welding application for ensuring quality of …
TRANSCRIPT
President University 1
WELDING APPLICATION FOR ENSURING
QUALITY OF PYROLYSIS CONDENSER
A final project report
presented to
the Faculty of Engineering
By
Donie Ermanto
003201705023
in partial fulfillment
of requirements of the degree
Bachelor of Engineering in Mechanical Engineering
President University
March 2020
President University 2
WELDING APPLICATION FOR ENSURING
QUALITY OF PYROLYSIS CONDENSER
A final project report
presented to
the Faculty of Engineering
By
Donie Ermanto
003201705023
in partial fulfillment
of requirements of the degree
Bachelor of Engineering in Mechanical Engineering
President University
March 2020
President University 3
WELDING APPLICATION FOR ENSURING
QUALITY OF PYROLYSIS CONDENSER
A final project report
presented to
the Faculty of Engineering
By
Donie Ermanto
003201705023
in partial fulfillment
of requirements of the degree
Bachelor of Engineering in Mechanical Engineering
President University
March 2020
Universitas Presiden iv
DECLARATION OF ORIGINALITY
I declare that this final project “Welding Application for Ensuring Quality of
Pyrolisis Condenser” is my own original piece of work and, to the best of my
knowledge and belief, has not been submitted, either in whole or in part, to another
university to obtain a degree. All sources that are quoted or reffered to are truly
declared.
Cikarang, 17 March 2020
Donie Ermanto
Universitas Presiden v
FINAL PROJECT REPORT APPROVAL
WELDING APPLICATION FOR ENSURING
QUALITY OF PYROLYSIS CONDESER
By
Donie Ermanto
003201705023
Approved by
Nanang Ali Sutisna, M.Eng
Final Project Supervisor
Dr. Eng, Lydia Anggraini
Head of Study Program
Mechanical Engineering
Universitas Presiden vi
APPROVAL FOR SCIENTIFIC PUBLICATION
I hereby, for the purpose of development of science and technology, certify and
approve to give President University a non-exclusive royalty-free right upon my
final project report with the title:
WELDING APPLICATION FOR ENSURING QUALITY OF
PYROLYSIS CONDESER
along with the related software or hardware prototype (if needed). With this non-
exclusive royalty-free right, President University is entitled to conserve, to convert,
to manage in a database, to maintain, and to publish my final project report. These
are to be done with the obligation from President University to mention my name
as the copyright owner of my final project report.
Cikarang, March 2020
Donie Ermanto
003201705023
Universitas Presiden vii
KATA PENGANTAR
Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah melimpahkan
rahmat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan
judul “Welding Application for Ensuring Quality of Pyrolisis Condenser” yang
merupakan syarat untuk dapat memperoleh gelar sarjana di Program Studi
Teknik Mesin Universitas Presiden, Bekasi. Pada kesempatan ini, penulis
mengucapkan terima kasih kepada:
1. Bapak Nanang Ali Sutisna, M.Eng selaku dosen pembimbing yang telah
banyak membimbing dan memberikan berbagai masukan, saran, dan kritik
yang bermanfaat bagi penulis.
2. CV Aditama Perkasa Teknik atas bantuan proses pembuatan alat pirolisis
yang dapat bekerja dengan baik.
3. Orang tua penulis.
4. Semua staf pengajar dan pegawai di Program Studi Teknik Mesin Universitas
Presiden.
5. Semua rekan mahasiswa yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan
usulan penelitian ini.
Penulis menyadari bahwa penulisan skripsi ini masih jauh dari kata
sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang
bersifat membangun untuk perbaikan pada masa yang akan datang. Akhir kata,
penulis mengucapkan terima kasih, semoga skripsi ini bermanfaat bagi pihak yang
membutuhkan.
Universitas Presiden viii
ABSTRAK
Sekam padi merupakan salah satu limbah yang dihasilkan dari kulit padi yang jika
tidak dikelola membutuhkan biaya tersendiri untuk penyimpananya dan untuk
memindahkannya. Karena sekam padi tidak memiliki nilai ekonomi yang tinggi,
maka nilai ekonominya dapat ditingkatkan jika diolah menjadi produk berupa
briket arang dan asapnya diproses menjadi asap cair. Untuk menghasilkan asap cair
diperlukan sebuah alat pirolisis, yang akan mengkondensasikan asap menjadi
cairan setelah melalui kondensor. Penelitian ini dilakukan untuk menentukan
aplikasi pengelasan yang tepat pada sambungan kondensor agar tidak terjadi
kebocoran dan juga tampilan sambungan lasnya bagus. Aplikasi pengelasan
dilakukan dengan parameter pengelasan tertentu dan hasilnya diuji terhadap
kebocoran, dimana hasil penelitiannya menunjukkan hasil yang memuaskan
.
Kata kunci: pirolisis, sekam padi, asap cair, kualitas pengelasan, test kebocoran.
Universitas Presiden ix
DAFTAR ISI
DECLARATION OF ORIGINALITY ................................................................... iv
FINAL PROJECT REPORT APPROVAL .............................................................. v
APPROVAL FOR SCIENTIFIC PUBLICATION ................................................. vi
KATA PENGANTAR .......................................................................................... vii
ABSTRAK ........................................................................................................... viii
DAFTAR ISI ........................................................................................................... ix
DAFTAR GAMBAR .............................................................................................. xi
DAFTAR TABEL ................................................................................................. xii
DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................ xiii
DAFTAR NOTASI ............................................................................................... xiv
BAB 1 PENDAHULUAN ....................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang ...........................................................................................1
1.2 Rumusan Masalah ......................................................................................2
1.3 Tujuan Penelitian .......................................................................................2
1.4 Batasan Penelitian ......................................................................................3
1.5 Manfaat Penelitian .....................................................................................3
1.6 Sistematika Penulisan ................................................................................3
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA .............................................................................. 5
2.1 Sekam Padi.................................................................................................5
2.2 Pirolisis Sekam Padi ..................................................................................6
2.3 Teori Pengelasan ........................................................................................6
2.4 Jenis Sambungan Las .................................................................................8
2.5 SMAW (Shielded Metal Arc Welding) ....................................................12
2.6 GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) / TIG (Tungsten Inert Gas) ..........15
Universitas Presiden x
2.7 Proses Pengelasan ....................................................................................16
2.8 Kondensor ................................................................................................18
2.8.1 Jenis Kondensor Tipe Pipa Lurus (Shell and Tube)........................18
2.9 Kapasitas Efektif Alat ..............................................................................21
2.10 Rendemen ................................................................................................21
BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN ................................................................ 22
3.1 Metode Penelitian ....................................................................................22
3.2 Rancangan Struktural Alat .......................................................................23
3.3 Analisis Teknik ........................................................................................24
3.4 Fabrikasi ...................................................................................................25
3.4.1 Pemilihan Metoda Pengelasan ........................................................25
3.4.2 Penentuan Parameter Pengelasan ....................................................30
3.5 Pengujian Alat ..........................................................................................30
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN ................................................................. 32
4.1 Alat Pirolisis Sekam Padi.........................................................................32
4.2 Aplikasi Pengelasan .................................................................................34
4.3 Hasil Pengujian ........................................................................................36
4.4 Kapasitas Efektif Alat ............................................................................38
4.5 Rendemen ...............................................................................................40
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................. 42
5.1 Kesimpulan ..............................................................................................42
5.2 Saran ........................................................................................................42
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................ 43
Universitas Presiden xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Macam Butt Joint .................................................................................8
Gambar 2.2 Macam Sambungan T...........................................................................9
Gambar 2.3 Detail Corner Joint ............................................................................10
Gambar 2.4 Lap Joint .............................................................................................11
Gambar 2.5 Macam Edge Joint ..............................................................................12
Gambar 2.6 Pengelasan SMAW ............................................................................12
Gambar 2.7 Perbedaan Hasil Lasan SMAW ..........................................................15
Gambar 2.8 Pipa Spiral (Helical Coil) ...................................................................18
Gambar 2.9 Pola Aliran Sejajar Kondensor ...........................................................19
Gambar 2.10 Aliran Berlawanan Kondensor .........................................................20
Gambar 2.11 Shell and Tube Kondensor ...............................................................20
Gambar 3.1 Diagram Alir Metodologi Rancang Bangun Alat Pirolisis Asap Cair
................................................................................................................................22
Gambar 3.2 Rancangan Struktural Alat .................................................................23
Gambar 4.1 Alat Pirolisis Sekam Padi ...................................................................32
Gambar 4.2 Reaktor ...............................................................................................33
Gambar 4.3 Kompresor Udara ...............................................................................36
Gambar 4.4 Spot Check Penetran ..........................................................................37
Gambar 4.5 Water Test Pump ................................................................................38
Gambar 4.6 Asap Cair Hasil Ulangan 1 (Kiri) Hasil Ulangan 2 (Kanan)..............39
Universitas Presiden xii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Komposisi Kimia Sekam Padi .................................................................5
Tabel 3.1 Kelebihan dan Kekurangan SMAW dan GTAW ...................................28
Tabel 4.1 Pengelasan GTAW/TIG dengan Gas Argon ..........................................34
Tabel 4.2 Kapasitas Efektif Alat ............................................................................38
Tabel 4.3 Rendemen Asap Cair .............................................................................40
Tabel 4.4 Rendemen Abu Sekam Padi ...................................................................41
Universitas Presiden xiii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Kebutuhan Sekam ...............................................................................47
Lampiran 2 Analisis Teknik Ruang Pembakaran...................................................48
Lampiran 3 Analisis Teknik Kondensor Data Perancangan ..................................49
Lampiran 4 Data Penelitian ....................................................................................52
Lampiran 5 Dokumentasi Abu Hasil Pembakaran .................................................54
Lampiran 6 Asap Cair Hasil Prolisis Sekam ..........................................................55
Lampiran 7 Pengelasan TIG dengan Gas 2,5 Liter ................................................56
Lampiran 8 Pengelasan dengan Gas Argon 5 Liter per Menit ...............................57
Lampiran 9 Pengelasan dengan Gas Argon 7,5 Liter per Menit ............................58
Lampiran 10 Pengelasan dengan Gas Argon 10 Liter per Menit ...........................59
Lampiran 11 Kompresor untuk Alat Tes Kebocoran .............................................60
Lampiran 12 Spot Check Penetran untuk Cek Kebocoran ....................................61
Lampiran 13 Water Test Pump untuk Tes Kebocoran ...........................................62
Lampiran 14 Gambar Teknik Alat .........................................................................63
Universitas Presiden xiv
DAFTAR NOTASI
Simbol Keterangan Satuan
A Luas penampang m2
C Kapasitas alat jam/satuan produksi
Cp Kalor jenis panas udara kcal/kg°C
BH Berat bahan baku minyak g
BM Berat minyak yang dihasilkan g
BT Total biaya tetap Rp/tahun
BTT Total biaya tidak tetap Rp/tahun
CIF Cash in flow
COF Cash out flow
D Diameter pipa pemanas air m
D Biaya penyusutan Rp/tahun
di Diameter dalam cm
do Diameter luar cm
F Konveksi secara natural
F Biaya tetap per tahun Rp
g Percepatan gravitasi m2/s
Gr Grashof number
H Tinggi pipa cm
h Koefisien pindah panas konveksi W/m2K
hi Konveksi pada kondensasi m
ho Konveksi m
I Total persentase bunga modal dan asuransi
K Konduktivitas termal bahan W/mK
KA Jumlah lilitan liter/jam
k Kondiktivitas panas W/mK
L Panjang cm
Universitas Presiden xv
l Panjang pipa m
m Laju aliran massa kg/s
N Jumlah lilitan
N Jumlah produksi untuk mencapai titik impas ml
n Nilai ekonomi alat tahun
P Nilai awal (harga pembuatan alat) Rp
p Jarak antar pipa cm
p Suku bunga paling reaktif
Pr Prandtl number
Q Suku bunga coba-coba (> dari p)
R Rendemen %
R Penerimaan dari tiap unit produksi (harga jual) Rp
r Jari-jari spiral cm
Re Bilangan reynold
ri Jari-jari dalam pipa m
ro Jari-jari luar pipa m
S Nilai akhir (10% dari P) Rp
T Waktu yang dibutuhkan selama pirolisis jam
Tf Suhu rata-rata K
Ti − To Perbedaan suhu pipa luar dan pipa dalam K
Ts − T∞ Perbedaan suhu dinding dengan suhu fluida K
Tw Suhu pemanasan bahan K
T∞ Suhu di dinding K
q Banyaknya kalor W
V Kecepatan aliran udara m/s
V Biaya tidak tetap per unit produksi
Vol Volume bioethanol yang dihasilkan liter
v Viskositas kinematik m2/s
X Total jam kerja per tahun jam/tahun
x NPV pada suku bunga p
y NPV pada suku bunga q
Universitas Presiden xvi
δT
δr Gradien suhu perpindahan kalor K/m
∆T2 − ∆T1 Selisih suhu yang keluar dengan suhu yang masuk °C
β Koefisien volume ekspansi 1/K
ρ Densitas udara kg/m3
μ Viskositas dinamis udara kg/ms
Universitas Presiden 1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Kabupaten Bekasi mempunyai curah hujan cukup bervariasi. Begitu juga
dengan bentuk wilayah kabupaten ini sebagian besar mempunyai relief datar
sehingga pada umumpnya masyaakat sekitar memanfaatkan keadaan ini dengan
melakukan kegiatan menjadi petani padi sawah, palawija, juga kebun campuran.
Maka dari itu, kabupaten Bekasi menjadi salah satu sentra padi di wilayan Pantai
Utara Jawa (Pantura) [1]. Salah satu desa yang memang menjadi wilayah
pengembangan Kawasan padi adalah Desa Sukamaju, Kecamatan Tambelang. Desa
Sukamaju adalah salah satu desa yang wilayahnya dominasi oleh pesawahan.
Begitu juga dengan mata pencaharian masyarakat sekitar mayoritas adalah petani
yang kesehariannya memang bertani disawah. Para petani akan panen setiap 4 bulan
sekali atau setidaknya 2 kali dalam setahun, bergantung pada ketersediaan air. Di
desa ini juga terdapat cukup banyak tempat penggilingan. Menurut salah satu
pemilik penggilian, terdapat setidaknya 10 penggilingan di desa Sukamaju. Pada
saat panen, sisa dari penggilingan padi mengakibatkan berlimpah ruahnya limbah
kulit padi (sekam) terutama yang apabila terkena angin dapat mengganggu
lingkungan sekitar dan berdampak terhadap kesehatan manusia.
Melanjutkan program Pengabdian Kepada Masyarakat (PKM) President
University, yaitu membuat alat pembuat arang sekam dan mesin pres briket arang
sekam yang sudah selesai diserahterimakan kepada masyarakat di Desa Sukamaju,
Desa Tambelang Kabupaten Bekasi [2], timbulah ide untuk melanjutkan proses
penaikan nilai ekonomi dari sekam dengan memproses lebih lanjut asap yang
dihasilkan pada proses pembuatan arang menjadi asap cair. Pada umumnya proses
pirolisis bio masa membutuhkan bahan bakar untuk membakar bahan baku, tetapi
pada alat yang penulis buat ini ada aspek baru dalam proses pirolisis tanpa
Universitas Presiden 2
menggunakan bahan bakar minyak atau gas, sehingga lebih efisien dalam proses
kerja dan biayanya.
Salah satu komponen alat pirolisis adalah kondensor yang berfungsi
mengembunkan asap menjadi bentuk cair. Kondensor ini terbuat dari pipa dan pelat
stainless steel sebagai saluran asap dan badannya, yang disambungkan dengan
proses pengelasan. Sambungan pada badan kondensor maupun antara badan
kondensor dengan pipa saluran asap rawan terhadap kebocoran sehingga perlu
dilakukan dengan proses yang benar. Pada laporan tugas akhir ini penulis meneliti
aplikasi pengelasan yang tepat dan benar untuk menjamin kualitas sambungan
kondensor dalam keadaan sangat baik.
1.2 Rumusan Masalah
Dari latar belakang tersebut di atas, dapatlah dirumuskan masalah sebagai
berikut:
1. Bagaimana memilih dan melakukan proses aplikasi pengelasan agar
tidak terjadi kebocoran pada kondensor pirolisis?
2. Bagaimana menjamin agar tampilan las sempurna?
1.3 Tujuan Penelitian
1. Memilih metoda pengelasan yang tepat untuk sambungan pada
kondensor pirolisis.
2. Menentukan aplikasi proses pengelasan yang baik dan benar pada
penyambungan kondensor pirolisis agar tidak terjadi kebocoran dan
tampilannya sempurna.
3. Melakukan pengetesan kebocoran.
4. Menguji proses, waktu, dan kapasitas.
Universitas Presiden 3
1.4 Batasan Penelitian
1. Mengetahui proses pengelasan yang tepat untuk pembuatan tabung
kondensor.
2. Mengetahui cara mengetes kebocoran yang terjadi setelah proses
pengelasan dan pembuatan kondensor pirolisis.
3. Penelitian dilakukan dengan pembuatan alat pirolisis berdasarkan alat
pembakaran yang sudah tersedia berkapasitas 10 kg sekam dalam sekali
proses.
1.5 Manfaat Penelitian
1. Bagi penulis yaitu sebagai bahan untuk menyusun skripsi yang
merupakan syarat untuk dapat menyelesaikan pendidikan di Program
Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Presiden.
2. Bagi para mahasiswa, sebagai informasi pendukung untuk melakukan
penelitian pembuatan tabung pirolisis dengan material stainless steel.
3. Bagi masyarakat, khususnya bagi pengusaha yang ingin mengolah
limbah sekam padi.
1.6 Sistematika Penulisan
Secara garis besar sistematika penulisan skripsi ini terdiri dari 5 bab, yaitu:
BAB 1 PENDAHULUAN
Bab ini membahas tentang latar belakang penulisan, rumusan masalah, tujuan
penelitian, batasan penelitian, manfaat penelitian, dan sistematika penulisan.
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Bab ini menjelaskan dasar teori yang berkaitan dengan permasalahan. Adapun yang
dibahas yaitu teori-teori yang digunakan saat penelitian berdasarkan studi pustaka
yang sudah dilakukan.
Universitas Presiden 4
BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN
Bab ini membahas tentang waktu dan tempat penelitian, metode penelitian,
rancangan struktural alat, analisa teknik alat, pengujian alat pirolisis, serta
parameter penelitian.
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN
Bab ini membahas analisis dari hasil integrasi alat pirolisis sekam padi, kapasitas
efektif alat, rendemen, serta analisis ekonomi (Break Event Point, Net Present
Value, dan Internal Rate of Return).
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini membahas kesimpulan dari penelitian yang sudah dilakukan serta
memberikan saran dari hasil penelitian.
Universitas Presiden 5
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Sekam Padi
Sekam padi adalah kulit terluar biji padi atau lapisan keras yang meliputi
kariopsis yang terdiri dari dua belahan yang disebut lemma dan palea yang saling
bertautan. Sekam terpisah pada proses penggilingan gabah dan dianggap sebagai
limbah penggilingan. Proses penggilingan gabah padi akan menghasilkan 20-30%
sekam padi, dedak antara 8-12%, dan beras giling antara 50-63,5% [10]. Menurut
data statistik pertanian (2004), produksi padi di Indonesia pada tahun 2004 adalah
54,09 juta ton dan akan terus meningkat dengan laju peningkatan produksi 0,2%
[11]. Dari 54,09 juta ton padi dihasilkan 20-30% sekam atau 10,81-16,22 juta ton
limbah sekam padi.
Menurut Suharno [12], komposisi kimia pada sekam padi seperti Tabel
2.1 di bawah ini.
Tabel 2.1 Komposisi Kimia Sekam Padi
Komponen Presentase
Kandungan (%)
Kadar air 9,02
Protein kasar 3,03
Lemak 1,16
Serat kasar 35,68
Abu 17,71
Karbohidrat kasar 33,71
Universitas Presiden 6
2.2 Pirolisis Sekam Padi
Menurut Suyitno [13], pada suhu 480 K sekam padi sudah mengalami
dekomposisi. Laju proses dekomposisi sekam padi akan semakin meningkat dengan
peningkatan suhu dalam tabung reaktor. Laju maksimun dekomposisi sekam padi
berada pada suhu 590-626 K. Energi aktivasi pada proses pirolisis sekam adalah
41,24 kJ/mol dan faktor pre-eksponensial proses pirolisis yaitu 5,94%. Pengaruh
suhu pada proses pirolisis sangatlah besar, semakin tinggi suhu maka laju pirolisis
akan semakin cepat. Produk dari pirolisis sekam padi menghasilkan 3 zat yaitu
padatan yang berupa residu karbon, cairan berupa asap cair dan tar, serta gas yang
umumnya terdiri dari CO2, CO, CH4, dan H2 [14]. Beberapa manfaat asap cair
dari sekam padi untuk menetralisir asam tanah, sebagai penggumpal lateks,
dan sebagai pengawet makanan pengganti formalin. Suhu pembakaran sangat
bergantung terhadap tekanan dan kandungan oksigen udara (excess air) yang
diberikan. Oleh karena itu dibutuhkan jumlah udara yang lebih banyak
dibandingkan dengan udara kondisi ideal agar bahan bakar dapat terbakar secara
sempurna [15].
Dari hasil penelitian oleh Hsu dkk. [16], rendemen bio-oil dari hasil pirolisis
sekam padi adalah 30% dari total massa sekam yang dipirolisis. Sumber panas
untuk pirolisis ini berasal dari luar.
2.3 Teori Pengelasan
Proses pengelasan adalah proses penyambungan dua material atau lebih
biasanya logam secara permanen melalui fusi yang diakibatkan oleh kombinasi dari
temperatur, tekanan dan kondisi metalurgis. Kombinasi tertentu dari tekanan dan
temeratur dapat bervariasi dari temperatur tinggi tanpa adnya tekanan sampai
tekanan tinggi tanpa adanya penaikan temperatur. Dengan demikian pengelasan
dapat dilakukan di bawah variasi kondisi yang sangat luas. Banyak sekali proses
pengelasan yang telah berhasil dikembangkan dan secara berkelanjutan dipakai
dalam manufacturing. Namun demikian, rata-rata orang sedikit sekali yang
Universitas Presiden 7
mengerti mengenai konsep betapa pentingnya pengelasan sebagai sarana proses
manufaktur.
Untuk mendapatkan fusi antara dua logam maka perlu adanya proximity
(kedekatan) dan keaktifan antara atom-atom dari benda yang akan disambung agar
dapat terbentuk kristal logam yang umum. Ikatan metalurgy secara ideal
mensyaratkan [17]:
1. Permukaan-permukaan yang sangat halus rata atau match.
2. Permukaan yang bersih, bebas dari oksida, gas-gas yang terserap, gemuk
(grease) dan kontaminan (zat pencemar) lainnya.
3. Logam tanpa adanya ketidak-murnian (impurities) di dalamnya.
4. Logam yang keduanya merupakan kristal-tunggal (single crystal) yang
mempunyai struktur dan orientasi kristal yang identik.
Pada proses pengelasan dalam kondisi padat (solid state welding), lapisan
yang tercemar dapat dihilangkan dengan pembersihan mekanik (Mechanical
Cleaning) atau kimiawi (Chemical Cleaning) sebelum pengelasan atau diupayakan
timbulnya aliran logam sepanjang interface sehingga lapisan tersebut tertekan
keluar dari lasan (weldment). Pada las fusi, dimana terdapat sekelompok logam cair,
kontaminan (pencemar) dapat dibuang dengan penggunaan fluks. Jika proses
pengelasan dilaksanakan dalam kondisi vacuum, baik kondisi padat atupun fusi,
maka pencemar dapat lebih mudah dibuang serta proses fusinya pun juga terjadi
dengan mudah.
Perbedaan antara berbagai jenis pengelasan bukan hanya pada cara
bagaimana temperatur dan tekanan dikombinasikan dan dicapai, namun juga
mempertimbangkan faktor kebersihan permukaan sebelum pengelasan dan
kemungkinan oksidasi atau pencemaran logam selama proses pengelasan
berlangsung. Apabila proses pengelasan melibatkan pemanasan yang berakibat
tingginya temperature proses dan/atau benda kerja maka hampir semua logam akan
sangat terpengaruh oleh kondisi lingkuangannya. Jika proses pencairan logam
akibat pengelasan nyatanya tak terjadi maka perubahan struktur dan sifat logam
Universitas Presiden 8
yang serius dapat terjadi. Siklus pemanasan dan pendinginan selama pengelasan
berlangsung dapat mempengaruhi struktur metalurgi dan kualitas logam dan sering
kali merugikan.
Untuk mendapatkan produksi lasan yang bermutu mensyaratkan adanya:
1. Sumber panas dan/atau tekanan yang mencukupi.
2. Sarana untuk melindungi dan membersihkan logam.
3. Sarana untuk mencegah atau mengkonpensasi efek perubahan metalurgis yang
berbahaya.
2.4 Jenis Sambungan Las
Jenis sambungan pengelasan adalah tipe sambungan material atau plat yang
digunakan untuk proses pengelasan. Jenis sambungan las mempunyai beberapa
macam jenis sambungan utama yaitu [18]:
1. Butt Joint
Sambungan butt joint adalah jenis sambungan tumpul, dalam aplikasinya jenis
sambungan ini terdapat berbagai macam jenis kampuh atau groove yaitu V
groove (kampuh V), single bevel, J groove, U Groove, Square Groove untuk
melihat macam-macam butt joint lebih detail silahkan lihat gambar berikut ini
[18].
Gambar 2.1 Macam Butt Joint
Universitas Presiden 9
2. T (Fillet) Joint (Sambungan T)
T Joint adalah jenis sambungan yang berbentuk seperti huruf T, tipe sambungan
ini banyak diaplikasikan untuk pembutan kontruksi atap, konveyor dan jenis
konstruksi lainnya. Untuk tipe groove juga terkadang digunakan untuk
sambungan fillet adalah double bevel, namun hal tersebut sangat jarang kecuali
pelat atau materialnya sangat tebal. Berikut ini gambar sambungan T pada
pengelasan [18].
Gambar 2.2 Macam Sambungan T
3. Corner Joint
Corner Joint mempunyai desain sambungan yang hampir sama dengan T Joint,
namun yang membedakannya adalah letak dari materialnya. Pada sambungan
ini materialnya yang disambung adalah bagian ujung dengan ujung. Ada dua
jenis corner joint, yaitu close dan open. Untuk detailnya silahkan lihat pada
gambar di bawah ini [18]
Universitas Presiden 10
Gambar 2.3 Detail Corner Joint
4. Lap Joint (Sambungan Tumpang)
Tipe sambungan las yang sering digunakan untuk pengelasan spot atau seam.
Karena materialnya ini ditumpuk atau disusun sehingga sering digunakan untuk
aplikasi pada bagian body kereta dan cenderung untuk plat plat tipis. Jika
menggunakan proses las SMAW, GMAW atau FCAW pengelasannya sama
dengan sambungan fillet.
Universitas Presiden 11
Gambar 2.4 Lap Joint
5. Edge Joint
Tipe sambungan las ini sering digunakan untuk penyambungan dua plat yang
dibutuhkan kesejajaran, biasanya penggunaan sambungan ini untuk proses
alignment pada proses setting material yang akan disambung atau setting mesin
yang akan dipasang, dan biasanya dipakai pada baseplate mesin [18].
Universitas Presiden 12
Gambar 2.5 Macam Edge Joint
2.5 SMAW (Shielded Metal Arc Welding)
SMAW (Shielded Metal Arc Welding) adalah proses pengelasan dengan
mencairkan material dasar yang menggunakan panas dari listrik antara penutup
metal (elektroda). SMAW merupakan pekerjaan manual dengan peralatan meliputi
power source, kabel elektroda (electrode cable), kabel kerja (work cable), electrode
holder, work clamp, dan elektroda. Elektroda dan sistem kerja adalah bagian dari
rangkaian listrik. Rangkaian dimulai dengan sumber daya listrik dan kabel termasuk
pengelasan, pemegang elektroda, sambungan benda kerja, benda kerja (Weldment),
dan elektroda las. Salah satu dari dua kabel dari sumber listrik terpasang ke bekerja,
selebihnya melekat pada pemegang elektroda, seperti yang terlihat pada gambar di
bawah ini:
Gambar 2.6 Pengelasan SMAW
Universitas Presiden 13
Sebagaimana dalam AWS (American Welding Society), prinsip dari SMAW
adalah menggunakan panas dari busur untuk mencairkan logam dasar dan ujung
sebuah consumable elektroda tertutup dengan tegangan listrik yang dipakai 23-45
Volt, dan untuk pencairan digunakan arus listrik hingga 500 ampere yang umum
digunakan berkisar antara 80–200 ampere. Dimana dalam proses SMAW dapat
terjadi oksidasi, hal ini perlu dicegah karena oksidasi metal merupakan senyawa
yang tidak mempunyai kekuatan mekanis. Adapun untuk mencegah hal tersebut
maka bahan penambah las dilindungi dengan selapis zat pelindung yang disebut
flux atau slag yang ikut mencair ketika pengelasan. Tetapi karena berat jenisnya
lebih ringan dari bahan metal yang dicairkan, cairan flux akan mengapung diatas
cairan metal, sekaligus mengisolasi metal tersebut sehingga tidak beroksidasi
dengan udara luar. Sewaktu membeku, flux akan ikut membeku dan tetap
melindungi metal dari reaksi oksidasi.
Pada pengelasan dengan metode SMAW, pengelasan dimulai saat sebuah
busur listrik dipukul dengan membuat kontak antara ujung elektroda dan sistem
kerja. Panas intens busur mencairkan ujung elektroda dan permukaan kerja dekat
dengan busur. Gelembung-gelembung kecil logam cair dengan cepat terbentuk di
ujung elektroda, kemudian ditransfer melalui sungai busur ke dalam kolam las cair.
Dengan cara ini, logam pengisi disimpan sebagai elektroda yang dikonsumsi. Busur
digerakan sesuai dengan panjang system kerja dan kecepatan perjalanan, titik lebur
dan sekering sebagian logam dasar dan terus menambahkan logam pengisi. Saat
busur menjadi sumber panas dengan suhu di atas 9000°F (5000°C), pencairan
logam dasar terjadi hampir seketika. Jika pengelasan dilakukan baik dalam posisi
datar atau horizontal, transfer logam disebabkan oleh gaya gravitasi, ekspansi gas,
listrik dan kekuatan elektromagnetik, dan tegangan permukaan. Sedangkan pada
posisi las yang lain, gravitasi bekerja terhadap kekuatan lain.
Proses pengelasan dengan metode SMAW dibedakan berdasarkan jenis
arusnya meliputi arus AC dan DC, dimana arus DC dibedakan atas DCEN (straight
polarity- polaritas langsung) dan DCEP (reverse polarity – polaritas terbalik).
Perbedaan antara SMAW dengan arus AC dan DC adalah sebagai berikut:
Universitas Presiden 14
a. Untuk arus AC (Alternating Current), pada voltage drop panjang kabel tidak
banyak pengaruhnya, kurang cocok untuk arus yang lemah, tidak semua jenis
elektroda dapat dipakai, arc starting lebih sulit terutama untuk diameter
elektrode kecil, pole tidak dapat dipertukarkan, arc bow bukan merupakan
masalah.
b. Sedangkan pada arus DC (Direct Current), voltage drop sensitif terhadap
panjang kabel sependek mungkin, dapat dipakai untuk arus kecil dengan
diameter elektroda kecil, semua jenis elektrode dapat dipakai, arc starting lebih
mudah terutama untuk arus kecil, pole dapat dipertukarkan, arc bow sensitif
pada bagian ujung, sudut atau bagian yang banyak lekukanya.
Selanjutnya untuk DCEN (Straight Polarity), material dasar atau material
yang akan dilas disambungkan dengan kutup positip (+) dan elektrodenya
disambungkan dengan kutup negatif (-) pada mesin las DC. Dengan cara ini busur
listrik bergerak dari elektrode ke material dasar sehingga tumbukan elektron berada
di material dasar yang berakibat 2/3 panas berada di material dasar dan 1/3 panas
berada di elektroda. Cara ini akan menghasilkan pencairan material dasar lebih
banyak dibanding elektrodenya sehingga hasil las mempunyai penetrasi yang
dalam, sehingga baik digunakan pada pengelasan yang lambat, wilayah yang sempit
dan untuk pelat yang tebal.
Pada DCEP (Reversed Polarity), material dasar disambungkan dengan
kutup negatip (-) dan elektrodenya disambungkan dengan kutup positif (+) dari
mesin las DC, sehingga busur listrik bergerak dari material dasar ke elektrode dan
tumbukan elektron berada di elektrode yang berakibat 2/3 panas berada di elektroda
dan 1/3 panas berada di material dasar. Cara ini akan menghasilkan pencairan
elektrode lebih banyak sehingga hasil las mempunyai penetrasi dangkal, serta baik
digunakan pada pengelasan pelat tipis dengan manik las yang lebar.
Hal-hal yang mempengaruhi hasil pengelasan adalah, sudut elektroda,
panjang busur, kecepatan memindahkan busur, tinggi rendah arus yang digunakan.
Hal ini dapat dilihat pada gambar dibawah ini dimana perbedaan hasil pada
Universitas Presiden 15
pengelasan normal (A), pada arus yang terlalu rendah (B), terlalu tinggi (C),
kecepatan memindahkan busur yang terlalu cepat (D), terlalu lambat (E), dan
dengan arc yang terlalu panjang (F):
Gambar 2.7 Perbedaan Hasil Lasan SMAW
2.6 GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) / TIG (Tungsten Inert
Gas)
Gas Tungsten Arc Welding (GTAW) atau sering juga disebut Tungsten Inert
Gas (TIG) merupakan salah satu dari bentuk las busur listrik (Arc Welding) yang
menggunakan inert gas sebagai pelindung dengan tungsten atau wolfram sebagai
elektrode. Pengelasan ini dikerjakan secara manual maupun otomatis serta tidak
memerlukan fluks ataupun lapisan kawat las untuk melindungi sambungan.
Elektrode pada GTAW termasuk elektrode tidak terumpan (non consumable)
berfungsi sebagai tempat tumpuan terjadinya busur listrik. GTAW mampu
menghasilkan las yang berkualitas tinggi pada hampir semua jenis logam mampu
las. Biasanya ini digunakan pada stainless steel dan logam ringan lainnya seperti
alumunium, magnesium dan lain-lain.hasil pengelasan pada teknik ini cukup baik
tapi membutuhkan kemampuan yang tinggi. Metode pengelasan ini sebelumnya
dikenal dengan nama Tungsten Inert Gas (TIG). Gas Inert yang biasa digunakan
adalah wolfram untuk pelindung yang bagus sehingga atmosfir udara tidak masuk
ke daerah lasan. Namun sekarang digunakan CO2 (tidak inert) karena lebih murah
dan stabil. Elektroda tungsten bukan sebagai filler metal, sehingga perlu filler metal
Universitas Presiden 16
dari luar untuk mengisi gap sambungan. Filler metal bersama logam induk akan
dicairkan oleh busur listrik yang terjadi antara elektroda dengan logam induk. Las
busur yang menggunakan elektroda wolfram (elektroda tak terumpan) dikenal pula
dengan sebutan las busur wolfram gas. Pada proses ini las dilindungi oleh selubung
gas mulia yang dialirkan melalui pemegang elektroda.
Tenaga yang dibutuhkan pada pengelasan TIG adalah tenaga listrik baik AC
maupun DC. Tenaga listik hanya digunakan sebagai pemanas dan hanya untuk
membuat busur nyala pada elektroda, bagian bagian pendukung lainnya masih
disuplai dari alat lain. peralatan yang sering digunakan sebagai pendukung dari las
TIG ini adalah tabung gas Argon maupun gas lain yang dapat melindungi proses
pengelasan dari pengaruh udara luar. Pengelasan ini pertama kali ditemukan di
USA (1940), berawal dari pengelasan paduan untuk body pesawat terbang.
Prinsipnya adalah: Panas dari busur terjadi di antara elektrode tungsten dan logam
induk akan meleburkan logam pengisi ke logam induk di mana busurnya dilindungi
oleh gas mulia (Ar atau He) Las listrik TIG (Tungsten Inert Gas = Tungsten Gas
Mulia) menggunakan elektroda wolfram yang bukan merupakan bahan tambah.
Busur listrik yang terjadi antara ujung elektroda wolfram dan bahan dasar
merupakan sumber panas, untuk pengelasan. Titik cair elektroda wolfram
sedemikian tingginya sampai 3410° C, sehingga tidak ikut mencair pada saat terjadi
busur listrik. Tangkai listrik dilengkapi dengan nosel keramik untuk penyembur gas
pelindung yang melindungi daerah las dari luar pada saat pengelasan. Sebagian
bahan tambah dipakai elektroda tampa selaput yang digerakkan dan didekatkan ke
busur yang terjadi antara elektroda wolfram dengan bahan dasar. Sebagai gas
pelindung dipakai gas inert seperti argon, helium atau campuran dari kedua gas
tersebut yang pemakainnya tergantung dari jenis logam yang akan dilas. Tangkai
las TIG biasanya didinginkan dengan air yang bersirkulasi.
2.7 Proses Pengelasan
Pengelasan GTAW/ TIG bisa menggunakan arus bolak-balik ataupun arus
searah, di mana pemilihan tergantung pada jenis logam yang dilas. Arus searah
Universitas Presiden 17
polaritas langsung digunakan untuk pengelasan baja, besi cor, paduan tembaga dan
baja tahan karat, sedangkan polaritas terbalik jarang digunakan. Untuk arus bolak-
balik banyak digunakan untuk pengelasan aluminium, magnesium, besi cor, dan
beberapa jenis logam lainnya. Proses ini banyak dilakukan untuk pengelasan pelat
tipis karena biayanya akan mahal jika digunakan untuk pengelasan pelat tebal.
Proses pengelasan bisa dilakukan secara manual atau otomatis. Filler metal
ditambahkan ke dalam daerah las dengan cara mengumpankan sebatang kawat
polos. Teknik pengelasan ini mirip dengan proses las oxyfuel gas welding atau
OAW, tetapi pada GTAW busur dan kawah las dilindungi dari pengaruh udara oleh
selimut inert gas, biasanya argon, helium atau campuran keduanya. Inert gas
disemburkan dari torch dan daerah-daerah di sekitar elektroda tungsten. Hasil
pengelasan dengan proses GTAW mempunyai permukaan halus, tanpa slag dan
kandungan hidrogen rendah. Jenis lain proses GTAW adalah pulsed GTAW, yaitu
dengan sumber listrik sehingga menghasilkan arus pengelasan pulsasi. Hal ini
menghasilkan penetrasi dan kontrol kawah las yang lebih baik, terutama untuk
mengelas root pass.
Pulsed GTAW bermanfaat untuk mengelas pipa pada posisi sulit seperti
pada stainless steel dan non ferrous material seperti paduan nikel. GTAW sudah
bisa dilakukan dengan cara otomatis. Proses secara otomatis ini butuh sumber listrik
dan program kendali, sistim pengumpan kawat dan mesin pemandu gerak.
Proses ini sudah diaplikasikan untuk membuat las sekat pada tube-to-
tubesheet dan las tumpul pada pipa-pipa heat exchanger. Butt weld pada pipa-pipa
tebal dan besar pada pembangkit tenaga listrik, merupakan keberhasilan lain dari
aplikasi GTAW otomatis. GTAW menggunakan pengumpanan kawat otomatis
disebut juga dengan cold wire TIG. Jenis lain dari proses GTAW otomatis disebut
hot wire TIG. Pada hot wire TIG, kawat las mendapat tahanan panas yang berasal
dari arus AC tegangan rendah untuk memperbesar kecepatan pengisian.
Universitas Presiden 18
2.8 Kondensor
Kondensor adalah salah satu jenis dari heat exchanger yang digunakan
untuk mengkondensasikan uap bertemperatur tinggi dengan melewatkannya pada
cairan bertemperatur rendah. Gas dari hasil pirolisis akan kembali mencair jika
temperaturnya diturunkan, penambahan kondensor dimaksudkan untuk
mempercepat proses pengembunan [19].
Pada kondensor jenis pipa spiral, gas akan dialirkan melalui pipa yang
dibalut oleh tabung berisi air bertemperatur rendah. Hasil kondensasi akan
dikeluarkan dari ujung pipa spiral. Salah satu contoh rangkaian pipa spiral pada
kondensor ditunjukkan pada Gambar 2.5 [20].
Gambar 2.8 Pipa Spiral (Helical Coil)
2.8.1 Jenis Kondensor Tipe Pipa Lurus (Shell and Tube)
Alat penukar kalor jenis shell and tube adalah alat penukar kalor yang
paling banyak digunakan dalam berbagai macam industri dan paling
sederhana dibanding dengan alat penukar kalor lainnya, hal ini karena:
1. hanya terdiri dari sebuah tube dan shell, dimana tube terletak secara
konsentrik yang berada di dalam shell.
2. kemampuannya untuk bekerja dalam tekanan dan temperatur yang
tinggi.
3. kemampuannya untuk digunakan pada satu aliran volume yang besar.
Universitas Presiden 19
4. kemampunnya untuk bekerja dengan fluida kerja yang mempunyai
perbedaan satu aliran volume yang besar.
5. tersedia dalam berbagai bahan atau material.
6. kontruksi yang kokoh dan aman.
7. secara mekanis dapat beroperasi dengan baik dan handal (reliability
tinggi).
Pada jenis alat penukar kalor ini, fluida panas mengalir di dalam tube
sedangkan fluida dingin mengalir di luar tube atau di dalam shell, karena
kedua aliran fluida melintasi penukar kalor hanya sekali, maka susunan ini
disebut penukar kalor satu lintasan (singlepass), jika kedua fluida ini
mengalir dalam arah yang sama, maka penukar kalor bertipe dua lintasan
(parallel flow) Gambar 2.9. Jika kedua aliran itu mengalir dalam arah yang
berlawanan, maka penukar kalor ini bertipe aliran lawan (counter flow)
Gambar 2.10 [21]
1. Aliran sejajar (parallel flow)
Kedua jenis fluida masuk dari satu sisi secara bersamaan mengalir pada
arah yang sama dan keluar dari satu sisi yang lain yang sama.
Gambar 2.9 Pola Aliran Sejajar Kondensor
2. Aliran berlawanan arah (counter flow)
Dua jenis fluida masuk dari arah yang berlawanan dan keluar pada sisi
yang berlawanan pula.
Universitas Presiden 20
Gambar 2.10 Aliran Berlawanan Kondensor
Shell and Tube kondensor atau kondensor tipe tabung dan pipa yang
digunakan pada kondensor yang berukuran kecil hingga besar. Biasanya
digunakan untuk air pendingin berupa ammonia dan freon. Seperti pada
Gambar 2.11 di dalam kondensor tabung dan pipa, terdapat banyak pipa
pendingin, di mana air pendingin mengalir di dalam pipa-pipa tersebut,
ujung dan pangkal pipa pendingin terikat pada plat pipa, sedangkan di antara
plat pipa dan tutup tabung dipasang sekat-sekat untuk membagi aliran air
yang melewati pipa dan mengatur agar kecepatannya cukup tinggi, yaitu
1,5-2 m/s.
Gambar 2.11 Shell and Tube Kondensor
Air pendingin masuk melalui pipa bagian bawah kemudian keluar
pada pipa bagian atas, jumlah saluran maksimum yang dapat digunakan
sebanyak 12, semakin banyak jumlah saluran yang digunakan maka
Universitas Presiden 21
semakin besar tahanan aliran air pendingin. Pipa pendingin ammonia biasa
terbuat dari baja sedangkan untuk freon biasa terbuat dari pipa tembaga. Jika
menginginkan pipa yang tahan terhadap korosi bias menggunakan pipa
kuningan atau pipa cupro nikel, pipa stainless.
2.9 Kapasitas Efektif Alat
Kapasitas alat adalah kemampuan suatu alat untuk menghasilkan produk
persatuan waktu (kg/jam, hektar/jam). Menurut Daywin dkk [22], kapasitas efektif
sebuah alat dapat dihitung dengan Persamaan 2.1.
2.10 Rendemen
Rendemen adalah perbandingan produk yang dihasilkan dari suatu proses
terhadap bahan bakunya, yang dinyatakan dalam persen (%). Menurut Cahyono
dkk. [23], rata-rata rendemen yang dihasilkan dari proses pirolisis adalah 36-44%.
Menurut Purwono [24], persentasi rendemen dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan 2.2.
KA =Vol
T …..…………………..……... (2.1)
di mana :
KA : jumlah lilitan (liter/jam)
Vol : volume bioethanol yang dihasilkan (liter)
T : waktu yang dibutuhkan selama pirolisis (jam)
R =BA
BH× 100% ..………………..…....... (2.2)
di mana :
R : rendemen (%)
BA : berat asap cair yang dihasilkan (g)
BH : berat bahan baku minyak (g)
Universitas Presiden 22
BAB 3
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Metode Penelitian
Pada penelitian ini, metodologi yang dilakukan adalah sebagaimana
diperlihatkan pada Gambar 3.1.
Analisa Teknik
Mulai
Rancangan Struktur
Alat
Menentukan Metoda
Pengelasan
Menentukan
Parameter Pengelasan
Pengujian Alat
Layak?
Analisa Hasil
Selesai
Tidak
Ya
FABRIKASI
1
2
3
4
5
Gambar 3.1 Diagram Alir Metodologi Rancang Bangun Alat Pirolisis Asap Cair
Universitas Presiden 23
3.2 Rancangan Struktural Alat
Berikut ini adalah rancangan struktural dari alat pirolisis, yang detilnya
dapat dilihat pada Gambar 3.2:
Gambar 3.2 Rancangan Struktural Alat
1. Reaktor Limbah Sekam Padi
Reaktor dirancang dengan berbentuk tabung. Di ujung atas reaktor akan
dibuat lubang sebagai pengeluaran gas hasil pirolisis yang akan terhubung
dengan pipa dari kondensor.
2. Ruang Pirolisis Sekam Padi
Ruang pirolisis sekam padi akan dibuat berbentuk tabung. Bagian tengah
dibuat ruang sebagai tempat tabung reaktor sekam padi, rancangan ini
diharapkan dapat meningkatkan efesiensi penggunaan panas. Pada bagian
bawah dibuat tempat pengumpan panas. Pada bagian atas akan dibuat pipa
Universitas Presiden 24
pengeluaran asap hasil pirolisis yang akan terhubung dengan pipa masuk di
dalam kondensor.
3. Kondensor
Kondensor dibuat berbentuk tabung. Gas dari hasil pirolisis akan dialirkan
melalui pipa spiral (helical coil) dan melewati ruang kondensor yang berisi
air. Gas akan terkondensasi setelah melewati kondensor.
4. Pipa Pendingin
Dibuat dari bahan stainless steel, dipasang di bagian dalam tabung
kondensor.
5. Rangka
Rangka memiliki fungsi utama sebagai penyangga kokoh seluruh
komponen alat pirolisis saat beroperasi maupun saat tidak dioperasikan.
3.3 Analisis Teknik
Analisis teknik merupakan metode yang digunakan dalam penentuan
dimensi dari:
1. Reaktor yang akan dirancang
Analisis teknik dari reaktor yang dirancang memiliki dimensi tinggi
reaktor yaitu 30 cm, diameter 50 cm.
2. Panjang kondensor
Untuk memperkirakan apakah gas hasil pirolisis dapat terkondensasi,
maka panjang kondensor dapat diperhitungkan. Terdapat beberapa data yang
dibutuhkan dalam penentuan panjang kondensor, diantaranya adalah kondisi
suhu pada sistem (℃), suhu gas keluaran yang diharapkan (Tg), suhu gas yang
masuk ke dalam kondensor, suhu lingkungan (℃), dan suhu udara yang
melewati kondensor. Pipa yang digunakan pipa stainless dengan karakteristik
Universitas Presiden 25
diameter luar (do) dan dalam (di) dengan satuan cm dan konduktifitas termal
(K) dengan satuan W/m.
Adapun dimensi dari panjang kondensor yang akan dirancang adalah
diameter luar yaitu 1,27 cm, panjang kondensor 252 cm. Panjang kondensor
tersebut dikurangi 50 cm untuk menjadi pipa penghubung. Perhitungan
dimensi ini dapat dilihat pada Lampiran (4).
3. Penentuan tinggi tabung pendingin dan jumlah batang.
Adapun dimensi jumlah tabung pendingin sebanyak 45 batang dengan
tinggi 98 cm. Perhitungan tinggi tabung spiral dan jumlah batang ini dapat
dilihat pada Lampiran (1).
4. Ruang pembakaran
Adapun ukuran dari ruang pembakaran yaitu dengan tinggi 60 cm,
diameter 60 cm. Reaktor dimasukkan 30 cm ke dalam ruang pembakaran.
Analisis kebutuhan ruang pembakaran secara lengkap pada Lampiran (2)
5. Gambar teknik alat
Gambar teknik alat dibuat dengan menggunakan aplikasi solidworks.
Dimensi gambar teknik disesuaikan dengan perhitungan analisis teknik yang
telah dilakukan. Gambar teknik alat secara jelas dapat dilihat pada Lampiran
(11).
3.4 Fabrikasi
3.4.1 Pemilihan Metoda Pengelasan
Pada proses fabrikasi, penulis hanya membahas pemilihan proses
pengelasan yang paling tepat untuk pembuatan alat pirolisis asap cair sekam
padi ini, sebagaimana diuraikan di bawah.
Universitas Presiden 26
Sampai pada waktu ini banyak sekali cara-cara
pengklasifikasian yang digunakan dalam bidang las, ini disebabkan
karena perlu adanya kesepakatan dalam hal-hal tersebut. Secara
konvensional cara-cara pengklasifikasi tersebut pada waktu ini dapat
dibagi dua golongan, yaitu klasifikasi berdasarkan kerja dan klasifikasi
berdasarkan energi yang digunakan. Klasifikasi pertama membagi las
dalam kelompok las cair, las tekan, las patri dan lain-lainnya.
Sedangkan klasifikasi yang kedua membedakan adanya kelompok-
kelompok seperti las listrik, las kimia, las mekanik dan seterusnya. Bila
diadakan pengklasifikasian yang lebih terperinci lagi, maka kedua
klasifikasi tersebut diatas dibaur dan akan terbentuk kelompok-
kelompok yang banyak sekali. Di antara kedua cara klasifikasi tersebut
di atas kelihatannya klasifikasi cara kerja lebih banyak digunakan
karena itu pengklasifikasian yang diterangkan dalam bab ini juga
berdasarkan cara kerja. Berdasarkan klasifikasi ini pengelasan dapat
dibagi dalam tiga kelas utama yaitu: pengelasan cair, pengelasan tekan,
dan pematrian.
1. Pengelasan cair adalah cara pengelasan di mana sambungan dipanaskan
sampai mencair dengan sumber panas dari busur listrik atau sumber api
gas yang terbakar.
2. Pengelasan tekan adalah cara pengelasan di mana sambungan
dipanaskan dan kemudian ditekan hingga menjadi satu.
3. Pematrian adalah cara pengelasan di mana sambungan diikat dan
disatukan dengan menggunakan paduan logam yang mempunyai titik
cair rendah. Dalam hal ini logam induk tidak turut mencair.
Pengelasan yang paling banyak digunakan pada waktu ini adalah
pengelasan cair dengan busur gas. Karena itu kedua cara tersebut yaitu las
busur listrik dan las gas akan dibahas secara terpisah. Sedangkan cara-cara
pengelasan yang lain akan dikelompokkan dalam satu pokok bahasan.
Universitas Presiden 27
Di bawah ini klasifikasi dari cara pengelasan [17]:
1. Pengelasan cair
• Las gas
• Las listrik terak
• Las listrik gas
• Las listrik termis
• Las listrik elektron
• Las busur plasma
2. Pengelasan tekan
• Las resistensi listrik
• Las titik
• Las penampang
• Las busur tekan
• Las tekan
• Las tumpul tekan
• Las tekan gas
• Las tempa
• Las gesek
• Las ledakan
• Las induksi
• Las ultrasonic
3. Las busur
• Elektroda terumpan
4. Las busur gas
• Las MIG
• Las busur CO2
5. Las busur gas dan fluks
• Las busur CO2 dengan elektroda berisi fluks
• Las busur fluks
a. Las elektroda berisi fluks
Universitas Presiden 28
b. Las busur fluks
o Las elektroda tertutup
o Las busur dengan elektroda berisi fluks
o Las busur terendam
c. Las busur tanpa pelindung
o Elektroda tanpa terumpan
d. Las TIG atau las wolfram gas
Dari berbagai metoda pengelasan di atas, saat ini yang paling
banyak dipakai adalah las busur (Arc Welding) baik Shielded Metal Arc
Welding (SMAW) maupun Gas Tungsten Arc Welding (GTAW).
Perbandingan metoda las SMAW dan GTAW atau TIG (Tungsten
Inert Gas) diperlihatkan pada Tabel 3.1 [27] di bawah ini.
Tabel 3.1 Kelebihan dan Kekurangan SMAW dan GTAW
Metoda
Las Kelebihan Kekurangan
SMAW
Biaya awal invesmen rendah Lambat, dalam penggantian
elektroda
Secara operasional handal dan
sederhana
Terdapat slag yang harus
dihilangkan
Biaya material pengisi rendah Pada low hydrogen electrode perlu
penyimpanan khusus
Material pengisi dapat
bermacam-macam
Efisiensi endapan rendah
Pada semua material dapat
memakai peralatan yang sama
Dapat dikerjakan pada
ketebalan berapapun
Dapat dikerjakan dengan
semua posisi pengelasan
Universitas Presiden 29
Tabel 3.1 Kelebihan dan Kekurangan SMAW dan GTAW (Lanjutan)
Metoda
Las Kelebihan Kekurangan
GTAW
Menghasilkan pengelasan
bermutu tinggi pada bahan-
bahan ferrous dan non ferrous
Laju pengisian lebih rendah
dibandingkan dengan proses las
lain umpamanya SMAW
Semua pengotor yang berasal
dari atmosfir dapat dihilangkan
GTAW butuh kontrol kelurusan
sambungan yang lebih ketat
Bisa digunakan untuk membuat
root pass bermutu tinggi dari
arah satu sisi pada berbagai
jenis bahan
GTAW juga butuh kebersihan
sambungan yang lebih baik untuk
menghilangkan minyak, grease,
karat, dan kotoran-kotoran lain agar
terhindar dari porosity dan
cacat-cacat las lain
Bisa digunakan untuk membuat
root pass bermutu tinggi dari
arah satu sisi pada berbagai
jenis bahan
GTAW harus dilindungi secara
berhati-hati dari kecepatan udara di
atas 5 mph untuk mempertahankan
perlindungan inert gas di atas
kawah las
Pada pengerjaan pembuatan alat pirolisis ini, penulis
mengaplikasikan proses pengelasan dengan metode Las TIG atau GTAW,
dengan pertimbangan sebagai berikut:
1. Las TIG adalah teknik pengelasan berkualitas tinggi dengan tingkat
fusi rendah. Arc membakar di antara elektrode wolfram dan benda
kerja; elektrode tidak meleleh, jadi hanya bertindak sebagai konduktor
arus dan pembawa arc.
2. Untuk pekerjaan logam lembar tipis, pengelasan TIG dapat digunakan
tanpa logam pengisi. Untuk benda lebih tebal atau saat
menyambungkan jenis bahan berbeda, logam pengisi digunakan dalam
Universitas Presiden 30
bentuk batang yang dipegang atau kawat yang dipasok oleh perangkat
pemasok terpisah, biasanya tanpa arus.
3. Dalam pengelasan TIG standar, apinya bebas, tetapi varian yang
disebut pengelasan plasma menggunakan nozel kedua untuk membatasi
arc.
4. Proses las dengan TIG menghasilkan produk yang berkualitas dengan
tampilan las yang bagus tanpa adanya kerak atau kotoran las pada
proses pengelasan.
3.4.2 Penentuan Parameter Pengelasan
Pada penelitian yang digunakan untuk memproduksi alat pirolisis
ini, penulis mencoba menggunakan dua macam variabel, yaitu dengan
parameter besarnya ampere dan besarnya aliran gas argon yang
dikonsumsi. Untuk voltase listrik kita sesuaikan dengan alat atau mesin las
yang sudah ada yaitu 220V, akan tetapi untuk penentuan besaran ampere
kita gunakan batasan dari 10 Ampere sampai dengan 100 Ampere,
kemudian untuk konsumsi gas argon kita gunakan 3 macam, yaitu 2,5
liter/menit, 5 liter/menit dan 10 liter/menit.
3.5 Pengujian Alat
1. Pengetesan alat setelah proses las
Penulis dapat menentukan pengetesan dengan tiga macam alat test kebocoran
pada alat yang dibuat, antara lain dengan:
a. Spot check atau penetran check
b. Test water pump
c. Tes dengan kompresor udara
2. Kapasitas efektif alat
Kapasitas efektif dihitung untuk mengetahui banyaknya massa/volume
minyak yang dihasilkan persatuan waktu dari proses pirolisis. Kapasitas
Universitas Presiden 31
efektif alat dihitung dengan membagi jumlah produk yang dihasilkan
terhadap waktu pengoperasian alat (Persamaan 2.1).
3. Rendemen
Rendemen adalah perbandingan asap cair yang dihasilkan dari total bahan
baku yang diolah (Persamaan 2.2). Rendemen dinyatakan dalam persen
(%). Semakin tinggi nilai rendemen dari hasil pirolisis, menunjukkan
semakin tinggi kualitas proses yang terjadi. Rendemen yang dihasilkan
dapat berbeda jika dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya jenis alat
pirolisis, dan suhu pirolisis.
Universitas Presiden 32
BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Alat Pirolisis Sekam Padi
Perancangan dan pembuatan pirolisis sekam padi bertujuan untuk
memanfaatkan limbah sekam padi. Dengan mengintegrasikan alat
pirolisis sekam padi, diharapkan dapat mengurangi biaya produksi untuk
pirolisis. Sekam padi layak dijadikan sebagai bahan bakar karena memiliki
nilai kalor yang tinggi. Hasil akhir yang dapat dimanfaatkan dari proses
pirolisis sekam padi ini ada 3 jenis yaitu asap cair, abu sekam, dan arang sekam.
Integrasi alat pirolisis ini memanfaatkan kalor pembakaran sekam untuk
memanaskan tabung reaktor. Sekam akan terpirolisis jika suhu dalam reaktor
sudah cukup tinggi. Gas hasil pirolisis disalurkan ke pipa spiral kondensor
agar dapat terkondensasi.
Gambar 4.1 Alat Pirolisis Sekam Padi
Universitas Presiden 33
Ruang bakar pada alat pirolisis ini didesain tertutup agar asap dari ruang
bakar secara optimal disalurkan ke tabung kondensor. Reaktor pada alat
pirolisis sekam padi ini memiliki diameter 60 cm dan panjang 60 cm. Bahan
yang digunakan adalah besi drum dengan tebal plat 1 mm. Pipa pendingin
kondensor dihubungkan ke ujung reaktor. Reaktor dikunci menggunakan 8
baut pengunci. Tutup reaktor harus dipastikan tertutup agar gas pirolisis tidak
keluar dari celah-celah reaktor.
Gambar 4.2 Reaktor
Tabung kondensor memiliki diameter 38 cm dan panjang 1,2 meter. Di
ujung tabung kondensor terdapat 1 kran, satu kran untuk saluran keluarnya
asap cair dan kran lainnya untuk pengurasan air kondensor. Temperatur air
kondensor dijaga pada 25-27 ℃. Pipa pendingin kondensor memiliki 45 batang
dan tinggi 98 cm (Lampiran 1).
Ruang bakar pada integrasi alat pirolisis sekam padi ini memiliki
diameter 60 cm dan tinggi 60 cm. Ruang bakar dibuat dari bahan drum, dengan
tebal plat 1,2 mm. Stainless steel 304 merupakan jenis baja yang daya
tahannya jauh lebih tinggi dari jenis baja lainnya. Dari pengujian yang
dilakukan volume ruang bakar hingga terisi penuh yaitu 10 kg sekam padi.
Pintu pengumpan panas memiliki tinggi 15 cm dan lebar 20 cm. Ruang
pengumpan diberi sekat plat berlubang sehingga sekam tidak masuk ke dalam
ruang pengumpan panas. Terdapat celah-celah di ruang bakar yang
Universitas Presiden 34
mengakibatkan asap tidak secara optimal disalurkan ke pipa spiral kondensor.
Sekam yang digunakan pada pengujian integrasi alat pirolisis sekam padi ini
memiliki kadar air 7 %.
4.2 Aplikasi Pengelasan
Pengelasan pada kondensor alat pirolisis menggunakan metoda
pengelasan GTAW atau TIG karena penulis membutuhkan hasil tampilan dari
alat yang sempurna serta kepastian kekuatan dari alat yang dibuat dan
meminimalisir kebocoran yang akan timbul.
Parameter pengelasan yang dipilih untuk menghasilkan kualitas yang
sempurna baik dari katidakbocoran maupun tampilan adalah ampere, gas
konsumsi per menit, voltase, kecepatan las, tetapi kecepatan las biasanya akan
berbanding lurus dengan besaran ampere yang digunakan. Jadi apabila pilihan
ampere yang digunakan pada saat setting sudah pasti akan mempengaruhi
pergerakan tangan tukang las, karena kecepatan leleh dari material yang
dikerjakan berbeda.
Tabel 4.1 Pengelasan GTAW/TIG dengan Gas Argon
Konsumsi Gas (Liter per menit)
2,5 5 10
Am
pere
Universitas Presiden 35
Tabel 4.1 Pengelasan GTAW/TIG dengan Gas Argon (Lanjutan)
Konsumsi Gas (Liter per menit)
2,5 5 10
Am
pere
Universitas Presiden 36
Sesuai hasil percobaan pada material stainless steel ukuran tebal 2 mm
yang sama untuk material kondensor yang penulis buat, hasil yang paling
optimal adalah pada skala 50 ampere, dengan asumsi kecepatan las tidak terlalu
rendah dan penetrasi las bisa tembus, tetapi tidak merusak material yang dilas.
Sedangkan untuk parameter gas argon yang dikonsumsi secara efisien adalah
5 liter per menit konsumsi, sehingga performa las bagus dan efisiensi
penggunaan gas juga bisa diperoleh. (Tabel 4.1)
4.3 Hasil Pengujian
Pada test kebocoran yang dilakukan penulis, penulis menggunakan 3 alat
uji, yaitu:
1. Kompresor udara
Pada pengujian dengan kompresor udara, penguji menyambung nozzle
udara ke valve tabung kompresor dengan menggunakan adapter,
sehingga udara bisa dipompakan ke dalam tabung kondensor. Dalam
pengujian ini, penulis bisa menemukan kebocoran dengan biaya yang
relatif murah namun dengan ketelitian yang rendah, karena titik
kebocoran harus diraba disemua sisi pengelasan dari tabung kondensor
yang dibuat.
Gambar 4.3 Kompresor Udara
Universitas Presiden 37
2. Spotcheck Penetran
Untuk pengujian dengan spotcheck penetran, penulis melakukan
pengujian pada alur las tabung kondensor dengan beberapa tahapan,
pertama sepanjang alur las dibersihkan dengan cleaner, kemudian dilap
dengan kain, selanjutnya seluruh alur las disemprot dengan red penetran
sebagai dasar pewarnaan yang akan timbul saat dites, selanjutnya
dibersihkan lagi dengan cleaner dan di lap menggunakan kain bersih,
pada tahap akhir penulis menyemprot developer ke seluruh alur las dan
memeriksa semuanya setelah sekitar 10 menit. Dari pengetesan ini
penulis bisa mengetahui letak kebocoran dengan indikasi warna garis
atau titik yang berwarna merah
Gambar 4.4 Spot Check Penetran
3. Water Test Pump
Pada pengujian dengan water test pump, alur pengujian tidak jauh
berbeda dengan pengujian menggunakan kompresor udara, yang mana
penulis menyambung nozzle dari valve tabung kondensor ke alat water
pump. Selanjutnya penulis mengisi air ke dalam kondensor sampai
penuh dan melakukan pemompaan kurang lebih 2 bar dan ditahan
kisaran 1 jam, pada pengujian awal kebocoran langsung terdeteksi pada
posisi kebocoran yang timbul, pada pengujian akhir setelah dilakukan
perbaikan pengujian dilakukan lagi dan tidak ditemukan kebocoran.
Menurut penulis, pengujian dengan menggunakan water test pump
Universitas Presiden 38
adalah pengujian yang paling optimal dan paling murah untuk
kondensor pirolisis yang dibuat, karena biaya yang dibutuhkan rendah,
dan langsung menyasar pada posisi titik kebocoran jika ada kebocoran
yang timbul.
Gambar 4.5 Water Test Pump
4.4 Kapasitas Efektif Alat
Kapasitas efektif alat yaitu jumlah produk yang dihasilkan oleh suatu alat
per satuan waktu proses. Kapasitas efektif integrasi alat pirolisis sekam padi ini
dapat dihitung dengan membandingkan jumlah asap cair yang dihasilkan (ml)
terhadap waktu produksi asap cair (jam). Data kapasitas efektif alat dapat dilihat
pada Tabel 4.2.
Tabel 4.2 Kapasitas Efektif Alat
Ulangan Volume asap
cair (ml) Waktu (jam)
Kapasitas alat
(ml/jam)
1 900 0,83 1084,33
2 3000 1,67 1796,41
Jumlah 3900 2,5 2880,74
Rataan 1950 1,25 1440,37
Universitas Presiden 39
Rata-rata kapasitas efektif dari alat pirolisis sekam padi ini adalah
1440,37 ml/jam. Jam kerja produksi dari integrasi alat pirolisis sekam padi ini
adalah 12 jam/hari atau 2 kali proses produksi dalam satu hari. Kapasitas alat
dari dua kali pengulangan adalah 1084,33 ml/jam untuk ulangan pertama,
1796,41 ml/jam untuk ulangan ke dua. Kapasitas efektif alat ini masih rendah
jika dibandingkan dengan kapasitas efektif alat pirolisis plastik oleh Sembiring
(2017), yang di mana rata-rata kapasitas efektif alat yang didapat adalah 150
ml/jam. Faktor penyebab nilai kapasitas efektif alat rendah adalah suhu pada
reaktor rendah. Pada integrasi alat pirolisis sekam padi ini suhu maksimum di
reaktor untuk setiap ulangan yaitu 201oC pada ulangan pertama, 151oC pada
ulangan kedua. Menurut Sembiring (2017), suhu reaktor optimal untuk pirolisis
goni adalah 300℃-350℃. Alat Pirolisis Sembiring (2017), memanfaatkan
bahan bakar batok kelapa sedangkan pada alat pirolisis sekam padi ini bahan
bakar yang digunakan adalah sekam padi. Suhu air kondensor juga sangat
berpengaruh terhadap kinerja dari alat pirolisis, suhu air kondensor harus dijaga
pada suhu 25-27℃ agar gas dari hasil pirolisis dapat dikondensasikan.
Gambar 4.6 Asap Cair Hasil Ulangan 1 (Kiri) Hasil Ulangan 2 (Kanan)
Pirolisis goni pada reaktor masih menyisakan unsur goni yang tidak
dapat dipirolisis lagi atau disebut dengan residu. Dari hasil pengujian alat,
residu goni pada ulangan 1 adalah 2,2 kg, pada ulangan 2 adalah 2,2 kg dan
pada ulangan ke tiga 2,1 kg. Jika dibandingkan terhadap pirolisis oleh Angkat
Universitas Presiden 40
(2018) dengan disain alat pirolisis yang berbeda, residu yang tersisa adalah 780
gram dari total bahan yang diuji adalah 2,5 kg.
4.5 Rendemen
Rendemen merupakan perbandingan antara berat produk yang
dihasilkan terhadap berat bahan yang diolah dalam satuan persen (%). Alat
pirolisis sekam padi ini memiliki 3 produk akhir yaitu arang, asap cair dan abu.
Proses pirolisis sekam padi menghasilkan asap cair, tar dan gas umumnya
terdiri dari CO2, CO, CH4, dan H2 (Hartanto dan Alim, 2014). Asap cair yang
dihasilkan dapat digunakan untuk menggumpalkan lateks, pengawet makanan, dan
menetralisir asam tanah. Nilai rendemen asap cair pada alat ini dapat dilihat pada
Tabel 4.3.
Tabel 4.3 Rendemen Asap Cair
Ulangan
(n)
Berat awal
bahan (kg)
Volume
(ml)
Berat asap
cair (gr)
Rendemen
(%)
1 10 900 894 8,94
2 10 3000 2980 29,8
Jumlah 20 3900 3874 38,74
Rataan 10 1950 1937 19,37
Rata-rata nilai rendemen asap cair pada penelitian ini adalah 19,37%. Pada
alat ini ruang bakar belum tertutup secara utuh sehingga asap cair banyak yang
tidak tertampung. Asap cair dapat dimanfaatkan untuk menyuburkan tanah,
menetralisir asam tanah dan sebagai bahan pengawet. Nilai rendemen asap cair
pada penelitian ini jauh lebih kecil jika dibandingkan dengan penelitian Chen dkk.
(2015), nilai rendemen asap cair yang dihasilkan adalah 30%.
Produk lain dari alat pirolisis sekam padi ini adalah abu dan arang
sekam. Pada pengujian alat ini dilakukan penambahan sekam ke ruang bakar.
Universitas Presiden 41
Sekam yang digunakan pada pengujian ini diusahakan memiliki nilai kadar air
7%.
Pembakaran sekam di ruang bakar menghasilkan abu. Ada beberapa tipe
abu yang dihasilkan yaitu tipe 1 (putih), tipe 2 (hitam putih), dan tipe 3 (arang
sekam), namun pada ulangan pertama dan kedua terdapat sisa sekam utuh.
Rendemen abu pada penelitian ini dapat dilihat pada Tabel 4.4.
Tabel 4.4 Rendemen Abu Sekam Padi
Ulangan
Berat
sekam
(kg)
Abu Rendemen
abu (%)
Sisa sekam
utuh (kg) Tipe 1
(kg)
Tipe 2
(kg)
Tipe 3
(kg)
1 10 0,19 2,00 - 13,6 4
2 10 0,35 2,15 0,15 18,9 3
Jumlah 20 0,85 5,85 1,15 58,6 7,36
Rataan 10 0,28 1,95 0,38 19,5 2,45
Universitas Presiden 42
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
1. Proses pengelasan yang dipilih adalah proses yang efisien dengan
investasi alat las yang terjangkau, yaitu mesin las GTAW 200A.
2. Parameter pengelasan yang dipilih sesuai dari penelitian adalah
50Ampere, 220V dan konsumsi gas argon 5 liter/menit.
3. Pengetesan kebocoran dilakukan dengan cara memompa air dan
diberikan tekanan sebesar 2 bar kedalam tabung kondensor
menggunakan alat test water pump, sehingga lebih efisien dalam
penanganannya.
4. Kapasitas alat pirolisis ini jika optimal dapat menghasilkan asap cair
sebanyak 3000ml dalam sekali proses.
5. Rendemen yang didapat pada integrasi alat pirolisis sekam padi ini
adalah 30% untuk rendemen asap cair, 50% untuk rendemen arang
sekam, dan 20% untuk rendemen abu.
5.2 Saran
1. Setiap proses pengelasan harus melakukan persiapan dengan
membersihkan permukaan yang akan dilakukan pengelasan, supaya
hasil yang didapatkan setelah proses pengelasan menjadi sempurna.
2. Setiap selesai proses pengelasan tabung harus dilakukan
pengecekan dan pengetesan kebocoran, di mana alat yang dibuat
dan dilas akan berfungsi optimal jika alat tersebut tidak ada
kebocoran.
Universitas Presiden 43
DAFTAR PUSTAKA
[1] Kementrian Pertanian. (2015). Atlat Peta Pengembangan Kawasan Padi
Kabupaten Bekasi, Provinsi Jawa Barat. Retrieved
from http://weekly.cnbnews.com/news/article.html?no=124000
[2] Sutisna, N.A. dkk. “Briket Arang Sekam Dari Limbah Padi”. Prosiding Seminar
Nasional Sembadha, 2019
[3] Utomo, P., & Yunita, I. (2014). Sintesis Zeolit dari Abu Sekam Padi Pada
Temperatur Kamar.
[4] Karyaningsih, S. (2012). Pemanfaatan limbah pertanian untuk mendukung
peningkatan kualitas lahan dan produktivitas padi sawah. Buana
Sains, 12(2), 45–52.
[5] Patabang, D. (2012). Karakteristik Termal Briket Arang Sekam Padi dengan
Variasi Bahan Perekat. Jurnal Mekanikal, 3(2).
[6] Santo, R. F., Siti, N., & Rochiyat. (2010). Potensi Sekam Sebagai Bahan
Alternatif yang Dapat Dipakai Berulang-ulang. Tolangohula Kabupaten
Gorontalo.
[7] Irianto, I. K. (2015). Hasil Proses Teknologi Pengolahan Limbah Cair Secara
Biologi Terhadap Kualitas dan Produksi Bahan Baku
Pupuk. Wicaksana, 24(2). https://doi.org/ISSN 0856-4204
[8] Sembiring, S. V. 2017. Optimasi Alat Pengolahan Limbah Pertanian Untuk
Menghasilkan Bahan Bakar. Skripsi. Universitas Sumatera Utara
Medan
Universitas Presiden 44
[9] Ramadhan, A., P. dan M. Ali. 2014. Pengolahan Plastik Menjadi Minyak
Menggunakan Proses Pirolisis. Jurnal Ilmiah Teknik Lingkungan
Universitas Pembangunan Nasional 4:44-53.
[10] Badan Litbang pertanian. 2008. Sekam Padi Sebagi Sumber Energi Alternatif
dalam Rumah Tangga Petani. http://www.litbang.pertanian.go.id
[6 Februari 2018].
[11] Statistik Pertanian, Departemen pertanian. 2004. Prospek dan Arah
Pengembangan Bisnis Padi. http://www.litbang.pertanian.go.id
[6 Februari 2018].
[12] Suharno. 1979. Sekam Padi Sebagai Sumber Energi Alternatif.
http://www.smallcrab.com [8 Februari 2018].
[13] Suyitno. 2009. Perumusan Laju Reaksi dan Sifat-Sifat Pirolisis Lambat Sekam
Padi Menggunakan Metode Analisis Termogravimetri. Universitas Sebelas
Maret. Surakarta.
[14] Hartanto, F. P., F. Alim. 2014. Optimasi Kondisi Operasi Pirolisis Sekam Padi
Untuk Menghasilkan Bahan Bakar Briket Bioarang Sebagai Bahan Bakar
Alternatif. Semarang. http://www.eprints.undip.ac.id [7 februari 2018].
[15] Yudisaputro, H. 2015. Optimalisasi proses pembakaran-perbandingan excess
air bahan bakar. Batu bara. http://berbagienergi.com [16 Agustus 2018].
[16] Hsu, H.W., dan Luh, B.S. 1980. Rice Hull. Dalam Rice Produck And
Utilization. Editor: Bor Shiun Luh. New York: Avi Publishing Company
Inc. Hal. 736-740.
[17] Arifani. 2016. Teori Pengelasan. http://arifani53.blogspot.com/2016/11/teori-
pengelasandasar-teori.html [13 Februari 2020]
Universitas Presiden 45
[18] Achmadi. 2018. Jenis-Jenis Sambungan Pengelasan dan Macam-Macam
Kampuh Las https://www.pengelasan.net/sambungan-las/ [20 Februari
2020]
[19] Suyamto dan Wargiono. 2006. Potensi dan Peluang Pengembangan Ubi Kayu
untuk Industri Ubi Bioetanol. Prosiding Lokakarya Pengembangan Ubi
Kayu. Balitkabi. Malang.
[20] http://hima-tl.ppns.ac.id/shielded-metal-arc-welding-smaw/
[21] Kurniawan, I., Martin, A., Mintarto, 2015. Rancang Bangun Kondenser pada
Pengering Beku Vakum. http://repository.unri.ac.id [7 Februari 2018].
[22]Chandra. Alat Penukar Kalor Shell and Tube.
http://digilib.polban.ac.id/files/disk1/98/jbptppolban-gdl-chandraand-
4856-3-bab2--9.pdf [20 Februari 2020]
[23] Daywin, F. J., R. G. Sitompul, dan Hidayat, 2008. Mesin-Mesin Budidaya
Pertanian di Lahan Kering. Graha Ilmu. Yogyakarta
[24] Cahyono, M.S., W.W. Mandala, S. Ma’arif H.B. Sukarjo dan W. Wardoyo.
2016. Pengaruh Suhu terhadap Rendemen dan Nilai Kalor Minyak Hasil
Pirolisis Sampah Plastik. Jurnal Mekanika dan Sistem Termal, 1: 49-59
[25] Purwono, 2002. Penggunaan Pengukuran Brix Untuk Menduga Rendemen
Nyata di Pabrik Gula Putih Mataram, Lampung. Divisi R & D PG GPM.
[26] Soeharno. 2007. Teori Mikroekonomi. Andi Offset, Yogyakarta.
[27]Darun. 2002. Ekonomi Teknik. Jurusan Teknologi Pertanian Fakultas Pertanian
USU. Medan.
[28]Kidul, P. 2013. Keuntungan dan Kekurangan SMAW.
http://agelpatikidul.blogspot.com/2013/05/keuntungan-dan-kekurangan-
smaw.html [20 Februari 2020]
Universitas Presiden 46
[29] Mechanicaljm. 2016. Keuntungan dan Kerugian Pengelasan GTAW (Gas
Tungsten Arc Welding).
http://engineeringjm.blogspot.com/2016/11/keuntungan-dan-kerugian-
pengelasan-gtaw.html [20 Februari 2020]
Universitas Presiden 47
Lampiran 1 Kebutuhan Sekam
Temperatur Initial = 28℃ = 301K
Nilai kalor sekam = Qsekam = 14200 kJ/kg
Asumsi efisiensi termal tungku = 15%
Temperatur destilasi = 530 K
Cp sekam = 1,409 kJ/kg K
Qdestilasi = Qpemanasan + Qpeleburan + Qdekomposisi
Qdestilasi + Qgasifikasi + Qgasifikasi char yields
Qpemanasan = m × Cp × ∆T
Hpeleburan = 37 J/g = 37 kJ/kg
Hdekomposisi = 1800 J/g = 1800 kJ/kg
Hgasifikasi = 2570 J/g = 2570 kJ/kg
Lgasifikasi char yields = 3020 J/g = 3020 kJ/kg maka,
Qdestilasi = {3 × 1,409 × (530 − 301)} + 4(37 + 1.800 + 2.570 + 3020)
Odestilas = 30.675,98 kJ
Massa sekam =Qdestilasi
(Qsekam × Eff termal)
Massa sekam =30.675,98
(14.200 × 15%)
assa sek am = 14,401 kg
assa seka m = 15 kg
Sekam yang dibutuhkan adalah sebanyak 15 kg
Universitas Presiden 48
Lampiran 2 Analisis Teknik Ruang Pembakaran
Bahan bakar (sekam) yang digunakan sebanyak 10 kg
Kerapatan jenis sekam = 125 kg/m3
Maka, volume sekam =10 kg
125 kg/m3= 80.000 cm3
Diameter ruang polimer = 32 cm
Tinggi ruang polimer = 60 cm
Volume ruang polimer =1
4× 3,14 × (32 cm)2 × 60 cm = 48.230 cm3
Diameter ruang pembakaran = 60 cm
Tinggi bottom = 15 cm
Volume bottom =1
4× 3,14 × (60 cm)2 × 15 cm = 42.390 cm3
Tinggi top = 30 cm
Volume top = (1
4× 3,14 × (60 cm)2 × 30 cm)
− (1
4× 3,14 × (32 cm)2 × 30 cm)
Volume top = 60.665 cm3
Diameter hopper = 50 cm
Tinggi hopper = 45 cm
Volume hopper =1
4× 3,14 × (50 cm)2 × 45 cm = 88.313 cm3
Volume hopper = 11,04 kg sekam
Universitas Presiden 49
Lampiran 3 Analisis Teknik Kondensor Data
Perancangan
1. Sistem kondensasi
➢ Suhu gas masuk melalui pipa penghubung = 130 ℃
➢ Suhu gas keluar yang diharapkan = 80 ℃
➢ Suhu kondensor = 22 ℃
➢ Suhu air yang keluar dari kondensor = 35 ℃
2. Dimensi pipa stainless yang digunakan
➢ Diameter dalam = 1,8 cm
➢ Diameter luar = 1,9 cm
➢ Konduktivitas termal 𝑠𝑡𝑎𝑖𝑛𝑙𝑒𝑠𝑠 𝑠𝑡𝑒𝑒𝑙 = 237 W/m℃
3. Perancangan sistem kondensasi
➢ Bagian 1: peristiwa yang terjadi di dalam kondensor merupakan
peristiwa kondensasi
Suhu film Tf = (80 + 35
2) = 57,5℃
Untuk mencari nilai h, kita harus memenuhi Persamaan 2.11
Tg − Tw = 80℃ − 22℃ = 58℃
Konveksi pada kondensor adalah:
h = 0,725 [1,0624(1,0624 − 1,0624 × 0,062)9,81 × 2369,8 × 0,028
1,99 × 10−5 × 0,01143 × 58]
0,25
h = 58,93W/m2K
➢ Bagian 2: konveksi natural yang terjadi pada luar kondensor (Lihat
Persamaan 2.9)
Suhu film Tf =35 + 22
2= 28,5
Untuk mencari nilai Gr, kita harus memenuhi Persamaan 2.8
Tg − Tw = 35℃ − 22℃ = 13℃
Pada bagian luar kondensor terjadi konveksi natural, maka:
Gr =9,81 × 0,00324 × (35 − 22) × 0,01273
1,6754 × 10−5
Gr = 3021,6
Universitas Presiden 50
Kemudian diperoleh bilangan Nusselt (Nu) nya untuk aliran
pipa dengan jenis aliran turbulen dengan nilai 1,5 < Pr < 500
dan 3000 < Re < 106
Gr. Pr = 1656.628, karena 103 < Gr.Pr <109, maka:
Nu = 0,54 (3021,6)0,25
Nu = 4,003
Sehingga nilai dari ho = 3,75 ×237
0,0127
ho = 74,713 W/m2℃
Nilai dari overall heat transfer coefficient merujuk pada Persamaan
2.12
Uo =1
0,01270,01143 ×
158,93
+0,0127 ln (
0,01270,01143)
2 × 3,14 × 237 +1
74,713
Uo = 1,93 W/m2℃
Setelah diperoleh nilai overall heat transfer coefficient maka
dapat ditentukan panjang kondensor yang dibutuhkan untuk
mengkondensasikan gas hasil pirolisis sekam. Gas hasil pirolisis
diasumsikan mirip udara. Laju aliran massa (Persamaan 2.13)
m = 1,0759kg
m3× 3 × (3,14 × 0,01272 ÷ 4)
m = 4,09558061 × 10−4
Setelah mendapat laju aliran massa kemudian dilakukan
perhitungan laju pindah panas yang terjadi pada kondensor. Pindah
panas yang terjadi pada kondensor dapat dihitung dengan Persamaan
2.16
q = 4,09558061 × 10−4 × 1,007kj
kg× (130 − 80)
g = 20,57 W
∆TM =(130 − 80) − (80 − 22)
ln (130 − 35)(80 − 22)
∆TM = 74,98℃
A =20,57 W
1,93 W/m2℃ × 74,98℃
A = 0,1418 m2
Universitas Presiden 51
Dengan luas 0,1418 m2, diameter luar yaitu 1,9 cm, maka panjang pipa
kondensor:
L =A
μDo
L =0,1418
3,14 × 0,127
L = 355 cm
Universitas Presiden 52
Lampiran 4 Data Penelitian
1. Kapasitas Efektif Alat
Ulangan Volume Asap
Cair (ml)
Waktu Pengolahan
(menit)
Kapasitas Alat
(ml/jam)
1 900 50 1080
2 3000 100 1800
Jumlah 3900 150 2880
Rataan 1950 75 1440
Perhitungan:
➢ Ulangan 1
KEA =Volume Asap
Waktu=
900 ml
5060 jam
= 1080 ml/jam
➢ Ulangan 2
KEA =Volume Asap
Waktu=
3000ml
10060 jam
= 1800 ml/jam
2. Rendemen Asap Cair
Ulangan Berat Awal
Bahan (kg)
Volume
(ml)
Produk Akhir
(g)
Rendemen
(%)
1 10 900 900 9
2 10 3000 3000 30
Jumlah 20 3900 3900 39
Rataan 10 1950 1950 19,5
Perhitungan:
➢ Ulangan 1
Rendemen =Volume Asap Cair
Berat Awal Sekam× 100% =
900 g
100 g× 100% = 9%
➢ Ulangan 2
Rendemen =Volume Asap Cair
Berat Awal Sekam× 100% =
3000 g
100 g× 100% = 30%
Universitas Presiden 53
3. Rendemen Abu
Ulangan
Berat
Awal
Sekam
(kg)
Abu
Rendemen
Abu (%)
Sisa
Sekam
Utuh
(kg)
Tipe 1
(kg)
Tipe 2
(kg)
Tipe 3
(kg)
1 10 0,19 1,00 - 11,9 5
2 10 0,35 1,15 0,15 16,5 5
Jumlah 20 0,54 2,15 0,15 28,4 10
Rataan 10 0,27 1,075 0,38 14,2 5
Perhitungan:
➢ Ulangan 1
Rendemen =(Tipe 1 + Tipe 2 + Tipe 3)
Berat Awal Sekam× 100%
Rendemen =(0,19 + 1,00 + 0,00) kg
10 kg× 100% = 11,9%
➢ Ulangan 2
Rendemen =(Tipe 1 + Tipe 2 + Tipe 3)
Berat Awal Sekam× 100%
Rendemen =(0,35 + 1,15 + 0,15) kg
10 kg× 100% = 16,5%