Jurnal Vol. 6 No. 2.pdf

SUSUNAN DEWAN REDAKSI JURNAL ILMIAH SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI NASIONAL (STITEKNAS) JAMBI Diterbitkan oleh: Lembaga Penelitian dan Pengabdian pada Masyarakat Stiteknas Jambi Pelindung: Ketua Sekolah Tinggi Teknologi Nasional Jambi Penasehat: Pembantu Ketua I Pembantu Ketua II Ketua Jurusan Teknik Mesin Ketua Jurusan Teknik Industri Penanggung Jawab: Ir. Generousdi, M.T (Ketua Lembaga Penelitian dan Pengabdian Pada Masyarakat) Pimpinan Redaksi Zainal Abadi, S.Pd., M.Eng Sekretaris Redaksi: Adriyan, S.T.,M.T Anggota Redaksi: Marfizal, M.T Novrianti,M.Si Qory Handayani, M.Si Sufiyanto,M.T Heriyanto, S.E Mitra Bestari (sebagai penelaah ahli substansi artikel): Prof. Drs. H. Sutrisno, M.Sc., Ph.D (Universitas Jambi) Ir. Generoudi, M.T (STITEKNAS Jambi) Ristanto, S.Pd., M.Hum (Kantor Pusat Bahasa dan Kementerian Pendidikan Nasional Jambi) Alamat Redakasi/Penerbit: Lembaga Penelitian dan Pengembangan pada Masyarakat Sekolah Tinggi Teknologi Jambi. jl. Pattimura No. 100 kel. Rawasari Kec. Kota Baru Kota Jambi Telp. 0741-62626 fax. 0741-62626 Website : http://www.stiteknas-jambi.ac.id Email : info@stiteknas-jambi.ac.id JURNAL ILMIAH SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI NASIONAL JAMBI Volume 6 No. 2, Juni 2016 DAFTAR ISI Penulis Utama Generusdi, Jatmiko Edi Siswanto, dan Halil Zainal Abadi, Lasro Tua Sitohang, dan Nurmansyah M. Ficky Aprianto, Zainal Abadi, dan Amalan Rambe Jatmiko Edi Siswanto, Afrizal, Muhamad Sidik Zainal Abadi, Lasro Tua Sitohang, dan Pandhu Prasetyo Generousdi, M. Ficky Afrianto, dan M.Ryo Rizky Deninda Marfizal, M. Ficky Aprianto, dan Trimo Jatmiko Edi Siswanto, Afrizal, dan M. Hendra Judul Analisis Pengaruh Material Burner Stainless Steel dan Besi Terhadap Efisiensi Pembakaran Gas LPG Halaman 1-7 Analisis Perpindahan Panas Pada Proses Pengeringan Lembaran Tisu di Tissue Machine PT. Lontar Papyrus Pulp Paper Industry 8-17 Pemanfaatan Serbuk Gergaji Sebagai Bahan Bakar Biomassa Menggunakan Sarana Alat Masak Penghasil Panas Tinggi 18-34 Analisis Pengaruh Perubahan Beban Output Terhadap Efisiensi Boiler di PTP. VI Bunut Sungai Bahar II 35-42 Analisis Proses Dewatering pada Suction Press Roll Tissue Machine di PT. Lontar Papyrus Pulp And Paper Industry. 43-48 Perancangan Alat Uji Tarik Untuk Baja Karbon Rendah AISI 1018 49-57 Analisis Performa Turbin Gas Sebelum dan Sesudah Cleaning Compressor Pada Pembangkit Listrik di PLTG Payo Selincah Pengujian Alat Pemanas Air Tenaga Surya Menggunakan Kolektor Surya Plat Datar 58-70 71-78 Jurnal Volume 6 No 2, No ISSN 2089-1873 (PDII-LIPI) ANALISIS PENGARUH MATERIAL BURNER STAINLESS STEEL DAN BESI TERHADAP EFISIENSI PEMBAKARAN GAS LPG Generusdi, Jatmiko Edi Siswanto, dan Halil Program Studi Teknik Mesin Sekolah Tinggi Teknologi Nasional Jambi Abstrak Program konversi minyak tanah ke LPG merupakan program pemerintah yang mulai dilaksanakan tahun 2007. Bahan bakar kompor LPG yang notabenenya merupakan bahan bakar fosil yang sumber energinya tak terbarukan sehingga penggunaan bahan bakar kompor tidak dapat selamanya bergantung pada bahan bakar tersebut. Dengan adanya hal tersebut diatas perlu adanya penghematan konsumsi pemakaian gas LPG terhadap konsumen pemakai kompor gas LPG, dengan demikian perlu adanya penganalisaan tentang system pembakaran pada kompor gas Alat pembakar (burner) berperan sangat penting untuk mendapatkan peningkatan efisiensi sebagai cara untuk penghematan pemakaian LPG. Burner yang di uji adalah material dari besi dan stainless steel. Setelah melakukan pengujian temperatur dari burner stainless steel lebih tinggi dari burner besi, pada pembakaran awal selama 20 menit pemakaian bahan bakar burner stainless steel sebesar 55 gram, dan burner besi 71 gram terjadi penghematan pada burner Stainless Steel sebesar 22.5%. Sedangkan pada pembakaran lanjutan dengan perebusan air sebanyak 4 liter sampai temperature 90 0C , pada burner Stainless Steel pemakaian bahan bakar sebesar 62 gram dan pada burner besi sebesar 78 gram, adanya penghematan bahan bakar sebesar 16 gram atau penghematan BBG sebesar 20 % Dari hasil pengujian burner Stainless Steel mempunyai efisiensi pembakaran (3,6%) lebih besar dari pada efisiensi pembakaran burner besi (3%). Kata kunci : Kompor LPG, Burner besi dan stainless stell, efisiensi. PENDAHULUAN Permasalahan krisis energi Bahan Bakar Minyak (BBM) dan Gas Bumi yang sedang melanda Indonesia dan dunia saat ini seharusnya tidak terjadi pada Indonesia yang kaya akan sumber daya alam. Bertambahnya jumlah populasi penduduk dunia, menyebabkan permintaan akan kebutuhan energi Bahan Bakar Minyak (BBM) dan Gas sebagai keperluan semakin meningkat. Sebagai energi yang tidak dapat diperbarui, persediaan BBM dan Gas akan semakin menipis apabila digunakan secara terus menerus. Harga bahan bakar (termasuk LPG) diIndonesia dikaitkan dengan perkembangan harga bahan bakar minyak di luar negeri. Sehingga harga bahan bakar fosil tersebut selalu berfluktuasi. Khusus untuk LPG kenaikan harga jual terakhir yang cukup tinggi berimbas pada daya beli konsumen. Program konversi minyak tanah ke LPG merupakan program pemerintah yang mulai dilaksanakan tahun 2007. Akan tetapi, bahan bakar kompor LPG yang notabenenya merupakan bahan bakar fosil yang sumber energinya tak terbarukan sehingga penggunaan bahan bakar kompor tidak dapat selamanya begantung pada bahan bakar tersebut. Apalagi, bahan bakar fosil tidak hanya digunakan untuk kebutuhan bahan bakar kompor saja. 1 Jurnal Volume 6 No 2, No ISSN 2089-1873 (PDII-LIPI) Dengan adanya hal tersebut diatas perlu adanya penghematan konsumsi pemakaian gas LPG terhadap konsumen pemakai kompor gas LPG, yang mana diharapkan dapat memberikan penghematan yang sangat besar secara nasional. Dengan demikian perlu adanya penganalisaan tentang system pembakaran pada kompor gas LPG. Alat pembakar (burner) berperan sangat penting untuk mendapatkan peningkatan efisiensi sebagai cara untuk penghematan pemakaian LPG. Pembakaran adalah reaksi kimia yang cepat antara oksigen dan bahan yang dapat terbakar, disertai timbulnya cahaya dan menghasilkan kalor. Pembakaran ada dua macam, yaitu pembakaran spontan dan pembakaran sempurna. Pembakaran spontan adalah pembakaran dimana bahan bakar mengalami oksidasi perlahan lahan sehingga kalor yang dihasilkan tidak dilepaskan, akan tetapi dipakai untuk menaikkan suhu bahan bakar secara pelan-pelan sampai mencapai suhu nyala. Pembakaran sempurna adalah pembakaran dimana semua konstituen yang dapat terbakar di dalam bahan bakar membentuk gas CO₂, air H₂O, dan gas SO₂, sehingga tak ada lagi bahan yang dapat terbakar tersisa. Pada proses pembakaran selalu diusahakan untuk terjadinya pembakaran yang sempurna dan karena itu ada beberapa persyaratan yang harus dipenuhi, yaitu :  Penguapan yang efisien dari bahan bakar.  Digunakan cukup udara.  Harus terjadi campuran yang homogen antara bahan bakar dan udara.  Temperatur pembakaran harus cukup tinggi. Jika salah satu syarat ini tidak dipenuhi, maka tidak akan terjadi pembakaran sempurna. METODOLOGI PENELITIAN Data yang banyak digunakan dalam analisa ini merupakan data-data yang terdapat dalam buku-buku referensi yang digunakan untuk memperoleh pengetahuan dan landasan teori. Bagian-bagian komponen alat : 1. Tabung gas LPG 5. Kabel penghantar 2. Timbangan digital 6. Panci alumunium 3. Thermocopel 7. Burner 4. Selang tabung gas 8. Kompor gas Gambar 1. Skema Instalasi PengujianAlat 2 Jurnal Volume 6 No 2, No ISSN 2089-1873 (PDII-LIPI) Prosedur dan Cara Kerja Pengujian 1. Periksa tungku pembakaran dari kotoran dan bersihkan 2. Pasangkan Burner besi 3. Siapkan Tabel isian data ( TerlampirForm.I ) 4. Catat berat LPG awal ( ma) 5. Buka katupTabung LPG. 6. Nyalakan kompor burner pembakaran 7. Buka katup bahan bakar sampai api stabil 8. Catat waktu awal pembakaran ( ta) 9. Catat temperatur tungkur setiap interval 2 menit selama 20 menit 10. Matikan kompor burner pembakaran pada menit ke 20 11. Catat berat Gas LPG akhir ( mb) 12. Percobaan tahap.1 Selesai Pengujian berikutnya : 1. Cek volume air ( 4 Liter ) dalam tempat perebusan ( panci) 2. Isi data berat awal gas LPG pada form.ke 2 3. Setelah berhenti 10 menit dari tahap1 pengujian tahap kedua dimulai 4. Pasang perebusan air diatas kompor 5. Catat waktu mulai pembakaran 6. Catat temperature awal burner 7. Catat temperature awal air 8. Nyalakan burner pembakaran 9. Atur katup bahan bakar sampai api stabil 10. Catat Temperatur burner dan temperatur air setiap interval 2 menit 11. Bila temperature air mencapai 80 0 C pedataan interval 1 menit 12. Bila temperature air 90 0 C matikan kompor dan tutup katup bahan bakar 13. Catat Waktu Akhir saat temperatur air 90 0C 14. Catat berat akhir LPG 15. Selesai Dasar Perhitungan Peforma tungku (m ηth = ma Ca mb cb p Γ T1 T2 mf CV Kkal .C + m .C )( T −T ) mf.Qv � = massa air (ml) = panas jenis air (J/kg 0C) = massa alumunium (gr) = panas jenis alumunium (J/kg 0C) = rapat jenis alumunium (kg/m3) = berat jenis alumunium (m3/kg) = temperatur awal air ( 0C) = temperatur akhir air ( 0C) = konsumsi bahan bakar (kg) = nilai kalor gas (Kkal/Kg) = kilo kalori (Joule) Effisiensi pembakaran media besi �. . / �℃ + , �. / �℃ ( ��ℎ = , �. . � / �. . − ) � % 3 Jurnal Volume 6 No 2, No ISSN 2089-1873 (PDII-LIPI) . + , ( ) � % ��ℎ = ��ℎ = , 55� % = 3% Catatan = lama waktu pembakaran 14 menit. Effisiensi pembakaran media Stainless Steel �. . / �℃ + , �. / �℃ ( − ) ��ℎ = � , . �. . + , � / �. ( ) . � % ��ℎ = ��ℎ = , � % = 3,6% Catatan = lama waktu pembakaran 25 menit. % Spesific fuel consumption (SFC) Spesific fuel consumption (SFC) adalah jumlah bahan bakar yang dibutuhkan dalam suatu proses per satuan produksi. � Sfc = Qp gr besi = �� = 19,5 gr/ltr �� Stainless Steel = �� = 15.5 gr/ltr Pada pengujian media burner besi mempunyai spesific fuel consumption (19,5 gr/liter air) lebih tinggi dari media burner stainless steel (15,5 gr/liter air) dengan perebusan air sebanyak 4 liter sampai temperature 900C,atau penghematan sebesar 20 % . � Sfc = Qt gr besi = � �� = 5,57 gr/menit �� Stainless Steel = � �� = 2.58 gr/menit Dari hasil perngujian media burner besi mempunyai laju aliran bahan bakar paling tinggi (5,57 gr/s) jika dibanding dengan media burner Stainless Steel (2.58gr/s), atau penghematan sebesar 53 % . HASIL DAN PEMBAHASAN Pengujian Burner Besi Percobaan tanpa beban Waktu (t) 0 PENGUJIAN TKR.10C TKR.20C TKR.30C 28 27 31 Tkr 0 C 28 4 Jurnal Volume 6 No 2, No ISSN 2089-1873 (PDII-LIPI) 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 BBG(gr) 545 563 601 626 639 645 648 661 670 674 60 367 381 399 410 435 459 464 473 509 514 65 333 417 451 465 481 491 497 506 521 535 87 415 453 484 500 518 531 536 546 567 574 71 Gambar 2. Temperatur tungku pada burner besi Pada gambar grafik diatas waktu merupakan tahapan pada proses pengujian yang di mulai dari tahapan ke 1 yang menunjukan waktu ke 0 dengan tahapan pencatatan 2 menit hingga tahapan ke 10 yang menunjukan menit ke 20. Tkr 1 (warna biru) menunjukan pengujian pertama dari waktu 0 sampai menit ke 20 yang menghasilkan suhu 6740C, Tkr 2 (warna merah) menunjukan pengujian pertama dari waktu 0 sampai menit ke 20 dengan menghasilkan suhu 5140C, dan Tkr 3 (warna hijau) menunjukan pengujian pertama dari waktu 0 sampai menit ke 20 yang menghasilkan suhu 5350C. Sedangkan Rata-rata (warna ungu) merupakan temperatur dari Tkr 1, Tkar 2, dan Tkr 3, maka didapatkanlah suhu sebesar 5740C. Dari grafik tersebut diatas menunjukan makin lama burner dinyalakan makin besar temperature tungku yang dinyatakan dalam derajat Celsius. Pengujian Burner Steinless Steel Percobaan tanpa beban Waktu PENGUJIAN (t) TKR.10C TKR.20C TKR.30C 0 2 4 6 30 485 525 543 31 462 532 567 31 486 517 590 Tkr 0 C 30 478 525 567 5 Jurnal Volume 6 No 2, No ISSN 2089-1873 (PDII-LIPI) 8 10 12 14 16 18 20 BBG(gr) 545 546 553 557 553 554 549 65 574 574 579 578 586 568 564 45 614 636 618 630 631 628 647 55 578 585 583 588 590 583 587 55 Gambar 3.Temperatur tungku pada burner steinless steel Pada gambar grafik diatas waktu merupakan tahapan pada proses pengujian yang di mulai dari tahapan ke 1 yang menunjukan waktu ke 0 dengan tahapan pencatatan 2 menit hingga tahapan ke 10 yang menunjukan menit ke 20. Tkr 1 (warna hijau) menunjukan pengujian pertama dari waktu 0 sampai menit ke 20 yang menghasilkan suhu 6470C, Tkr 2 (warna merah) menunjukan pengujian pertama dari waktu 0 sampai menit ke 20 dengan menghasilkan suhu 5640C, dan Tkr 3 (warna biru) menunjukan pengujian pertama dari waktu 0 sampai menit ke 20 yang menghasilkan suhu 5490C. Sedangkan Rata-rata (warna ungu) merupakan temperatur dari Tkr 1, Tkar 2, dan Tkr 3, maka didapatkanlah suhu sebesar 5870 C. Dari grafik tersebut diatas menunjukan makin lama burner dinyalakan makin besar temperature tungku yang dinyatakan dalam derajat Celsius. KESIMPULAN Berdasarkan data hasil pengujian diatas maka dibuatlah kesimpulan. 1. Temperatur tungku dari burner Stainless Steel lebih tinggi dibandingkan dengan temperatur tungku dari burner besi. 2. Dalam proses pembakaran awal selama 20 menit pada burner Stainless Steel pemakaian bahan bakar sebesar 55 gram dan pada burner material besi sebesar 71 gram, terjadi penghematan pada burner Stainless Steel sebesar 22.5%. Sedangkan pada pembakaran lanjutan dengan perebusan air sebanyak 4 liter sampai temperature 90 0C , pada burner Stainless Steel pemakaian bahan bakar sebesar 62 gram dan pada burner besi sebesar 78 gram, adanya penghematan bahan bakar sebesar 16 gram atau penghematan BBG sebesar 20 %. 6 Jurnal Volume 6 No 2, No ISSN 2089-1873 (PDII-LIPI) 3. Dari hasil pengujian burner Stainless Steel mempunyai efisiensi pembakaran (3,6%) lebih besar dari pada efisiensi pembakaran burner besi (3%). 4. Dari pengujian media burner besi mempunyai pemakaian bahan bakar spesifik (19,5 gr/liter) lebih tinggi dari media burner Stainless Steel (15,5 gr/liter) dengan perebusan air sebanyak 4 liter sampai temperatur 90 0C, atau penghematan sebesar 20%. 5. Pengaruh media terhadap laju pemakaian BBG, media besi mempunyai laju aliran bahan bakar paling tinggi (5,57 gr/menit) jika dibandingkan dengan media burner Stainless Steel (2,58 gr/menit), atau penghematan sebesar 53 %. DAFTAR PUSTAKA 1. J. P. Holman, 1997, “Perpindahan Kalor”, Jakarta: Erlangga. 2. Resiana W. 2012. “Perancangan Dan Optimasi Kompor Gas-Biomassa Yang Beremisi Gas Co Rendah Menggunakan Bahan Bakar Pelet Biomassa Dari Limbah Gas”. 3. Jatmiko, E. S. dan A. Pratoto. 2015. “Kaji Ekperimental Perfoma Tungku Perebusan Dengan Media Pemijar dari Batu”. 4. Scribe, Mardhyanto , 26 November 2015, https://id.scribd.com/doc/211577359/Mardhyanto-a-t-Aisi-304-2712100121 5. Scribe, 3 Desember 2015, “Bahan Bakar Dan Pembakaran”, https://id.scribd.com/doc/170768607/Bahan-Bakar-Dan-Pembakaran 6. Studio Keramik Publishing, 15 Januari 2013, “Tungku Pembakaran Keramik”. http://www.studiokeramik.org/search/label/Pembakaran 7 Jurnal Volume 6 No 2, No ISSN 2089-1873 (PDII-LIPI) ANALISIS PERPINDAHAN PANAS PADA PROSES PENGERINGAN LEMBARAN TISU DI TISSUE MACHINE PT. LONTAR PAPYRUS PULP PAPER INDUSTRY Zainal Abadi, Lasro Tua Sitohang, dan Nurmansyah Program Studi Teknik Mesin Sekolah Tinggi Teknologi Nasional Jambi, Abstrak Dalam proses pengeringan tisu dibutuhkan energi panas yang besar untuk mengurangi kadar air dibawah 10 %. Adapun untuk mencapai tujuan tersebut maka dalam proses pengeringan tisu pada Cylinder dryer dibutuhkan energi panas yang bersumber dari steam dan udara panas yang dihembuskan dari burner. Pada perpindahan panas pada tissue machine terdapat dua sistem perpindahan panas, yaitu perpindahan panas konduksi yang bersumber dari steam terhadap yankee cylinder kemudian tisu yang berada dipermukaan yankee. Sedangkan untuk perpindahan panas konveksi merupakan hasil dari pembakaran pada burner, yang kemudian udara panasnya dihembuskan ke permukaan kertas melewati hood. Pada perpindahan panas di tissu machine sering terjadi ketidakseimbangan panas yang dihasilkan, oleh karena itu diadakan analisa untuk mengetahui laju perpindahan panas dan koefisien perpindahan panas total terhadap waktu proses pengeringan. Pada perhitungan ini jenis tisu yang dikaji ialah tisu toilet dengan 13 gsm. Adapun data-data yang diambil bersumber langsung dari temperatur pada Cylinder dryer, yang mana waktu pengambilan data – data temperatur di bagi menjadi 3 bagian mengikuti shift yang ada dilapangan. Dari data yang didapat dari penelitian ini menunjukkan bahwa terdapat perbedaan laju perpindahan panas yang terjadi, yang mana laju perpindahan panas konduksi pada saat stabil shift pagi 210,62 W/m2 0C, shift sore 191,70 W/m2 0C, dan shift malam 166,47 W/m2 0C. Hal ini dipengaruhi pada temperatur yankee yang bersumber dari steam dan temperatur disekitar proses pengeringan tisu. Kata kunci: Cylinder dryer, perpindahan panas, yankee, temperatur, PENDAHULUAN Tisu merupakan kebutuhan sehari-hari masyarakat dunia, karena tisu merupakan benda praktis dan mudah dibawa kemana-mana sekaligus menawarkan kebersihan dan kehigienisan. Tisu memiliki banyak fungsi seperti kebutuhan rumah tangga, pembersih wajah, keperluan makanan dan keperluan toilet, sesuai dengan jenis tisu yang digunakan. Adapun jenis-jenis tisu antara lain tisu facial, tisu toilet, tisu napkin, dan tisu towel. Tren pertumbuhan ekonomi dan pendidikan masyarakat kota besar menjadi faktor utama dalam peningkatan produksi tisu. Tisu dibuat melalui proses yang hampir sama dengan proses pembuatan kertas, hanya saja perbedaanya dari segi serat yang dipakai dan desain mesin yang digunakan. Tisu dibuat dari suspensi serat, air dan chemical additives, yang kemudian air dikeluarkan (dewatered) dengan metode vakum di forming section dan secara mekanis melalui penekanan di suction press roll terhadap yankee untuk membentuk lembaran kertas tisu basah (Paper web) setelah web terbentuk dilanjutkan pemanasan di dryer section untuk mengurangi kadar air dibawah 10% (dryness lebih besar 90%) yang tidak dapat dilaksanakan dengan metode vakum dan mekanis kembali. Salah satu industry yang bergerak dalam 8 pembuatan tisu adalah PT. Lontar Papyrus Pulp And Paper Industry yang menghasilkan 11 juta ton/tahun [1] Pada PT. Lontar Papyrus Pulp And Paper industry terdapat 8 mesin tisu dan setiap mesin tisu memiliki satu dryer section. Alat dryer section yang digunakan bertujuan untuk mengeringkan lembaran tisu dengan cara penguapan (evaporation) sisa uap air (residual moisture) di dalam paper web dengan cara kontak langsung dengan permukaan yankee cylinder dryer yang sangat panas sehingga mencapai derajat kekeringan yang diharapkan. Alat proses pengeringan pada mesin tisu ialah yankee cylinder dan panas konveksi dari burner. Perpindahan panas dari steam ke paper web membutuhkan permukaan perpindahan panas yang cukup besar. Selain itu, pengeringan paper web secara terus menerus pada paper machine merupakan proses yang kompleks dari perpindahan panas dan massa yang memungkinkan banyaknya panas yang terbuang dari mesin pengering silinder tersebut yang menyebabkan ketidak seimbangan panas yang dihasilkan untuk proses pengeringan tisu, yang berdampak pada proses produksi yang tidak lancar. Perpindahan panas dapat dipahami dengan mudah dengan membayangkan bahwa pemanasan berarti pengaktifan getaran molekul, dan pendinginan berarti pengurangan gerakan molekul di dalam suatu bahan. Dengan demikian gerakan molekul-molekul bahan yang lebih dingin. Syarat terjadinya perpindahan panas adalah adanya perbedaan suhu yang merupakan gaya penggerak. Dalam hal ini kuantitas panas yang dipindahkan meningkat dengan bertambahnya perbedaan suhu. Disamping itu, kuantitas panas yang dipindahkan per satuan waktu meningkat, jika luas permukaan perpindahan panas semakin besar dan jika tahanan terhadap panas semakin kecil. TINJAUAN PUSTAKA Perpindahan Panas Perpindahan panas adalah bentuk kalor yang dapat berpindah dari benda yang bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu rendah. Sedangkan kalor ini merupakan suatu bentuk energi atau dapat juga didefinisikan sebagai jumlah panas yang ada dalam suatu benda. Didalam proses industri, banyakanya panas (Q) dihantarkan dari suatu tempat ke tempat lain pada kondisi perbedaaan Suhu (Δt), jarak lintas aliran panas (x), luas penampang perpindahan panas (A), jenis benda penghantar panas (k). 1. Konduksi Kalor dari suatu bagian benda bertemperatur lebih tinggi akan mengalir melalui zat benda itu ke bagian lainnya yang bertemperatur lebih rendah. Zat atau partikel zat dari benda yang dilalui kalor ini sendiri tidak mengalir sehingga tenaga kalor berpindah dari satu partikel ke partikel lain dan mencapai bagian yang dituju. Perpindahan kalor cara ini disebut konduksi; arus panasnya adalah arus kalor konduksi dan zatnya itu mempunya sifat konduksi kalor. Konduksi kalor ini bergantung pada zat yang dilaluinya dan juga pada distribusi temperatur dari bagian benda. Berlangsungnya konduksi kalor melalui zat dapat diketahui oleh perubahan temperatur yang terjadi. Jadi pada konduksi kalor, tenaga kalor dipindahkan dari satu partikel zat ke partikel disampingnya, berturut-turut sampai mencapai bagian lain zat yang bertemperatur lebih rendah. Persamaan umum laju konduksi untuk perpindahan kalor dengan cara konduksi dikenal dengan hukum Fourier (Fourier’s Law) dimana “laju perpindahan kalor konduksi pada suatu 9 plat sebanding dengan beda dengan temperatur diantara dua sisi plat dan luasan perpindahan kalor, tetapi berbanding terbalik dengan tebal” seperti yang dirumuskan berikut ini : q=k.A( �� �� ) ....................................[2.1] q merupakan laju perpindahan panas ( W/m0C ), k ialah konduktifitas thermal (W/m.0C), A menunjukkan luas permukaan (m2) dan dx ialah tebal yankee cylinder (m) 2. Konveksi Konveksi adalah proses perpindahan panas dengan disertainya perpindahan partikel. Konveksi terjadi pada fluida (zat yang dapat mengalir) seperti air dan udara. Konveksi dapat terjadi secara alami ataupun dipaksa. Konveksi alamiah misalnya saat memasak air terjadi gelembung udara hingga mendidih dan menguap. Sedangkan konveksi paksa contohnya hair dryer yang memaksa udara panas keluar yang diperoses melalui alat tersebut. Konveksi kalor terjadi karena partikel zat yang bertemperatur lebih tinggi berpindah tempat secara mengalir sehingga dengan sendirinya terjadi perpindahan kalor melalui perpindahan massa. Aliran zat atau fluida, dapat berlangsung sendiri sebagai akibat perbedaan akibat perbedaan massa jenis karena perbedaan temperatur, dan dapat juga sebagai akibat paksaan melalui pompa kompresor, sehingga kita mengenal aliran zat atau fluida bebas dan paksaan. Dimana konveksi kalor pada aliran bebas disebut konveksi bebas dan pada aliran paksaan disebut konveksi paksaan. Persamaan perindahan kalor konveksi dikenal sebagai hukum Newton untuk pendinginan (Newton’s law of cooling) dimana untuk semua mekanisme transfer kalor, jika beda temperatur antara benda dan sekitarnya adalah kecil, maka laju pendinginan sebuah benda hampir sebanding dengan temperatur, yang dirumuskan sebagai berikut : Q= ℎA(T2–T1) ........................[2] Q ialah Laju perpindahan panas konveksi (W/m2 0C), h merupakan koefisien perpindahan kalor konveksi (W/m2 .0C), A adalah luas permukaan perpindahan kalor (m2), T1 ialah temperatur awal (0C), dan T2 merupakan temperatur akhir (0C). Pengeringan Pengeringan merupakan suatu cara untuk menurunkan kandungan air yang terdapat didalam suatu bahan. Proses pengeringan diperoleh dengan cara penguapan air. Cara ini dilakukan dengan menurunkan kelembaban udara dengan mengalirkan udara panas di sekeliling bahan, sehingga tekanan uap air bahan lebih besar daripada tekanan uap air di udara. Perbedaan tekanan ini menyebabkan terjadinya aliran uap dari bahan ke udara. faktorfaktor yang mempengaruhi penguapan adalah: 1. Laju pemanasan waktu energi (panas) dipindahkan pada bahan. 2. Jumlah panas yang dibutuhkan untuk menguapkan tiap puond (lb) air. 3. Suhu maksimum pada bahan. 4. Tekanan pada saat terjadinya penguapan. 5. Perubahan lain yang mungkin terjadi didalam bahan selama proses penguapan berlangsung. [4] 10 Mesin pengering jenis cylinder / rotary Proses pengeringan pada proses produksi tisu menggunakan cylinder dryer, proses pengeringan ini adalah proses yang kompleks. Dimana proses pemanasannya bersumber dari burner dan steam. Adapun jenis mesin pengering jenis cylinder dapat dilihat pada Gambar 1. Gambar 1 Mesin pengering jenis cylinder Adapun spesifikasi dari cylinder dryer pada mesin tisu ialah 1. No Machine 853 2. Design speed 2,000 m/min 3. Diameter 3,660 mm 4. Max pressure 10 bar 5. Cylinder volume 30 m3 6. Length 5,615 mm 7. Thickness 51.5 mm Adapun bagian dalam dari cylinder dryer dapat dilihat dari Gambar 2 Gambar 2 bagian komponen yankee cylinder 11 METODOLOGI Prosedur Penelitian Adapun langkah – langkah dalam proses penelitian perpindahan panas pada tisu mesin untuk pengeringan tisu adalah : 1. Gunakan Alat Pelindung Diri (APD) seperti kaca mata, ear muff/ear plug, kaca mata safety dan masker. 2. Persiapan alat untuk pengambilan data secara langsung. Pengambilan data secara langsung berupa data temperatur silinder temperatur tisu dan moisture tisu 3. Tentukan waktu sebelum melakukan penelitian dan catat pada tabel 4. Pada area dryer section tentukan titik panas yang memiliki temperatur yang signifikan dan catat pada tabel sebagai T1 panas awal pengeringan dan pengeringan akhir sebagai T2 5. Gunakan raytek dalam menentukan temperatur yang akan diambil dengan mengarahkan sinar infra merah ke arah titik yang telah di tentukan. 6. Catat nilai dominan yang keluar dari raytek pada pengujian dan masukkan pada data tabel temperatur awal T1 dan T2 untuk shift pagi pukul 08:00, 10:00, 12:00, 14:00. Untuk shift sore pada pukul 16:00, 18:00, 20:00, 22:00. Dan pada shift malam pukul 00:00, 2:00, 4:00, 6:00. 7. Catat moisture pada tabel kolom (m) untuk data moisture dengan melihat monitor atau display yang ada di area tissue machine sesuai waktu seperti langkah 6. 8. Catat kecepatan yankee pada tabel kolom (n) untuk kecepatan yankee dengan melihat monitor atau display yang ada di area tissue machine sesuai waktu seperti langkah 6. 9. Catat temperatur yankee pada tabel kolom (Tyankee) untuk temperatur yankee dengan melihat monitor atau display yang ada di area tissue machine sesuai waktu seperti langkah 6. 10. Catat temperatur burner (Tburner) untuk temperatur burner dengan melihat monitor atau display yang ada di area tissue machine sesuai waktu seperti langkah 6. 11. Catat temperatur ruangan (Truangan) untuk temperatur ruangan dengan melihat monitor atau display yang ada di area tissue machine sesuai waktu seperti langkah 6. Pengambilan Data. Untuk memperoleh data yang dilakukan dalam penelitian pada proses perpindahan panas pada proses pengeringan tisu dilaksanakan dengan melakukan pengamatan pada saat proses produksi berlangsung. Untuk mengetahui pengaruh perpindahan panas terhadap waktu maka penelitian ini di bagi menjadi 3 waktu sesuai shift group yang ada di tempat penelitian diambil kemudian menganalisa pada proses produksi berjalan lancar dan pada saat proses berjalan tidak lancar. Tisu yang diteliti adalah tisu toilet dengan BW 13,5 GSM, dan Thickness 105 micron. Adapun waktu yang telah di tentukan yaitu : 1. Pukul 07 00 - 15 00 (shift pagi) 2. Pukul 15 00 - 23 00 (shift sore) 3. Pukul 23 00 - 07 00 (shift malam) Penentuan titik temperatur yang diambil dapat dilihat pada gambar 3, dengan T1 merupakan temperatur awal saat pengeringan dan T2 merupakan temperatur akhir saat pengeringan. 12 Gambar 3. Titik pengambilan data temperatur Adapun tabel pengujian dapat dilihat pada tabel 3.2, 3.3, 3.4, dan 3.5 Pada setiap shift dibagi menjadi empat kali pengambilan data dengan selisih waktu 2 jam. Dengan mengambil nilai dominan yang keluar saat pengambilan data. Kemudian mencari nilai temperatur rata – rata dari dari data pada setiap shift untuk nilai perbandingan dalam satu hari. Pengambilan data temperatur juga dilakukan pada saat produksi tidak berjalan dengan lancar untuk mengetahui perubahan temperatur yang terjadi pada saat proses pengeringan tisu. HASIL DAN PEMBAHASAN Dari data yang telah didapatkan kemudian dihitung laju perpindahan panasnya sesuai dengan waktu pengambilan data dan perhitungan penyerapan panas dari yankee terhadap tisu. setelah didapat rata-rata temperatur maka akan dihitung laju perpindahan panas terhadap waktu secara konduksi pada dryer. Hasil perhitungan nilai laju perpindahan panas konduksi pada waktu pagi, sore, dan malam saat stabil ialah : 210,62 W/m2 0C, 191,70 W/m2 0C, dan 166,47 W/m2 0C. Tabel 1. Temperatur rata–rata shift pagi, shift siang, shift malam (stabil) 13 Gambar 4.4 grafik temperatur rata-rata shift pagi,sore, dan malam (stabil) Gambar 4.5 grafik laju perpindahan panas konduksi total (stabil) Sedangkan untuk nilai laju perpindahan panas konveksi waktu pagi,sore, dan malam disaat stabil ialah : 66,69 W/m2 0C, 60,71 W/m2 0C, 52,71 W/m2 0C. 14 Gambar 4.6 Grafik laju perpindahan panas konveksi total (stabil) Setelah didapat data dan perhitungan saat stabil, maka selanjutnya ialah data temperatur pengeringan saat tidak stabil. Tabel 2. Temperatur rata–rata shift pagi, shift siang, shift malam (tidak stabil) Gambar 4.10 grafik temperatur rata-rata shift pagi,sore, dan malam (tidak stabil) Setelah dilakukan perhitungan nilai laju perpindahan panas konduksi pada waktu pagi, sore, dan malam saat tidak stabil ialah : 219,44 W/m2 0C, 243,41 W/m2 0C, dan 204,81 W/m2 0C. Gambar 4.11 grafik laju perpindahan panas konduksi total (tidak stabil). Sedangkan untuk nilai laju perpindahan panas konveksi waktu pagi,sore, dan malam disaat tidak stabil ialah : 69,49 W/m2 0C, 77,08 W/m2 0C, 64,85 W/m2 0C. 15 Gambar 4.12 grafik laju perpindahan panas konveksi total (tidak stabil) KESIMPULAN Berdasarkan dari data-data yang telah di ambil dan perhitungan pada penelitian perpindahan panas pada proses pengeringan lembaran tisu di Tissue Machine PT. Lontar Papyrus Pulp Paper Industry, dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : 1. Sistem perpindahan panas yang terjadi pada pengeringan tisu di tissue machine ialah perpindahan panas secara konduksi dan secara konveksi 2. Laju perpindahan panas yang tertinggi pada perpindahan panas konduksi dan konveksi pada saat stabil ialah pada waktu shift pagi yaitu pukul dan laju perpindahan panas terendah pada waktu shift malam yaitu pukul. Perpindahan panas konduksi tertinggi pada saat stabil ialah 210,62 W/m2.0C terendah 166,47 W/m2.0C, pada perpindahan panas konveksi tertinggi pada saat stabil ialah 66,69 W/m2.0C dan terendah 52,71 W/m2.0C. 3. Panas yang dihasilkan pada proses pengeringan tisu sangat berpengaruh pada moisture yang dihasilkan, semakin tinggi panas yang terbentuk maka semakin rendah moisture yang dihasilkan pada tisu. Moisture tisu tertinggi pada saat stabil ialah 3,57 % sedangkan pada saat tidak stabil 4,2 %. 4. Yang paling dominan mempengaruhi laju perpindahan panas pada pengeringan tisu pada tisue machine ialah temperatur pada yankee dan temperatur udara sekitar pada saat pengeringan. Perpindahan panas konduksi tertinggi pada saat stabil ialah 210,62 W/m2.0C terendah 166,47 W/m2.0C, pada perpindahan panas konveksi tertinggi pada saat stabil ialah 66,69 W/m2.0C dan terendah 52,71 W/m2.0C. Sedangkan Perpindahan panas konduksi tertinggi pada saat tidak stabil ialah 243,4 W/m2.0C terendah 204,81 W/m2.0C, pada perpindahan panas konveksi tertinggi pada saat tidak stabil ialah 77,08 W/m2.0C dan terendah 64,85 W/m2.0C DAFTAR PUSTAKA [1] [2] [3] Hardian syahputra “Manfaat Tisu”Institut Teknologi dan Sains Bandung. 2013 Ach. Muhib Zainuri.”Simulasi Karakteristik Perpindahan Panas dan Massa Pada Pengeringan Paper Web Di Dryer Section. Jurusan Teknik Mesin Institut Teknologi Sepuluh november, Surabaya 2010 Fahmi Januar anugrah. “Menentukan Koefisien Perpindahan Panas Total (U) Dan Heat Loss Setiap Section Main Dryer Unit Paper Machine 9”. Politeknik Negeri Bandung, Bandung 2012 16 Dr. Ing anton irawan, ST., MT. “ Modul Pengeringan” Fakultas Teknik, Universitas Sultan Ageng Tirtayasa, 2011. [5] Puntanata S Siagian. “ Pengeringan pada produk (Tapel) dengan microwave,(pretreatment:kamar pendingin) Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, 2008. [6] Hendrik Rone Sumaraw “Perpindahan kalor”Fakultas Teknik, Universitas Negeri Manado. [7] Hardian syahputra “Manfaat Tisu”Institut Teknologi dan Sains Bandung. 2013 [8] Manual Book Tissue Machine [9] Work Instruction (WI) Tissue Machine [10]...http://omahkecil.blogspot.co.id/2012/05/aneka-jenis-tissue-dan-kegunaannya.html [11] http://digilib.its.ac.id/public/ITS-Master-10326-Chapter1.pdf [12] Dmitry keselman “Dynamic Simulation of yankee drying of paper” [13] Sofyan ash shiddeqy “Perpindahan Panas FT_UH”. [14] http://gaduhwahid.blogspot.co.id/2 016/04/proses-perpindahan-panas-konduksi.html [4] 17 Jurnal Volume 6 No 2, No ISSN 2089-1873 (PDII-LIPI) PEMANFAATAN SERBUK GERGAJI SEBAGAI BAHAN BAKAR BIOMASSA MENGGUNAKAN SARANA ALAT MASAK PENGHASIL PANAS TINGGI M. Ficky Aprianto, Zainal Abadi, dan Amalan Rambe Jurusan Teknik Mesin STITEKNAS Jambi Jln.Kapten Pattimura No 100 Jambi Telp.(0741)669501 Email: alanrambe@yahoo.co.id Abstrak Sebuah kompor berbahan bakar serbuk gergaji yang belum dikenal oleh orang-orang dikalangan masyarakat, maka perlu adanya unjuk pengenalan kompor ini langsung kepada masyarakat. Khususnya pada masyaraka yang ekonominya menengah kebawah terutama masyarat yang tinggal dipedesaan. Penelitian pemanfaatan serbuk gergaji ini sebagai pegganti bahan minyak tanah yang semakin sulit didapatkan dan harganya sangat mahal. Untuk rumusan masalah bertujuan untuk mengetahui temperatur serbuk gergaji, efisiensi kompor. Adapun tujuan untuk mengetahui temperatur panas serbuk gergaji, nilai efisiensi kompor dan dan lama waktu untuk mendidihkan 2 kg air. Rata – rata panas yang dihasilkan serbuk gergaji sebesar 94 oC – 330 oC. Peningkatan suhu air yang dipanaskan sebesar 3,2 kj/kg , perubahan suhu air 28 oC, kapasitas kalor 2 kg air sebesar 84000 J/oC, perpindahan panas konveksi dari bahan bakar ke air yang dipanaskan sebesar 0,333 KW. Perhitungan efisiensi kompor dengan metode WBT (Water Boiling Test), panas sensible sebesar 924 W, panas laten sebesar 340 W, input energi panas sebesar 2426,96 W, efisiensi temal sebesar 48,91 %. Perhitungan efisiensi dengan persamaan (Belonio,1985). Laju bahan bakar (FCR) sebesar 3,2 kg/jam, energi yang dibutuhkan (Qn) sebesar 567,43 kkal/jam, efisiensi kompor sebesar 23,31 %. Rata – rata uji pembakaran dalam kompor serbuk gergaji mencapai suhu maksimum 100 oC - 333 oC. Kata kunci : kompor serbuk gergaji, temperatur serbuk gergaji, Efisiensi kompor. PENDAHULUAN Di antara masalah yang berkenan dengan energi nasional antara lain adanya kecendrungan konsumsi energi fosil yang semakin besar, kecendrungan energi fosil tersebut di sebabkan karena bertambahnya jumlah penduduk pada setiap tahunnya yang secara derastis mengalami peningkatan. Seiring bertambahnya jumlah penduduk tersebut dan pemakaian bahan bakar minyak dunia semakin meningkat, terutama pada penggunaan minyak tanah. Energi fosil tersebut semakin sulit di dapatkan dan harga minyak dunia yang tidak menentu. Sebagai contoh gas LPG yang hari kehari mengalami harga yang semakin mahal. Untuk saat ini begitu sulit untuk mendapatkan bahan bakar jenis minyak tanah dan bisa dikatakan bahan bakar minyak tanah ini sudah mulai langka. Oleh karena itu, perlu adanya upaya – upaya lain. Di antaranya adalah penggunaan bahan bakar limbah kayu (BBLK), untuk mengurangi subsidi, sekaligus memenuhi kebutuhan masyarakat bawah berupa pengganti bahan bakar minyak tanah. Bahan bakar limbah kayu (BBLK) adalah bahan bakar yang berasal dari kayu berupa serbuk gergaji dan dapat berupa limbah skam padi, tempurung kelapa, tongkol jagung dan lain – lain. potongan kayu dan serpihan dapat dibuat 18 Jurnal Volume 6 No 2, No ISSN 2089-1873 (PDII-LIPI) menjadi arang, briket arang atau karbon aktif sedang serbuk hasil gergajian kayu dapat dimanfaatkan menjadi briket arang ataupun langsung dijadikan bahan bakar tungku serbuk gergajian atau karbon aktif (Wijayanti, 2009). Untuk mengurangi beban masyarakat khususnya dipedesaan yang masih sangat tergantung dengan bahan bakar minyak tanah dibutuhkan energi berupa limbah yang bisa diperbaharui murah dan mudah didapatkan disekitar mereka. Serbuk kayu digunakan sebagai bahan bakar yang mudah didapatkan dan hargaya relatif murah sehingga menghemat biaya operasonal. TINJAUAN PUSTAKA Pemanfaatan energi dari bebagai macam hasil dari limbah yang selama ini belum dimanfaatkan secara optimal, padahal panas yang dihasilkan limbah – limbah tersebut cukup tinggi. Limbah Serbuk Kayu Limbah serbuk kayu memiliki potensi yang cukup besar sebagai bahan baku briket arang, bahan bakar tungku serbuk gergaji mengingat banyaknya industri kayu yang menggunakan bahan baku dari berbagai jenis kayu. Limbah pengolahan kayu dapat berbentuk serbuk gergaji, kulit kayu, potongan kayu, serpihan, dan sabetan kayu. Menurut Mustofa (2001) dalam (Triono, 2006) komposisi pengolahan limbah kayu yang paling tersedia dalam industri pengolahan kayu adalah limbah sabetan sekitar 25,9% dari 50,8% limbah penggergajian kayu seluruhnya. Limbah serbuk gergaji kayu sekitar 10% dan potongan kayu sekitar 14,3%. Menurut Hendra(1999) dalam (Triono, 2006) kayu yang terbaik untuk pembuatan arang adalah kayu yang mempunyai berat jenis sedang (0,6-0,7) dengan kadar air 15-30% dan diameter 10-20 cm. Sekam Padi Padi merupakan produk utama pertanian di negara – negara agraris, termasuk Indonesia. Menurut Dorlan, skam padi merupakan lapisan keras yang meliputi kariopsis, terdiri dari belahan lemma dan palea yang saling bertautan, umumya ditemukan di areal penggilingan padi. Dari proses penggilingan padi, biasanya diperoleh skam 20-30%, dedak 812%, dan beras giling 50-63,5% dari bobot awal gabah. Sekam padi sering diartikan sebagai bahan buangan atau limbah penggilingan padi, keberadaannya cendrung meningkat yang mengalami proses penghancuran secara alami dan lambat, sehingga dapat mengganggu lingkungan juga kesehatan manusia, nilai kalori 1 kg sekam padi sebesar 3.300 k.kalori. Tongkol Jagung Salah satu limbah pertanian yang cukup potensial untuk diolah menjadi bahan bakar alternatif adalah tongkol jagung. Karena ketersediaannya yang melimpah namun belum dimanfaatkan secara maksimal. Menurut data ATAP 2011, produksi jagung Jambi selatan pada tahun 2011 sebanyak 1,42 ton pipilan kering, yang diperoleh dari luas panen 293,13 ribu hektar dan tingkat produktivitas 47,80 kuintal per hektar. Salah satu cara mengolah limbah pertanian menjadi bahan bakar alternatif adalah dengan cara karbonisasi maka unsur – unsur pembentuk asap dan jelaga dapat diminimalkan, sehingga gas buangnya lebih bersih. Dengan pembriketan maka kebutuhan ruang menjadi kecil, kualitas pembakarannya lebih baik dan pemakaiannya lebih praktis (Untoro 2010). 19 Jurnal Volume 6 No 2, No ISSN 2089-1873 (PDII-LIPI) Menurut (Untoro, 2010) hasil pengujian proximate analysis dan nilai kalor dapat diketahui bahwa nilai kalor dari tongkol jagung mengalami kenaikan yang cukup signifikan setelah dilakukan karbonisasi. Bahan Bakar Bahan bakar adalah istilah populer untuk menyalakan api. Bahan bakar dapat bersifat alami (ditemukan langsung dari alam), tetapi juga bersifat buatan (di olah dengan teknologi maju). Sepanjang sejarah, berbagai jenis bahan bakar telah di gunakan sebagai bahan bakar (bergantung pada ketersediaannya di suatu wilayah tertentu). Berikut ini adalah beberapa jenis bahan bakar yang kita gunakan dalam sehari–hari : batu bara, gas alam, propane, methanol, biomassa. Biomassa Biomassa adalah bahan organik yang dihasilkan melalui proses fotosintesis baik berupa prodik maupun buangan. Contoh biomassa antara lain adalah tanaman, pepohonan rumput, limbah pertanian, limbah hutan, tinja, dan kotoran ternak. Selain di gunakan untuk tujuan primer serat, bahan pangan, pakan ternak, minyak nabati, bahan bangunan, dan sebagainya. Energi biomassa dapat menjadi sumber energi alternatif penggantian bahan bakar fosil (minyak bumi) karena beberapa sifatnya yang menguntungkan yaitu, dapat dimanfaatkan secara lestari karena sifatnya yang dapat di perbaharui, relative tidak mengandung unsur sulfur sehingga tidak menyebabkan polusi udara dan juga tidak dapat meningkatkan efisiensi pemanfaatan sumber daya hutan dan pertanian. Pemanfaatan dan Pengolahan Limbah Kayu Oleh Industri Pada umumnya oleh perusaan industri, limbah tersebut di olah lagi menggunakan teknologi terapan mengkonvensi limbah industri pengolahan kayu menjadi arang serbuk, briket arang–arang aktif, arang kompos dan soil conditioning. Arang Serbuk dan Arang Bongkah Teknologi yang di gunakan dalam proses pembuatan arang dari serbuk kayu – kayu ini adalah dengan menggunakan drum atau kaleng yang di modifikasi dan di lengkapi dengan lubang udara sekeliling badan drum dan cerobong asap di bagian tengah badan drum atau kaleng. Arang Aktif Arang aktif adalah arang yang di olah lebih lanjut pada suhu tinggi sehingga pori– porinya terbuka dan adapat di gunakan sebagai bahan absorben.Proses yang di gunakan sebagain besar menggunakan cara kimia dimana bahan baku di rendam dalam larutan CaC12, MgC12, ZnC12 selanjutnya di panaskan dengan jalan di bakar pada suhu 500 0C. Soil Conditioning Penggunaan arang baik yang berasal dari limbah ekspolitasi maupun yang berasal dari industri pengolahan kayu untuk soil conditioning, merupakan salah satu alternatif pemanfaatan arang selain sebagai sumber energy. Secara morpologis arang memiliki pori yang efektif untuk mengikat dan menyimpan harta tanah. 20 Jurnal Volume 6 No 2, No ISSN 2089-1873 (PDII-LIPI) Kompos dan Arang Kompos Serbuk kayu merupakan salah satu jenis limbah industri pengolahan kayu–kayuan. Alternatif pemanfaatan dapat di jadikan kompos pupuk tanaman. Kompor Kompor adalah alat masak yang menghasilkan panas tinggi. Biasanya kompor di temukan di dapur dan bahan bakrnya dapat di bedakan menjadi tiga jenis, yaitu cair, padat, dan gas. Pada dasarnya jenis kompor yang banyak di gunakan oleh masyarakat adalah kompor minyak tanah dan kompor gas. Meskipun demikian, masih ada jenis lain yang dapat di gunakan sebagai alat memasak. Apalagi, kondisi saat ini dimana harga bahan bakar untuk kompor minyak dan gas semakin mahal dan lama kelamaan jenis bahan bakar ini semakin langka, dan sulit di dapat. Di karenakan sumur – sumur pengeboran minyak mengalami kekeringan, sebagai contoh saat sekarang ini sangat sulit untuk mendapatkan minyak tanah. Maka mulai saat ini perlu di perhatikan kembali mengenai jenis kompor dengan alat alternatif bahan bakar tanpa minyak dan gas. Kompor Serbuk Gergaji Kompor adalah sebagai suatu metode yang digunakan untuk memenuhi keperluan memasak dengan berbagai macam masakan. Hasil yang didapatkan dari pengujian kompor alternatif sangat penting untuk rekayasa teknik dan desain produk karena menghasilkan data titik didih bahan yang dimasak. Pengujian kompor alternatif digunakan untuk mendidihkan air atau suatu masakan terhadap temperatur suhu yang dihasilkan bahan bakar kompor serbuk gergaji. Pada pengujian kompor alternatif serbuk gergaji, benda atau bahan yang diuji diberi panas temperatur suhu yang dihasilkan oleh bahan bakar serbuk gergaji tersebut, bersamaan dengan itu perlu dilakukan pengamatan terhadap titik kematangan suatu benda atau bahan yang diuji. Pengujian kompor adalah dasar dari pengujian perpindahan panas yang dipergunakan pada suatu bahan atau benda. Dimana, bahan yang diuji dilakukan dengan cara dipanaskan sehingga bahan atau benda uji mengalami kematangan hingga akhirnya dapat dikonsumsi. Pengujian kompor alternatif berbahan bakar serbuk gergaji sangatlah sederhana, murah dan praktis dibandingkan dengan pengujian alat yang lain. Hal – hal yang perlu diperhatikan pada saat pengujian, agar pengujian menghasilkan nilai yang valid adalah bentuk dan dimensi berdasarkan bahan atau benda yang diuji Serbuk kayu adalah sisa – sisa atau limbah penggergajian dari pengolahan kayu yang banyak terdapat di pengolahan kayu. Selama ini limbah serbuk kayu banyak menimbulkan masalah dalam penanganannya yang selama ini di biarkan membusuk di tumpuk dan dibakar yang semuanya berdampak negatif terhadap lingkungan sehingga penananggulangannya perlu di pikirkan. Salah satu yang dapat jalan ditempuh adalah memanfaatkannya menjadi produk yang bernilai tambah dengan teknologi yang aflikatif dan kerakyatan sehingga hasilnya mudah di sosialisasikan kepada masyarakat. Serbuk gergaji bahan bakar kompor dapat di lihat pada Gambar 1. 21 Jurnal Volume 6 No 2, No ISSN 2089-1873 (PDII-LIPI) Gambar 2.6 Serbuk Gergaji Faktor – Faktor Utama Dalam Pembuatan Kompor Serbuk Gergaji Pemilihan material Dalam setiap perencanaan dan pembuatan pemilihan komponen material merupakan faktor utama yang harus diperhatikan. 1. Efisiensi Bahan Dengan memegang prinsip ekonomi dan berlandaskan pada perhitungan-perhitungan yang memadai, maka di harapkan biaya produksi pada tiap-tiap unit sekecil mungkin. 2. Bahan Mudah Didapat Dalam perencanaan suatu produk, apakah bahan yang digunakan mudah di dapat atau tidak. Kekuatan Bahan Dalam hal ini untuk menentukan bahan yang akan digunakan haruslah mengetahui dasar kekuatan bahan serta sumber pengadaannya, mengingat pengecekan dan penyesuaian suatu produk kembali kepada kekuatan bahan yang akan digunakan. Pengukuran dan pemotongan material Setelah di lakukan pemilihan spesimen tentunya akan di lanjutkan dengan pengukuran material. Karena pengukuran dan pemotongan material sangat di butuhkan untuk pembuatan alat. 1. Pemotongan menggunakan gerinda Mesin gerinda merupakan mesin yang berfungsi untuk menggerinda benda kerja. Awalnya mesin gerinda hanya ditujukan untuk benda kerja berupa logam yang keras seperti besi dan stainless steel. Proses Pembuatan Kompor Serbuk Gergaji Proses pembuatan adalah proses perakitan benda kerja menjadi kerangka alat, proses ini di lakukan dengan cara pengelasan. Perpindahan Kalor Perpindahan kalor (Head transfer) adalah ilmu untuk mengetahui perpindahan energi yang terjadi karena adanya perbedaan suhu diantara benda atau material. Dari termodinamika telah kita ketahui telah kita ketahui bahwa energi bahwa energy yang pindah dinamakan kalor atau bahang atau panas (head). Ilmu perpindahan kalor tidak hanya mencoba menjelaskan bagaimana energy kalor itu berpindah dari suatu benda ke benda lain, tetapi keyataan bahwa disini yang menjadi sasaran analisis ialah masalah laju perpindahan, inilah yang membedakan ilmu perpindahan kalor dari ilmu termodinamika. Dasar Perpindahan panas Perpindahanan panas pada dasarnya adalah ilmu yang untuk meramalkan perpindahan energi yang terjadi karena adanya perbedaan suhu di antara benda atau material. Hal ini disebabkan karena pada waktu proses perpindahan itu berlangsung, sistem tidak ada dalam keadaan 22 Jurnal Volume 6 No 2, No ISSN 2089-1873 (PDII-LIPI) seimbang. Ilmu perpindahan panas melengkapi hukum pertama dan kedua thermodinamika, yaitu dengan memberikan beberapa kaidah percobaan yang dapat dimanfaatkan untuk menentukan perpindahan energi. 1. Perpindahan Panas Konduksi (Hantaran) Perpindahan panas konduksi (hantaran) adalah perpindahan energi yangterjadi pada bagian q ∆T yang bersuhu tinggi ke bagian yang bersuhu rendah didalam medium padat. ~ ∆x A Maka dimasukkan konstanta proporsionalitas (proportionnality constant)atau tetapan ke sebandingan, maka: ∆� Q =− � ∆� Dimana : Q = Laju perpinadahan panas (W) A = Luas penampang (m ) ∆T = Perbedaan temperatur (oC) ∆X = Perubahan energi dalam (oC) k = Konduktivitas termal dinding (W/m·K) Dimana q ialah laju perpindahan panas dan ∆T/∆X merupakan gradien suhu kearah perpindahan kalor 2. Perpindahan Panas Koveksi (Aliran) Perpindahan panas konveksi merupakan perpindahan kalor (panas) yang disertai dengan berpindahnya zat perantara. �� = h.A.(�� -�∞ ) Dimana : �� = Laju perpindahan panas konveksi (Btu/h) h = Koefisien perpindahan panas (W/m2·oC) A = Luas permukaan ( m²) �� = Temperature dinding(oC) �∞ = Temperatur fluida (oC) 3. Perpindahan Panas Radiasi Radiasi dapat diartikan sebagai energi yang dipancarkan dalam bentuk sinaran atau radiasi elektromagnektik. Qpancaran =� AT4 Di mana � ialah konstanta proporsional dan disebut konstanta Stefan-Boltzmann dengan nilai 5,669 x 10-8 W/m2.K4. persamaan tersebut disebut dengan hukum Stefan-Boltzmann tentang radiasi termal, berlaku hanya untuk benda hitam. Perhitungan Efisiensi Kompor Dalam perhitungan efisiensi tungku / kompor serbuk gergaji harus mengetahui jumlah energy yang dibutuhkan untuk memasak dengan menggunakan rumus, (Belonio, 1985) .�.∆� Qn = � Dimana : Qn = energi yang dibutuhkan (kcal/jam) Mf = massa makanan yang dimasak (kcal/kg) C = energi spsifik(kcal/kg) T = waktu pemasakan (jam) ∆� = perubahan suhu (oC) Pemasan energi mengacu pada jumlah energy yang diperlukan, dala istlah bahan bakar, energi yang harus dimasukkan kedalam kompor. Hal ini dapat dihitung menggunakan rumus berikut, (Belonio, 1985) 23 Jurnal Volume 6 No 2, No ISSN 2089-1873 (PDII-LIPI) ���� FCR= ) �� �� Dimana : FCR = fuel consubtion rate ( FCR) laju bahan bakar yang dibutuhkan (kcal/jam) Massa = bahan bakar (kg) Waktu = waktu yang dibutuhkan dalam memasak (jam) �= �� .� Dimana : � = efisiensi (%) Qn = energi yang dibutuhkan (kcal) FCR = Fuel Consubtion Rate ( FCR) laju bahan bakar yang dibutuhkan (kcal/jam) Hvf = Head Value Fuel (Hvf) nilai kalor bahan bakar (kcal/kg) Perhitungan kalor Perhitungan kalor ini meliputi : Untuk menaikkan suhu kalor yang diserap air, banyaknya kalor yang diserap air, perubahan suhu air, kapasitas kalor air, jumlah kalor untuk memanaskan air. a. persamaan suhu kalor yang diserap air Q = m.c. ∆� dimana : Q = kalor (J/kg) m = massa air (kg) C = kalor jenis air (J/kg oC) ∆� = Perubahan suhu kalor yang dserap air (oC) b. Persamaan untuk menghitung perubahan suhu air Q = m. c. T2-T1 dimana : m = massa air (kg) C = kalor jenis air (J/kg oC) T1 = temperature awal air (oC) T2 = perubahan suhu air (oC) c. Menghitung kapasitas kalor air C = m. c dimana : C = massa jenis air (j/kg oC) m = massa air (kg) d. Perhitungan jumlah kalor untuk memanaskan air Q = m. c. ∆� dimana : Q = banyaknya kalor (J/kg) m = massa air (kg) C = Kalor jenis air (J/kg oC) ∆� = perubahan suhu air (oC) Pemakaian Kompor Serbuk Gergaji Setelah selesai pada pembuatan kompornya, selanjutnya kita bisa menggunakan kompor alternatif serbuk gergaji ini. Pertama – tama kita letakkan media untuk pembuatan rongga pada kompor dapat kita gunakan botol sirup atau bambu, kayu yang berdiameter kurang lebih dari 5 cm. cara pembuatan rongganya letakkan kayu tersebut tepat pada sisi 24 Jurnal Volume 6 No 2, No ISSN 2089-1873 (PDII-LIPI) tengah – tengah kaleng roti tersebut, lalu setelah itu langkah yang kedua masukkan serbuk gergaji sampai memenuhi kaleng roti kompak (Kalau tidak kompak cara pemasukannya serbuk tersebut akan cepat habis, dan serbuk gergajinya akan runtuh). Setelah kaleng kompor tersebut terisi penuh dengan serbuk gergaji, lalu padatkan serbuk gergaji sampai benar – benar padat. Untuk memadatkan serbuk kayu tersebut dapat di gunakan kayu sebagai untuk memadatkan agar serbuk gergaji dalam kompor tersebut tidak runtuh, setelah padat dan selanjutnya cabut kayu pembentuk rongga dengan pelan – pelan dan hati – hati untuk menghindari terjadinya keruntuhan pada serbuk gergaji tersebut. Setelah semuanya selesai dan kompor alternatif ini sudah siap pakai untuk kebutuhan memasak. Bahan baku lainnya lainnya untuk pembuatan kompor dapat juga berupa skam padi, abu gosok. Tetapi masih lebih bagus dengan menggunakan serbuk gergaji. METODOLOGI Waktu dan Tempat Pelaksanaan penelitian telah dilaksanakan dilaboratorium Stiteknas jambi, dengan waktu terhitung sejak Januari s/d Juni 2016 yang bertujuan untuk meningkatkan kemampuan dan keterampilan mahasiswa terhadap hasil yang diperoleh pada saat berjalannya penelitian kompor serbuk gergaji. Metode Pembuatan Kompor Serbuk Gergaji Proses pembuatan alat kompor alternatif bahan bakar serbuk gergajiini meliputi hal – hal sebagai berikut : 1. Penyediaan material Material yang akan disediakan harus sesuai dengan bahan yang akan digunakan. 2. Pengukuran dan pemotongan material dengan ukuran yang telah ditentukan. 3. Pembuatan, Proses pembuatan adalah proses prakitan benda kerangka kerja menjadi alat, proses ini dilakukan dengan cara pengelasan. 4. Penandaan lubang Penandaan lubang yang akan dibor dan digrinda disesuaikan dengan ukuran yang telah direncanakan, hal ini dilakukn untuk mempermudah proses pengeboran, proses ini meliputi : a. Penandaan lubang untuk pembuangan asap b. Penandaan lubang untuk pembakaran bahan bakar c. Penandaan lubang untuk pengeluaran api dari hasil pembakaran 5. Pengeboran Pengebora dilakukan pada bagian – bagian yang diberi tanda 6. Penggrindaan Proses penggrindaan ini dilakukan untuk membuat lubang dan sekaligus untuk merapikan hasil lasan yang tidak rapi dan untuk merapikan pinggiran – pinggiran sisi kompor yang tajam agar terhindar dari kecelakaan. Rancangan Kompor Serbuk Gergaji Dalam pembuatan kompor serbuk gergaji ini dengan desain yang sangat sederhana, untuk lebih jelasnya desain kompor alternatif serbuk gergaji dapat dilihat pada Gambar 3.1. 25 Jurnal Volume 6 No 2, No ISSN 2089-1873 (PDII-LIPI) Keterangan : 1. Tempat dudukan panci 2. Lubang keluarnya api kompor 3. Dingding kompor 4. Saringan kompor diameter 10 5. Ruang bakar kompor cm 6. Pintu pembakaran Gambar 3.1 Kompor serbuk gergaji Fungsi Komponen – Komponen Alat Kompor Fungsi komponen – komponen pada alat kompor alternatif bahan bakar serbuk gergaji adalah sebagai berikut : 1. Besi behel sebagai kerangka kompor Besi ini dipasang dengan berbentuk lingkaran sebagai tempat dudukan dingding kompor. 2. Plat besi Plat besi ini digunakan untuk dingding kompor dan sebagai tempat bahan bakar kompor. Dirasa didngding ini cukup kuat untuk menahan bahan bakar serbuk gergaji pada saat pengujian. 3. Saringan kompor ukuran 12 cm Saringan ini digunakan untuk penyebaran api kompor agar berbentuk lingkaran. Saringan kompor ini dengan diameter 12 cm dapat di lihat pada Gambar 3.2. Gambar 3.2 Saringan kompor ukuran 12 cm 26 Jurnal Volume 6 No 2, No ISSN 2089-1873 (PDII-LIPI) 4. Saringan kompor ukuran 14 cm Berfungsi untuk menyebarkan api kompor dan untuk menstabilkan api kompor agar tetap terarah kesaringan kompor yang ukuran 12 cm. Saringan kompor diameter 14 cm dapat di lihat pada Gambar 3.3. Gambar 3.3 Saringan kompor ukuran 14 cm 5. Serbuk gergajian Serbuk gergajian ini digunakan untuk bahan bahan kompor dan berfungsi sebagai bahan utama dalam pembuatan alat ini. Serbuk gergaji bahan bakar kompor dapatdi lihat pada Gambar 3.5. Gambar 3.4 Serbuk gergaji 6. Kayu persegi panjang 30 cm Kayu ini digunakan untuk pembentukan saluran api yang keluar dari kompor. Jenis kayu yang digunakan dapat di lihat pada Gambar 3.6. Gambar 3.5 Kayu broti ukuran 30 cm 7. Kayu broti panjang 15 cm Kayu ini digunakan untuk pembentukan lubang pembakaran pembakaran bahan bakar kompor. Kayu broti ukuran 15 cm dapat di lihat pada Gambar 3.6. Gambar 3.6 Kayu broti ukuran 15 cm 27 Jurnal Volume 6 No 2, No ISSN 2089-1873 (PDII-LIPI) 8. Air Air di gunakan sebagai bahan yang akan digunakan dalam bentuk pengujian dan dianalisa kalor yang terkandung didalam 2 kg air tersebut untuk mengetahui berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk mendidihkan air 2 kg. 9. Stopwatch Stopwatch berfungsi sebagai pengukur berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk mendidihkan air dengan banyak 2 kg setiap dalam pengujian yang dilakukan. 10. Thermometer Thermometer ini digunakan untuk mengetahui tinggi rendahnya panas suhu yang dihasilkan kompor untuk memasak air, dan untuk mengetahui suhu air yang direbus. Termometer dapat di lihat pada Gambar 3.8. Gambar 3.7 Digital thermometer 11. Timbangan Digunakan untuk menimbang berat bahan bakar serbuk gergaji yang digunakan, dan juga untuk menimbang berat air yang dipanaskan dan berat arang serbuk geragaji. Metode Pengujian Dalam perancangan dan pembuata kompor berbahan bakar serbuk gergaji ini yang digunakan atau yang akan diuji adalah bahan serbuk gergaji. Adapun hal – hal yan perlu diperhatikan dalam metode pengujian adalah sebagai berikut : 1. Prosedur Pengujian Hal–hal yang harus perlu diperhatikan sebelum melakukan uji coba alat kompor serbuk gergaji agar tidak terjadi hal – hal yang tidak diinginkan dan agar didapat data yang abstrak adalah sebagai berikut : a. Persiapan alat – alat kompor berbahan bakar serbuk gergaji Mempersiapkan alat kompor alternatif bahan bakar serbuk gergaji dan peralatan yang dianggap perlu dan mendukung untuk dilakukannya pengujian. Agar pada waktu saat pengujian dapat berjalan dengan baik. b. Perlengkapan Perlengkapan yang dibutuhkan sebelum pengoprasian alat kompor ini harus sudah berada pada tempat pelaksanaan pengujian, supaya tidak memperlambat waktu proses pengujian. 2. Pengoperasian Sebelum melakukan pengoprasian alat kompor ini ada baiknya penguji dibekali tentang cara kerja alat kompor, dan langkah ini sangatlah penting sebagai sarana pendukung dalam proses pengambilan data. a. Pengujia spesimen Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui kemampuan suatu bahan terhadap pengujian panasyang dihasilkan dari pembakaran serbuk gergaji. Pengujian ini dimaksudkan untuk mengetahui panas yang dihasilkan dan perubahan temperatur suhu. 28 Jurnal Volume 6 No 2, No ISSN 2089-1873 (PDII-LIPI) b. Pengolahan data Pengambilan data dilakukan untuk mendapatkan hasil yang diperlukan pada saat berjalannya proses pengujian, serta ulangi beberapakali proses pengujian agar mendapatkan hasil yang sesuai. 3. Cara kerja alat kompor serbuk gergaji Cara kerja alat kompor ini direncanakan sangat sederhana sekali, ketika bahan bakar kompor serbuk gergaji dimasukkan kedalam kompor, kemudian buatlah lubang berbentuk lingkaran pada spesimen serbuk gergaji. Tujuan pembuatan lobang tersebut adalah sebagai permulaan untuk menyalakan api dan seklaigus sebagai lubang keluarnya api untuk digunakan sebagai keperluan memasak, setelah komponen terpasang dan sudah dibentuk lubangnya/rongga lalu kemudian pasanglah saringan kompor dan dan tempatkan pada posisi yang telah ditetapkan. Lalu kemudian pasanglah penutup kompor dan kunci tutup kompor tersebut dengan menggunakan baut sekrup / baut cacing agar penutup kompor tersebut tidak goyang – goyang. Kemudian nyalakanlah api kompor dengan menggunakan potongan – potongan kertas kecil dan bakarlah kertas tersebut lalu kemudian masukkan kedalam ruang bakar kompor, dan selanjutnya kompor sudah siap digunakan untuk keperluan memasak. Langkah kerja alat kompor ini adalah sebagai berikut : 1. Persiapkan alat – alat kompor dan bahan bakar serbuk gergaji 2. Persiapkan bahan yang akan diuji 3. Pasang bahan – bahan kompor 4. Pengoprasian kompor 5. Selanjutnya pengambilan data ANALISIS DAN PEMBAHASAN Perhitungan Kalor 1. perubahan suhu air Diketahui : Massa air = 200 gram Suhu awal air = T1 = 29 oC Kalor jenis air = 4200 kj/kg Q = m.c.(T2 – T1) Dimana : Q = kalor (kj/kg) m = massa awal air (kg) c = kalor jenis air ( kj/kg) ∆� = perubahan suhu kalor yang diserap air Ditanya = ∆� …? Jawab : 41015 kal/kg = 200 gram. 4200 J/kg. T2 – 29 oC 41015 = 200. 4200. T2 – 29 41015 = 200. T2 – 29 41015 = 200. 71 41015 + 14204 = 200 T2 18,3055 = 2000 T2 , T2 = T2 = 0,091 oC ∆� = , − ℃ 29 Jurnal Volume 6 No 2, No ISSN 2089-1873 (PDII-LIPI) ∆� = ℃ 1. Kapasitas kalor 2 kg air Diketahui : Kalor jenis air (c) = 4200 kj/kg oC Massa air (m) = 2 kg C = m.c Dimana : m = massa air (kg) c = kalor jenis air (kj/kg oC Ditanya = C…? Jawab : C = 2 kg. 4200 kj/kg oC C = 2. 4200 C = 8400 J/oC Grafik massa serbuk dengan temperatur air. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gerafik 4.1. temperatur air ̊C 150 96 97 99 100101103 100 60 36 38 46 50 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 06 0,7 0,8 0,9 1,0 kg kg kg kg kg kg kg kg kg kg Berat serbuk Gambar 4.1 Grafik Perbandingan massa serbuk gergaji vs temperatur air Grafik Massa Serbuk vs Waktu Pembakaran Perbandingan atara massa serbuk gergaji vs waktu pembakaran serbuk gergaji dengan massa serbuk yang bervariasi. Untuk lebih jelasnaya dapat dilihat pada Grafik 4.3.dihasilkan. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Grafik 4.3. 3 4 6 10 27 20 23 15 17 33 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 kg kg kg kg kg kg kg kg kg kg massa serbuk gergaji Gambar 4.3 Grafik massa serbuk gergaji dengan waktu pembakaran Massa Serbuk Vs Temperatur Akhir air Grafik massa serbuk gergaji dengan temperatur akhir air yang dihasilkan. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Grafik 4.6. 30 Jurnal Volume 6 No 2, No ISSN 2089-1873 (PDII-LIPI) temperatur air ̊C 150 96 97 99 100 101 103 100 50 60 36 38 46 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 06 0,7 0,8 0,9 1,0 kg kg kg kg kg kg kg kg kg kg ---- Massa serbuk Gambar 4.6 Grafik massa serbuk vs temperatur akhir air Penghitungan Efisiensi Dengan Metode WBT (Water Boiling Test) Pada penelitian ini dilakukan variasi bahan isi kompor yang digunakan sebagai bahan bakar serbuk gergajian kayu. Bahan isi yang bisa digunakan berupa serbuk gergaji yang dibantu dengan potongan – potongan kertaas kecil sebagai pemancing apinya. Penelitian ini pengaruh efisiensi ketika bahan bakar divariasikan, roses untuk mendidihkan air dilakukan selama 10-15 menit ketika api mulai stabil. Pada proses untuk mendidihkan air, api pada bahn bakar serbuk gergaji kayu merambat dengan cepat melalui lubang utama pada saringan kompor, kemudian api tersebut akan mengenai dasar panci yang berisi air sehingga air yang ada didalam panci tersebut mendidih dengan cara proses perpindahan panas konveksi. Api merambat pada dinding panci sehingga massa air akan semakin berkurang dari pada saat air sebelum dipanaskan. Proses pembakaran limbah serbuk gergaji ini sangat bergantung pada keringnya serbuk gergaji yang digunakan. Sehingga apabila serbuk gergaji mulai habis maka dengan sendirinya apipun mulai mengecil dan akan padam. Kemudian air yang ada didalam panci tersebut akan menerima panas sehingga suhu air mengalami peningkatan. Apabila kalor yang diterima oleh air semakin banyak maka air akan mengalami perubahan fasa yaitu uap air. Uap tersebutterkurung didalam panci dan akan menyebabkan proses mendidihnya air semakin cepat. Dari hasil penelitian yang telah dilakukan terhadap kompor serbuk gergaji dengan judul (Pemanfaatan Serbuk Gergaji Sebagai Bahan Bakar Biomassa Menggunakan Sarana Alat Masak Penghasil Panas Tinggi) yangmenggunakan alat pengukurr panas thermometer, maka didapat hasil perhitungan meliputi : Panas sensible, panas laten, input energi panas, efisiensi termal. Diketahui : a. Laju massa air yang diuapkan (We) = 0,15 kg/s b. Laju kenaikan temperature air (∆�) = , ℃ c. Laju kebutuhan bahan bakar (WF) = 0,00064 kg/s d. Panas laten air (Hfg) = 2.268.000 J/kg e. Panas jenis air (Cp) = 4200 kj/kg oC f. Nilai kalor bahan bakar / LHV = 41015 j/kg Efisiensi Kompor Serbuk Gergaji Data Kompor serbuk gergaji : a. Massa awal air = 2,0 kg b. Massa akhir air = 1,85 kg c. Waktu pemasakan = 660 (s) = 11 minit = 0,18 jam d. Titik didih = 96 oC a. Panas sensible SH = m. Cp.∆� SH = 2,0 kg. 4200 kj/kg oC. 0,11 oC/s 31 Jurnal Volume 6 No 2, No ISSN 2089-1873 (PDII-LIPI) = 924 W b. Panas laten LH =WE. Hfg LH = 0,15 kg/s. 2.268.000 J/kg kg/s LH = 340,2 W c. Input energi panas Qin = LHV. Wf Qin = 41015 j/kg. 0,00064 kg/s = 2624,96 W d. Efisiensi termal �−�� TE = � % � TE = �+ , TE = 48,91 % � � � % Perhitungan Efisiensi dengan rumus (Belonio, 1985) Data kompor serbuk gergaji : a.Waktu pemasakan (t) = 900 (s) = 15 (minit) = 0,25 (jam) b. Massa serbuk terpakai = 80 gram = 0,8 kg c. Energi spesifik air (c) = 4200 kkal/kg = 0,999 kkal/kg d.Perubahan suhu (∆�) = ℃ e. Nilai kalor bahan bakar serbuk gergaji = 41015 kkal/kg a. Laju bahan bakar yang digunakan (Fuel Consubtion Rate) FCR ���� FCR = FCR = �� �� , � , � FCR = 3.2 kg/jam b. Energi yang dibutuhkan (Qn) .�.∆� Qn = Qn = , � �. , , ��� �� � . ℃ Qn = 567,43 kkal/jam c. Efisiensi kompor (%) � �= � % �� . ��� � 5 , � �= � � , . 5 � � �= , % % Berdasarkan perhiungan diatas nilai efisiensi tersebut dapat dikatan sudah memenuhi standard bila dibandingkan dengan pengujian kompor pemanfaatan biomassa yang lain. Hasil tersebut didapat berdasarkan data pengujian yang telah dilakukan, dengan mengukur panas yang dihasilkan serbuk gergaji dan lama waktu mendidihnya air dengan jumlah berat air yang sama yaitu 2 kg air. 32 Jurnal Volume 6 No 2, No ISSN 2089-1873 (PDII-LIPI) KESIMPULAN Temperatur pembakaran serbuk gergaji diatas 100oC - 300oC, temperatur pembakaran serbuk gergaji berubah setelah dilakukan perbedaan massa serbuk gergaji yang akan dibakar sehingga menyebabkan temperatur pembakaran berubah pula. Kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu air sebanyak 2 kg adalah sebesar 3,2 kj/kg, jadi energi kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu airnya sebesar 3,2 kj/kg. Laju bahan bakar yang digunakan dengan perhitungan sebesar 3,2 kg/jam. Pans sensibel dengan menggunakan metode water biling test (WBT) sebesar 924 W. Jumlah efisiensi pada kompor serbuk gergaji dengan menggunakan metode water biling test (WBT) sebesar 48,91 %. Sedangkan efisiensi kompor serbuk gergaji dengan menggunakan persamaan (Belonio, 1985), didapatkan nilai efisiensi kompor serbuk gergaji sebesar 23,31 %. DAFTAR PUSTAKA 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. Alfia dkk. 2008, Pengembangan Tungku Skam Dari Kaleng Bekas Sebagai Alternatif Tungku Rumah Tangga Anti BBM Dengan Bahan Bakar Terbarukan, Institut Pertanian. Bogor. Armando, dkk. 2005. Membuat Kompor Tanpa BBM. Penebar Swadaya. Jakarta. Belonio. 1985. Rice Huso gas store handbook Approriate Technology Centre. Departemen Agricultural Engineering and Environmenta Management. Collage of Agricultura Central Philipine University Iloilo City. Philipine. Frank Kreith Arko Prijono. 1994. Prinsip – prinsip Perpindahan Panas edisi Ke 3 Jakarta Timur. Febrianto. 1999. Pirolisis Serbuk Gergaji Secara Batch. Laporan Penelitian Proses Kimia, Jurusan TeknikKimia, Universitas Gadjah Mada,Yogyakarta. Gustan Pari, 2002, Teknologi Alternatif Pemanfaatan Limbah Industri Pengolahan Kayu, Institut Pertanian Bogor. Hosan, D. P. Dan Arif E, 2010, Pemanfaatan Limbah Buah Pinus dan Tongkol Jagung Sebagai Sumber Bahan Bakar Alternatif. Prosiding Seminar Nasional Ritekra 2010 Universitas Atma Jaya, Jakarta. Johannes, H. 1991, Menghemat Kayu Bakar dan Arang Kayu Untuk Memasak di Pedesaan Dengan Briket Bioarang, UGM-Press, Yogyakarta. J.P. Holman, 1987. Heat Transfer, 6th,ed, McGraw-Hill Book Company. J.P Holman E. Jasjfi, 1995. Perpindahan Kalor, ed Ke-6, Jakarta Timur. Lesson Mechanical, (2012). http://mechanicalhttp.blogspot.com/2012/03/prinsipprinsip - pembakaran.html. Mindawati, N. 2005, Dampak Kenaikan Harga Bahan Bakar Minyak (BBM) Terhadap Kerusakan Hutan dan Alternatif Penanggulangannya. Warta Pusat Litbang Hutan dan Konservasi Alam. Vol. 2(4) : 3-5. Muhammad Nur. 2004. Efisiensi Biaya Pembakaran Batu Bata Dengan Menggunakan Bahan Bakar Kayu Dengan Skam, Universtas Negri Malang. M. Rifki, dkk, 2008. Optimasi Efisiensi Tungku Sekam dengan Ventilasi Lubang Utama pada Badan Kompor. Prosiding SeminaNasional Sains II, FMIPA IPB Bogor. Halaman 155 – 161, Oktober. Maulana. R. 2008. Optimasi efisiensi Tungku Sekam dengan Variasi Lubang pada Badan Kompor. Institut Pertanian Bogor. Skripsi. Bogor. 33 Jurnal Volume 6 No 2, No ISSN 2089-1873 (PDII-LIPI) 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. Pari, G., 2002, Industri Pengolahan Kayu Teknologi Alternatif Pemanfaatan Limbah (Makalah Filsafah Sains), Institut Pertanian Bogor. Pratoto A. 2010. Rancang Bangun Tungku Gasifier Pemanfaatan Kelapa Sawitsebagai Sumber Energi. JurusanTeknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Padang. Padang. Prawiroamodjo, dkk, 2005. Membuat Kompor tanpa BBM. Penebar Swadaya. Jakarta. Raldi Artono Koestoer. 2002. Perpindahan Kalor, Salemba Teknika. Jakarta. Rafael Mado dan Nasriddin. 2008. Modifikasi Kompor Serbuk Kayu Untuk meningkatkan Efektifitas Panas Api Kompor, Politeknik Negeri Kupang. Rachmat Ridwan. 2006. Kompor Sekam Segar. Tablot Sinar Tani. Jakarta. Sudradjat dan Salim, 1994, Petunjuk Teknis Pembuatan Arang Aktif. Badan Penelitian dan Pengembangan Kehutanan. Bogor. Suranto Y. 2006. Bahan Ajar Kuliah Energi Biomassa. Fakulitas Kehutanan UGM. Yogyakarta. Triono A, 2006. Karakteristik Briket Arang Dari Campuran Serbuk Gergajian Kayu Afrika dan Sengon Dengan Peanambahan Tempurung Kelapa (Skripsi).Departemen Hasil Hutan Fakultas Kehutanan, IPB, 2006. Untoro. 2010. Peningkatan Kualitas Pembakaran Biomassa Limbah Tongkol Jagung Sebagai Bahan Bakar Alternatif Dengan Proses Pembakaran Dan Pembriketan. Jurnal Rekayasa Proses Vol.4, No, 1, 2010. Umrih Touwil, 2012. Analisis efisiensi energi bahan bakar sekam padi dan kayu sengon pada proses sterilisasi media tumbuh jamur tiram putih [Skripsi]. Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Institut Pertanian Bogor. Wibowo. 2009, Biomassa dan Masalahnya, http://budhisholeh.Wordepress.com. (20 Juli 2009) Wijayanti S. D, 2009. Karaktristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit. Jurusan Teknologi Hasil Hutan, Universitas Sumatera Utara, Medan. Warta Penelitian Pengembangan Pertanian. 2006. Giliran Sekam untuk Bahan Bakar Alternatif. 34 Jurnal Volume 6 No 2, No ISSN 2089-1873 (PDII-LIPI) ANALISIS PENGARUH PERUBAHAN BEBAN OUTPUT TERHADAP EFISIENSI BOILER DI PTP. VI BUNUT SUNGAI BAHAR II Jatmiko Edi Siswanto, Afrizal, Muhamad Sidik Jurusan Teknik Mesin Sekolah Tinggi Teknologi Nasional (STITEKNAS) Jambi Abstrak Seiring dengan perkembangan zaman pertumbuhan industri – industri di Indonesia sangat pesat, dengan beraneka ragam industri antara lain pabrik karet, pabrik kayu, pabrik makanan dan minuman, pabrik industri khusus dan pabrik kelapa sawit. PT.Perkebunan nusantara VI (persero) adalah salah satu industri yang bergerak dalam bidang pengolahan kelapa sawit, Perusahaan yang terkenal dengan pengolahan kelapa sawit hingga menjadi minyak proses perebusan dilakukan untuk memudahka pemimpilan berondolan dari tandannya,menghentikan perkembangan asam lemak bebas (free faty acid) dan akan menyebabkan tbs melunak sehingga proses ekstraksi minyak menjadi lebih gampang. Proses perebusan membutuhkan uap dari steam, Steam di peroleh dengan memanaskan bejana yang berisi air dengan bahan bakar. Umumnya boiler memakai bahan bakar cair, gas,dan padat. Steam berfungsi sebagai pengering di perusahaan ini, digunakanlah boiler sebagai producer uap mendukung proses produksi. Boiler atau ketel uap merupakan bejana tertutup yang digunakan untuk menghasilkan uap, melalui proses konversi energi. Untuk mengetahui efisiensi boiler setelah di analisa maka dilakukan perhitungan dengan menambil parameter yang dibutuhkan dari pembahasan didapatlah hasil effisiensi tertinggi ketel adlah 83,56% dan terendahnya adalah 75,25% dapat diambil sedikit kesimpulan bahwa efisiensi nilai kalor dengan bahan bakar 13% pada beban 1000 Kw lebih tinggi sehingga efisiensi pada beban ini lebih tinggi dengan nilai 83,56%.nilai kalor dengan bahan bakar 10% pada beban 750 Kw lebih kecil sehingga efisiensi pada beban ini hanya 75,25%. Kata Kunci: Boiler, efisiensi boiler, metode input output PENDAHULUAN Seiring dengan perkembangan zaman pertumbuhan industri – industri di Indonesia sangat pesat, dengan beraneka ragam industri antara lain pabrik karet, pabrik kayu, pabrik makanan dan minuman, pabrik industri khusus dan pabrik kelapa sawit. PT.Perkebunan nusantara VI (persero) adalah salah satu industri yang bergerak dalam bidang pengolahan kelapa sawit. Di perusahaan ini proses pengolahan kelapa sawit dimulai dari tahap perebusan buah sawit, yang berupa Tandan buah segar (TBS) buah sawit dari perkebunan yang baru di panen. Perusahaan yang terkenal dengan pengolahan kelapa sawit hingga menjadi minyak kelapa sawit mentah ini, dalam proses perebusan TBS dipanaskan dengan Uap yang dihasilkan boiler pada temperatur 135oC. Proses perebusan dilakukan untuk memudahkan pemimpilan berondolan dari tandannya, menghentikan perkembangan asam lemak bebas (free faty acid) dan akan menyebabkan TBS melunak sehingga proses ekstraksi minyak menjadi lebih gampang. Proses perebusan membutuhkan uap dari steam, Steam di peroleh dengan memanaskan bejana yang berisi air dengan bahan bakar. Umumnya boiler memakai bahan bakar cair, gas,dan padat. 35 Jurnal Volume 6 No 2, No ISSN 2089-1873 (PDII-LIPI) Steam berfungsi sebagai pengering Di perusahaan ini, digunakanlah boiler sebagai producer uap untuk mendukung proses produksi. Boiler atau ketel uap merupakan bejana tertutup yang digunakan untuk menghasilkan uap, melalui proses konversi energi. Pada umumnya, uap yang dihasilkan dari boiler dapat digunakan sebagai pembangkit energi utama atau sebagai pendukung proses produksi. Uap sebagai pembangkit energi utama, biasanya dimanfaatkan pada pembangkit tenaga listrik. Sedangkan sebagai pendukung proses produksi, uap digunakan untuk pengering atau pemanas. Di PT. Perkebunan Nusantara VI (persero) uap yang dihasilkan boiler digunakan untuk proses pengkondisian kandungan air pada buah sawit, serta sebagai penyedia air panas. Proses pengkondisian kelembaban buah sawit dari hasil perebusan, uap yang dihasilkan oleh boiler ditampung dalam sebuah header untuk di distribusikan ke setiap Unit yang membutuhkan uap. uap yang dikonsumsi sesuai dengan proses yang sedang berlangsung. Setelah uap tersebut selesai digunakan, kemudian dikirim ke unit condensate untuk mengubah fasa uap menjadi air. tahapan selanjutnya adalah mengirim air hasil kondensasi tersebut ke unit deaerator untuk mengurangi kandungan udara dalam air. Air dari sinilah yang digunakan sebagai feed water pada boiler. Bahan bakar yang digunakan untuk menghasilkan uap berupa fiber dan cangkang.Dari penjelasan diatas, penggunaan uap sebagai pendukung proses produksi serta sebagai pembangkit tenaga listrik. KAJIAN PUSTAKA Pada pabrik kelapa sawit terdapat banyak jenis boiler dengan berbagai bentuk dan ukuran. Karena didalam sebuah pabrik penolahan minyak sawit boiler sama halnya dengan jantung pada manusia. Boiler adalah salah satu peralatan dari yang berperan sangat penting dalam proses bekerjanya pengolahan minyak kelapa sawit (crude palm oil)funsinya untuk menghasilkan steam (uap). Siklus Rankine adalah siklus teoritis yang mendasari siklus kerja dari suatu pembangkit daya uap. Siklus Rankine berbeda dengan siklus-siklus udara ditinjau dari fluida kerjanya yang mengalami perubahan fase selama siklus pada saat evaporasi dan kondensasi, oleh karena itu fluida kerja untuk siklus Rankine harus merupakan uap. Siklus Rankine ideal tidak melibatkan beberapa masalah irreversibilitas internal. Irreversibilitas internal dihasilkan dari gesekanfluida,throttling,danpencampuran,yang paling penting adalah irreversibilitas dalam turbin dan pompa dan kerugian-kerugian tekanan dalam penukar-penukar panas, pipa-pipa, bengkokan-bengkokan, dan katup-katup.Temperatur air sedikit meningkat selama proses kompresi isentropik karena ada penurunan kecil dari volume jenis air, air masuk boiler sebagai cairan kompresi pada kondisi 2 dan meninggalkan boiler sebagai uap kering pada kondisi 3. Gambar .Siklus rankine 36 Jurnal Volume 6 No 2, No ISSN 2089-1873 (PDII-LIPI) Boiler pada dasarnya penukar kalor yang besar dimana sumber panas dari pembakaran gas, reaktor nuklir atau sumber yang lain ditransfer secara esensial ke air pada tekanan konstan. Uap superheater pada kondisi ke 3 masuk ke turbin yang mana uap diexpansikan secara isentropik dan menghasilkan kerja oleh putaran poros yang dihubungkan pada generator lisrik. Temperatur dan tekanan uap jatuh selama proses ini mencapai titik 4, dimana uap masuk ke kondensor dan pada kondisi ini uap biasanya merupakan campuran cairan-uap jenuh dengan kualitas tinggi. Uap dikondensasikan pada tekanan konstan di dalam kondensor yang merupakan alat penukar kalor mengeluarkan panas ke medium pendingin.Uap panas lanjut dari ketel memasuki turbin, setelah melalui beberapa tingkatan sudu turbin, sebagian uap diekstraksikan ke deaerator, sedangkan sisanya masuk ke kondensor dan dikondensasikan didalam kondensor. Selanjutnya air dari kondensor dipompakan ke deaerator juga. Di dalam deaerator, uap yang berasal dari turbin yang berupa uap basah bercampur dengan air yang berasal dari kondensor. Kemudian dari deaerator dipompakan kembali ke ketel, dari ketel ini air yang sudah menjadi uap kering dialirkan kembali lewat turbin. Tujuan uap diekstraksikan ke deaerator adalah untuk membuang gas-gas yang tidak terkondensasi sehingga pemanasan pada ketel dapat berlangsung efektif, mencegah korosi pada ketel, dan meningkatkan efisiensi siklus.Untuk mempermudah penganalisaan siklus termodinamika ini, proses-proses tersebut di atas disederhanakan dalam bentuk diagram dapat dilihat seperti pada gambar 2.6 sebagai berikut. Gambar Diagram T-S siklus Rankine. Proses Kerja boiler Boiler adalah bejana tertutup dimana panas pembakaran dialirkan ke air sampai terbentuk air panas atau steam. Air panas atau steam pada tekanan tertentu kemudian digunakan untuk mengalirkan panas ke suatu proses. Air adalah media yang berguna dan murah untuk mengalirkan panas ke suatu proses. Sistem boiler terdiri dari: sistem air umpan, sistem steam dan sistem bahan bakar. Sistem air umpan menyediakan air untuk boiler secara otomatis sesuai dengan kebutuhan steam.Sistem steam mengumpulkan dan mengontrol produksi steam dalam boiler. Steam dialirkan melalui sistem pemipaan ke titik pengguna. Sistem bahan bakar adalah semua peralatan yang digunakan untuk menyediakan bahan bakar untuk menghasilkan panas yang dibutuhkan. Peralatan yang diperlukan pada sistem bahan bakar tergantung pada jenis bahan bakar yang digunakan pada sistem. Air yang disuplai ke boiler untuk dirubah menjadi steam disebut air umpan. Dua sumber air umpan adalah kondensat atau steam yang mengembun yang kembali dari proses dan air makeup (air baku yang sudah diolah) yang harus diumpankan dari luar ruang boiler. Untuk mendapatkan efisiensi boiler yang lebih tinggi, digunakan economizer 37 Jurnal Volume 6 No 2, No ISSN 2089-1873 (PDII-LIPI) untuk memanaskan awal air umpan menggunakan limbah panas pada gas buang. Kompenennya terdiri dari : 1. Furnane (ruang bakar) Sebagai tempat pembakaran bahan bakar (fiber dan cangkang) untuk menghasilkan gas panas. Yang memiliki lantai (fire gratee) berupa susunan roster yang dibuka tutup dengan pneumatic zatau model fixed gratee mempunyai lubang-lubang (deashing nozeel) atau tempat lewatnya udara pembakaran dari forced draft fan (Fd fan). Lubang tidak boleh tumpat agar pembakaran dapat sempurna yang dilengkapi “firing door” pada bagian depan yang berfungsi sebagai . 2.Tube Super Heater Berfungsi untuk meningkatkan temperatur uap kering (satured steam) sampai temperatur uap superheat (280o C – 300oC).Tube superheater berisi uap yang berassal dri drum atas lalu dipanaskan gas panas selanjutnya di distribusikan ke header uap untuk seterusnya digunakan oleh turbin. Biasanya berbelok-belok yang mana ujung awal dihubungkan dengan uap drum atas sedang ujungnya berhubungan dengan Header steam 3. Drum Atas(Upper Drum) Fungsi dari drum atas adalah menampung air umpan untuk di distribusikan ke pipa air oembangkit Steam, menampung uap dari pipa pembangkit dan setelah uap dan titik air dipisahkan pada drum selanjutnya uap dialirkan ke header uap untuk di distribusikan ke turbin.Material drum : Biasanya terbuat dari low carbon steel dengan campuran (crome, vanadium,molybdeum)untuk menghindari elongation yang berlebihan. 4.Header Air Umpan Merupakan bejana baja berbentuk silinder dipasang di sekeliling dapur dan dibawah fire grade pada dinding depan boiler.Befungsi untuk menampung air umpan dan selanjutnya di distribusikan ke pipa air pembangkit uap (water wall). 5. Ekonomiser Berfungsi untuk menaikan temperatur air umpan dengan memanfaatkan sisa gas panas yang dialirkan melalui exchanger dan air umpan boiler dialirkan melalui peralatan ini 6. HeaderUap Header uap berfungsi sebagai penampung uap dari pada pembangkit uap dan selanjutnya mendistribusikan ke drum uap (drum atas ).Biasanya berbentuk bejana silinder,tetapi ada juga yang berbentuk persegi empat HASIL DAN PEMBAHASAN Perhitungan Efisiensi Boiler Pada beban 1000 (Kw) - Fiber 13% persentase bahan bakar dari 45 ton - 13% x 45 ton = 5800 kg Komposisi yang terkandung dalam bahan bakar fiber Dimana komposisi yang terkandung sudah ketetapan. Water = 39,8 % x 5800 kg = 2308 kg NOS = 55,6 % x 5800 kg = 3224 kg OIL = 4,56 % x 5800 kg = 269 kg Heating Value NOS = 3850 Kcal/Kg OIL = 8800 Kcal/Kg Heat Evaporation Water = 600 Kcal/kg Q ṁ (∆ ) ηb = = x 100% Q ṁ (N. ) 38 Jurnal Volume 6 No 2, No ISSN 2089-1873 (PDII-LIPI) N. = (N XN e ( v l e)+( )+( x l x ṁ � l e )–( v l e )–(w e xw e � e v l e) ) = N.O fiber = 2309 Kcal/Kg Qin = ṁbb X N.O = 5800kg/jam X 2309kcal/kg = 13.392,200Kcal/kg Qin = 56.070463kj/kg h1 P = 19 bar Enthalpy = 2967.57 kj/kg Tu = 276 ̊ C → Dapat di cari dengan cara interpolasi dengan menggunakan tabel Properties of superheated steam. . − . w x T1 – Tbawah) h1 =( T. , − −T. , w = x − 5 + , = 5 −5 − = ,5kj/kg h2 ta = 87 ̊ C Enthalpy = 364.352 kj/kg → Dapat di cari dengan cara interpolasi menggunakan tabel Properties of saturated water steam. . − . w x T1 – Tbawah) h2 =( T. , −T. w − . = x − 5 + 55, 5 =366.108-1,666 − = 364.352 kj/kg Qout = (ṁuap x ∆h ) = 18000 kg uap/jam x 2.603,218 kj/kg (h1- h2) = , 5 , Qout = , 5 , kj/kg Q ηb = x 100% Q ηb , , = = . = 83,56 % ,5 . x kj/kg % 2. Perhitungan Efisiensi Boiler Pada beban 950 (kw) - Fiber 12 % persentase bahan bakar - 12 % x 45 ton = 5400 kg Komposisi yang terkandung dalam bahan bakar fiber Water = 39,8 % x 5400 kg = 2149 kg NOS = 55,6 % x 5400 kg = 3002 kg OIL = 4,56 % x 5400 kg = 251 kg Heating Value NOS = 3850 Kcal/Kg OIL = 8800 Kcal/Kg Heat Evaporation Water = 600 Kcal/kg ṁ (∆ ) Q = x 100% ηb = Q ṁ (N. ) N. O = (Nos bb X Nos heat value) + ( Oil x oil heat value )– (water xwater heat value ) ṁbb 39 Jurnal Volume 6 No 2, No ISSN 2089-1873 (PDII-LIPI) ( )+( x � )–( � ) = N.O fiber = 2310 Kcal/Kg Qin = ṁbb X N.O = 5400kg/jam X 2310kcal/kg = 12.474,000 kcal/kg Qin = 52.2266143.1 kj/kg h1 P = 18 bar Enthalpy = 2966.21 kj/kg tu = 274 ̊ C h2 ta = 85 ̊ C Enthalpy = 355.946 kj/kg Qout = (ṁuap x ∆h ) = 16.500 kg uap /jam x 2.610.246 kj/kg (h1-h2) = , Qout = , , 5 kj/kg Q x 100% ηb = = ηb Q , , , = 82,46 % , . ,5 x , 5 kj/kg % Perhitungan efisiensi Pada Beban 850 (Kw) - Fiber 11% persentase bahan bakar - 11 % x 45 ton = 4900 kg Komposisi yang terkandung dalam bahan bakar fiber Water = 39,8 % x 4900 kg = 1950 kg NOS = 55,6 % x 4900 kg = 2724 kg OIL = 4,56 % x 4900 kg = 227 kg Heating Value NOS = 3850 Kcal/Kg OIL = 8800 Kcal/Kg Heat Evaporation Water = 600 Kcal/kg Q ṁ (∆ ) ηb = = x 100% Q ṁ (N. ) N. O = (Nos bb X Nos heat value) + ( Oil. bb x oil heat value )– (water. bb water heat value ) ṁbb = ( x 5 )+( � )– ( � N.O fiber = 2307 Kcal/Kg Qin = ṁbb X N.O = 4900kg/jam x 2307 kcal /kg = 11,304,3000 kcal/kg Qin = 47328843,1 kj/kg h1 P = 17 bar Enthalpy = 2964.91 kj/kg tu = 272 ̊ C h2 ta = 83 ̊ C Enthalpy = 347.544 kj/kg Qout = (ṁuap x ∆h) = 14.000 kg uap/jam x 2,617.366 kj/kg (h1-h2) = , Qout = , , kj/kg Q ηb = x 100% Q = ηb , , = 77,42 % , = , 5x 5 ) , kj/kg % 40 Jurnal Volume 6 No 2, No ISSN 2089-1873 (PDII-LIPI) Perhitungan efisiensi Pada Beban 750 ( Kw) - Fiber 10 % persentase bahan bakar - 10 % x 45 ton = 4500 kg Komposisi yang terkandung dalam bahan bakar fiber Water = 39,8 % x 4500 kg = 1791 kg NOS = 55,6 % x 4500 kg = 2502 kg OIL = 4,56 % x 4500 kg = 209 kg Heating Value NOS = 3850 Kcal/Kg OIL = 8800 Kcal/Kg Heat Evaporation Water = 600 Kcal/kg Q ṁ (∆ ) ηb = = x 100% ṁ Q (N. ) N. O = (Nos bb X Nos heat value) + ( Oil. bb x oil heat value )– (water. bb water heat value ) ṁbb ( )+( )–( ) x � � N.O = . N.O fiber = 2132 Kcal/Kg Qin = ṁbb X N.O = 4.500kg/jam x 2132kcal/kg = 9,594,000 kcal/kg Qin = 40168159,1 kj/kg h1 P = 16 bar Enthalpy = 2963.65 kj/kg tu = 270 ̊ C h2 ta = 80 ̊ C Enthalpy = 334.949 kj/kg Qout = (ṁuap x ∆h) = 11,500 kg uap/jam x 2,628.701 kj/kg (h1-h2) = . , kj/kg Qout = . , kj/kg Q ηb = x % Q . , . = 5, 5 Efisiensi (%) = ηb = 75,25 % x 86.00% 84.00% 82.00% 80.00% 78.00% 76.00% 74.00% 72.00% 70.00% % 83.56% 82.46% 77.42% 75.25% 750 kw 850 kw 950 kw 1000 kw Beban Unit Boiler Grafik perbandingan efisiensi pada masing-masing beban Dari grafik diatas dapat di ketahui, bahwa efisiensi terendah boiler terdapat pada beban 750 Kw dengan nilai 75,25% ini dikarekan persentase bahan bakar boiler pada beban 750 Kw adalah 10% dari 45ton kapasitas. Maka nilai kalor dengan bahan bakar 10% pada beban 750 kw lebih kecil sehingga efisiensi pada beban ini hanya 75,25%. Sedangkan efisiensi tertinggi boiler adalah terdapat pada beban 1000 Kw dengan nilai 83,56% ini dikarenakan persentase bahan bakar boiler pada beban 1000 Kw adalah 13% dari 45ton 41 Jurnal Volume 6 No 2, No ISSN 2089-1873 (PDII-LIPI) kapasitas. Maka nilai kalor dengan bahan bakar 13% pada beban 1000 Kw lebih tinggi sehingga efisiensi pada beban ini lebih tinggi dengan nilai 83,56% KESIMPULAN Bahwa efisiensi terendah boiler terdapat pada beban 750 Kw dengan nilai 75,25% ini dikarekan persentase bahan bakar boiler pada beban 750 kw adalah 10% dari 45ton kapasitas. Maka nilai kalor dengan bahan bakar 10% pada beban 750 Kw lebih kecil sehingga efisiensi pada beban ini hanya 75,25%. Sedangkan efisiensi tertinggi boiler adalah terdapat pada beban 1000 Kw dengan nilai 83,56% ini dikarenakan persentase bahan bakar boiler pada beban 1,7MW adalah 13% dari 45ton kapasitas. Maka nilai kalor dengan bahan bakar 13% pada beban 1000 Kw lebih tinggi sehingga efisiensi pada beban ini lebih tinggi dengan nilai 83,56%. DAFTAR PUSTAKA 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. Ir.M.Sitorus,.Proses Pengolahan Air Umpan Ketel.,2002.Medan Putra Is Dewata. 11 Januari 2011. Analisa Teknis Evaluasi Kinerja Boiler Type ihifwsr Single Drum Akibat Kehilangan Panas dipltu pt. PJB unit Pembangkit gresik. Jurusan Teknik Sistem Perkapalan– Fakultas Teknologi. Budiarjo,IMade Kartika D, Budiars(Penerjemah), 1989. Buku Teks Termodinamika Terpakai, Teknik Uap Dan Panas.Universitas Indonesia. Asmudi. 12 Januar 2010. Analisa Unjuk Kerja Boiler Terhadap Penurunan Daya Pada Pltu PT. Indonesia Power Ubp Perak. Fakultas Teknologi Kelautan, ITS Surabaya. Ir. Syamsir A. Muin, Pesawat-pesawat konversi 1(KetelUap) 1988). PT. Super Andalas Stell, Petunjuk Pengoperasian boiler, Takuma water tube boiler, oil palm Wastes Firing Boiler Bandi parapak. 15 Maret 2010 Perekayasaan Ketel Uap Utilitas Pabrik Elemen Bakar Nuklir Tipe PWR 1000Mwe, Tangerang Selatan. Helmon Sihombing. Mekanisme proses Pembakaran di dalam Boiler. Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, Medan 2010. https://nurefendi82.files.wordpress.com/2014/06/ad.jpg https://nurefendi82.wordpress.com/page/2 https://www.google.com/search https://plus.google.com/112686658163088710759/posts https://www.nasionalisme.co/ekspor-cangkang-sawit https://valvejual.wordpress.com 42 Jurnal Volume 6 No 2, No ISSN 2089-1873 (PDII-LIPI) ANALISIS PROSES DEWATERING PADA SUCTION PRESS ROLL TISSUE MACHINE DI PT. LONTAR PAPYRUS PULP AND PAPER INDUSTRY. Zainal Abadi, Lasro Tua Sitohang, dan Pandhu Prasetyo Program Studi Teknik Mesin Sekolah Tinggi Teknologi Nasional Jambi. Abstrak Tissue Machine adalah sebuah rangkaian mesin yang digunakan untuk proses pembentukan fiber menjadi tissue. Salah satu bagian dalam tissue machine adalah suction press roll yang mempunyai fungsi sebagai dewatering pada saat proses produksi berlangsung. Proses dewatering adalah proses pelepasan kadar air pada fiber yang terjadi karena pressure suction press roll ke yankee dryer sehingga sisa air yang ada pada fiber dihisap oleh vacuum suction press roll. Proses dewatering sangat mempengaruhi proses produksi tissue yang dihasilkan. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui persentase kadar air yang terdapat pada fiber sebelum melewati suction press roll dan yang sudah melewati suction press roll sehingga dapat diketahui pressure suction pres roll ke yankee dryer yang baik pada saat proses produksi berlangsung. Untuk mendapatkan hasil data yang diperlukan dilakukan beberapa kondisi speed pada tissue machine yaitu speed 1000 mpm / 87 rpm, 1100 mpm / 95 rpm dan 1200 mpm / 104 rpm dengan pressure suction press roll ke yankee dryer 80 Bar, 85 Bar dan 90 Bar. dari pengujian tersebut diambil data rata – rata kemudian data tersebut diolah dan digambarkan dalam bentuk tabel dan grafik. Dari hasil data tersebut disimpulkan bahwa semakin tinggi pressure suction press roll ke yankee dryer maka semakin rendah moisture / kadar air yang dihasilkan sedangkan semakin rendah presssure suction press roll ke yankee dryer maka semakin tinggi moisture / kadar air yang dihasilkan. Kata Kunci: Tissue Machine, Suction Press Roll dan Dewatering. PENDAHULUAN Didalam proses produksi tissue ada beberapa bagian – bagian dalam mesin tissue untuk mendukung kegiatan proses produksi tissue salah satunya adalah Suction Press Roll (SPR). Suction Press Roll merupakan salah satu bagian dalam mesin tissue yang berbentuk roll. Suction Press Roll tidak hanya merupakan sebuah roll yang membantu menghantarkan fibre pulp melalui felt menuju ke yankee dryer tetapi juga berfungsi sebagai Proses dewatering tissue atau pelepasan kadar air. Proses dewatering adalah proses dimana fibre atau bubur pulp terjadi pengurangan / pelepasan kadar air yang dilakukan oleh Suction Press Roll dengan tekanan / pressure suction press roll ke yankee dryer. ada 3 tekanan / pressure yang digunakan pada saat proses produksi berlangsung. Proses dewatering sangat membantu dalam proses pengeringan, mengurangi konsumsi/pemakaian energi gas dalam proses produksi dan dapat membantu dalam kelancaran 43 Jurnal Volume 6 No 2, No ISSN 2089-1873 (PDII-LIPI) proses produksi berlangsung. Namun pada saat proses produksi berlangsung jumbo tissue yang dihasilkan atau sedang diproduksi menjadi lembab karena kadar air yang terkandung dalam jumbo tissue masih tinggi, ini disebabkan oleh tekanan / pressure suction press roll yang tidak baik sehingga proses dewatering pada fibre tidak berjalan dengan baik dan kurang dapat membantu pada saat proses pengeringan tissue sehingga konsumsi / pemakaian energi gas menjadi bertambah dan proses produksi tissue menjadi kurang lancar. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui berapa persen kandungan air sebelum dan sesudah suction press roll, mengetahui pressure suction press roll yang baik saat proses produksi berlangsung dan mengetahui perbandingan moisture sebelum dan sesudah suction press roll. METODOLOGI ANALISA Penelitian ini dilakukan di PT. Lontar Papyrus Pulp and Paper Industry kecamatan Tebing Tinggi kabupaten Tanjung Jabung Barat Provinsi Jambi tepatnya di :  Departemen : Tissue Departemen 5.1  Seksi : Tissue Machine 5.1  Unit : Tissue Machine  Pelaksanaan Penelitian berlangsung dari tanggal 18 Juli sampai dengan 23 Juli 2016. Bahan Penelitian 1. Sample Fibre Sample fibre digunakan untuk melihat kadar air yang terkandung dalam fibre tersebut, sample fibre yang diambil yaitu sample fibre yang menempel di felt sebelum ke suction press roll dan sample fibre yang menempel di yankee setelah di press oleh suction press roll. Alat Penelitian 1. Blade Roll Blade Roll dgunakan untuk mengambil sample fibre yang menempel di yankee dryer untuk dilakukan pengecekan moisturenya sehingga dapat diketahui berapa besar kandungan air yang masih ada di fibre tersebut. 2. Timbangan Timbangan digunakan untuk menimbang berat sample fibre yang telah diambil. Berat yang akan ditimbang adalah berat basah yaitu pada saat sample fibre baru selesai diambil dan berat kering yaitu berat saat sample fibre telah selesai dimasukkan kedalam oven. 3. Oven Oven digunakan untuk tempat pengeringan sample basah yang telah diambil samplenya pada sample fibre. 4. Desikator Desikator digunakan untuk menstabilkan suhu sample fibre yang telah dimasukkan ke dalam oven. Prosedur Penelitian Pengecekan moisture Tujuan dilakukannnya proses pengecekan moisture pada sample fibre adalah untuk mengetahui kelembapan yang terdapat pada fibre sehingga dapat dilihat dari hasil moisture yang didapat apakah moisture terlalu tinggi atau terlalu rendah yang bertujuan untuk membantu dalam 44 Jurnal Volume 6 No 2, No ISSN 2089-1873 (PDII-LIPI) mengurangi kadar air pada bahan sebelum dikeringkan di yankee dryer. Adapun prosedur yang dilakukan pada pengecekan moisture adalah sebagai berikut : A. Pengecekan pada pressure suction press roll 80 Bar 1. Pastikan alat dan bahan yang digunakan dapat berfungsi dengan baik dan bahan yang digunakan untuk penelitian juga dalam kondisi yang baik. 2. Pastikan proses telah berjalan dengan lancar sampai speed 1000 mpm / 87 rpm. 3. Setelah itu atur set point pressure yang ada di ruangan distibution control system (DCS) untuk suction press roll di 80 bar. 4. Ambil sample fibre yang menempel di felt dengan tangan dan sample fiber di yankee dryer dengan menggunakan blade roll . 5. Timbang berat bahan sample yang sudah diambil tadi menggunakan timbangan kemudian di catat ke dalam tabel pengujian. 6. Setelah itu, masukkan bahan sample tadi kedalam oven dengan suhu 103ºC selama ± 1 jam. 7. Setelah 1 jam bahan sample yang sedang di oven dikeluarkan dan kemudian dimasukkan ke dalam desikator ± selama 20 menit. 8. Setelah 20 menit, bahan sample yang sudah di oven tadi ditimbang kembali kemudian berat sample kering tadi dicatat dan dimasukkan kedalam tabel pengujian. 9. Lakukan pengujian selanjutnya dari no 2 sampai no 8 untuk pengujian berikutnya pada pressure suction press roll 80 Bar dengan speed 1100 mpm / 95 rpm dan speed 1200 mpm / 104 rpm. 10. Kemudian data yang sudah didapat pada tabel formulir pengujian dianalisa untuk mengetahui nilai moisture sebelum dan sesudah suction press roll yang didapat. B. Pengecekan pada pressure suction press roll 85 Bar Pengecekan pada pressure suction press roll 85 Bar mengikuti pada no 1 – 10 seperti di atas. C. Pengecekan pada pressure suction press roll 90 Bar Seperti pengecekan di B, untuk pengecekan suction press roll 90 Bar. HASIL DAN PEMBAHASAN Gambar 1 dapat kita lihat bahwa pada speed 87 rpm dengan pressure suction press roll 80 Bar menghasilkan moisture sebesar 93.3 %, speed 87 rpm dengan pressure suction press roll 85 Bar menghasilkan moisture sebesar 92.7 %,dan speed 87 rpm dengan pressure suction press roll 90 Bar menghasilkan moisture sebesar 92 %. Kemudian speed 95 rpm dengan pressure suction press roll 80 Bar menghasilkan moisture sebesar 92.7 %, speed 95 rpm dengan pressure suction press roll 85 Bar menghasilkan moisture sebesar 92.3%, dan speed 95 rpm dengan pressure 90 Bar menghasilkan moisture sebesar 91.3 %. Dan speed 104 rpm dengan pressure suction press roll 80 Bar menghasilkan moisture sebesar 92 %, speed 104 rpm dengan pressure 85 Bar menghasilkan moisture sebesar 91.7 % dan speed 104 rpm dengan pressure suction press roll 90 Bar menghasilkan moisture sebesar 91 %. Dari penjelasan gambar 4.1 di atas maka dapat disimpulkan bahwa nilai moisture / kadar air yang masih terkandung pada fibre sebelum melewati suction press roll masih tinggi yaitu 91% - 93%. 45 Jurnal Volume 6 No 2, No ISSN 2089-1873 (PDII-LIPI) M o i s t u r e 93.5 93 92.5 92 91.5 91 90.5 90 89.5 93.3 92.7 92.7 92 92.3 92 Speed (rpm) 91.3 91.7 87 91 95 80 85 90 104 Pressure Suction Press Roll (Bar) Gambar 1. Grafik Nilai Moisture Sebelum Suction Press Roll M o i s t u r e 60 50 48.7 46.7 50 40 30 45 42 40.1 39.3 39.7 Speed 87 38.7 95 20 10 104 0 80 85 90 Pressure Suction Press Roll (Bar) Gambar 2 Grafik Nilai Moisture Sesudah Suction Press Roll Gambar 2 dapat kita lihat bahwa pada speed 87 rpm dengan pressure suction press roll 80 Bar menghasilkan moisture sebesar 50 %, speed 87 rpm dengan pressure suction press roll 85 Bar menghasilkan moisture sebesar 48.7 % %,dan speed 87 rpm dengan pressure suction press roll 90 Bar menghasilkan moisture sebesar 46.7 %. Kemudian speed 95 rpm dengan pressure suction press roll 80 Bar menghasilkan moisture sebesar 45 %, speed 95 rpm dengan pressure suction press roll 85 Bar menghasilkan moisture sebesar 42 %, dan speed 95 rpm dengan pressure 90 Bar menghasilkan moisture sebesar 39.7 %. Dan speed 104 rpm dengan pressure suction press roll 80 Bar menghasilkan moisture sebesar 40.1 %, speed 104 rpm dengan pressure 85 Bar menghasilkan moisture sebesar 39.3 % dan speed 104 rpm dengan pressure suction press roll 90 Bar menghasilkan moisture sebesar 38.7 %. Dari penjelasan grafik gambar 4.2 di atas maka dapat disimpulkan bahwa semakin rendah pressure suction press roll maka moisture akan semakin tinggi sedangkan semakin tingginya pressure suction press roll maka moisturenya akan semakin rendah sehingga pressure suction press roll ke yankee dryer yang baik terhadapdewatering pada saat proses produksi berlangsung yaitu pada pressure suction press roll ke yankee dryer sebesar 90 Bar. 46 Jurnal Volume 6 No 2, No ISSN 2089-1873 (PDII-LIPI) ( M o i s t u r e 80 92.6 92.2 91.4 Moisture 60 40 M1 45 20 43.3 41.7 M2 0 80 85 90 ) % 100 Pressure SPR (Bar) Gambar 3 Nilai rata – rata moisture sebelum dan sesudah melewati suction press roll pada pressure suction press roll 80 Bar, 85 Bar dan 90 Bar. Gambar 3 dapat kita lihat bahwa perbandingan kandungan air / moisture dengan pressure suction press roll ke yankee dryer 80 Bar sebelum melewati suction press roll moisturenya 92.6% setelah melewati suction press roll moisturenya 45%, pada pressure suction press roll 85 Bar sebelum melewati suction press roll moisturenya sebesar 92.2% setelah melewati suction press roll moisturenya 43.3% kemudian pada pressure suction press roll 90 Bar sebelum melewati suction press roll moisturenya 91.4% setelah melewati suction press roll moisturenya 41.7%. Dari penjelasan grafik gambar 4.3 di atas maka dapat disimpulkan bahwa moisture pada saat sebelum melewati suction press roll masih tinggi dikarenakan belum adanya hisapan untuk membantu mengurangi dewatering pada fiber dan untuk moisture sesudah melewati suction press roll kadar air / moisturenya rata – rata 43.3% ini berbeda 48% dengan kadar air / moisture sebelum melewati suction press roll ini disebabkan pengaruh tekanan suction press roll ke yankee dryer dan putaran speed machine dikarenakan tekanan yang tinggi oleh suction press roll ke yankee dryer akan membuat fiber semakin kering dan air yang ada pada bahan fiber tadi akan menguap. KESIMPULAN Berdasarkan kesimpulan yang didapat dari pengujian moisture pada suction press roll dengan menggunakan pressure 80 Bar, 85 Bar dan 90 Bar dengan speed yang digunakan yaitu 1000 mpm / 87 rpm, 1100 mpm / 95 rpm, 1200 mpm / 104 rpm dapat ditarik beberapa kesimpulan yaitu : 1. Moisture pada saat fiber belum melewati suction press roll kadar airnya adalah 92.8% sedangkan setelah melewati suction press roll moisturenya sebesar 47.5% 2. Pressure suction press roll yang baik digunakan pada saat proses produksi yaitu pada pressure 90 Bar dengan speed 1200 mpm / 104 rpm, karena pada saat pressure suction press roll 90 Bar dan speed 1200 mpm / 104 rpm setelah fibre melewati suction press roll kadar air / moisture hanya tinggal 47.5 % sehingga kerja yankee dryer pada saat proses pengeringan dapat berjalan dengan lebih ringan dan dapat menghemat konsumsi energi gas untuk proses pengeringan yang terjadi di yankee dryer. 3. Pada saat fibre sebelum melewati suction press roll kadar air / moisturenya masih tinggi sehingga perbandingan moisture sebelum dan sesudah melewati suction press roll perbedaan moisturenya adalah 50%, ini menjadikan kerja suction press roll untuk menekan / press ke 47 Jurnal Volume 6 No 2, No ISSN 2089-1873 (PDII-LIPI) yankee jadi tambah berat dan hisapan vacuum suction press roll juga menjadi lebih berat dikarenakan tidak adanya hisapan air sebelum melewati suction press roll. DAFTAR PUSTAKA 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. Sigit Suseno. 2002. Bahan Training Tissue Machine Unit. Jambi. PT.LPPPI Suhardi, Basuki. 2002. Bahan Training Chlorine Plant. Jambi. PT.LPPPI Benjamin A. Thorp, 1991. Pulp and paper manufacture, volume 7 paper machine operations. Kanada. Paper industry TAPPI Rezk, kamal.2013. Modelling of water removal during a paper vacuum dewatering process using a Level-Set method. Journal Chemical Engineering science 101.543 – 553. Djokosetyardjo, M.J. 2003. Ketel Uap. Jakarta. Pradnya Paramita Wikipedia. Pengertian proses. https://id.wikipedia.org/wiki/Proses (di akses tanggal 20 februari 2016) Sugiyono.2009.Metode Penelitian Bisnis.Bandung:Alffabeta Voith, press fabric training. 2011. Voith , Perawang Hermawan Nanang.”Perancangan Mesin Roll Pipa Untuk Kebutuhan Laboratorium Teknik Produksi”. Jurusan Teknik Mesin.Fakultas Teknik Universitas Pasundan Bandung.2014 Sepfitrah. “Analisa Proses Pengerolan Kertas”. Jurusan Teknik Mesin Universitas Pasir Pengaraian.Riau.2014 Anonimous, Instruction Manual of Disc Filter Paper Machine 5 PT Kertas Leces(Persero), Dorr-Oliver, French, tanpa tahun Gerard, L, Production Stability on Paper Machines and Pulp and White WaterCircuit, TAPPI Journal Vol. 78, No. 10, p. 256-257 Gottsching, Lothar, and Heikki Pakinen, Paper Making Science Technology: RecycledFiber and Deinking, Fapet Oy, TAPPI, USA, 2000 Amanto.H Dan Daryanto.1999.IlmuBahan. Jakarta :PT.Bumi Aksara Ahmad Mustaqim.”Perencanaan Alat/Mesin Pengerol Pipa”,Program Studi Teknik Mesin.Fakultas Teknik Universitas Negeri Yogyakarta tahun 2012. 48 Jurnal Volume 6 No 2, No ISSN 2089-1873 (PDII-LIPI) PERANCANGAN ALAT UJI TARIK UNTUK BAJA KARBON RENDAH AISI 1018 Generousdi, M. Ficky Afrianto, dan M.Ryo Rizky Deninda. Program Studi Teknik Mesin Sekolah Tinggi Teknologi Nasional Jambi Indonesia Email: Ryorizky48@gmail.com Abstrak Dalam melakukan perancangan sebuah alat dibutuhkan sketsa gambar dan perhitungan kekuatan bahan serta gaya-gaya yang bekerja pada setiap komponen- komponen agar perancangan sebuah alat harus dapat bekerja sebagaimana yang diharapkan. Salah satu yang penting dari perancangan adalah mengetahui sifat mekanik dari material yang akan digunakan. Sifat mekanik terdiri dari keuletan, kekerasan, kekuatan, dan ketangguhan. Dalam hal ini alat yang akan dirancang adalah alat uji tarik. Perancangan alat uji tarik yang akan dibuat harus mengetahui gaya-gaya yang bekerja dalam perancangan kerangka, tegangan yang terjadi pada spesimen dan kekuatan pengelasan kerangka. Dari hasil perhitungan kerangka didapatkan gaya yang bekerja pada batang F2 menghasilkan gaya sebesar 7456,56 N, sedangkan gaya yang bekerja pada batang F3 didapatkan hasil sebesar 7456,53 N dan tegangan yang terjadi pada spesimen alat uji tarik sebesar 298.258800 N/m2. Untuk kekuatan pengelasan kerangka mendapatkan hasil sebesar 37.500 Kg/cm2, tegangan yang terjadi pada kekuatan pengelasan sebesar sebesar 37.500 Kg/cm2. Kata kunci:Perancangan alat uji tarik dan kekuatan kerangka. PENDAHULUAN Seiring dengan perkembangannya teknologi yang semakin maju, diharapkan dapat membantu dan mempermudah manusia dalam berbagai aspek kehidupan, salah satunya transportasi, seiring dengan transportasi tersebut banyak dibangun jembatan – jembatan yang semakin modern yang panjangnya mencapai ratusan meter. Dalam pembuatan suatu kontruksi diperlukan material dengan spesifikasi dan sifat- sifat yang khusus pada setiap bagiannya. Sebagai contoh dalam pembuatan kontruksi sebuah jembatan. Salah satu cara untuk mengetahui besaran sifat mekanik dari logam adalah dengan uji tarik. Sifat mekanik yang dapat diketahui adalah kekuatan dan elastisitas dari logam tersebut. Uji tarik adalah metode yang digunakan untuk menguji kekuatan suatu bahan / material dengan cara memberikan beban gaya yang sesumbu. Pengujian uji tarik digunakan untuk mengukur ketahanan suatu material terhadap gaya statis yang diberikan secara lambat. Dan hasil dari pengujian uji tarik sangat penting untuk rekayasa teknik dan desain produk karena menghasilkan data kekuatan material. 49 Jurnal Volume 6 No 2, No ISSN 2089-1873 (PDII-LIPI) TEORI DASAR Pengujian tarik yaitu pengujian yang bertujuan untuk mendapatkan gambaran tentang sifat-sifat dan keadaan dari suatu logam. Pengujian tarik dilakukan dengan penambahan beban secara perlahan-lahan, kemudian akan terjadi pertambahan panjang yang sebanding dengan gaya yang bekerja. Kesebandingan ini terus berlanjut sampai bahan sampai titik propotionality limit. Setelah itu pertambahan panjang yang terjadi sebagai akibat penambahan beban tidak lagi berbanding lurus, pertambahan beban yang sama akan menghasilkan penambahan panjang yang lebih besar dan suatu saat terjadi penambahan panjang tanpa ada penambahan beban, batang uji bertambah panjang dengan sendirinya. Hal ini dikatakan batang uji mengalami yield (luluh). Keadaan ini hanya berlangsung sesaat dan setelah itu akan naik lagi. Komponen Alat Uji Tarik Adapun peralatan atau komponen-komponen pada mekanisme mesin uji tarik sistem hidrolik, dapat dibagi menjadi beberapa komponen utama yaitu sebagai berikut : 1. Rangka alat uji tarik 2. Pencekam (penjepit) 3. Penarik 4. Hidrolik (dongkrak) Pada saat dilakukan kerja suatu mesin uji tarik tidak terjadi kegagalan dalam konstruksi, maka perlu memakai kerangka. Kerangka alat uji tarik harus dapat benar-benar dapat mengatasi gaya-gaya yang terjadi pada saat uji tarik dilakukan, dalam hal ini berhubungan dengan dimensi dan model kerangka. Fungsi dan lingkungan kerja mesin dapat digunakan sebagai acuan untuk pemilihan jenis material yang akan dipilih. Hal ini bertujuan agar tidak terjadi kerusakkan atau kegagalan pada saat mesin dioperasikan [1]. Pada saat uji tarik dilakukan, kerangka mesin uji tarik merupakan bagian yang akan mengalami pembebanan, karena distrib-usi gaya-gaya dari mekanisme pencekam dan gaya pada hidrolik akan diteruskan ke kerangka. Pemilihan jenis material kerangka, berdasarkan kapasitas dari mesin uji tarik yang dirancang. Kekuatan kerangka harus lebih besar dari beban yang akan terjadi pada saat proses uji tarik dilakukan. Dengan penentuan dimensi dan jenis material kerangka akan didapatkan kekuatan yang baik. Material kerangka harus memiliki rigiditas yang tinggi, karena apabila terjadi deformasi pada saat dilakukan uji tarik, maka besar deformasi ini akan mempengaruhi hasil pengukuran uji tarik. Dengan adanya deformasi ini, maka hasil uji tarik akan dilakukan penyesuain data, sehingga akan mempengaruhi ketelitian dari mesin uji tarik tersebut. Semakin kecil koreksi yang dilakukan pada data hasil percobaan, maka semakin baik mesin uji tarik tersebut. 50 Jurnal Volume 6 No 2, No ISSN 2089-1873 (PDII-LIPI) Keterangan Gambar : 1. Hidrolik 2. Pressure gauge 3. Crossbar gerak 4. Batang penggerak 5. Bossing 6. Spesimen 7. Pencekam 8. Pelat penyangga atas 9. Dial indicator 10. Crossbar tetap 11. Batang tetap 12. Crossbar bawah. Gambar 1. Kerangka Uji Tarik. Diagram Benda Bebas Dalam memecahkan persoalan kesetimbangan benda tegar, sangatlah penting untuk meninjau semua gaya yang beraksi pada benda; juga sama pentingnya untuk tidak memasukkan setiap gaya yang tidak langsung diterapkan pada benda. Melupakan suatu gaya atau menambah gaya ekstra akan merusak syarat kesetimbangan. Jadi, langkah pertama dalam pemecahan soal ialah penggambaran suatu diagram benda-bebas dari benda tegar yang sedang ditinjau. ƩFx = 0 ƩFy = 0 ƩMA = 0 ..............F.P.Beer, Mechanics for engineers STATICS, 3rd,1976 Hal: 80 ƩMA = 0 ; Persamaan ini dapat dipecahkan untuk mencari besar B. ƩFx = 0 dan ƩFy = 0 ; persamaan ini dapat dipecahkan untuk mencari komponen Ax dan Ay, berturutan. Gaya Kopel Sepanjang gaya yang sejajar sama besar dan berlawanan arah yang bekerja pada suatu batang (benda), akan menimbulkan kopel (momen) pada batang tersebut. M = F x r .................P.Beer, Mechanics for engineers STATICS, 3rd,1976 Hal: 80 F = Gaya 51 Jurnal Volume 6 No 2, No ISSN 2089-1873 (PDII-LIPI) r = Jarak antar gaya Adapun gambar dari diagram benda-bebas untuk alat uji tarik dapat dilihat pada Gambar 2.2 : Gambar 2.2 Diagram Benda Bebas Alat Uji Tarik. Keterangan Gambar : F1 = Tekanan Dongkrak/Hidrolik = Tiang Crossbar Sebelah Kiri F, = Tiang Crossbar Sebelah Kanan F, Sp = Spesimen W1 = Tiang Kerangka Tabel 2.6 Klasifikasi Baja Karbon 52 Jurnal Volume 6 No 2, No ISSN 2089-1873 (PDII-LIPI) METODOLOGI PERANCANGAN 3.1 Desain Alat Uji Tarik Keterangan Gambar : 1. Baut penahan rangka uji tarik 2. Pressure gauge 3. Tiang Rangka Tetap 4. hidrolik/dongkrak 5. Spesimen uji tarik 6. Pencekam specimen 7. Crossbar rangka gerak 8. Tiang rangka gerak 9. Dial indicator 10. Crossbar rangka tetap 11. Meja Gambar 3.1. Skema Alat Uji Tarik 3) spesimen Spesimen berfungsi sebagai bahan pengujian. spesimen alat uji tarik ini menggunakan standar ASTM. Gambar 3.6 Spesimen 53 Jurnal Volume 6 No 2, No ISSN 2089-1873 (PDII-LIPI) Diagram alir HASIL DAN PEMBAHASAN Dalam perencanan kerangka pada alat uji tarik menggunakan perhitungan diagram benda bebas (DBB), adapun perhitungan kerangka pada alat uji tarik sebagai berikut : Diketahui : Pressure guage = 25x105 N/m2 D (dongkrak) = 46 mm = 4,6 cm D (spesimen) = 8 mm = 0,008 m � Luas penampang kepala dongkrak (A) = � 0,046 m2 = 0,00166 m2 Gaya yang bekerja pada dongkrak (F1) = 25x105 N/m2 / 0,00166 m2 = 15060,24 N Beban Crossbar (W1) = 15kg x 9,81 m/s2 = 147,15 N Ditanya : Gaya yang bekerja pada batang (F2) = (N) Gaya yang bekerja pada batang (F3) = (N) Tegangan yang bekerja pada spesimen (�SP ) = (N) Penyelesaian: 54 Jurnal Volume 6 No 2, No ISSN 2089-1873 (PDII-LIPI) Ʃ MF = 0 = (W1 x L1) – (F1 x L2) – (F3 x L3) = 0 = (147,15 N x 0,15m) – (15060,24 N x 0,15m) – (F3 0,30m) = 0 = (22,07Nm) – (2259,03Nm) – (F3 0,30m) = 0 F3 = 7456,53 N (kebawah) Ʃ Fy = 0 = (F2) – (W1) + (F1) – (F3) = 0 = F2 – 147,15 N – 15060,24 N + 7453,53 N = 0 F2 = 7456,56 N � , A = x d2 = x 0,008 m2 = 0,00005 m2 Ʃ Fv = 0 = F2’ – W1’ – SP + F3’ = 0 = 7456,56 N – 147,15 N – SP + 7456,53 N = 0 SP = 14912,94 N �SP = 14912,94 N/ A = 14912,94 N/ 0,00005 m2 = 298.258800 N/m2 Batang kerangka tetep P = 20000 kg x 9,81 m/s2 = 196.200 N, σt = 50 N/mm2 � A = d2 karena bentuknya lingkaran σt = � � atau P = σt A maka 55 Jurnal Volume 6 No 2, No ISSN 2089-1873 (PDII-LIPI) 196.200 N = 50 N/mm2 x 0,758 x 2 d2 . 2d2 = = 5176,78 Jadi , 2 d = d =√ 5 Dan , = 2588,39 , = 50,87mm, dibulatkan 51 mm. Batang kerangka gerak P = 20000 kg x 9,81 m/s2 = 196.200 N, σt = 85 N/mm2 � A = d2 karena bentuknya lingkaran σt = Jadi � � atau P = σt A maka 196.200 N = 85 N/mm2 x 0,758 x 2d2 . = 3045,16 2d2 = 2 d = , d =√ 5 Dan , = 1522,58 ,5 = 39,02 mm, dibulatkan 39 mm. Perhitungan Kekuatan Pengelasan pada Alat Uji Tarik Selain dalam perencanan kerangka pada alat uji tarik ada juga perhitungan kekuatan pengelasan didalam pengelasan, adapun perhitungan kekuatan pengelasan pada alat uji tarik sebagai berikut : Diketahui : Gaya yang bekerja pada dongkrak (F) = 15060,24 N Tinggi plat yang akan dilas (L) = 110 mm Tebal plat ( t ) = 4 mm Ditanya : Kekuatan pengelasan ( ��) Penyelesaian : �� = �� = � � .� , mm . = (N/mm2) N mm �� = 34,22 N/mm2 KESIMPULAN Kesimpulan yang dibuat berdasarkan perancangan yang diperoleh dari analisa dan perhitungan alat uji tarik, dapat disimpulkan diantaranya : 1. Perancangan alat uji tarik ini dimulai dari memperhitungkan gaya-gaya yang akan bekerja didalam komponen, serta dimensi komponen dari alat uji tarik. 56 Jurnal Volume 6 No 2, No ISSN 2089-1873 (PDII-LIPI) 2. Dari hasil perhitungan yang telah didapatkan untuk kekuatan kerangka pada alat uji tarik yang menggunakan diagram benda bebas mendapatkan hasil : a. Gaya yang bekerja pada batang F2 didapatkan hasil sebesar 7456,56 N, b. Gaya yang bekerja pada batang F3 didapatkan hasil sebesar 7456,53 N, c. Tegangan spesimen (�SP ) yang terjadi pada spesimen alat uji tarik sebesar 2 298.258800 N/m . 3. Dari hasil perhitungan yang telah didapatkan untuk kekuatan pengelasan kerangka pada alat uji tarik mendapatkan hasil 34,22 N/mm2. Jadi, las cukup kuat menahan gaya yang bekerja tersebut. DAFTAR PUSTAKA 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. Askeland, 1985 BAB II KAJIAN PUSTAKA Klasifikasi Material, dan Dalil dkk, 1999 Diamir Dahlan. Elemen Mesin. 2012. Penerbit: Citra Harta Prima Jakarta Dieter, 1993 Mekanika Kekuatan Material Edisi1st,cetakan pertama Dr.Ir. Akhmad Herman Yuwono, M.Phil, Eng. Pengujian Merusak (Destructive Testing) : G.E.dieter jilid 1 tahun 1987, Mekanika kekuatan material, MECHANICAL PROPERTIES OF 1018 STEEL IN TENSION Ferdinand P.Beer/ E.Russell Johnston, Jr. Mekanika Untuk Insinyiur, STATIKA edisi ketiga, tahun 1976. Syafda Agung Pratama PERANCANGAN, PEMBUATAN ALAT UJI TARIK DAN ANALISA SPESIMEN BAJA S30C. STITEKNAS JAMBI 2014 Slamet Muliadi,sikripsi, Universitas Indonesia, 2012 Serasih.wordpress.com diakses pada tanggal 20 Maret 2016 The testimg and inspecting of engineering material, George Earl Troxel. 57 Jurnal Volume 6 No 2, No ISSN 2089-1873 (PDII-LIPI) ANALISIS PERFORMA TURBIN GAS SEBELUM DAN SESUDAH CLEANING COMPRESSOR PADA PEMBANGKIT LISTRIK DI PLTG PAYO SELINCAH Marfizal, M. Ficky Aprianto, dan Trimo Program Studi Teknik Mesin Sekolah Tinggi Teknologi Nasional STITEKNAS Jambi Jln.kapten Pattimura No 100 Jambi Telp.(0741)669501 Abstrak Sebuah Mesin Pembangkit Listrik yang sudah digunakan terlalu lama, maka unjuk kerja mesin tersebut akan turun. Untuk mendapatkan unjuk kerja agar tetap terjaga kehandalan dari sebuah mesin, sebagai contoh adalah sistem turbin gas, tidak harus dengan mengembalikan kondisi mesin seperti semula seperti dengan mengganti komponen dari turbin gas yang lama dengan yang baru. Performa dan daya kompresor turbin yang dihasilkan mengalami penurunan maka salah satu cara untuk mendapatkan unjuk kerja yang tetap optimal yang dihasilkan dari turbin gas adalah dengan perawatan yang dilakukan terhadap kompresor aksial dengan metode Cleaning. Untuk mengetahui daya, effisiensi kompresor dan turbin setelah pembersihan maka dilakukan perhitungan dengan membandingkan antara sebelum dan sesudah Cleaning dan juga perhitungan karakteristik aliran yang terjadi pada turbin. Dari pembahasan didapatlah hasil daya kompresor turbin, setelah dilakukan cleaning rata-rata daya kompresor naik 0,8302 kj/kg, daya turbin rata-rata naik 5,8516 kj/kg sedangkan effisiensi kompresor rata-rata naik 0,6% dan effisiensi turbin rata-rata naik 0,18%. dapat diambil sedikit kesimpulan bahwa setelah cleaning kompresor, daya, effisiensi kompresor dan turbin mengalami peningkatan atau perubahan. Dilihat dari grafik daya dan effisiensi, performa kompresor dan turbin meningkat setelah dilakukan cleaning kompresor. Begitu pula daya mesin turbin meningkat dengan cara pengoptimalan kompresor. Kata Kunci: Cleaning Compressor, Daya, Efisiensi, Siklus Turbin Gas. PENDAHULUAN Sejalan dengan berlangsungnya waktu, sumber daya manusia yang terus bertambah ini akan menyebabkan suatu peristiwa kebutuhan sumber daya alam yang semakin meningkat. Salah satu dari kebutuhan yang sangat penting di dunia ini adalah sumber energi listrik, Di mana pada jaman modern ini bisa dikatakan bahwa segala sesuatu selalu berhubungan dengan yang namanya listrik. Tidak dapat dipungkiri bahwa semakin sulitnya menyalurkan energi listrik ini dalam jumlah banyak, terbukti adanya jadwal pemadaman listrik secara bergilir untuk beberapa wilayah guna mengurangi pemakaian listrik. Oleh karena itu meningkatkan efisiensi pembangkit-pembangkit yang sudah ada perlu dilakukan untuk dapat memenuhi kebutuhan listrik yang meningkat. Peningkatan efisiensi energi dapat mengurangi jumlah energi yang terbuang sehingga dapat mengurangi biaya yang dikeluarkan [1]. PT PLN (Persero) Sektor Pembangkitan Jambi merupakan salah satu sektor pembangkitan andalan di Pembangkitan Sumatera Bagian Selatan (KITSBS). Semula 58 Jurnal Volume 6 No 2, No ISSN 2089-1873 (PDII-LIPI) pembangkitan Jambi merupakan unit dari Sektor Pembangkitan Keramasan dan pada akhirnya pada tanggal 15 Januari 2009 berdasarkan Surat Keputusan Direksi PT. PLN [Persero] NO. 267.K/DIR/2008 secara resmi ditetapkan sebagai Sektor Pambangkitan saat itu oleh Direktur utama PT. PLN [Persero] Bapak Fahmi Mochtar dan Gubernur Jambi Bapak Zulkipli Nurdin. Beberapa unit pembangkit yang dimiliki Sektor Pembangkitan Jambi yaitu : PLTD Payo Selincah, PLTG Batang Hari, PLTMG Sei Gelam. Pusat Listrik Tenaga Gas Batang Hari merupakan pembangkit yang mulanya beroperasi di Pauh limo Padang dan kemudian direlokasi ke Jambi pada tahun 1997 secara cash program untuk menanggulangi kekurangan energi listrik pada masa itu. Dan pada tahun 1998 PLTG Batang Hari yang lokasinya sama dengan PLTD Payo Selincah diresmikan oleh Gubernur Jambi saat itu Bapak Ir. Abdul Rahman Sayuti. PLTG Batang Hari mempunyai 2 unit pembangkit dengan daya terpasang 2 X 30 MW. PLTG Payo Selincah berkapasitas 2x30, pada PLTG salah satu komponen yang paling penting adalah kompresor, perlu diketahui bahwa beban pada PLTG 60% ditentukan oleh kompresor. Begitu performa turbin gas bisa menurun dikarenakan endapan kotoran atau deposit pada blade kompresor selama beroperasi. Indikasi penurunan output power secara berangsur-angsur dan disertai peningkatan konsumsi bahan bakar. Permasalahan tersebut adalah hasil langsung dari kotornya flow kompresor, kotornya kompresor mengakibatkan penurunan arus udara, efisiensi kompresor turun, dan rasio tekanan kompresor juga turun. Kombinasi parameter tersebut penyebab menurunnya performa kompresor. Sehingga agar beban yang dihasilkan pada PLTG tetap pada beban maksimal maka kinerja dari kompresor harus selalu terjaga, salah satu caranya yaitu dengan melakukan pembersihan kompresor [Cleaning compressor]. Cleaning compressor ini dilakukan agar dapat mengembalikan performa turbin saat terindikasi adanya penurunan beban 4-6% ataupun penurunan tekanan ±2psi pada control room. Jika dilihat dari material pembersih yang digunakan ada dua jenis cara yang digunakan saat melakukan cleaning compressor, yaitu cleaning dengan menggunakan material liquid [cairan] dan menggunakan material solid compound [senyawa padat], inert [bubuk polishing]. Dalam proses pembersihan kompresor tidak dianjurkan untuk menggunakan inert karena bersifat korosif. Oleh karena itu proses pembersihan kompresor yang direkomendasikan ialah solid compound organik karena dapat terbakar habis pada ruang bakar, Ada dua jenis solid compound yang digunakan yaitu : beras dan kulit kacang. Pada PLTG Batang hari 2×30 MW cara cleaning compressor yang digunakan adalah dengan menggunakan material solid compound yaitu beras, material beras ini dipilih karena cukup murah dan mudah untuk didapat serta hasilnya sama dengan menggunakan cairan sebagai bahan pembersihnya. Penggunaan bahan bakar kimia untuk membersikan kompresor ketika pada blade terjadi kontaminasi basah seperti hidrokarbon, sehingga tidak dapat dibersikan secara efektif dengan kulit kacang, beras, atau corboblast. Oleh karena itu pembersihan dengan menggunakan bahan kimia harus men-stopkan unit [2]. KAJIAN PUSTAKA Dalam pembangkit listrik terdapat banyak sekali jenis kompresor, dengan berbagai bentuk dan ukuran. Karena didalam pembangkit listrik kompresor sama halnya dengan jantung pada manusia. Seperti halnya dalam suatu pembangkit listrik atau perusahaan lainnya, yang terdapat pada pembangkit listrik, kompresor adalah salah satu bagian dari peralatan yang berperan 59 Jurnal Volume 6 No 2, No ISSN 2089-1873 (PDII-LIPI) sangat penting dalam proses bekerjanya pembangkit fungsinya untuk proses pembakaran bahan bakar. Siklus Pada Turbin Gas Di pembangkit listrik terdapat macam siklus yang digunakan pada turbin gas, berikut ini siklus yang digunakan pada turbin gas : Siklus Stirling Sebuah mesin udara panas telah dikembangkan pada tahun 1845 oleh Stirling. Terdiri dari dua proses volume konstan 2-3 dan 4-1, serta dua proses temperatur konstan [isotermis] 1-2, 3-4, masing-masing pada temperatur T1dan T2. Siklus Ericsson Siklus Ericsson mulanya diusulkan oleh seorang Swedia yang bernama John Ericsson. Terdiri dari dua proses tekanan konstan 2-3 dan 4-1 dan dua proses temperatur konstan 1-2 dan 3-4. Secara termodinamik, siklus tersebut adalah reversibel akibat cara kerja dari generatornya selama kedua proses tekanan konstan. Udara panas pada temperatur T2 dialirkan melalui suatu sumber pemanas dan ditekan paksa ke dalam silinder motor yang kemudian diekspansikan secara isotermis seperti terlihat pada proses 3-4. Siklus Brayton a. Siklus brayton ideal Pada sistem turbin gas siklus terbuka dimana fluida kerja [udara] dikompresikan dari udara tekanan atmosfir, kemudian mengalami proses pembakaran diruang bakar, berekspansi di Turbin dan akhirnya keluar lagi ke atmosfir dengan tekanan kostan. b. Siklus tertutup [closed cycle] Sistem kerja turbin gas dengan siklus tertutup dapat dilihat pada Gambar 2.4, prosesnya hampir sama dengan siklus terbuka. Namun gas bekas yang keluar dari turbin dimasukkan kembali ke kompressor untuk di kompresikan kembali, tetapi sebelum mendekati kompressor gas bekas tersebut mengalami pendinginan hingga temperatur awal memasuki kompressor pada sebuah alat penukar kalor. Gambar Proses Siklus Brayton ideal 6. 1. Proses 1-2 [kompresi isentropic]. Udara atmosfer masuk ke dalam sistem turbin gas melalui sisi inlet kompresor. Oleh kompresor udara dikompresikan sampai tekanan tertentu diikuti dengan volume ruang yang menyempit. Proses ini tidak diikuti dengan perubahan entropi, sehingga disebut proses isentropik. Proses ini ditunjukan denagan angka 1-2. Kerja yang dibutuhkan kompresor. 60 Jurnal Volume 6 No 2, No ISSN 2089-1873 (PDII-LIPI) �̇� = ṁ��� � [T2 – T1] = [ℎ − ℎ ]………………… [2.9] Dimana : �̇� = kerja kompresor ṁ� = laju alir massa udara [kg/s] TI = Temperatur udara ambient [K] T2 = Temperatur udara kompresi [K] h1 = entalpi udara spesifik masuk kompresor [kJ/kg] h2 = entalpi udara spesifik keluar kompresor [kJ/kg] 2. Proses 2-3. [Pembakaran isobaric]. Udara terkompresi masuk ke ruang bakar. Bahan bakar diinjeksikan kedalam ruang bakar, dan diikuti dengan proses pembakaran bahan bakar tersebut. Energi panas hasil pembakaran diserap oleh udara [qin], meningkatkan temperatur udara, dan menambah volume udara. Proses ini tidak mengalami kenaikan tekanan udara, karena udara hasil proses pembakaran berekspansi ke sisi turbin. Karena tekanan yang konstan inilah maka proses ini disebut isobarik. Pemasukan dan pembakaran bahan bakar dengan udara pada tekanan konstan [P = c]. Kalor yang dihasilkan : ��̇ = ṁ��� � + ṁ ×[T3 – T2] = [h − h ] �� = panas masuk ṁ = laju alir massa bahan bakar [kg/s] T3 = Temperatur gas keluar ruang bakar [K] h3 = entalpi gas keluar ruang bakar [kJ/kg] 3. Proses 3-4 [ekspansi isentropic]. Udara bertekanan yang telah menyerap panas hasil pembakaran berekspansi melewati turbin untuk mengkonversikan energi panas udara menjadi kinetik. Energi tersebut dikonversikan turbin untuk memutar generator, sehingga dihasilkan energi listrik. �̇ � = ṁ��� � + ṁ × [T3 – T4] = [ℎ − ℎ ] ̇ �� = kerja turbin T4 = Temperatur gas keluar turbin [K] ℎ = entalpi spesifik gas keluar turbin ideal [kj/kg]. 4. Proses 4-1. Proses pelepasan panas [exhaust]. Selanjutnya adalah pelepasan udara kembali ke atmosfer. Pada siklus Brayton ideal, udara yang keluar dari turbin, masih menyisahkan sejumlah energi panas. Panas ini diserap oleh udara bebas, sehingga secara siklus udara tersebut siap untuk kembali masuk ke tahap 1-2 Pembuangan kalor pada tekanan konstan [P = c]. Kalor yang dilepas : ̇ = ṁ��� � + ṁ × [T4 – T1] � �� = [ℎ − ℎ ] � �� = panas keluar [7]. b. Siklus Brayton Aktual Pada proses siklus brayton aktual selalu memperhitungkan kerugian dan penyimpangan yang terjadi baik dikompressor, ruang bakar maupun turbin. Adanya kerugian dan penyimpangan terjadi akibat dari proses berikut : 1. Proses kompresi didalam kompresor tidak berlangsung secara isentropis akibat gesekan fluida kerja. 2. Proses ekspansi didalam turbin tidak berlangsung secara isentropis akibat fluida kerja. 3. Terjadi penurunan tekanan pada ruang bakar dan turbin. 61 Jurnal Volume 6 No 2, No ISSN 2089-1873 (PDII-LIPI) 4. Panas jenis dari fluida kerja akan bervariasi akibat perubahan temperatur. 5. Pada proses pembakaran adalah bukan gas sempurna. Proses siklus brayton aktul dapat dilihat pada Gambar 2.6 diagram T-S dengan memperlihatkan kerugian dan penyimpangan yang terjadi. Gambar Diagram T-S Proses Siklus Brayton Aktual Dari diagram diatas dapat dilihat bahwa: a. kompresi berlangsung tidak secara isentropis menurut garis 1-2, sedangkan pada proses ideal pada garis 1-2s. b. Proses ekspansi tidak dapat berlangsung secara isentropis dengan mengikuti garis 3-4, sedangkan proses ideal adalah mengikuti garis ideal 3-4s. c. Penurunan tekanan terjadi di ruang bakar dari P2-P3. Demikian proses kompresi dan ekspansi dengan gesekan fluida mengakibatkan entalpi mengalami peningkatan dalam proses adiabatik. Entalpi adalah jumlah energi yang dimiliki sistem pada tekanan tetap. Entalpi dapat dicari dengan persamaan : ℎ −ℎ ���ℎ � � − � ���ℎ ] + ℎ ���ℎ . Entalpi [h]1 = [ � � Entalpi [h2] = [ �� � −� ���ℎ ℎ� � −ℎ ���ℎ �� −� �� � −� ���ℎ ℎ� � −ℎ ���ℎ Entalpi [h2’] = [ � � � −� ���ℎ ���ℎ ] � � ′− � +ℎ ���ℎ . ���ℎ ] +ℎ ���ℎ . dimana, h2' = entalpi udara pada sisi keluar untuk kompresi isentropik. Dimana harga-harga diatas dapat dicari dengan menggunakan tabel gas ideal properties of air dan efisiensi kompresor jika menggunakan data entalpi dapat dicari dengan menggunakan persamaan sebagai berikut : [9] ƞc = ƞt = ℎ ′− ℎ ℎ −ℎ ℎ −ℎ ℎ ′−ℎ �100% �100% Proses Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Gas [PLTG] Pembangkit Listrik Tenaga Gas [PLTG] merupakan sebuah pembangkit energi listrik yang menggunakan peralatan/mesin turbin gas sebagai penggerak generatornya. Turbin gas dirancang dan dibuat dengan prinsip kerja yang sederhana dimana energi panas yang dihasilkan dari proses pembakaran bahan bakar diubah menjadi energi mekanik dan selanjutnya diubah menjadi energi listrik. 62 Jurnal Volume 6 No 2, No ISSN 2089-1873 (PDII-LIPI) Udara dengan tekanan atmosfir dihisap masuk ke dalam kompresor melalui air inlet, sehingga menghasilkan udara yang bertekanan sampai 250 Psi, lalu udara masuk ke dalam ruang bakar dengan tekanan dicampur dengan bahan bakar [gas] dan di bakar dalam ruang bakar dengan temperatur 1000-1500ᴼF. Gas hasil pembakaran yang merupakan energi termal dengan temperature dan tekanan yang tinggi. Dari energi panas yang dihasilkan inilah kemudian akan dimanfaatkan untuk memutar turbin dimana didalam sudu-sudu gerak dan sudu-sudu diam turbin, gas panas tersebut temperature dan tekanan mengalami penurunan dan proses ini biasa disebut dengan proses ekspansi. Selanjutnya energi mekanis yang dihasilkan oleh turbin digunakan untuk memutar generator hingga menghasilkan energi listrik [11]. Bagian-Bagian Utama PLTG Komponen-komponen utama Pembangkit Listrik Tenaga Gas yaitu terdiri dari Kompresor, Ruang bakar, Turbin. Kompresor Kompresor adalah suatu mesin fluida yang berfungsi untuk merubah energi kinetik menjadi energi tekan dengan prinsip kerjanya memindahkan fluida kompresi dari tekanan rendah ke tekanan lebih tinggi untuk menghasilkan udara bertekanan dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu : 1. Menurunkan volume ruang tertutup. 2. Memberikan tambahan energi dengan sudu-sudu putar ke fluida. Ruang Bakar, [Combustion Chamber] Pada bagian ini terjadi proses pembakaran antara bahan bakar dengan fluida, kerja yang berupa udara bertekanan tinggi dan bersuhu tinggi. Hasil pembakaran ini berupa energi panas yang diubah menjadi energi kinetik dengan mengarahkan udara panas tersebut ke transition pieces yang juga berfungsi sebagai nozzle. Fungsi dari keseluruhan sistem adalah untuk mensuplai energi panas ke turbin. Sistem pembakaran ini terdiri dari komponen-komponen berikut yang jumlahnya bervariasi tergantung besar frame dan penggunaan turbin gas. Komponen-komponen itu adalah : 1. Combustion Chamber, berfungsi sebagai tempat terjadinya pencampuran antara udara yang telah dikompresi dengan bahan bakar yang masuk. 2. Combustion Liners, terdapat di dalam combustion chamber yang berfungsi sebagai tempat berlangsungnya pembakaran. 3. Fuel Nozzle, berfungsi sebagai tempat masuknya bahan bakar ke dalam combustion liner. 4. Ignitors [Spark Plug], berfungsi untuk memercikkan bunga api ke dalam combustion chamber sehingga campuran bahan bakar dan udara dapat terbakar. 5. Transition Fieces, berfungsi untuk mengarahkan dan membentuk aliran gas panas agar sesuai dengan ukuran nozzle dan sudu-sudu turbin gas. 6. Cross Fire Tubes, berfungsi untuk meratakan nyala api pada semua combustion chamber. 7. Flame Detector, merupakan alat yang dipasang untuk mendeteksi proses pembakaran terjadi. Turbin merupakan tempat terjadinya konversi energi kinetik menjadi energi mekanik, energi yang dihasilkan oleh turbin digunakan untuk memutar generator hingga menghasilkan energi listrik. Komponen-komponen pada turbin adalah sebagai berikut : 1. Turbin Rotor Case 2. First Stage Nozzle, yang berfungsi untuk mengarahkan gas panas ke first stage turbine wheel. 63 Jurnal Volume 6 No 2, No ISSN 2089-1873 (PDII-LIPI) 3. First Stage Turbine Wheel, berfungsi untuk mengkonversikan energi kinetik dari aliran udara yang berkecepatan tinggi menjadi energi mekanik berupa putaran rotor. 4. Second Stage Nozzle dan Diafragma, berfungsi untuk mengatur aliran gas panas ke second stage turbine wheel, sedangkan diafragma berfungsi untuk memisahkan kedua turbin wheel. 5. Second Stage Turbine, berfungsi untuk memanfaatkan energi kinetik yang masih cukup besar dari first stage turbine untuk menghasilkan kecepatan putar rotor yang lebih besar. Exhaus Exhaus adalah bagian akhir turbin gas yang berfungsi sebagai saluran pembuangan gas panas sisa yang keluar dari turbin gas. Exhaust terdiri dari beberapa bagian yaitu : 1. Exhaust Frame Assembly, dan 2. Exhaust gas keluar dari turbin gas melalui exhaust diffuser pada exhaust frame assembly, lalu mengalir ke exhaust plenum dan kemudian didifusikan dan dibuang ke atmosfir melalui exhaust stack, sebelum dibuang ke atmosfir gas panas sisa tersebut diukur dengan exhaust thermocouple dimana hasil pengukuran ini digunakan juga untuk data pengontrolan temperatur dan proteksi temperatur trip. Pada exhaust area terdapat 18 buah termokopel yaitu, 12 buah untuk temperatur kontrol dan 6 buah untuk temperatur trip [12]. HASIL DAN PEMBAHASAN Pada Tabel Sebelum Cleaning Compressor didapat data pada beban 27 MW. Maka dari data tersebut dapat dicari nilai entalpi [h] sebagai berikut;  Entalpi h1 h1 T1 = 91,2 °F atau sama dengan 305,88 K, h1 dapat dicari dengan cara menggunakan tabel gas ideal properties of air. ℎ −ℎ ���ℎ h1= [ � � ]× [� − � ���ℎ ] + ℎ ���ℎ � −� � � , ���ℎ kJ/k − =[ k− = 306,103 kj/kg , k kJ/k ]×[ 5, k− 5 k] +305,22 kJ/kg  Entalpi h2 h2 T2 = 691 °F atau sama dengan 639,11 K, h2 dapat dicari dengan cara interpolasi menggunakan tabel gas ideal properties of air. ℎ −ℎ ���ℎ ]×[� − � ���ℎ ] + ℎ ���ℎ ℎ =[ �� ,  �� � −� ���ℎ kJ/k − =[ k− = 648,277 kj/kg , k kJ/k ]× [ , k− k] +638,63kJ/kg T1=305,88 K � dapat dicari dengan cara interpolasi menggunakan tabel gas ideal properties of air. � −� ���ℎ ]×[� − � ���ℎ ] + � ���ℎ � =[ � � , �� � −� ���ℎ − , =[ k− = 1,4837 k ]×[ 5, k− 5 k] +1,4686 64 Jurnal Volume 6 No 2, No ISSN 2089-1873 (PDII-LIPI) = � ʹ= , � � ��� , ��� � =� = ʹ , � ʹ , = 0,104 Psi = = , , ��� � ʹ = 14,26  ℎ ʹ � ʹ = 14,26 ℎ ʹ dapat dicari dengan cara interpolasi menggunakan tabel gas ideal properties of air. ℎ −ℎ ���ℎ ℎ ʹ= [ � � ] × [ � ʹ − � ���ℎ ] + ℎ ���ℎ =[ , � � � −� kJ/k − , ���ℎ − , = 584,615 kj/kg. , kJ/k ] ×[ , − ,5 ] + 575,79 kJ/kg Karena nilai enthalpi T3 tidak diketahui maka dicari terlebih dahulu menggunakan rumus adiabatik: � T3 = T3 = [ �− ] � � × �4 , ��� , , − , ��� × ℉ = ,55 [ , ] × ℉ = ℉ = 1226,3 k  Entalpi h3 h3 T3 = 1748 °F atau sama dengan 1226,3 K, h3 dapat dicari dengan cara interpolasi − w ]× menggunakan tabel gas ideal properties of air. h3= [ T −T w [� − � � �ℎ] + ℎ � �ℎ , kJ/k − , kJ/k =[ ]×[ , k− k] +1301,31 kJ/kg k− k = 1308,750 kj/kg  Entalpi h4 h4 T4 = 919 °F atau sama dengan 765,7 K, h4 dapat dicari dengan cara interpolasi − w menggunakan tabel gas ideal properties of air. h4 = [ ]× T −T w [� − � � �ℎ] + ℎ � �ℎ ,  kJ/k − =[ k− = 784,407 kj/kg , k kJ/k ]× [ 5, k − k] + 778,18 kJ/kg T4 = 765,7 K � dapat dicari dengan cara interpolasi menggunakan tabel gas ideal properties of air. � −� ���ℎ ] ×[� − � ���ℎ ] + � ���ℎ � =[ � � �� � −� ���ℎ 65 Jurnal Volume 6 No 2, No ISSN 2089-1873 (PDII-LIPI) , − , =[ k− = 40,43 k ]×[ 5, k − k] + 39,27 Dengan di interpolasi maka di dapatlah nilai Pr4 = 40,43. Maka nilai Pr ʹ dapat di cari nilai Pr4 dengan cara dibawah ini: � � � � ʹ= � = = � ʹ , = ��� , ��� = � � ʹ = 0,104 Psi = = , , ��� , , � ʹ = 388,7  ℎ ʹ � ʹ = 388,7 ℎ ʹ dapat dicari dengan cara interpolasi menggunakan tabel gas ideal properties of air. ℎ −ℎ ���ℎ ℎ ʹ= [ � � ]× [ � ʹ − � ���ℎ ] + ℎ ���ℎ � � � −� =[ , kJ/k − , − ���ℎ , = 1457,050 kj/kg. , kJ/k ]× [ , − 5, ] + 1443,60 kJ/kg Grafik Perbandingan Perbandingan grafik tujuannya untuk mengetahui naik turunnya daya, effisiensi kompresor dan turbin dari peroses cleaning kompresor. Grafik Daya Grafik Perbandingan Daya Kompresor, Turbin Sebelum Cleaning dan Sesudah Cleaning, dapat dilihat pada Grafik 4.1 dan Grafik 4.2. 350 348.268 kj/kg 347.785 kj/kg 345 340 348.447 kj/kg 348.51 kj/kg 342.174 kj/kg 342.174 kj/kg D a 335 y a 330 333.235 kj/kg Sebelum 334.579 kj/kg 332.839 kj/kg Sesudah 330.278 kj/kg 325 320 27 28 29 30 Load Engine (MW) 31 Grafik Perbandingan Daya Kompresor Sebelum Cleaning dan Sesudah Cleaning. 66 Jurnal Volume 6 No 2, No ISSN 2089-1873 (PDII-LIPI) Analisa grafik : Dapat dianalisa pada Grafik Perbandingan sebelum dan sesudah Cleaning Compressor. Bahwa pada Load Engine 27 MW sebelum cleaning daya kompresor 342,174 kj/kg sesudah dilakukan cleaning dayanya 342,174 kj/kg tidak mengalami kenaikan. Pada Load Engine 28 MW sebelum cleaning daya kompresor 330,278 kj/kg sesudah dilakukan cleaning dayanya 333,235 kj/kg naik 2,957, Pada Load Engine 29 MW sebelum dilakukan cleaning daya kompresor 332,839 kj/kg sesudah dilakukan cleaning dayanya 334,579 kj/kg naik 1,74 Pada Load Engine 30 MW sebelum cleaning daya kompresor 348,268 kj/kg sesudah dilakukan cleaning dayanya 347,785 kj/kg turun [-0,483], Pada Load Engine 31 MW sebelum cleaning daya kompresor 348,51 kj/kg sesudah dilakukan cleaning dayanya 348,447 kj/kg turun [-0,063], Sehingga dapat dirata-ratakan daya kompresor 0,8302%. 600 589.594 kj/kg 580 575.12 kj/kg 560 571.507 kj/kg D 540 a y 520 a 572.45 kj/kg 583.432 kj/kg 588.366 kj/kg 580.658 kj/kg 565.529 kj/kg 529.197 kj/kg Sebelum Sesudah 524.343 kj/kg 500 480 27 28 29 30 31 Load Engine (MW) Grafik Perbandingan Daya Turbin Sebelum Cleaning dan Sesudah Cleaning. Analisa grafik : Dapat dianalisa pada Grafik Perbandingan sebelum dan sesudah Cleaning Compressor. Bahwa pada Load Engine 27 MW sebelum cleaning daya turbin 524,343 kj/kg setelah dilakukan cleaning 529,197 kj/kg naik 4,854. Pada Load Engine 28 MW sebelum cleaning daya turbin 571,507 kj/kg setelah dilakukan cleaning 575,12 kj/kg naik 3,6130. Pada Load Engine 29 MW sebelum dilakukan cleaning daya turbin 565,529 kj/kg setelah dilakukan 572,45 kj/kg naik 6,921. Pada Load Engine 30 MW sebelum dilakukan cleaning daya turbin 583,432 kj/kg setelah dilakukan cleaning 589,594 kj/kg naik 6,162. Pada Load Engine 31 MW sebelum cleaning daya turbin 580,658 kj/kg setelah dilakukan cleaning 588,366 kj/kg naik 7,708. Sehingga dapat dirata-ratakan daya turbin 5,8516, kenaikan yang siknifikan atau kenaikan yang tinggi terjadi pada load engine 31 MW yaitu sebesar 7,708. Grafik Effisiensi Grafik Perbandingan Effisiensi Kompresor, Turbin Sebelum Cleaning dan Sesudah Cleaning, dapat dilihat pada Grafik 4.1 dan Grafik 4.2. 67 Jurnal Volume 6 No 2, No ISSN 2089-1873 (PDII-LIPI) 82.5 82 E f f i s i e n s i 81.87 % 82.02 % 81.66 % 81.79 % 81.5 81.39 % 81.51 % 81.61 % 81.10 % 81 80.5 80.28 % 80 Sebelum Sesudah 80.09 % 79.5 79 27 28 29 30 31 Load Engine (MW) Grafik Perbandingan Effisiensi Kompresor Sebelum Cleaning dan Sesudah Cleaning. Analisa grafik : Dapat dianalisa pada Grafik Perbandingan sebelum dan sesudah Cleaning Compressor. Bahwa pada Load Engine 27 MW sebelum cleaning effisiensi kompresor 81,39% sesudah dilakukan cleaning effisiensinya 81,87% naik 0,48%, Pada Load Engine 28 MW sebelum cleaning effisiensi kompresor 81,79% sesudah dilakukan cleaning effisiensinya 82,02% naik 0,23%, Pada Load Engine 29 MW sebelum dilakukan cleaning effisiensi kompresor 81,61% sesudah dilakukan cleaning effisiensinya 81,66% naik 0,05%, Pada Load Engine 30 MW sebelum cleaning effisiensi kompresor 80,28% sesudah dilakukan cleaning effisiensinya 81,51% naik 1,23%, Pada Load Engine 31 MW sebelum cleaning effisiensi kompresor 80,09% sesudah dilakukan cleaning effisiensinya 81,10% naik 1,01%, Sehingga dapat dirata-ratakan effisiensi kompresor 0,6%. Kenaikan yang siknifikan atau kenaikan yang tinggi terjadi pada load engine 30 MW yaitu sebesar 1,23%. 83 81.77 % 82 E f f i s i en s i % 81.49 % 81.54 % 81 81.29 % 81.57 % 81.55 % 81.66 % 81.64 % 80 Sebelum 79 78.38 % 78 Sesudah 77.95 % 77 76 27 28 29 30 31 Load Engine (MW) Grafik Perbandingan Effisiensi Turbin Sebelum Cleaning dan Sesudah Cleaning. 68 Jurnal Volume 6 No 2, No ISSN 2089-1873 (PDII-LIPI) Analisa grafik : Dapat dianalisa pada Grafik Perbandingan sebelum dan sesudah Cleaning Compressor. Bahwa pada Load Engine 27 MW sebelum cleaning effisiensi turbin 77,95% setelah dilakukan cleaning 78,38% naik 0,43. Pada Load Engine 28 MW sebelum cleaning effisiensi turbin 81,54% setelah dilakukan cleaning 81,77% naik 0,23%. Pada Load Engine 29 MW sebelum dilakukan cleaning effisiensi turbin 81,29 setelah dilakukan 81,49 naik 0,2. Pada Load Engine 30 MW sebelum dilakukan cleaning effisiensi turbin 81,55% setelah dilakukan cleaning 81,57% naik 0,02. Pada Load Engine 31 MW sebelum cleaning effisiensi turbin 81,64% setelah dilakukan cleaning 81,66% naik 0,02%. Sehingga dapat dirata-ratakan efisiensi naik turbin 0,18, kenaikan yang siknifikan atau kenaikan yang tinggi terjadi pada beban 27 MW sebesar 0,43%. KESIMPULAN 1. Setelah dianalisa dapat membandingkan daya kompresor, setiap beban mengalami peningkatan yang berbeda-beda, peningkatan daya tertinggi pada beban 28 mw sebesar 2,957 kj/kg, dapat dirata-ratakan daya kompresor dari beban 27 sampai 31 mw naik 0,8302 kj/kg, daya kompresor berubah setelah dilakukan cleaning sehingga daya turbin mengalami perubahan pula. 2. Pada setiap beban daya turbin mengalami perubahan, beban 27 sampai 31 mw dapat dirata rata-rata naik 5,8516 kj/kg, kenaikan yang siknifikan atau kenaikan yang tinggi terjadi pada beban 31 mw yaitu sebesar 7,708 kj/kg. Daya turbin mengalami peningkatan setelah dilakukan cleaning kompresor. 3. Pada perbandingan effisiensi kompresor sebelum dan sesudah cleaning, dari beban 27 sampai 31 mw rata-rata effisiensi kompresor naik 0,6%. Kenaikan yang siknifikan atau kenaikan yang tinggi terjadi pada beban 30 mw yaitu sebesar 1,23%.Effisiensi kompresor mengalami peningkatan setelah dilakukan cleaning. 4. Dari beban 27 sampai 31 mw dirata-ratakan effisiensi turbin naik 0,18%, kenaikan yang siknifikan atau kenaikan yang tinggi terjadi pada beban 27 mw sebesar 0,43%. Dapat dinyatakan bahwa cleaning kompresor mampu meningkatkan effisiensi turbin. DAFTAR PUSTAKA 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Harwinda Paksi Eka Andhika Radous dan Kadarisman (2012). Analisis Kesetimbangan Energi Pada Pembangkit Listrik Tenaga Gas. Studi Kasus Pada PLTG Unit 1 PT Indonesia Power Unit Bisnis Pembangkitan Pesanggaran Denpasar, Bali. Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS). PT. PLN (Persero), (2015). Sektor Pengendalian Pembangkitan Jambi. Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG) Payo Selincah. Pembangkitan Sumatera Bagian Selatan. Saputra Eko Yon, 20014, kanjian Unjuk Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Gas G4 PT Indonrsia Power Unit Bisnis Pembangkitan Bali, Universitas Udayana Denpasar. Budiarjo, I Made Kartika D, Budiarso (Penerjemah), 1989. Buku Teks Termodinamika Terpakai, Teknik Uap Dan Panas. Universitas Indonesia. Turbin Gas (2009), Universitas Sumatera Utara. https://arya1984.wordpress.com/2010/02/13/thermodinamika-turbin-gas. Boby Himawan P.P. Pengaruh Cleaning Kompresor Terhadap Unjuk Kerja Turbin Gas di GTG Unit Pabrik I PT. Petrokimia Gresik. Program Studi D3 Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Surabaya 10 November 2010. 69 Jurnal Volume 6 No 2, No ISSN 2089-1873 (PDII-LIPI) 8. Dolok Martin O.D.S. 2009. “Rancangan Ruang Bakar Turbin Gas Pada Sebuah Pembangkit Listrik Dengan Daya 21 MW”. Skripsi. 1-111. 70 Jurnal Volume 6 No 2, No ISSN 2089-1873 (PDII-LIPI) PENGUJIAN ALAT PEMANAS AIR TENAGA SURYA MENGGUNAKAN KOLEKTOR SURYA PLAT DATAR Jatmiko Edi Siswanto, Afrizal, dan M. Hendra Program Studi Teknik Mesin Sekolah Tinggi Teknologi Nasional Jambi Indonesia Email: hendrapasaribu30@yahoo.co.id Abstrak Energi surya adalah sumber energi terbarukan yang paling penting (energi angin pada dasarnya juga berasal dari energi surya), dan hanya energi panas bumi dan pasang surut yang tidak memperoleh energi mereka dari planet. Melihat potensi panas yang dihasilkan dari matahari untuk memanaskan air, diperlukan suatu perangkat yang dapat mengumpulkan energi matahari yang sampai ke permukaan bumi dan mengubahnya kembali menjadi energi kalor. Perpindahan kalor secara radiasi adalah perpindahan kalor dalam bentuk gelombang elektromagnetik.Matahari memiliki suhu lebih tinggi (sekitar 6000 Kelvin), sedangkan bumi memiliki suhu yang lebih rendah.Adanya perbedaan suhu antara matahari dan bumi menyebabkan kalor berpindah dari matahari (suhu lebih tinggi) menuju bumi (suhu lebih rendah). Perpindahan panas secara radiasi adalah proses dimana panas mengalir dari benda yang bertemperatur tinggi ke benda yang bertemperatur rendah bila benda-benda itu terpisah dalam ruang, gerakan panas radiasi di dalam ruang mirip perambatan cahaya dan dapat diuraikan dengan teori gelombang, bilamana gelombang radiasi menjumpai benda yang lain maka energinya diserap didekat permukaan benda tersebut. Berdasarkan pengujian alat pemanas air tenaga surya menggunakan kolektor surya plat datar, pengujian alat pada saat melakukan pengujian harus memperhatikan panas pada waktu pengujian, agar temperatur yang didapat bisa sempurna.Temperatur keluar yang didapat pada pengujian ini yaitu pengujian pertama sebesar 39,65 0C dengan laju perpindahan panas sebesar 325,57 J/s.0C, pengujian kedua sebesar 42,61 0C dengan laju perpindahan panas sebesar 355,625 J/s.0C dan pengujian ketiga sebesar 45,59 0C dengan laju perpindahan panas sebesar 385,678 J/s.0C Kata Kunci: Perpindahan Secara Radiasi dan Kolektor Surya PENDAHULUAN Energi radiasi dari matahari merupakan salah satu bentuk energi alternatif yang dapat dimanfaatkan untuk berbagai keperluan guna menggantikan energi yang dihasilkan oleh minyak bumi. Salah satu bentuk pemanfaatan dari energi radiasi matahari adalah untuk memanaskan air. Indonesia sebagai salah satu negara yang sangat strategis untuk melakukan berbagai hal dengan kekayaan alamnya yang agraris dan terletak pada garis katulistiwa sehingga bumi indonesia mendapatkan energi matahari sepanjang tahun sehingga dapat dikatakan bahwa energi matahari merupakan energi yang tidak terhabiskan hal ini sangatlah penting untuk melakukan berbagai hal dalam bentuk yang baru sehingga dapat digunakan oleh masyarakat indonesia secara khusus dan masyarakat internasional secara umum. Perangkat ini disebut dengan kolektor suya ada beberapa macam jenis tipe kolektor surya yang tentunya untuk berbagai keperluan sesuai dengan kebutuhan. Salah satu tipe kolektor yang paling sering digunakan adalah kolektor surya plat datar. Untuk mendapatkan hasil pemanasan yang lebih maksimal plat kolektor tersebut dicat dengan warna hitam yang berfungsi untuk menyerap radiasi surya yang dipancarkan oleh matahari. Untuk menjaga agar tidak terjadi kerugian panas secara radiasi dan konveksi ke atmosfer, maka digunakan kaca 71 Jurnal Volume 6 No 2, No ISSN 2089-1873 (PDII-LIPI) pelindung sehingga mengurangi terjadinya efek rumah kaca [1]. Keunggulan utama energi surya dibanding bentuk energi dari bahan bakar fosil adalah penggunaannya yang aman, tidak menimbulkan polusi dalam pengoperasiannya, dapat digunakan secara langsung maupun tidak langsung dan tidak akan pernah habis karena energi surya merupakan sumber energi sepanjang masa. Dengan realita tersebut tentunya banyak peluang untuk memanfaatkan energi tersebut menjadi sumber tenaga suatu alat dan ada kemungkinan dapat dijadikan komoditas ekspor yang tentunya sangatlah menguntungkan bagi pelaku usaha dan negara sebagai sumber penghasilan devisa. [2] KAJIAN PUSTAKA Energi surya memiliki potensi besar dan banyak teknologi surya yang berkembang dengan sangat cepat. Namun, meskipun pertumbuhan industri energi surya global berlangsung dengan cepat, masih dibutuhkan banyak waktu sebelum energi surya menjadi pesaing yang nyata untuk bahan bakar fosil sebagai sumber energi utama. Hal ini karena sektor energi surya masih kalah dalam hal paritas biaya dibandingkan bahan bakar fosil. Energi surya adalah sumber energi terbarukan yang paling penting (energi angin pada dasarnya juga berasal dari energi surya), dan hanya energi panas bumi dan pasang surut yang tidak memperoleh energi mereka dari planet. Banyak orang menggunakan istilah energi surya dan tenaga surya sebagai sinonim meskipun hal ini mengandung kesalahan karena tenaga surya mengacu pada konversi sinar matahari menjadi energi listrik Perpindahan Panas Perpindah panas adalah suatu proses yang dinamis, yaitu panas dipindahkan secara spontan dari satu kondisi ke kondisi lain yang suhunya lebih rendah. Kecepatan pindah panas ini akan bergantung pada perbedaan suhu antara kedua kondisi benda. Semakin besar perbedaan, maka semakin besar kecepatan pindah panasnya [3]. Perpindahan panas dapat didefenisikan sebagai berpindahnya energi dari suatu daerah kedaerah lainnya sebagai akibat dari bedanya temperatur antara daerah-daerah tersebut [4]. Perpindahan Panas Secara Konduksi Perpindahan panas secara konduksi adalah proses dimana panas mengalir dari daerah yang bertemperatur lebih tinggi ke daerah yang bertemperatur lebih rendah didalam suatu medium (padat) atau diantara medium-medium yang berlainan yang bersinggungan secara langsung. Dalam alirananas konduksi, perpindahan energi terjadi karena hubungan molekul secara langsung.[4] Perpindahan Panas Secara Konveksi Perpindahan panas secara konveksi dipengaruhi oleh bentuk aliran fluida yang membawa atau memindahkan panas tersebut dari temperatur tinggi ke temperatur yang lebih rendah, perpindahan panas ini juga tidak terlepas dari adanya kalor yang berpindah dari permukaan zat padat dengan fluida [4]. Perpindahan Panas Secara Radiasi Perpindahan kalor secara radiasi adalah perpindahan kalor dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Contoh perpindahan kalor secara radiasi adalah hangatnya tubuh anda ketika berada di dekat tungku api dan perpindahan kalor dari matahari menuju bumi. 72 Jurnal Volume 6 No 2, No ISSN 2089-1873 (PDII-LIPI) Kolektor Surya Efek dari perubahan sudut datang sinar matahari dapat diukur dengan cara mengubah sudut dari permukaan kolektor surya pada sudut optimum. Untuk mengetahui pengaruh sudut datang sinar matahari ini, maka variabel-variabel pengukuran yang lain haruslah sama. Pemanas air menggunakan kolektor surya merupakan penggunaan energi alternatif yang hemat biaya dan ramah lingkungan, pada pemanas air menggunakan kolektor surya ini adalah pemanfaatan energi matahari yang menjalani ruang dengan kecepatan cahaya. Prinsip kolektor surya ini dapat digambarkan sebagai berikut [5] : Gambar 1. Sirkulasi Aliran Fluida Pada Plat Datar Gambar 2. Kolektor Plat Datar Kolektor pelat tidak melibatkan proses yang mengkonsentrasikan sinar matahari. Mereka memiliki daerah resapan panas yang besar dan ini artinya menyebabkan kehilangan panas yang besar pula. Hal ini pula yang membatasi kemampuannya sehingga suhu air yang keluar dari kolektor ini kurang dari 80˚ C. Kolektor ini dapat menyerap energi langsung maupun sebaran radiasi matahari. Biasanya, kolektor surya pelat datar terdiri dari pelat absorber, saluran aliran, pelat penutup, dan isolasi weather-proof. Pelat absorber terbuat dari tembaga, baja atau plastik. Permukaan atas pelat absorber, yang terkena sinar matahari, dicat hitam sehingga memiliki kapasitas penyerapan radiasi surya yang tinggi. Bahan kaca yang digunakan sebagai penutup harus memiliki transmitansi radiasi surya yang tinggi (0,3-2,0 μm) dan transmisi radiasi gelombang panjang yang rendah (≥ 2,0 μm). Kaca paling sering digunakan sebagai pelat penutup, namun, bahan plastik juga telah digunakan. Penutup plastik memiliki transmitansi radiasi surya yang tinggi, juga transparan terhadap radiasi gelombang panjang, namun mereka memiliki masa pakai yang rendah. 73 Jurnal Volume 6 No 2, No ISSN 2089-1873 (PDII-LIPI) METODOLOGI PENELITIAN Alat Uji Gambar Alat Uji Pemanas Air Tenaga Surya Dengan Menggunakan Kolektor Surya Plat Datar seperti terlihat pada gambar 3.1 dibawah ini : Keterangan gambar : 1. Termometer T1 (Tfilm) 2. Termometer T2 3. Termometer T3 4. Pipa PVC ½ inchi 5. Tangki penampung fluida 6. Flow meter 7. Pompa air 8. Pipa Tembaga (D = 0,7 cm) 9. Cover kolektor Gambar 3. Skema Sistem Alat Uji Kolektor Surya Plat Datar Cara kerja alat Adapun cara kerja alat pemanas air tenaga surya sebagai berikut : 1) Hidupkan pompa air, biarkan pompa menyedot air dari dalam tangki, biarkan air mengalir melalui water meter menuju kolektor. 2) Setelah air masuk ke dalam kolektor, air bersirkulasi di dalam kolektor, 3) Lalu biarkan air di dalam kolektor mengalir sampai masuk ke dalam tangki. Prosedur Pengujian Alat Pemanas Air Tenaga Surya Pada pengujian alat pemanas air tenaga surya yang dibuat, langkah-langkah pengujian alat meliputi : 1) Pastikan semua kondisi peralatan dalam keadaan baik antara lain : Pompa air, Air di dalam tangki sebanyak 10 liter dan termometer air raksa, serta kabel untuk menyambung arus listrik. 74 Jurnal Volume 6 No 2, No ISSN 2089-1873 (PDII-LIPI) 2) Setelah peralatan sudah dipastikan dalam kondisi baik, biarkan alat menyerap panas selama 15 menit di bawah sinar matahari. 3) Hidupkan mesin pompa air di menit ke 16, biarkan air bersirkulasi selama 45 menit. 4) Setelah 45 menit berlalu matikan mesin dan catat Flow meter, T1, T2, T3,. pengujian selesai. 5) Ulangi langkah pengujian dari no 2 – 4 sebanyak 2 kali percobaan lagi untuk mendapatkan data ke 2 dan ke 3 dengan memvariasikan lama penyerapan kolektor nya selama 20 menit dan 25 menit sebelum air di sirkulasikan. Beda Temperatur Rata-Rata (LMTD) ∆ ��− ∆ �� ∆ �in = ∆ �� ∆ ��  Laju Aliran Panas (Q) Q = m .Cp. (∆ �� − ∆ ��) 0  Koefisien Perpindahan Panas (h) � �� h= �  Temperatur Air Keluar (Tout) ℎ�� Tout = (TS-TI ) exp − ̇ �� Tabel 1. Pengambilan Data Pengujian ( Hari ) T1 ( C) T2 ( C) T3 ( C) Lama Waktu Penyerapan ( menit ) Hari 1 60 46 43 15 menit Hari 2 60 47 45 20 menit Hari 3 65 48 46 25 menit Pengujian ( Hari ) 0 0 0 Tabel 2. Hasil Perhitungan Koefisien Lama Waktu Laju aliran perpindahan Penyerapan panas (Q) ( j/s ) panas (h) (w/m2k) Temperatur output Te (0C) Hari 1 15 menit 1.838,76 10.462,5 42,91 Hari 2 20 menit 919,4 15.775 44,97 Hari 3 25 menit 1.840,52 19.045,1 45,9 75 Laju Aliran Panas (J/s) Jurnal Volume 6 No 2, No ISSN 2089-1873 (PDII-LIPI) 2,000.00 1,800.00 1,600.00 1,400.00 1,200.00 1,000.00 800.00 600.00 400.00 200.00 0.00 1,840.52 1,838.76 919.4 0 10 20 Waktu Penyerapan 30 Gambar 4. Grafik Hubungan Antara Waktu Penyerapan dan Laju Aliran Panas Pada grafik diatas didapatkan laju aliran panas pada pengujian pertama menggunakan waktu pemanasan selama 15 menit sebesar 1.838,76 J/s. Pada pengujian kedua menggunakan pemanasan selama 20 menit sebesar 919,4 J/s, dan pada pengujian ketiga menggunakan waktu pemanasan selama 25 menit sebesar 1.840,52 J/s. Perbedaan yang terjadi pada laju aliran panas ini disebabkan oleh suhu dan lama penyinaran yang terjadi pada kolektor pada hari pengujian berlangsung. 20,000.00 19,045.10 18,000.00 Koefisien Perpindahan Panas 16,000.00 15,775 14,000.00 12,000.00 10,000.00 10,462.50 8,000.00 6,000.00 4,000.00 2,000.00 0.00 0 10 Waktu Penyerapan 20 30 Gambar 5. Grafik Hubungan Antara Waktu Penyerapan dan Koefisien Perpindahan Panas Pada grafik diatas didapatkan koefisien perpindahan panas pada pengujian pertama menggunakan waktu pemanasan selama 15 menit sebesar 10.462,50 W/m2.K. Pada pengujian kedua menggunakan pemanasan selama 20 menit sebesar 15.775 W/m2.K, dan pada pengujian ketiga menggunakan waktu pemanasan selama 25 menit sebesar 19.045,10 W/m2.K. Perbedaan yang terjadi pada koefisien perpindahan ini disebabkan oleh temperatur input, sifat propertis air dari temperatur input, bilangan renault dan nusselt pada data perhitungan. 76 Jurnal Volume 6 No 2, No ISSN 2089-1873 (PDII-LIPI) 46.50 45.90 Temperatur Output 46.00 45.50 45.00 44.97 44.50 44.00 43.50 43.00 42.91 42.50 0 10 20 Waktu Penyerapan 30 Gambar 6. Grafik Hubungan Antara Waktu Penyerapan dan Temperatur Output Pada grafik diatas didapatkan temperatur output pada pengujian pertama menggunakan waktu pemanasan selama 15 menit sebesar 42,91 0C. Pada pengujian kedua menggunakan pemanasan selama 20 menit sebesar 44,97 0C dan pada pengujian ketiga menggunakan waktu pemanasan selama 25 menit sebesar 45,90 0C. Perbedaan yang terjadi pada koefisien perpindahan ini disebabkan oleh temperatur input, sifat propertis air dari temperatur input, bilangan renault, nusselt pada data perhitungan. Perbedaan temperatur output itu juga dibedakan oleh suhu pada saaat pengujian, lama penyinaran dan faktor cuaca pada saat pengujian.Temperatur output yang didapatkan pada pengujian pemanas air tenaga surya bisa digunakan untuk mandi, karena suhu tersebut masih dalam suhu normal dan tidak terlalu panas. KESIMPULAN Pada pengujian alat pemanas air tenaga surya, dapat ditarik beberapa kesimpulan sebagai berikut : 1) Alat pemanas air tenaga surya memanfaatkan energi matahari sebagai sumber utama pemanasan pada kotak kolektor. Tanpa adanya energi matahari atau kurangnya energi pada saat pengujian berlangsung tidak akan mendapatkan suhu kolektor yang maksimal. 2) Pada pengujian pemanas air tenaga surya didapatkan temperatur output tidak terlalu panas dan bisa digunakan untuk keperluan sehari-hari, contohnya mandi. Temperatur output yang didapatkan pada saat pengujian yaitu : - Pada penyerapan panas selama 15 menit diperoleh temperatur sebesar 42,91 0C - Pada penyerapan panas selama 20 menit diperoleh temperatur sebesar 44,97 0C - Pada penyerapan panas selama 25 menit diperoleh temperatur sebesar 45,9 0C 3) Paada pengujian pemanas air tenaga surya didapatkan laju aliran panas (Q), sebesar : - Pada penyerapan panas selama 15 menit diperoleh laju perpindahan panas sebesar 1.838,76 J/s - Pada penyerapan panas selama 20 menit diperoleh laju perpindahan panas sebesar 919,4 J/s - Pada penyerapan panas selama 25 menit diperoleh laju perpindahan panas sebesar 1.840,52 J/s 77 Jurnal Volume 6 No 2, No ISSN 2089-1873 (PDII-LIPI) 4) Pada saat melakukan pengujian atau penyinaran pada kolektor lebih baik bak penampungan tidak ikut terkena penyinaran agar suhu pada kolektor (Tfilm) atau T1 lebih sempurna, karena pada saat pengujian bak penampungan ikut terkena penyinaran, kalor yang diserap oleh bak penampungan akan mempengaruhi suhu air yang ada di dalam bak penampungan dan mengakibatkan suhu pada kolektor tidak sempurna. DAFTAR PUSTAKA [1]. [2]. [3]. [4]. [5]. Jurnal.Nesten Marbun. ’’Rancang Bangun Sebuah Pemanas Air Tenaga Surya Dengan Menggunakan Kolektor Surya Plat Datar’’, Universitas Sumatra Utara. Medan. 2009. Vollanda. ’’Perencanaan Dan Pembuatan Pemanas Air Menggunakan Kolektor Surya’’, Universitas Bung Hatta. Padang. 2005. https://www.scribd.com/doc/106238650/Pengertian-Perpindahan-Panas. J.P. Holman. ’’Perpindahan Kalor’’. 4nd Edition Erlangga. Jakarta. 1997. Zainudin. ’’Solar Technik Universitas Andalas Padang’’. Agustus 1989 78