OPTIMASI EFISIENSI TUNGKU SEKAM DENGAN VARIASI LUBANG UTAMA PADA BADAN KOMPOR RIFKI MAULANA

Transkripsi

1 OPTIMASI EFISIENSI TUNGKU SEKAM DENGAN VARIASI LUBANG UTAMA PADA BADAN KOMPOR RIFKI MAULANA DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2009

2 ABSTRAK RIFKI MAULANA. Optimasi Efisiensi Tungku Sekam dengan Variasi Lubang Utama Pada Badan kkompor. Dibimbing oleh IRZAMAN dan HUSIN ALATAS Sekam padi merupakan limbah penggilingan padi yang meliputi kariopsis, terdiri dari dua belahan (disebut lemma dan palea) yang saling bertautan.. Limbah bisa dimanfaatkan sebagai bahan bakar untuk memasak dengan menggunakan bantuan tungku pembakaran yang disebut tungku. Panas pembakaran dapat mencapai 3300 Kkal / Kg dan bulk density 0,100 g/ml serta konduktivitas panas 0,068 W/m.K (Rachmat et.al, 1991). Tungku digunakan dalam proses pembakaran dengan bantuan aliran udara pada tungku tersebut. Efisiensi tungku sangat mempengaruhi banyaknya yang dibutuhkan dalam proses pemasakan. Aliran udara pada tungku mempengaruhi besar kecilnya efisiensi tungku yang dibuat. Untuk mengetahui efisiensi maksimum dari tungku dapat dilakukan dengan variasi lubang utama badan kompor sehingga diperoleh ukuran lubang utama pada badan kompor yang menghasilkan efisiensi maksimum. Dalam penelitian ini tungku memiliki laju konsumsi bahan bakar (FCR) sebesar 1,802kg/jam, sedangkan energi panas yang dibutuhkan(qn) untuk mendidihkan air sebanyak 6 liter adalah 976Kcal/jam sehingga diperoleh efisiensi tungku sebesar 18%. Kata kunci : Sekam, Tungku Sekam, Aliran Udara, Efisiensi, Lubang, Badan Kompor

3 i OPTIMASI EFISIENSI TUNGKU SEKAM DENGAN VARIASI LUBANG UTAMA PADA BADAN KOMPOR Skripsi Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains Pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor Oleh: Rifki Maulana G DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2008

4 i Judul Nama NRP :Optimasi Efisiensi Tungku Sekam dengan Variasi Lubang Utama Pada Badan kkompor : Rifki Maulana : G Menyetujui Pembimbing I Pembimbing II ( Dr. Irzaman ) NIP ( Dr. Husin Alatas) NIP Mengetahui : Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor Dr. Drh. Hasim, DEA NIP Tanggal kelulusan :

5 iii RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Jakarta,dari pasangan Komarudin dan Suratmi pada tanggal 15 November Penulis merupakan putra ketiga dari tiga bersaudara. Penulis menyelesaikan masa studinya di SDN Pangkalan jati 1 Depok, selama enam tahun, kemudian melanjutkan ke SLTPN 226 Jakarta selama tiga tahun. Penulis lulus dari SMU Negeri 66 Jakarta pada tahun 2004 dengan pengalamn Organisasi sebagai wakil ketua KIR SMA 66 dan pada tahun yang sama penulis melanjutkan pendidikan sarjana strata satu di Departemen Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA) Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI). Penulis juga aktif dalam organisasi kemahasiswaan sebagai ketua HMI komisariat FMIPA IPB periode 2007/2008,staf biro entrepreneur KOPMA IPB dan anggota HIMAFI IPB.

6 ii KATA PENGANTAR Puji dan syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan kenikmatan iman, islam serta kesehatan. Shalawat dan salam semoga tercurah kepada Nabi dan Rasul Muhammad SAW. Atas berkat dukungan banyak pihak, akhirnya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan judul Optimasi Efisiensi Tungku Sekam. Penelitian ini bertempat di jurusan Fisika Fakultas MIPA IPB. Pertama kali Penulis mengucapkan terimakasih sebesar-besarnya kepada Ibunda dan Ayahanda tercinta yang telah memberikan doa,semangat, dan inspirasi. Terimakasih kepada Bapak Irzaman,dan Bapak Husin yang telah membimbing, memotivasi dan menjadi teman diskusi sehingga penulis bisa menyelesaikan skripsi ini. Kepada Bapak Yani dan Bapak Mushiran yang telah membantu di Bengkel Mekanik, terimakasih juga kepada rekan-rekan seperjuangan Orenz Community (Abi, Andika, Bama, Casnan, Eko, Faisal, Hendi, Kukuh, Okoy, Zen) yang selalu memotivasi dan membantu dalam menyelesaikan berbagai permasalahan, temen-teman fisika angkatan 41, dan temen-temen HMI serta kepada semua pihak yang telah membantu. Tak lupa Penulis juga berterimakasih Kepada seluruh kawan-kawan alumni SMAN 66 Jakarta, Kakak yang selalu mendoakan penulis dan memberikan dorangan moril, kepada saudarasaudara penulis yang selalu mendoakan. Penulis sadar bahwa penelitian ini masih jauh dari sempurna. Karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun untuk memperbaiki kekurangan maupun memperbaiki kekhilafan yang terdapat dalam penulisan. Semoga penelitian ini dapat berguna dan membawa manfaat bagi masyarakat pada umumnya. Bogor, Februari 2009 Rifki Maulana

7 iii DAFTAR ISI Halaman DAFTAR GAMBAR... vii DAFTAR TABEL viii DAFTAR LAMPIRAN... ix PENDAHULUAN Latar Belakang... 1 Perumusan Masalah Tujuan Penelitian... 2 Manfaat Penelitian... 2 Hipotesis... 2 TINJAUAN PUSTAKA Sekam Padi... 2 Tungku Sekam... 3 Perpindahan Panas... 3 BAHAN DAN METODE Tempat dan waktu Penelitian... 4 Bahan dan Alat... 4 Metode Penelitian... 4 HASIL DAN PEMBAHASAN Efisiensi tungku... 5 Proses penyalaan tungku... 6 Konversi terhadap bahan bakar lain... 7 KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA... 8

8 vii DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1. Desain Tungku. 2 Gambar 2. Perpindahan panas konduksi dan difusi energi akibat aktivitas molekul... 3 Gambar 3. Desain Tungku. 4 Gambar 4. Reaksi pembakaran karbon dan hidrogen... 5 Gambar 5. Penyalaan awal tungku 6 Gambar 6. Tanah liat sebagai isolator.. 6 Gambar 7. Efisiensi tungku... 7 Gambar 8. Hubungan suhu isolator dalam celcius ( X ) dengan waktu pemasakan ( Y) dalam 7

9 viii DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1. Komposisi kimia menurut DTC-ITB 2 Tabel 2. Perbandingan biaya mendidihkan 6 liter air dengan berbagai bahan bakar.. 3 Tabel 3. Konversi energi dari padi ke bahan bakar lain.. 7

10 ix DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran 1. Skema pembuatan tungku. 10 Lampiran 2. Skema pembuatan bagian-bagian tungku (1).. 11 Lampiran 3. Alur penelitian Lampiran 4. Data tungku jenis A (lubang utama sebesar 20cm x 22,5cm) Lampiran 5. Data tungku jenis B (lubang utama sebesar 20cm x 12 cm) Lampiran 6. Data tungku jenis A (lubang utama sebesar 20cm x 9cm) Lampiran 7. Data tungku menggunakan material tanah liat dengan satu lubang utama Lampiran 8. Grafik efisiensi tungku dengan HVF sebesar 3000 kkal/kg Lampiran 9. Grafik efisiensi tungku dengan HVF sebesar 3000 kkal/kg Lampiran 10. Grafik hubungan suhu isolator (x) dengan waktu pemasakan (y)... 26

11 1 PENDAHULUAN Latar Belakang Sumber energi digolongkan menjadi dua yaitu sumber energi yang dapat diperbaharui dan sumber energi yang tidak dapat diperbaharui. Sebagian besar masyarakat saat ini menggunakan bahan bakar yang tidak dapat diperbaharui untuk keperluan industri, taransportasi, dan keperluan rumah tangga. Padahal ketersedian bahan bakar tersebut makin lama makin menipis sehingga nilai ekonomisnya semakin tinggi dan sulit terjangkau. Dari ketiga sektor pengguna bahan bakar tersebut sektor rumah tanggalah yang paling merasakan dampak langsung kelangkaan dan kenaikan harga bahan bakar. Sebagian besar masyarakat Indonesia biasa menggunakan minyak tanah sebagi bahan bakar untuk keperluan rumah tangganya padahal minyak tanah saat ini sangat langka dan harganya cukup mahal. Dan untuk mengurangi beban masyarakat khususnya dipedesaan yang masih sangat tergantung dengan minyak tanah dibutuhkan energi alternatif yang bisa diperbaharui murah dan mudah didapatkan disekitar mereka. Contohnya serbuk gergaji, padi, kayu bakar dan lain-lain. Dari ketiga contoh bahan bakar alternatif tersebut padi memiliki potensi yang sangat besar untuk menjadi bahan bakar alternatif di masyarakat pedesaan. Hal tersebut dikarenakan industri pengilingan padi yang ada di daerah pedesaan Indonesia mampu mengolah lebih dari 40 juta ton gabah menjadi beras giling dengan rendemen persen. Bila kondisi ini berjalan sesuai dengan kapasitasnya, terdapat yang berpotensi sebesar 8 juta ton.selain itu menurut Angka Ramalan (Aram II) tahun 2004, BPS memperkirakan jumlah produksi gabah kering giling (GKG) sebanyak 53,7 juta ton atau setara dengan 33,92 juta ton beras dan sekitar 10,7 juta ton (Warta Penelitian dan Pengembangan Pertanian, 2006). Untuk memanfaatkan tersebut dibutuhkan alat yang di beri nama Tungku Sekam untuk rumah tangga yang berawal dari desain dan prototipe Kompor Sekam Segar Karawang (Komsekar) hasil penelitian Instalasi Penelitian Karawang yang mulai dikembangkan pada tahun 1990 (Rachmat et.al, 1991) dengan nama Tungku Sekam untuk rumah tangga. Seiring dengan makin berkurangnya persediaan minyak bumi maka peminat bahan bakar alternatif semakin meningkat sehingga saat ini muncul berbagai macam desain kontruksi tungku Permasalahan utama yang ada pada penggunaan tungku saat ini adalah lamanya waktu pemasakan sehingga pengguna harus menunggu lama untuk mendapatkan hasil masakan. Hal tersebut menjadikan tungku ini kurang diminati karena biasanya masyarakat ingin mendapatkan hasil masakan dengan cepat. Lamanya waktu pemasakan dikarenakan tidak berpusatnya api yang dihasilkan, kurang stabilnya perapian yang dihasilkan dan banyaknya kalor yang terserap oleh material kontruksi tungku. Penelitian ini mencoba memecahkan permasalahan yang ada dengan merancang suatu tungku yang memiliki api berpusat dan memiliki selongsong yang terbuat dari bahan yang konduktivitasnya rendah. Indikator keberhasilan pengoperasian adalah semakin sempitnya lama pemasakan. Hal tersebut dilakukan dengan membandingkan beberapa desain kontruksi bahan selongsong tungku. Di harapkan diperoleh model tungku dan bahan yang tepat untuk menghasilkan lama pemasakan yang singkat. Perumusan Masalah Lamanya waktu pemasakan dengan menggunakan tungku menjadi kekurangan yang cukup berpengaruh terhadap ketertarikan masyarakat terhadap tungku tersebut. Bahan baku yang digunakan untuk pembuatan tungku biasanya adalah barang-barang bekas ataupun seng yang mudah di dapat di lingkungan sekitar. Bahan seng lebih mudah menyerap panas sehingga yang belum waktunya terbakar sudah terbakar telebih dahulu karena menyentuh seng yang sangat panas.. Oleh karena itu, jenis bahan tersebut sebenarnya kurang cocok digunakan sebagai bahan pembuatan tungku khususnya untuk bagian selongsong tungku. Dalam pembuatan tungku mensyaratkan material yang memiliki daya serap panas yang rendah sehingga panas yang dihasilkan sebagian besar digunakan untuk proses pemasakan. Api yang dihasilkan juga harus berpusat atau terarah sehingga pembakaran yang tidak perlu seperti terbakarnya pada tempat penampungan tidak terjadi. Hal itu juga tergantung material dan desain tungku

12 2 yang digunakan. Oleh karena itu, konstruksi tungku perlu dimodifikasi agar seluruh panas yang dihasilkan mampu digunakan secara optimal dalam proses pemasakan sehingga diperoleh waktu yang singkat untuk pemasakan. Selain material yang digunakan kita juga harus memperhatikan desain tungku yang mampu menciptakan aliran udara yang baik ke perapian sehingga asupan udara akan mengakibatkan pembakaran bias berlangsug secara optimal. Untuk itu akan di teliti model bahan yang cocok sebagai pelindung atau isolator serta desain badan kompor yang menghasilkan efisiensi tungku yang optimal. Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk : 1. Memperoleh desain tungku sederhana yang memiliki efisiensi tinggi 2. Menentukan model serta material yang cocok untuk badan tungku Manfaat Penelitian Manfaat dari penelitian ini adalah sebagai sumber informasi bagi masyarakat pedesaan untuk memperoleh bahan bakar alternatif serta konstruksi tungku yang efisien. Hipotesis Tungku merupakan tungku yang sangat tergantung pada aliran udara. Oleh karena itu desain tungku harus didesain untuk menciptakan aliran udara tersebut. Badan kompor merupakan pintu masuk utama aliran udara yang akan mengalir, sehingga besar kecilnya lubang utama pada badan kompor sangat mempengaruhi efisiensi tungku. Untuk itu akan dilakukan variasi lubang utama badan kompor sehingga diperoleh efisiensi optimal. Material yang digunakan dalam pembuatan tungku juga sangat berpengaruh. Jika bahan yang digunakan tidak menyerap panas terlalu banyak maka panas akan digunakan secara maksimum untuk proses pemasakan. Sehingga diperoleh efisiensi yang optimal. TINJAUAN PUSTAKA Sekam padi Sekam padi adalah lapisan padi yang meliputi kariopsis, terdiri dari dua belahan (disebut lemma dan palea) yang saling bertautan. Sekam yang dihasilkan oleh penggilingan padi tipe Enggelberg berbentuk hancuran bercampur bekatul, sedangkan dihasilkan dari mesin pengupas tipe rol karet. Presentase dari gabah bervariasi, bergantung pada varietas, berkisar antara 16,3-26% (Andriati 2007). Gambar 1. Sekam Padi Pada saat ini,potensi ketersediaan limbah dari unit penggilingan padi yang ada di Indonesia adalah sekitar metrikton per bulan Tabel 1. Komposisi kimia Menurut DTC-ITB dalam Andriati (2007) Panas pembakaran dapat mencapai 3300 Kkal / Kg dan bulk density 0,100 g/ml serta konduktivitas panas 0,068 W/m.K (Rachmat et.al, 1991). Sedangkan dari aspek ekonomi perbandingan harga tahun 2006 menunjukkan bahwa elpiji Rp ,00 per kg, harga minyak tanah per liter Rp.3.400,00 sedangkan batu bara Rp ,00/kg. apalagi dengan semakin meningkatnya harga minyak dunia mengakibatkan haraga BBM semakin meningkat sehingga harga relatif tidak mengalami peningkatan yang berarti. Sedangkan yang melimpah relatif tidak memiliki nilai jual. Kalaupun dihargai untuk pembuatan bata merah adalah sekitar

13 3 Rp. 0 Rp. 300,00 per kg. Sehingga penggunaan sebagai sumber energi panas selain memberi nilai ekonomis, juga membantu menekan gangguan lingkungan terutama di sekitar penggilingan padi. Tabel 2.perbandingan biaya Biaya Mendidihkan 6 Liter Air dengan Berbagai Bahan Bakar (Irzaman dkk, 2008) dengan baik tungku-tungku jenis ini memerlukan sejumlah kecil tambahan bahan bakar yang lain. B. Dengan menggunakan tungku yang di dalamnya tercipta aliran udara secara alamiah. Tungku-tungku ini mempergunakan sebuah pintu atau kotak pemasukan bahan bakar, sebuahgarangan atau rangka bakar, serta sebuah cerobong. C. Membarakannya. Perpindahan Panas Sistem perpindahan panas dibagi menjadi 3 jenis, yaitu konduksi, konveksi dan radiasi. Secara umum, ketiga jenis tersebut dibedakan berdasarkan media dalam upaya memindahkan energi panas. Konduksi menggunakan media padat, konveksi menggunakan media fluida, sedangkan radiasi menggunakan media gelombang elektromagnetik. Tungku Sekam padi yang dibakar secara langsung akan membara secara perlahan sambil menghasilkan asap tebal yang terasa pedih di mata. Oleh karena itu dibutuhkan tungku untuk mengurangi dampak tersebut. Tungku adalah sebuah peralatan yang digunakan untuk memanaskan bahan serta mengubah bentuknya atau merubah sifatsifatnya (perlakuan panas), karena bahan bakar yang digunakan berupa maka tungku untuk pembakaran disebut tungku.. (United Nations Environment Programme, 2006). Di beberapa Negara yang berbasis pertanian seperti Indonesia, Thailand dan Filipina, telah digunakan tungku-tungku sederhana yang mengatasi sifat-sifat yang kurang menguntungkan tersebut. Untuk dapat menghasilkan nyala yang bersih dan panas,tungku-tungku tersebut harus dibuat sedemikian rupa sehingga tercipta suatu aliran udara secara alamiah, yang meningkatkan jumlah aliran zat asam melewati bahan bakar yang menyala. Cara-cara yang digunakan untuk membakar padi sebagai bahan bakar dapat dibagi dalam tiga golongan : A. Dengan cara memadatkan bahan bakar dengan suatu saluran udara yang dibentuk dalam massa bahan bakarnya agar nyala api dapat melaluinya. Agar dapat menyala Konduksi Konduksi ialah proses transfer energi termis melalui interaksi antara atom-atom dan molekul, walaupun atom-atom dan molekulnya sendiri tidak berpindah. Gambar 2. Perpindahan panas konduksi dan difusi energi akibat aktivitas molekul Proses perpindahan panas secara konduksi bila dilihat secara atomik merupakan pertukaran energi kinetik antar molekul (atom), dimana partikel yang energinya rendah dapat meningkat dengan menumbuk partikel dengan energi yang lebih tinggi. Untuk perpindahan panas secara konduksi, setiap material mempunyai nilai konduktivitas panas (k) yang mempengaruhi besar perpindahan panas yang dilakukan pada suatu material.

14 4 Konveksi Konveksi ialah proses perpindahan panas langsung melalui perpindahan massanya. Proses perpindahan kalor secara konveksi merupakan satu fenomena permukaan. Proses konveksi hanya terjadi di permukaan bahan. Jadi dalam proses ini struktur bagian dalam bahan kurang penting. Keadaan permukaan dan keadaan sekelilingnya serta kedudukan permukaan itu adalah yang utama. Lazimnya, keadaan keseirnbangan termodinamik di dalam bahan akibat proses konduksi, suhu permukaan bahan akan berbeda dari suhu sekelilingnya. Dalam hal ini dikatakan suhu permukaan adalah T 1 dan suhu udara sekeliling adalah T 2 dengan T l >T 2. Kini terdapat keadaan suhu tidak seimbang diantara bahan dengan sekelilingnya. Perpindahan kalor dengan jalan aliran dalam industri kimia merupakan cara pengangkutan kalor yang paling banyak dipakai. Oleh karena konveksi hanya dapat terjadi melalui zat yang mengalir, maka bentuk pengangkutan ka1or ini hanya terdapat pada zat cair dan gas. Pancaran (Radiasi) Radiasi ialah proses pancaran energi oleh benda-benda dalam bentuk radiasi elektromagnetik. Radiasi ini bergerak melewati ruang dengan kelajuan cahaya. Semua benda memancarkan dan menyerap radiasi elektromagnetik. Bila benda ada dalam kesetimbangan termis dengan sekitarnya, benda memancarkan dan menyerap energy pada laju yang sama. Namun, jika benda dipanaskan sampai temperatur yang lebih tinggi daripada sekitarnya, maka benda meradiasi keluar lebih banyak energi daripada yang diserapnya. BAHAN DAN METODE Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian ini dilaksanakan di departemen Fisika FMIPA IPB. Waktu yang diperlukan untuk penelitian ini adalah 4 bulan meliputi penyusunan proposal dan penelitian. Bahan dan Alat Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah padi yang diperoleh dari sekitar wilayah kecamatan Dramaga. Seng (Zn) Besi (Fe) yang digunakan untuk membuat tungku. Peralatan yang digunakan adalah palu, gunting, repand, kipas, thermometer, panci, gunting kawat, meteran, dan timbangan Metode Penelitian Penelitian dilakukan dengan beberapa tahap yaitu : 1. pembuatan tungku Gambar 3. Desain tungku (Irzaman dkk, 2008) Keterangan : (A)Reservoir dalam bentuk kerucut terbalik (B)Silinder untuk membakar (C) Isolator kompor (D) Badan kompor (E) ventilator (F) Reservoir abu sementara Dalam pembuatan tungku ini dibuat beberapa model yang berbeda yaitu pada bagian isolator kompor dan badan kompor dari tungku tersebut. Pada bagian isolator dibuat dua model yaitu dengan menggunakan seng dan tanah liat. Sedangkan untuk model lubang pada badan tungku di buat dengan tiga buah ukuran jenis A (lubang inti sebesar 20 x 22,5 cm), jenis B (lubang inti sebesar 20 x 12 cm), jenis C (lubang inti sebesar 20 x 9 cm). Dengan setiap masing ukuran dibuat tiga buah perlakuan yaitu satu buah lubang inti yang berada pada tepat sejajar dengan bagian E dan F, dua buah lubang inti dengan ukuran yang sama yang saling berhadapan, serta satu buah lubang inti dengan tambahan lubang-lubang kecil yang tersebar di hadapan lubang inti.

15 5 2. Pengukuran lama pendidihan air dengan berbagai model tungku Pengukuran lama pemasakan dilakukan dengan menggunakan air sebanyak 6 liter serta menghitung banyaknya yang dibutuhkan untuk mendidihkan air tersebut. Sehingga mendapatkan laju bahan bakar yang dibutuhkan pada setiap jenis tungku. Pada tahap ini juga dilakukan pengukuran suhu bagian-bagian tungku. 3. penghitungan efisiensi tungku Dalam penghitungan efisiensi tungku kita harus mengetahui jumlah energi yang dibutuhkan untuk memasak dengan menggunakan rumus, (A. T. Belonio,1985) M E (1) Keterangan : Qn : energy yang dibutuhkan (Kcal/hr) Mf : massa makanan (kg ) Es : energy spesifik, KCal/kg T : waktu pemasakan, (hr) Pemasukan energi mengacu pada jumlah energi yang diperlukan, dalam istilah bahan bakar, energi yang harus dimasukan ke dalam kompor. Hal ini dapat dihitung menggunakan rumus berikut, (A. T. Belonio,1985) (2) Keterangan : FCR : bahan bakar yang dibutuhkan, kg/hr Qn : energy yang dibutuhkan (Kcal/hr) HVf : energi yang terkandung dalam bahan bakar, Kcal/kg ξg : efisiensi tungku (%) HASIL DAN PEMBAHASAN Efisiensi tungku Pembakaran merupakan suatu proses kimia yang terjadi karena kombinasi yang sangat cepat antara oksigen dan elemen atau campuran kimia yang mengasilkan pelepasan panas. (Osmen Gultom, 2000). Dalam pembakaran bahan bakar atau limbah dimana komponen utama terdiri dari karbon dan hidrogen pelepasan panas yang terjadi ditunjukkan oleh reaksi berikut: C H 2 + O 2 CO 2 + energy 2H 2 O + energy Gambar 4. Reaksi pembakaran karbon dan hidrogen Dari reaksi diatas terlihat bahwa produk utama dari pembakaran bahan bakar organik adalah CO 2, H 2 O dan energy (panas). Dari hasil penelitian yang telah dilakukan, nyala api tungku sangat bergantung dengan banyaknya udara yang terperangkap pada badan tungku yang terbuat dari kaleng bekas. Udara masuk melalui lubang inti badan tungku yang di buat dengan berbagai model dan ukuran. Hal tersebut dilakukan agar diperoleh tungku yang memiliki efisiensi tinggi. Nilai efisiensi tungku dari 3 jenis dengan 3 perlakuan dapat dilihat pada grafik 1. Pada jenis A (lubang inti sebesar 20 x 22,5 cm) yang memiliki efisiensi paling baik adalah dengan perlakuan diberi satu lubang inti saja. Pada jenis ini membutuhkana waktu rata-rata selama 33 serta memiliki laju konsumsi bahan bakar (FCR) sebesar 1,6kg/jam, sedangkan energy panas yang dibutuhkan(qn) untuk mendidihkan air sebanyak 6 liter adalah 764 K cal /jam sehingga diperoleh efisiensi tungku sebesar 16%. Pada jenis B (lubang inti sebesar 20 x 12 cm) efisiensi paling baik dihasilkan dengan perlakuan diberi satu lubang inti saja. Dengan waktu pemasakan rata-rata selama 33 serta memiliki laju konsumsi bahan bakar (FCR) sebesar 1,42kg/jam, sedangkan energy panas yang dibutuhkan(qn) untuk mendidihkan air sebanyak 6 liter adalah 764 K cal /jam sehingga diperoleh efisiensi tungku sebesar 17,9%. Untuk tungku jenis C (lubang inti sebesar 20 x 9 cm) memiliki hasil yang sama dengan jenis lainnya yaitu pada perlakuan satu lubang inti diperoleh efisiensi yang paling baik dibandingkan perlakuan lainnya. tungku dengan jenis C membutuhkan waktu rata-rata selama 26 serta memiliki laju konsumsi bahan bakar (FCR) sebesar 1,802kg/jam, sedangkan energy panas yang dibutuhkan(qn) untuk mendidihkan air sebanyak 6 liter adalah 976Kcal/jam

16 6 sehingga diperoleh efisiensi tungku sebesar 18%. Dari hasil tersebut terlihat bahwa nyala api yang efektif dipengaruhi oleh aliran udara pada tungku yang bersumber dari udara yang terperangkap pada badan kompor. Jika ada tambahan lubang lain selain lubang utama maka kemungkinan udara keluar dai lubang tersebut sehingga udara yang terperangkap tidak dapat mengalir secara optimal ke ventilator. Hal tersebut berpengaruh pada nyala api yang dihasilkan yang sangat membutuhkan O 2 untuk pembakaran. Model jenis C memiliki efisiensi lebih tinggi dibandingkan model yang lainnya terjadi karena pada model C ukurannya masukan udara tidak terlalu besar sehingga udara yang sudah masuk akan lebih sulit keluar dari badan kompor. Akan tetapi jika ukuran lubang inti terlalu kecil kemungkinan tungku tidak bisa menyala karena kekurangan udara masukan dari luar. Proses penyalaan tungku Untuk melakukan penyalaan pada tungku ini juga dibutuhkan aliran udara awal yang cukup lancar oleh karena itu pada penyalaan awal harus diletakan terlebih dahulu rumput kering pada bagian ventilator sebelum mulai diisi ke kompor. Rumput kering tersebut menciptakan adanya rongga-rongga udara pada bagian bawah sehingga udara mudah mengalir. Setelah di masukan baru kita bisa menyalakan dengan bantuan kertas. Gambar 5. Penyalaan Awal tungku Pada saat proses pemasakan terjadi perpindahan panas hasil dari pembakaran. Perpindahan kalor tersebut mengalir baik dengan konduksi ataupun konveksi. Oleh karena itu pada tungku ini terjadi kehilangan energi kalor yang digunakan untuk meningkatkan temperatur dari bagianbagian tungku tersebut. Dari hasil percobaan di beberapa model didapatkan bahwa semakin tinggi temperatur bagian tungku maka semakin cepat pemasakan air dilakukan. Hal tersebut terjadi karena makin tinggi temperatur menunjukan semakin besarnya energi kalor yang dihasilkan sehingga waktu pemasakan air menjadi relatif lebih singkat. Selain aliran udara tungku ini juga di pengaruhi oleh bahan baku bagian-bagian tungku ini. Pada bagian isolator telah dilakukan beberapa bahan seperti seng (Zn), semen dan tanah liat. Dari ketiga bahan itu tanah liat merupakan bahan yang paling cocok bila dibandingkan dengan bahan lainnya. Gambar 6. Tanah liat sebagai isolator Pada saat menggunakan seng sangat sulit memperoleh data lamanya waktu pemasakan karena sebelum air mendidih seluruh pada reservoir sudah terbakar, sedangkan jika menggunakan semen terjadi hal yang sama hanya saja waktunya sedikit agak tertunda disebabkan setelah lama terbakar lapisan semen tersebut retak dan pecah. Dengan aliran udara yang lancar serta bahan baku bagian-bagian kompor yang tepat akan meningkatkan efisiensi tungku. Aliran udara yang lancar akan menyuplay O 2 yang cukup dalam proses pembakaran sehingga kadar oksigen pada yang awalnya 33,64% bisa di tambah dari udara bebas sehingga kebutuhan akan bahan bakar (FCR) akan menurun sehingga akan meningkatkan efisiensi tungku. Bahan baku tungku juga memiliki implikasi yang tidak jauh berbeda, jika bahan yang digunakan tepat maka energi yang terbuah bisa diminimalisasi.

17 % 15.00% 10.00% 5.00% 0.00% 9x20 12x x20 Series1 Series2 Series3 Gambar 7. Grafik Efisiensi tungku Contohnya jika kita menggunakan bagian isolator dengan seng maka yang belum waktunya terbakar akan terbakar padahal sebenarnya pembakaran itu belum dibutuhkan. Akan tetapi pemilihan bahan baku ini juga harus ditinjau dengan lingkungan sekitar sehingga tidak menyulitkan masyarakat dalam pencarian bahan baku tungku. Jangan sampai pemilihan bahan baku jadi menyulitkan masyarakat. Gambar 8. Hubungan suhu isolator dalam celcius ( X ) dengan waktu pemasakan ( Y) dalam. isolator juga berbanding lurus terhadap lamanya waktu pemasakan air dengan penggunaan tungku. Hal ini terjadi karena semakin tinggi energi yang dihasilkan dari pembakaran maka semakin tinggi suhu pada isolator sehingga waktu yang dibutuhkan untuk pemasakan pun semakin singkat. Konversi terhadap bahan bakar lain Dengan menggunakan tungku ini untuk mendidihkan air sebanyak 6 liter ratarata menghabiskan1200gram atau setara dengan 0,36 kg minyak tanah Tabel 3. Konversi Energi dari Sekam Padi ke Bahan Bakar Lain (A. T. Belonio, 1985). Ekuivalen Nilai Bahan Pemanasan Bakar (Kcal/kg) Perbanding an Konversi* Kg Bahan Bakar/kg Sekam yang berasal dari beras Jumlah Sekam Padi per Ton LPG ,57 25,46 Tangki** Kayu ,02 980,38 kg Arang ,78 561,79 kg Kayu Minyak Tanah ,33 346,05 Liter Bensin ,49 385,49 Liter Diesel , ,82 Liter * Konversi langsung menggunakan nilai pemanasan dari Kcal per kg ** 1 tangki = 140 kg Jika dengan harga minyak tanah non subsidi saat ini Rp7000,00/ liter maka jika kita menggunakan kompor ini membutuhkan Rp2900,00 untuk mendidihkan air 6 liter. Akan tetapi jika kita menggunakan yang saat ini dijual dengan harga Rp500,00/kg maka hanya membutuhakan Rp 600,00. Oleh karena itu dari aspek ekonomi penggunaan cukup membantu masyarakat khususnya didaerah pedesaan yang berbasis persawahan. Selain itu jika para petani yang datang untuk menggiling gabahnya di penggilingan dan meminta nya kembali maka para petani tersebut mendapatkan secara gratis sehingga para petani tersebut tidak perlu mencari minyak tanah atau bahkan mengantri berjam-jam. KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Tungku membutuhkan aliran udara yang maksimum untuk melakukan proses pembakaran. Oleh karena itu udara yang terperangkap harus dibuat sebanyak mungkin. Dari penelitian yang dilakukan diperoleh bahwa ukuran yang menghasilkan efisiensi yang tinggi adalah, jenis C (lubang inti sebesar 20 x 9 cm) dengan efisiensi sebesar 18%. Untuk bahan yang digunakan sebagai isolator sebaiknya terbuat dari tanah liat yang mempunyai sifat isolator dan tahan

18 8 terhadap panas. Sehingga pembakaran akan lebih efektif dan efisien. Pertanian, Giliran Sekam untuk Bahan Bakar Alternatif, 28 (2), Saran Bila penelitian ini akan dilanjutkan, disarankan bahwa : dapat dibuat variasi pada bagian lain seperti ukuran selongsong pada kompor, ataupun material untuk badan kompor tungku. Selain itu penelitian selanjutnya dapat membuat tungku yang digunakan untuk sektor industri kecil.. DAFTAR PUSTAKA Andriati Amir Husin Pemanfaatan Sekam Padi dan Abu Sekam Padi untuk Pembuatan Bata Beton Berlubang. e- jurnal Balitbang PU. Pusat litbang pemukiman. Bandung (27 Agustus 2008) A. T. Belonio. Rice Husk Gas Stove Handbook. Appropriate Techonology Center. Department of Agricultural Engineering and Environmental Management. College of Agriculture Central Philippine University Iloilo City, Philippines, Harsono Heru. Pembuatan Silika Amorf dan Limbah Sekam Padi. Jurnal ILMU DASAR, Vol. 3 No.2, 2002: Jurusan Fisika FMIPA Universitas Brawijaya Irzaman, H. Alatas, H.Darmasetiawan, A. Yani dan Musiran.. Development of Cooking Stove from Waste (Rice Husk). Institut Pertanian Bogor, Department of Physics, FMIPA IPB, Kampus IPB Dramaga 2008 Osmen Gultom. Pengkajian Recovery Energi Hasil Proses Insenerator Untuk Pemanasan Udara Pembakaran Pusat pengembangan Pengelolaan Limbah Radioaktif R. Rachmat, Kompor Sekam Segar. BB Litbang Pascapanen, Karawang, 1991 Thorburn, Craig.. Rice Husk as a Fuel. Bandung: PT Tekton BooksPusat Teknologi Pembangunan Institut Teknologi Bandung United Nations Environment Programme.. Peralatan Energi Panas: Tungku dan Refraktori. Pedoman Efisiensi Energi untuk Industri (27 agustus 2008) Warta Penelitian dan Pengembangan

19

20

21

22

23 14 Lampiran 4 Data tungku jenis A ( lubang utama sebesar 20 x 22,5cm ) Perlakuan 1.Dengan satu buah lubang utama saja waktu air awal akhir arang kerucut badan isolator panci terbalik tungku 6 liter 30 o C 100 o C gram 400gram c 66 0 c c c 6 liter 30 o C 100 o C gram 350gram 95 0 c 59 0 c c c 6 liter 30 o C 100 o C gram 400gram 92 0 c c c 80 0 c M f = 6 Kg E s = 70 Kcal/Kg T =33 =0,55hr HVf = 3000Kcal/Kg FCR 1250gram 384gram 0,55hr FCR 1,6Kg/hr M x E 6 Kg x 70 Kcal/Kg 0, Kcal/hr Jika HVf = 3000Kcal/Kg Jika HVf = 3300Kcal/Kg 1,6 = 764/ (3000 ξg) 1,6 = 764/ (3300 ξg ξg = 764 / (1,6 x 3000) ξg = 764 / ( 1,6 x 3300) ξg =0,159 ξg =0,14 ξg =16 % ξg =14 %

24 15 Perlakuan 2.Dengan dua buah lubang utama yang sama besar dan saling berhadapan air awal akhir waktu 6 liter 30 o C 100 o C 29 6 liter 30 o C 100 o C 26 6 liter 30 o C 100 o C 26 arang kerucut terbalik badan tungku isolator panci 1200gram 300gram 59 0 c c c 59 0 c 1250gram 250gram 79 0 c c c c 1250gram 200gram c c c 95 0 c M f = 6 Kg E s = 70 Kcal/Kg T =27 =0,45hr HVf = 3000Kcal/Kg FCR 1234gram 250gram 0,45hr FCR 2,2Kg/hr M x E 6 Kg x 70 Kcal/Kg 0, Kcal/hr Jika HVf = 3000Kcal/Kg Jika HVf = 3300Kcal/Kg 2,2 = 933 / (3000 ξg) 2,2 = 933 / (3300 ξg ξg = 933 / ( 2,2 x 3000) ξg = 933 / ( 2,2 x 3300) ξg =0,14 ξg =0,13 ξg =14 % ξg =13 %

25 16 Perlakuan 3.Dengan satu buah lubang utama dengan tambahan lubang-lubang kecil yang tersebar di hadapan lubang inti air awal akhir waktu 6 liter 30 o C 100 o C 31 6 liter 30 o C 100 o C 33 6 liter 30 o C 100 o C 36 arang kerucut terbalik badan tungku isolator panci 1250gram 250gram 69 0 c c c 98 0 c 1250gram 300gram 94 0 c c c 97 0 c 1250gram 300gram 37 0 c 81 0 c c 89 0 c M f = 6 Kg E s = 70 Kcal/Kg T =33 =0,55hr HVf = 3000Kcal/Kg FCR 1250gram 283gram 0,55hr FCR 1,76Kg/hr M x E 6 Kg x 70 Kcal/Kg 0, Kcal/hr Jika HVf = 3000Kcal/Kg Jika HVf = 3300Kcal/Kg 1,76= 764/ (3000 ξg) 1,76 = 764/ (3300 ξg ξg = 764 / (1,76 x 3000) ξg = 764 / ( 1,76 x 3300) ξg = 0,145 ξg =0,13 ξg =14,5 % ξg =13 %

26 17 Lampiran 5 Data tungku jenis B ( lubang utama sebesar 20 x 12cm ) Perlakuan 1.Dengan satu buah lubang utama saja waktu air awal akhir arang kerucut badan isolator panci terbalik tungku 6 liter 30 o C 100 o C gram 360 gram 90 0 c c c 99 0 c 6 liter 30 o C 100 o C gram 270 gram 93 0 c c c 90 0 c 6 liter 30 o C 100 o C gram 230 gram 89 0 c c c 81 0 c M f = 6 Kg E s = 70 Kcal/Kg T =33 =0,55hr HVf = 3000Kcal/Kg FCR 1070gram 286,6gram 0,55hr FCR 1,42Kg/hr M x E 6 Kg x 70 Kcal/Kg 0, Kcal/hr Jika HVf = 3000Kcal/Kg Jika HVf = 3300Kcal/Kg 1,42 = 764/ (3000 ξg) 1,42 = 764 / (3300 ξg ξg = 764 / (1,42 x 3000) ξg = 764 / ( 1,42x 3300) ξg = 0,179 ξg =0,163 ξg =17,9 % ξg =16,3 %

27 18 Perlakuan 2.Dengan dua buah lubang utama yang sama besar dan saling berhadapan air awal akhir waktu arang kerucut terbalik badan tungku isolator panci 6 liter 30 o C 100 o C gram 300gram 55 0 c c c 98 0 c 6 liter 30 o C 100 o C gram 270gram 99 0 c c c 98 0 c 6 liter 30 o C 100 o C gram 330gram 74 0 c 95 0 c c 80 0 c M f = 6 Kg E s = 70 Kcal/Kg T =33,6 =0,56 hr HVf = 3000Kcal/Kg FCR 1146,6gram 300gram 0,56hr FCR 1,51Kg/hr M x E 6 Kg x 70 Kcal/Kg 0, Kcal/hr Jika HVf = 3000Kcal/Kg Jika HVf = 3300Kcal/Kg 1,51= 750/ (3000 ξg) 1,51 = 750/ (3300 ξg ξg = 750 / (1,51 x 3000) ξg = 750 / ( 1,51 x 3300) ξg = 0,165 ξg =0,15 ξg =16,5 % ξg =15 %

28 19 Perlakuan 3.Dengan satu buah lubang utama dengan tambahan lubang-lubang kecil yang tersebar di hadapan lubang inti air awal akhir waktu arang kerucut terbalik badan tungku isolator panci 6 liter 30 o C 100 o C gram 300gram 99 0 c c c 90 0 c 6 liter 30 o C 100 o C gram 180gram 90 0 c c c 98 0 c 6 liter 30 o C 100 o C gram 380gram 48 0 c c c 92 0 c M f = 6 Kg E s = 70 Kcal/Kg T =32 =0,53hr HVf = 3000Kcal/Kg FCR 1083,3gram 286,6gram 0,53hr FCR 1,50Kg/hr M x E 6 Kg x 70 Kcal/Kg 0,53 792,5Kcal/hr Jika HVf = 3000Kcal/Kg Jika HVf = 3300Kcal/Kg 1,50= 792,5/ (3000 ξg) 1,50 = 792,5 / (3300 ξg ξg = 792,5 / (1,50 x 3000) ξg = 792,5/ ( 1,50 x 3300) ξg = 0,176 ξg =0,16 ξg =17,6 % ξg =16 %

29 20 Lampiran 6 Data tungku jenis C ( lubang utama sebesar 20 x 9cm ) Perlakuan 1.Dengan satu buah lubang utama saja air awal akhir waktu 6 liter 30 o C 100 o C 25 6 liter 30 o C 100 o C gram 1100 gram arang kerucut terbalik badan tungku isolator panci 340 gram 99 0 c 80 0 c c 90 0 c 310 gram 99 0 c c c c 6 liter 30 o C 100 o C gram 96 0 c c c 92 0 c gram M f = 6 Kg E s = 70 Kcal/Kg T =26 =0,43hr HVf = 3000Kcal/Kg FCR 1100gram 325gram 0,43hr FCR 1,802Kg/hr M x E 6 Kg x 70 Kcal/Kg 0, Kcal/hr Jika HVf = 3000Kcal/Kg Jika HVf = 3300Kcal/Kg 1,802 = 976 / (3000 ξg) 1,802= 976 / (3300 ξg ξg = 976 / (1,802 x 3000) ξg = 976 / (1,802 x 3300) ξg = 0,180 ξg =0,164 ξg =18,0 % ξg =16,4 %

30 21 air Perlakuan 2.Dengan dua buah lubang utama yang sama besar awal dan saling berhadapan waktu akhir 6 liter 30 o C 100 o C 31 6 liter 30 o C 100 o C 27 6 liter 30 o C 100 o C 28 arang kerucut terbalik badan tungku isolator panci 1150gram 310gram 98 0 c c c 99 0 c 1150gram 340gram 95 0 c c c 92 0 c 1150gram 340gram 96 0 c c c 90 0 c M f = 6 Kg E s = 70 Kcal/Kg T =28,6=0,48hr HVf = 3000Kcal/Kg FCR gram 0,475hr FCR 1,736Kg/hr M x E 6 Kg x 70 Kcal/Kg 0, Kcal/hr Jika HVf = 3000Kcal/Kg Jika HVf = 3300Kcal/Kg 1,736= 884 / (3000 ξg) 1,736= 884 / (3300 ξg ξg = 884 / (1,736x 3000) ξg = 884 / (1,736x 3300) ξg = 0,168 ξg =0,154 ξg =16,8 % ξg =15,4 %

31 22 Perlakuan 3.Dengan satu buah lubang utama dengan tambahan lubang-lubang kecil yang tersebar di hadapan lubang inti air awal akhir waktu arang kerucut terbalik badan tungku isolator panci 6 liter 30 o C 100 o C gram 320gram 99 0 c c c 98 0 c 6 liter 30 o C 100 o C gram 320gram 82 0 c c c 80 0 c 6 liter 30 o C 100 o C gram 320gram 90 0 c c c c M f = 6 Kg E s = 70 Kcal/Kg T =27,3 =0,46hr HVf = 3000Kcal/Kg FCR 1125gram 320gram 0,46hr FCR 1,75Kg/hr M x E 6 Kg x 70 Kcal/Kg 0,46 913Kcal/hr Jika HVf = 3000Kcal/Kg Jika HVf = 3300Kcal/Kg 1,75= 913 / (3000 ξg) 1,75= 913 / (3300 ξg ξg = 913 / (1,75x 3000) ξg = 913 / (1,75x 3300) ξg = 0,173 ξg =0,158 ξg =17,3 % ξg =15,8 %

32 23 air Lampiran 7 Data tungku menggunakan material tanah liat dengan satu lubang utama awal akhir waktu 6 liter 30 o C 100 o C 25 6 liter 30 o C 100 o C 23 6 liter 30 o C 100 o C 29 arang kerucut terbalik badan tungku isolator panci 1000 gram 150gram 48 0 c c c 89 0 c 950 gram 200gram 53 0 c c c c 1050 gram 400gram 40 0 c c c c M f = 6 Kg E s = 70 Kcal/Kg T = 25 = 0,42hr HVf = 3000Kcal/Kg FCR 1000gram 250gram 0,42hr FCR 1,786Kg/hr M x E 6 Kg x 70 Kcal/Kg 0, Kcal/hr Jika HVf = 3000Kcal/Kg Jika HVf = 3300Kcal/Kg 1,786 = 1000 / (3000 ξg) 1,786 = 1000 / (3300 ξg ξg = 1000 / (1,786 x 3000) ξg = 1000 / (1,786 x 3300) ξg = 0,186 ξg =0,169 ξg =18,6 % ξg =16,9 %

33 24 Lampiran 8 Grafik efisiensi tungku dengan HVF sebesar 3000k kal/kg x20 12x x20 Series1 Series2 Series3 Dimana series 1 adalah kompor dengan perlakuan satu lubang besar series 2 adalah kompor dengan perlakuan satu lubang besar + lubang kecil di arah yang berlawanan series 3 adalah kompor dengan perlakuan dua lubang besar di arah yang berlawanan

34 25 Lampiran 9 Grafik efisiensi tungku dengan HVF sebesar 3300k kal/kg Dimana series 1 adalah kompor dengan perlakuan satu lubang besar series 2 adalah kompor dengan perlakuan satu lubang besar + lubang kecil di arah yang berlawanan series 3 adalah kompor dengan perlakuan dua lubang besar di arah yang berlawanan

35 26 Lampiran 10 Grafik hubungan suhu isolator dalam celcius ( X ) dengan waktu pemasakan ( Y) dalam tungku jenis A dengan perlakuan tungku jenis A dengan perlakuan tungku jenis B dengan perlakuan tungku jenis B dengan perlakuan 2 tungku jenis C dengan perlakuan tungku jenis C dengan perlakuan 3