bahan bakar karbit ditempatkan pada tabung karbit pastikan tabung tersebut telah benar – benar rapat pada sambungan tabungnya. Berhati – hatilah dalam penyalaan atau penyulutan api pada lubang spuyer haruslah menunggu ± 3 menit hingga gas asetilin keluar dengan tekanan konstan atau stabil. Bersihkan tabung karbit dari lumpur atau endapan kapur tohor setelah selesai penggunaan alat penerangan lampu karbit.


58

Tugas Akhir

01303-028

DAFTAR PUSTAKA

1. William C. Reynolds, “Termodinamika Teknik”, Erlangga, Jakarta, 1982. 2. Sutarsa,Tatang. “Kimia 1 Smu”, Yudhistira, Jakarta, 1994. 3. Suharto, “ Teknologi Pengelasan Logam”, Rineka cipta, Jakarta, 1991. 4.

Kenyon W, “Dasar – dasar pengelasan”, Erlangga, Jakarta, 1985.

5. Ken hurst, “Prinsip – prinsip perancangan teknik”, Erlangga, Jakarta, 2006. 6. Sukarmin, “Lambang Unsur dan Persamaan Reaksi”, Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta, 2004, www.wikipedia.com


59

Tugas Akhir

01303-028

LAMPIRAN

Material yang digunakan : Informasi umum

Informasi Lain

Nama, lambang, nomor atom

aluminium, Al, 13

Pembenahan magnetik

paramagnetik

Deret kimia

logam miskin

Keterhambatan elektris

(20 °C) 26,50 nΩ·m

Golongan, periode, blok

Konduktivitas termal

(300 K) 237 W·m−1·K−1

13, 3, p

Ekspansi termal

(25 °C) 23,1 µm·m−1·K−1

keperakan

Kecepatan suara (thin rod) (suhu kamar) 5000 m·s−1 Modulus Young

70 GPa

Modulus geser

26 GPa

Modulus limbak

76 GPa

Rasio Poisson

0,35

Konfigurasi elektron [Ne] 3s2 3p1

Kekerasan Mohs

2,75

Elektron per kelopak 2, 8, 3

Kekerasan Viker

167 MPa

Kekerasan Brinell

245 MPa

Nomor CAS

7429-90-5

Penampilan Berat atom standar

26,9815386(13) g·mol−1

Sifat fisika Fase

solid

Densitas (mendekati suhu kamar)

2,70 g·cm−3

Densitas cairan pada titik didih

2,375 g·cm−3

Titik leleh

933,47 K ( 660,32 °C, 1220,58 °F )

Titik didih

2792 K ( 2519 °C, 4566 °F )

Bahang beku

10,71 kJ·mol−1

Bahang penguapan

294,0 kJ·mol−1

Kapasitas bahang

( 25 °C ) 24,200 J·mol−1·K−1

Tekanan uap aluminium P/Pa


1

10

100

1 k 10 k 100 k

pada T/K 1482 1632 1817 2054 2364 2790

60

TUGAS AKHIR PERENCANAAN KONSTRUKSI ALAT PENERANGAN BERBAHAN BAKAR KARBIT

Recommend Documents