SKRIPSI PENGARUH WAKTU PENDINGINAN TERHADAP SIFAT FISIK KAYU PADA OVEN PENGERING KAYU BERBAHAN BAKAR LIMBAH KAYU PRODUKSI Oleh : PUTU AGUS WIDIASTAMA LEO HANGGARA NIM : 0804305053 JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA 2013
KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN UNIVERSITAS UDAYANA FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK MESIN Kampus Bukit Jimbaran Telp/Faks: 0361-703321, Email; mesin@me.unud.ac.id LEMBAR PENGESAHAN PENGARUH WAKTU PENDINGINAN TERHADAP SIFAT FISIK KAYU PADA OVEN PENGERING KAYU BERBAHAN BAKAR LIMBAH KAYU PRODUKSI Skripsi Ini Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Menyelesaikan Studi Strata Satu dan Memperoleh Gelar Sarjana di Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Udayana Oleh: Nama : Putu Agus Widiastama Leo Hanggara Nim : 0804305053 Konsentrasi : Konversi Energi Telah Diuji Dalam Ujian Skripsi Hari/Tanggal : Senin, 24 Juni 2013 Telah Disahkan Oleh : Pembimbing I Pembimbing II (Ir. Anak Agung Adhi Suryawan, MT) NIP. 19651203 199103 1 003 (Ainul Ghurri, ST, MT, PhD) NIP. 19711225 199703 1 003 Mengetahui, Ketua Jurusan Teknik Mesin, Fakultas teknik, Universitas Udayana (I Nyoman Suprapta Winaya,ST.MASc.PhD.) NIP. 19691231 199412 1 001 i
KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN UNIVERSITAS UDAYANA FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK MESIN Kampus Bukit Jimbaran Telp/Faks: 0361-703321, Email; mesin@me.unud.ac.id LEMBAR PERSETUJUAN PENGARUH WAKTU PENDINGINAN TERHADAP SIFAT FISIK KAYU PADA OVEN PENGERING KAYU BERBAHAN BAKAR LIMBAH KAYU PRODUKSI Skripsi Ini Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Menyelesaikan Studi Strata Satu dan Memperoleh Gelar Sarjana di Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Udayana Oleh: Nama : Putu Agus Widiastama Leo Hanggara Nim : 0804305053 Konsentrasi : Konversi Energi Telah Disetujui dan Diuji Dalam Ujian Skripsi Hari/Tanggal : Senin, 24 Juni 2013 Pembimbing I Pembimbing II (Ir. Anak Agung Adhi Suryawan, MT) NIP. 19651203 199103 1 003 (Ainul Ghurri, ST, MT, PhD) NIP. 19711225 199703 1 003 Penguji I Penguji II (Dr.Eng. Made Sucipta ST.MT.) NIP. 19741114 200012 1 001 (Ketut Astawa, ST, MT.) NIP. 19660607 199703 1 001 Penguji III (Dr. Ir. I Gusti Ngurah Priambadi, MT.) NIP. 19651103 199203 1 002 ii
PERNYATAAN Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam skripsi ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan disuatu Perguruan Tinggi dan sepanjang pengetahuan saya, juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. Bukit Jimbaran, 25 Juni 2013 Mahasiswa Putu Agus Widiastama L.H NIM. 0804305053 iii
PENGARUH WAKTU PENDINGINAN TERHADAP SIFAT FISIK KAYU PADA OVEN PENGERING KAYU BERBAHAN BAKAR LIMBAH KAYU PRODUKSI Oleh Dosen Pembimbing : Putu Agus Widiastama L.H : Ir. Anak Agung Adhi Suryawan, MT : Ainul Ghurri, ST, MT, PhD ABSTRAKSI Sejak adanya kebijaksanaan larangan ekspor log tahun 1985 banyak orang mendirikan industri kayu. Akan tetapi banyak diantara mereka yang mengalami kebangkrutan akibat mendapatkan pengaduan mengenai kualitas mutu dari kayu kita yang kurang baik, salah satu solusi untuk mengatasi masalah tersebut adalah meningkatkan kualitas pengeringan dan melakukan pendinginan yang maksimal. Pengujian ini akan menganalisa pengaruh waktu pendinginan terhadap sifat fisik kayu. Kayu dikeringkan dengan menggunakan oven pengering konvensional sampai kadar air 8-10 %,kemudian kayu didinginkan dengan variasi waktu 10, 20, 30, 40, 50 sampai 60 menit. Pada proses pendinginan mulai berlangsung, segera matikan api pada ruang bakar dan buka pintu oven secara perlahan-lahan agar sirkulasi udara di dalam ruang oven tetap terjaga tanpa mengalami perubahan temperatur yang signifikan. Dari hasil penelitian didapatkan bahwa pengaruh waktu pendinginan berpengaruh terhadap sifat fisik kayu, khususnya kekuatan tekan dan kekuatan tarik. Pada pembacaan data pengujian kekuatan tekan untuk kayu kamper, pendinginan menit ke 10 kekuatan maksimal 148,5 kgf, menit ke 30 kekuatan maksimal 234 kgf, dan menit ke 60 kekuatan maksimal 433,5 kgf. Sedangkan pada pengujian kekuatan tarik kayu kamper menit ke 10 kekuatan maksimal 1029,5 kgf, menit ke 30 kekuatan maksimal 1809,5 kgf dan menit ke 60 kekuatan maksimal 2314,5 kgf. Kata Kunci : Kualitas kayu, waktu pendinginan, kekuatan maksimal. iv
COOLING TIME EFFECT ON PHYSICAL PROPERTIES OF WOOD OVEN DRYER FUELED WASTE WOOD PRODUCTION Author Guidance : Putu Agus Widiastama L.H : Ir. Anak Agung Adhi Suryawan, MT : Ainul Ghurri, ST, MT, PhD ABSTRACT Since the wisdom of the log export ban in 1985 a lot of people set up the wood industry. But many of those who went bankrupt due to get complaints about the quality of our wood quality is not good, one of the solutions to overcome this problem is to improve the quality of drying and perform maximum cooling. This test will analyze the effect of cooling time on the physical properties of wood. Wood dried using conventional drying oven until the moisture content of 8-10%, then cooled timber with a time variation of 10, 20, 30, 40, 50 to 60 minutes. In the cooling process begins to take place, immediately turn off the heat in the combustion chamber and open the oven door slowly so that air circulation inside the oven chamber is maintained without significant temperature changes. The result showed that the effect of cooling time effect on the physical properties of the wood, especially the compressive strength and tensile strength. At the reading of the compressive strength test data for camphor wood, cooling to 10 minutes max force 148.5 kgf, 30 minutes to a max force of 234 kgf and 60 minutes to a max force of 433.5 kgf. While the tensile strength testing camphor wood to 10 minutes max force 1029.5 kgf, 30 minutes to a max force of 1809.5 kgf and 60 minutes to a max force of 2314.5 kgf. Keywords: Quality wood, cooling time, max force. v
KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kehadapan Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat Rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul Pengaruh Waktu Pendinginan Terhadap Sifat Fisik Kayu Pada Oven Pengering Kayu Berbahan Bakar Limbah Kayu Produksi. Dalam penyusunan skripsi ini penulis tidak sedikit mendapat bantuan dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan tarimakasih yang sebesarbesarnya kepada : 1. Bapak I N. Suprapta Winaya, ST., MASc., PhD, selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Udayana. 2. Bapak Ir. Anak Agung Adhi Suryawan, MT, selaku Dosen Pembimbing I dalam penulisan skripsi ini. 3. Bapak Ainul Ghurri, ST, MT, PhD, selaku Dosen Pembimbing II dalam penulisan skripsi ini. 4. Bapak Dr. Eng. Made Sucipta, ST, MT., selaku Dosen Pembimbing Akademik. 5. Bapak/Ibu dosen serta staf pegawai Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Udayana. 6. Semua pihak dan kawan-kawan Jurusan Teknik Mesin yang telah membantu dalam penyelesaian skripsi. Penulis menyadari bahwaskripsi ini tentu jauh dari kesempurnaan mengingat keterbatasan pengetahuan dan referensi yang penulis miliki. Oleh karena itu kritik dan saran yang sifatnya konstruktif sangat penulis harapkan dari berbagai pihak. Sekali lagi penulis mengucapkan banyak terimakasih dan penulis mohon maaf apabila ada kekurangan maupun kesalahan dalam penulisan skripsi ini. Bukit Jimbaran, juni 2013 Penulis vi
DAFTAR ISI Halaman LEMBAR PENGESAHAN... i LEMBAR PERSETUJUAN... ii HALAMAN PERNYATAAN... iii ABSTRAKSI... iv ABSTRACT... v KATA PENGANTAR... vi DAFTAR ISI... vii DAFTAR GAMBAR... ix DAFTAR TABEL... x DAFTAR LAMPIRAN... xi BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Rumusan Masalah... 3 1.3 Batasan Masalah... 3 1.4 Tujuan Penelitian... 3 1.5 Manfaat Penelitian... 4 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Sifat Umum Kayu... 5 2.1.1 Pengertian Kayu... 5 2.2.2 Bagian-bagian Kayu... 5 2.1.3 Sifat Fisik Kayu... 7 2.1.4 Sifat Mekanik Kayu... 11 2.1.5 Sifat Kimia Kayu... 11 2.2 Sistem Pengering Kayu Konvensional... 14 2.2.1 Konstruksi Oven (Kiln Building)... 14 2.2.2 Plafon Antara (Sub Celling)... 14 2.2.3 Cerobong Buang (Dumfer)... 14 2.2.4 Bagian Pembangkit Panas... 15 2.3 Kayu Sebagai Bahan Bakar... 17 2.3.1 Properti Kayu Sebagai Bahan Bakar... 17 2.3.2 Properti Rata-rata Bahan Bakar Kayu... 18 2.4 Proses Pengering Kayu Secara Umum... 19 2.4.1 Pemanasan Awal (Preheating)... 19 2.4.2 Tahap Pengeringan Sampai Titik Jenuh Serat... 20 2.4.3 Pengeringan Sampai Kadar Air Akhir... 20 2.4.4 Tahap Pengkondisian... 21 vii
2.4.5 Penyamaan atau Pemerataan Kadar Air Kayu... 21 2.4.6 Tahap Pendinginan... 22 2.5 Teori Dapur Pengering... 23 2.5.1 Model Sistem Dapur Pengering... 23 2.5.2 Sepuluh Prinsip Desain Dapur... 24 2.6 Rumus-rumus yang digunakan... 27 2.6.1 Pengujian Kering Tanur... 27 2.6.2 Kalor yang Berguna... 27 2.6.3 Pengujian Kekuatan Tekan... 28 2.6.4 Pengujian Kekuatan Tarik... 28 BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Deskripsi Alat... 29 3.2 Cara Kerja Alat... 31 3.3 Langkah-langkah Penelitian... 32 3.4 Persiapan Alat Ukur... 35 3.5 Langkah-Langkah Penelitian... 36 BAB IV DATA DAN PEMBAHASAN 4.1 Pengambilan Data... 37 4.2 Pembacaan Data Hasil Pengeringan... 38 4.3 Pembacaan Data Hasil Pengujian Kekuatan Tekan dan Tarik... 40 4.4 Pembahasan Data... 44 BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan... 48 5.2 Saran-saran... 49 DAFTAR PUSTAKA... 50 LAMPIRAN... 51 viii
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Bagian-bagian Kayu... 5 Gambar 2.2 Letak Kambium... 6 Gambar 2.3 Macam-macam Serat... 10 Gambar 2.4 Kayu Sebagai Bahan Bakar... 17 Gambar 2.5 Kandungan Kimia Rata-rata pada Kayu... 18 Gambar 2.6 Pengaruh Kandungan Moisture Terhadap Heating Value Kayu... 19 Gambar 2.7 Kontak Api dengan Ruang Pengering... 25 Gambar 2.8 Saluran Udara Pembakaran... 26 Gambar 2.9 Dinding Insulative... 26 Gambar 3.1 Oven Pengering Kayu Konvensional dengan Menggunakan Bahan Bakar Kayu Limbah Hasil Produksi... 29 Gambar 3.2 Skema Prinsip Kerja Oven Sistem Konvensional... 31 Gambar 3.3 Kekuatan Tekan... 34 Gambar 3.4 Kekuatan Tarik... 34 Gambar 4.1 Grafik Hubungan Waktu Pendinginan Terhadap Sifat Fisik Kayu Kamper pada Kadar Air Kayu 9% (Kekuatan Tekan)... 44 Gambar 4.2 Grafik Hubungan Waktu Pendinginan Terhadap Sifat Fisik Kayu Keruwing pada Kadar Air Kayu 9% (Kekuatan Tekan)... 44 Gambar 4.3 Grafik Hubungan Waktu Pendinginan Terhadap Sifat Fisik Kayu Kamper pada Kadar Air Kayu 9% (Kekuatan Tarik)... 45 Gambar 4.4 Grafik Hubungan Waktu Pendinginan Terhadap Sifat Fisik Kayu Keruwing pada Kadar Air Kayu 9% (Kekuatan Tarik)... 45 Gambar 4.5 Grafik Hubungan Waktu Pendinginan Terhadap Temperatur Ruang Oven... 47 ix
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Penggolongan Berat Jenis Kayu... 10 Tabel 2.2 Komponen Kimia pada Kayu... 12 Tabel 3.1 Jadwal Pelaksanaan Kegiatan... 37 Tabel 4.1 Data Hasil Pengeringan Kayu Kamper... 38 Tabel 4.2 Data Hasil Pengeringan Kayu Keruwing... 39 Tabel 4.3 Pengujian Kayu Kamper (Kekuatan Tekan)... 40 Tabel 4.4 Pengujian Kayu Keruwing (Kekuatan Tekan)... 41 Tabel 4.5 Pengujian Kayu Kamper (Kekuatan Tarik)... 42 Tabel 4.6 Pengujian Kayu Keruwing (Kekuatan Tarik)... 43 x
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1. Alat Oven Pengering Kayu Konvensional... 51 Lampiran 2. Alat Uji Kekuatan Tekan dan Tarik... 52 Lampiran 3. Moisture Meter... 53 Lampiran 4. Timbangan Digital... 54 Lampiran 5. Kayu Sebelum Mengalami Proses Pengujian Kekuatan Tarik... 55 Lampiran 6. Kayu Setelah Mengalami Proses Pengujian Kekuatan Tarik... 56 Lampiran 7. Kayu Sebelum Mengalami Proses Pengujian Kekuatan Tekan... 57 Lampiran 8. Kayu Setelah Mengalami Proses Pengujian Kekuatan Tekan... 58 Lampiran 9. Proses Pengujian Kekuatan Tarik dan Kekuatan Tekan... 59 xi