NASKAH PUBLIKASI PENGARUH VARIASI KECEPATAN UDARA TERHADAP KINERJA TUNGKU GASIFIKASI SEKAM PADI TIPE DOWNDRAFT KONTINU Tugas Akhir Ini Disusun Untuk Memenuhi Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Strata Satu Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta Disusun Oleh: NURHADI SAPUTRA NIM : D200100109 JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2016
ii
PENGARUH VARIASI KECEPATAN UDARA TERHADAP KINERJA TUNGKU GASIKASI SEKAM PADI TIPE DOWNDRAFT KONTINU Nurhadi Saputra, Subroto, Nur Aklis Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl. A Yani Tromol Pos 1 Pabelan Surakarta E-mail: nh.saputra01@gmail.com Abstraksi Pembakaran adalah proses oksidasi yang sangat cepat antara bahan bakar dan oksidator dengan menimbulkan nyala dan panas. Berdasarkan gas sisa yang dihasilkan pembakaran dibedakan menjadi pembakaran sempurna dan pembakaran tidak sempurna, contoh pembakaran tidak sempurna adalah pada proses gasifikasi. Gasifikasi adalah suatu proses perubahan bahan bakar padat secara termokimia menjadi gas, dimana udara yang diperlukan lebih rendah dari udara yang digunakan untuk proses pembakaran. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh kecepatan udara pembakaran terhadap temperatur pembakaran, waktu penyalaan awal dan waktu nyala efektif pada tungku gasifikasi berbahan bakar sekam padi tipe downdraft kontinu. Penelitian dilakukan dengan memvariasikan kecepatan udara yang masuk kedalam tungku dengan variasi kecepatan 6,0 m/s, 7,0 m/s dan 8,0 m/s, kemudian mengambil data meliputi temperatur pembakaran, waktu penyalaan awal dan waktu nyala efektif. Hasil penelitian menunjukkan variasi kecepatan udara berpengaruh terhadap temperatur pembakaran, waktu penyalaan awal dan waktu nyala efektif yang dihasilkan. Pada kecepatan udara 6,0 m/s temperatur tertinggi sebesar 500.47 o C waktu penyalaan 9.5 menit dan waktu nyala efektif selama 35 menit. Kecepatan udara 7,0 m/s temperatur tertinggi sebesar 559.51 o C waktu penyalaan 7 menit serta waktu nyala efektif selama 32 menit. Sedangkan pada kecepatan udara 8,0 m/s temperatur tertinggi yang dihasilkan sebesar 595.32 o C waktu penyalaan 5,5 menit dan waktu nyala efektif selama 28 menit. Kata kunci: Kecepatan Udara, Gasifikasi, Sekam Padi, Temperatur Pembakaran iii
Abstraction Combustion is very rapid oxidation process between the fuel and oxidizer to cause ignition and heat. Based on the residual gas produced by burning differentiated into combustion and incomplete combustion, is an example of incomplete combustion in the gasification process. Gasification is a process of change thermochemical solid fuel into gas, where the necessary air is lower than the air used for combustion processes. The purpose of this study was to determine the effect of the speed of the combustion air to the combustion temperature, time and time startup effective flame furnace fueled gasification of rice husk continuous downdraft type. The study was conducted by varying the speed of air enters the furnace with a variable rate of 6.0 m / s, 7.0 m / s and 8.0 m / s, and then retrieve the data include combustion temperatures, ignition timing early and effective burning time. The results show the air speed variations affect the combustion temperature, time of the initial ignition and burning time effectively produced. At the air velocity of 6.0 m / s the highest temperature at the time of ignition 500.47 o C 9.5 minutes and time effective flame for 35 minutes. Air velocity of 7.0 m / s the highest temperature at the time of ignition 559.51 o C 7 minutes and time effective flame for 32 minutes. While on the air velocity of 8.0 m / s the highest temperature generated at the time of ignition 595.32 o C 5.5 minutes and time effective flame for 28 minutes. Keywords: Air Speed, Gasification, Rice Husk, Temperature Combustion iv
PENDAHULUAN Kebutuhan akan energi menjadi hal yang sangat penting bagi kelangsungan hidup manusia, sampai saat ini sebagian besar energi yang dibutuhkan masih berasal dari sumber-sumber energi yang tidak terbarukan yang jumlahnya semakin hari semakian menipis. Cadangan minyak yang dimiliki Indonesia diperkirakan tidak akan bertahan lebih dari 11 tahun. Hal ini terjadi jika laju produksi minyak Indonesia terus berada pada kisaran 800 ribu barel per hari (bph). Sekretaris SKK Migas Gde Pradyana mengatakan, masyarakat seharusnya menyadari Indonesia saat ini tidak lagi kaya akan sumber daya energi fosil seperti minyak bumi, ujarnya di Hotel Dharmawangsa, Jakarta, Kamis (23/4/2015). Diakses melalui http://bisnis.liputan6.com/ read/2219093/ cadangan-minyak-ri-habis-11 tahun-lagi pada tanggal 14 Oktober 2015 pukul 23.32 WIB. Semakin menipisnya cadangan energi yang dimiliki serta semakin bertambah tingginya tingkat konsumsi dari masyarakat membuat impor terhadap komoditas energi tidak dapat dihindari, pemenuhan kebutuhan energi dengan jalan impor ini tentu memiliki banyak konsekuensi negatif yang harus ditanggung yaitu harga yang tidak setabil dan besarnya tambahan biaya untuk mendatangkan sumber energi tersebut, dampaknya adalah biaya yang harus dikeluarkan untuk memperoleh energi tersebut menjadi tinggi. Energi alternatif yang terbarukan adalah solusi yang bisa membantu untuk mengatasi semakin menipisnya cadangan energi. Banyak sekali metode atau cara yang bisa diterapkan untuk memperoleh sumber-sumber energi alternatif salah satunya yaitu dengan metode gasifikasi. Gasifikasi adalah proses perubahan bahan bakar padat secara termokimia menjadi bahan bakar gas, dimana udara yang diperlukan lebih rendah dari udara yang digunakan untuk proses pembakaran. Proses gasifikasi ini dapat memanfaatkan banyak bahan-bahan yang seringkali dikategorikan sebagai sampah/bahan-bahan yang tidak lagi terpakai seperti, sekam padi, serbuk gergaji, batok kelapa, dan lain-lain. Selain bisa menghasilkan sumber energi proses ini juga bisa membantu mengurangi penanggulangan sampah. Proses gasifikasi menghasilkan gasgas yang sifatnya mudah terbakar yaitu CH4 (Metana), H2 (Hidrogen) dan CO (karbon monoksida), sehingga bisa menggantikan fungsi dari bahan bakar gas yang digunakan untuk memasak dan hal-hal lain yang menggunakan gas sebagai sumber energinya. Oleh karena itu penelitian dan pengembangan teknologi gasifikasi sebagai salah satu sumber energi alternatif harus terus menerus ditingkatkan agar bisa mendapatkan efisiensi dan efektivitas yang paling maksimal. Berdasarkan arah alirannya gasifikasi dibedakan menjadi gasifikasi downdraft, updraft dan crosdraft, gasifikasi tipe downdraft adalah gasifikasi yang memiliki arah padatan dan aliran udara yang sama yaitu ke bawah menuju zona gasifikasi yang panas, hal ini memungkinkan tar yang terdapat pada asap terbakar sehingga gas yang dihasilkan lebih bersih. Keuntungan gasifikasi tipe downdraft adalah dapat dioperasikan secara berkesinambungan dengan cara menambahkan bahan bakar melalui bagian atas reaktor. Udara merupakan komponen utama dalam proses pembakaran gasifikasi, kecepatan udara yang masuk tungku sangat berpengaruh terhadap efektivitas pembakaran untuk itu perlu dilakukan 1
penelitian terhadap kecepatan udara yang paling efektif untuk digunakan. PERUMUSAN MASALAH Bagaimana pengaruh variasi kecepatan udara terhadap temperatur pembakaran, waktu penyalaan awal dan nyala efektif pada tungku gasifikasi sekam padi tipe downdraft kontinu? BATASAN MASALAH Berdasarkan rumusan masalah yang ada agar pembahasan terfokus dan tidak melebar terlalu jauh maka yang menjadi prioritas utama adalah: 1. Tungku gasifikasi menggunakan tipe downdraft kontinu. 2. Bahan bakar yang digunakan adalah sekam padi jenis IR 64. 3. Massa bahan bakar yang digunakan adalah 2,5 kg. 4. Kecepatan udara yang digunakan 6,0 m/s, 7,0 m/s, 8,0 m/s. 5. Indikator penelitian adalah temperatur pembakaran, waktu penyalaan awal dan waktu nyala efektif. 6. Waktu nyala awal mulai dihitung pada saat temperatur gas pembakaran mencapai temperatur 300 o C. 7. Waktu nyala efektif dihitung pada saat temperatur awal gas yang dihasilkan mencapai 300 o C sampai temperatur gas pembakaran kembali turun pada temperatur 300 o C. 8. Temperatur tertinggi pembakaran adalah rata-rata dari temperatur diatas 400 o C. TUJUAN PENELITIAN 1. Untuk mengetahui pengaruh variasi kecepatan udara terhadap temperatur pembakaran. 2. Untuk mengetahui pengaruh variasi kecepatan udara terhadap waktu penyalaan awal. 3. Untuk mengetahui pengaruh variasi kecepatan udara terhadap waktu nyala efektif. TINJAUAN PUSTAKA Lailun Najib, Sudjud Darsopuspito (2012), melakukan penelitian tentang gasifikasi dengan judul Karakterisasi Proses Gasifikasi Biomassa Tempurung Kelapa Sistem Downdraft Kontinu Dengan Variasi Perbandingan Udara- Bahan Bakar (AFR) Dan Ukuran Biomassa. Hasil pengujian menunjukkan bahwa semakin besar AFR (Air Fuel Ratio) maka semakin kecil komposisi flammable gas (gas yang mudah terbakar), hal ini dikarenakan besarnya laju aliran udara yang masuk ke dalam tungku tidak sebanding dengan laju aliran biomassa yang dihasilkan sehingga udara yang masuk ke dalam tungku gasifikasi menjadi berlebih, maka akan terbentuk banyak gas O 2, N 2, CO 2 dan Flammable gas (H 2, CO, CH 4 ) berkurang. Budi Setiawan (2014), melakukan pengujian gasifikasi batu bara dengan mengunakan tungku gasifikasi tipe up draft dengan judul Studi Gasifikasi Batu Bara Lignite Dengan Variasi Kecepatan Udara Untuk Keperluan Karbonasi. Pengujian menggunakan variasi kecepatan udara 2,0 m/s, 4,0 m/s dan 6,0 m/s, hasil pengujian menyatakan bahwa variasi udara berpengaruh terhadap temperatur pembakaran, dari pengujian diperoleh data bahwa kecepatan udara 6,0 m/s yaitu memiliki temperatur sebesar 369 0 C, kecepatan udara 4,0 m/s memiliki temperatur sebesar 294 0 C dan kecepatan udara 2,0 m/s sebesar 232 0 C. Handoyo (2013), melakukan pengujian gasifikasi sekam padi dengan menggunakan tungku tipe up draft dengan judul Pengaruh Variasi Kecepatan Udara Terhadap Temperatur Pembakaran Pada Tungku Gasifikasi Sekam Padi. Pengujian menggunakan variasi kecepatan udara 3,5 m/s, 4,0 m/s dan 4,5 m/s, dari ketiga variasi kecepatan tersebut hasil pengujian menunjukkan 2
bahwa semakin tinggi kecepatan udara yang digunakan maka semakin tinggi temperatur yang dihasilkan. DASAR TEORI Biomassa Biomassa adalah bahan organik yang dihasilkan melalui proses fotosintetik, baik berupa produk maupun buangan. Contoh biomassa antara lain adalah tanaman, pepohonan, rumput, limbah pertanian, limbah hutan, tinja dan kotoran ternak. Selain digunakan untuk tujuan primer serat, bahan pangan, pakan ternak, minyak nabati, bahan bangunan dan sebagainya, biomassa juga digunakan sebagai sumber energi (bahan bakar). Yang digunakan adalah bahan bakar biomassa yang nilai ekonomisnya rendah atau merupakan limbah setelah diambil produk primernya. Energi biomassa dapat menjadi sumber energi alternatif pengganti bahan bakar fosil (minyak bumi) karena beberapa sifatnya yang menguntungkan yaitu, dapat dimanfaatkan secara lestari karena sifatnya yang dapat diperbaharui (renewable resources), relatif tidak mengandung unsur sulfur sehingga tidak menyebabkan polusi udara dan juga dapat meningkatkan efisiensi pemanfaatan sumber daya hutan dan pertanian (Widarto dan Suryanta, 1995). Gasifikasi Gasifikasi adalah suatu proses perubahan bahan bakar padat secara termokimia menjadi gas, dimana udara yang diperlukan lebih rendah dari udara yang digunakan untuk proses pembakaran. Produk yang dihasilkan dapat dikategorikan menjadi tiga bagian utama, yaitu: padatan, cairan dan gas permanen. Gas hasil gasifikasi terdiri dari gas-gas yang dapat/mudah dibakar yaitu CO, H 2 dan CH 4, pengotor inorganic berupa gasgas yang tidak dapat terbakar seperti CO 2, N, NH 3, HCN, H 2 S serta debu halus dan pengotor organik yaitu Tar. Komposisi gas yang terkandung sangat tergantung pada komposisi dari unsur yang digunakan sebagai bahan bakar. Jenis-jenis Gasikasi Berdasarkan arah aliran Gasikasi dapat dibedakan menjadi beberapa macam, yaitu: a. Gasifiksi aliran searah (Downdraft gasification) yaitu arah aliran padatan dan gas sama-sama kebawah. Gambar 1. Gasifikasi Downdraft b. Gasifikasi aliran berlawanan (Updraft gasification) yaitu arah aliran padatan kebawah sedangkan arah aliran gas keatas. Gambar 2. Gasifikasi Updraft Sumber :http://www.enggcyclopedia.com c. Gasifikasi Crosdraft yaitu arah aliran gas dijaga mengalir mendatar dengan aliran padatan kebawah. Gambar 3. Gasifikasi Crosdraft Sumber : http://www.enggcyclopedia.com 3
Tahapan Proses Gasifikasi a. Drying atau pengeringan (T > 150 0 C) Pada tahap pengeringan, kandungan air pada bahan bakar padat diuapkan oleh panas yang diserap dari proses oksidasi. b. Pirolisis atau devolatilisasi (150 0 C < T < 550 0 C) Pirolisis atau devolatilisasi disebut juga sebagai gasifikasi parsial. Suatu rangkaian proses fisik dan kimia terjadi selama proses Pirolisis yang dimulai secara lambat pada T < 100 0 C dan terjadi secara cepat pada T > 200 0 C. Proses Pirolisis dimulai pada temperatur sekitar 230 0 C. Produk Pirolisis umumnya terdiri dari tiga jenis, yaitu gas ringan (H 2, CO, CO 2, H 2 O dan CH 4 ), tar dan arang. c. Oksidasi atau pembakaran (70 0 C < T < 150 0 C) Oksidasi atau pembakaran arang merupakan reaksi terpenting yang terjadi didalam gasifier. Oksigen yang dipasok kedalam gasifier bereaksi dengan bahan yang mudah terbakar. Hasil reaksi tersebut adalah CO 2 dan H 2 O yang secara berurutan direduksi ketika kontak dengan arang yang diproduksi pada pirolisis. d. Reduksi (50 0 C < T < 120 0 C) Reduksi merupakan tahapan gasifikasi yang melibatkan suatu rangkaian reaksi endotermik yang didukung oleh panas, serta diproduksi dari reaksi pembakaran. Produk yang dihasilkan pada proses ini adalah gas bakar, seperti: H 2, CO, CH 4. Sekam Padi Sekam padi merupakan lapisan keras yang meliputi bulir beras yang terdiri dari dua belahan yang disebut lemma dan palea yang saling bertautan. Pada proses penggilingan beras sekam akan terpisah dari butir beras dan menjadi bahan sisa atau limbah penggilingan. Sekam dikategorikan sebagai biomasa yang dapat digunakan untuk berbagai kebutuhan seperti bahan baku industri, pakan ternak dan energi atau bahan bakar. Sekam padi adalah salah satu energi alternatif yang dapat digunakan untuk menanggulangi krisis energi yang terjadi saat ini khususnya di daerah pedesaan. Energi sekam padi tidak hanya jumlahnya berlimpah tetapi juga merupakan energi terbaharukan, tidak seperti sumber bahan bakar fosil yang jumlahnya terbatas dan bukan merupakan energi terbarukan. Ketersediaan sekam padi di hampir 75 negara di dunia diperkirakan sekitar 100 juta ton dengan energi potensial berkisar 1,2 x 109 GJ/tahun dan mempunyai nilai kalor rata-rata 15 MJ/kg. (I Nyoman Suprapta Winaya,dkk. 2010) Pembakaran Pembakaran adalah proses oksidasi yang sangat cepat antara bahan bakar dan oksidator dengan menimbulkan nyala dan panas. Bahan bakar merupakan substansi yang melepaskan panas ketika dioksidasi dan secara umum mengandung karbon, hidrogen, oksigen dan sulfur. Sementara oksidator adalah segala substansi yang mengandung oksigen yang akan bereaksi dengan bahan bakar (Mahandri, 2010). Tujuan dari pembakaran adalah melepaskan seluruh panas yang terdapat dalam bahan bakar. Berdasarkan gas sisa yang dihasilkan, pembakaran dibedakan menjadi dua macam yaitu: 1. Pembakaran sempurna, yaitu pembakaran yang terjadi dimana seluruh bahan yang terbakar membentuk gas karbondioksida (CO 2 ), dan air (H 2 O) sehingga tidak ada lagi bahan yang tersisa. 2. Pembakaran tidak sempurna, yaitu pembakaran yang terjadi apabila hasil dari pembakaran berupa gas karbon monoksida (CO) dan gas lain, dimana salah satu penyebanya adalah kekurangan oksigen. Reaksi dari unsur-unsur bahan bakar dalam proses pembakaran sempurna adalah: 4
a. Pembakaran karbon menjadi karbon dioksida C + O 2 CO 2 Untuk membakar 12 kg karbon memerlukan 32 kg oksigen untuk membentuk karbon dioksida, oleh karen itu 1 kg karbon memerlukan 32/12 atau 2,67 kg mol oksigen dalam pembakaran. b. Pembakaran hidrogen menjadi air 2H 2 O + O 2 H 2 O Untuk membakar 4 kg hidrogen memerlukan 32 kg oksigen, oleh karena itu 1 kg hidrogen memerlukan 32/4 atau 8 kg oksigen untuk membentuk air. Reaksi pembakaran dalam proses gasifikasi sekam padi (pembakaran tidak sempurna karena kekurangan oksigen) adalah: Reaksi Pembakaran Sekam Padi (C 6 H 10 O 5 ) Sekam padi (C 6 H 10 O 5 ) direaksikan dengan oksigen murni (O 2 ) akan melepaskan satu molekul karbon dioksida (CO 2 ), empat molekul karbon monoksida (4CO), satu molekul metana (CH 4 ) dan tiga molekul air (3H 2 O). C 6 H 10 O 5 + 2O 2 CO 2 + 4CO + CH 4 + 3H 2 O Sekam padi (C 6 H 10 O 5 ) direaksikan dengan udara (O 2 + 3,76N 2 ) akan melepaskan empat molekul karbon monoksida (4CO), dua molekul hidrogen (2H 2 ), satu molekul metana (CH 4 ), satu molekul air (H 2 O), satu molekul karbon dioksida (CO 2 ) dan 3,76 molekul nitrogen (3,76N 2 ). C 6 H 10 0 5 + (O 2 + 3,76N 2 ) 4CO + 2H 2 + CH 4 +H 2 O + CO 2 + 3,76N 2 Gas metana Metana adalah hidrokarbon yang berbentuk gas dengan rumus kimia CH 4. Metana murni tidak berbau, tapi jika digunakan untuk keperluan komersial, biasanya ditambahkan sedikit bau belerang untuk mendeteksi kebocoran yang mungkin terjadi. Reaksi pembakaran gas metana dengan oksigen murni. CH 4 + 2O 2 CO 2 +2H 2 O Reaksi pembakaran gas metana dengan udara di alam. CH 4 + 2O 2 + 7.52N 2 CO 2 +2H 2 O + 7.52N 2 METODE PENELITIAN Gambar 4. Diagram alir penelitian Instalasi Pengujian Mulai Studi Pustaka Persiapan Alat dan Bahan Pengujian Tungku Gasifikasi Sekam Padi Tipe Downdraft Kontinu Dengan Variasi Kecepatan Udara Kecepatan 6.0 Kecepatan 7.0 Kecepatan 8.0 Pengambilan Data Temperatur Pembakaran, Waktu Penyalaan Awal dan Nyala Efektif Analisa Data dan Penarikan Kesimpulan Pembuatan Laporan Selesai Gambar 5. Instalasi Pengujian 5
Alat dan bahan pengujian Alat: 1. Tungku pembakaran utama, sebagai tempat pembakaran bahan bakar untuk proses gasifikasi. 2. Storage (tangki pengisian), penampung suplai bahan bakar ke tungku utama. 3. Penutup tangki. 4. Anemometer, digunakan untuk mengukur kecepatan udara yang akan masuk ke dalam tungku. 5. Saluran udara. 6. Anemometer reader, alat untuk membaca dan mendisplai hasil dari yang ditangkap sensor anemometer. 7. Katub pengatur, untuk mengatur dan mengunci kecepatan udara. 8. Blower, sebagai penyuplai udara. 9. Thermocouple reader, alat yang berfungsi untuk membaca dan mendisplai hasil yang didapat thermocouple. 10. Thermocouple, untuk mengukur temperatur dari nyala api yang dihasilkan. 11. Dudukan thermocouple. 12. Kaki penyangga tungku. 13. Saluran keluar gas, sebagai tempat keluar gas hasil gasifikasi. 14. Saluran penghubung. 15. Penahan ash chamber, menahan sekam sisa hasil gasifikasi agar tidak langsung jatuh keluar. 16. Saluran ignition, sebagai saluran untuk penyalaan awal untuk proses gasifikasi. Bahan: 1. Sekam padi Tempat Penelitian Tempat yang digunakan untuk penelitian adalah laboratorium Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta. Prosedur Penelitian Dalam penelitian pengaruh variasi kecepatan udara terhadap kinerja tungku gasifikasi tipe downdraft kontinu yang dilaksanakan di laboratorium Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta, untuk dapat memperoleh hasil penelitian yang baik maka harus dilaksanakan prosedur penelitian sebagai berikut: 1. Periksa semua perlengkapan dan bahan yang dibutuhkan selama pengujuian, pastikan semuanya telah tersedian dan siap digunakan. 2. Memasang seluruh instalasi yang dibutuhkan dan pastikan semua terpasang dan terukur dengan benar, thermocouple terpasang pada tempatnya dan udara yang akan masuk ke dalam tungku sudah terseting sesuai variabel yang dikehendaki. 3. Menakar bahan bakar sekam padi yang dibutuhkan yaitu sebanyak 2,5 kg kemudian masukkan ke dalam tungku. 4. Tutup penutup atas tungku. 5. Buka saluran ignition kemudian nyalakan sekam yang ada disaluran tersebut sebagai pemicu awal pembakaran, setalah dirasa cukup kemudian tutup kembali saluran ignition tersebut. 6. Nyalakan blower sebagai penyuplai udara utama kedalam tungku pembakaran. 7. Nyalakan juga instrumen ukur lainnya (stop watch dan thermocouple). 8. Amati dan catat perkembangan temperatur tiap menitnya, catat pula waktu saat mulai menghasilkan nyala api sampai api mati. 9. Bersihkan sisa-sisa sekam yang ada dalam tungku kemudian biarkan tungku sampai suhunya turun sama seperti suhu ruang, ulangi pengujian sebanyak tiga kali pengujian. 10. Ulangi percobaan sebanyak 3 kali. 11. Lakukan percobaan yang sama untuk variabel kecepatan yang lainnya. 12. Setelah pengujian selesai bersihkan dan rapikan kembali alat dan tempat pengujian. 6
Temperatur ( o C) Temperatur ( o C) Temperatur ( o C) HASIL DAN PEMBAHASAN Grafik temperatur kecepatan 6,0 m/s 800 700 600 500 400 300 200 100 600 500 400 300 200 100 0 0 1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 66 Waktu (Menit) Grafik 1. Hubungan antara temperatur rata-rata pembakaran dengan waktu pada kecepatan udara 6,0 m/s Pada grafik diatas menunjukkan bahwa, pada pengujian dengan menggunakan kecepatan udara 6,0 m/s gas hasil gasifikasi mulai menyala pada menit ke- 9.5, rata-rata temperatur nyala tertinggi yang dihasilkan adalah sebesar 500.47 o C. Setelah melewati menit ke-44 terjadi penurunan temperatur hal ini terjadi dikarenakan pembakaran gas hasil gasifikasi bahan bakar sekam padi telah habis, sehingga temperatur mulai turun. Grafik temperatur kecepatan 7,0 m/s 1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 66 Waktu (Menit) Grafik 2. Hubungan antara temperatur rata-rata pembakaran dengan waktu pada kecepatan udara 7,0 m/s Pada grafik 2. menjelaskan tentang pengujian pembakaran gasifikasi dengan menggunakan kecepatan udara 7,0 m/s gas hasil gasifikasi mulai menyala pada menit ke-7, temperatur rata-rat tertingginya mencapai 559.51 o C. Terjadi penurunan temperatur secara berangsurangsur setelah melewati menit ke-39 ini terjadi dikarenakan gas yang dihasilkan dari proses gasifikasi bahan bakar sekam padi telah habis, sehingga temperatur secara berangsur-angsur mulai turun. Grafik temperatur kecepatan 8,0 m/s 800 700 600 500 400 300 200 100 0 1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 Waktu (Menit) Grafik 3. Hubungan antara temperatur rata-rata pembakaran dengan waktu pada kecepatan udara 8,0 m/s Pada grafik hubungan temperatur dan waktu pada kecepatan 8,0 m/s diatas didapat beberapa data yaitu pada pengujian dengan menggunakan kecepatan tersebut gas yang dapat terbakar mulai dihasilkan dan dapat menyala saat dibakar pada menit ke-5.5, temperatur nyala rata-rata tertinggi yang dihasilkan pada pengujian dengan kecepatan ini sebesar 595.32 o C. Setelah melewati menit ke-33.5 terjadi tren penurunan temperatur ini terjadi dikarenakan gas yang dihasilkan dari proses gasifikasi bahan bakar sekam padi telah habis, sehingga temperatur mulai turun berangsur-angsur hingga mencapai suhu ruang. 7
Lama Waktu Penyalaan (menit) Waktu (menit) Temperatur ( o C) Perbandingan Temperatur Rata-rata Pembakaran Pada Kecepatan 6,0 m/s, 7,0 m/s dan 8,0 m/s 800 700 600 500 400 300 200 100 10 9 8 7 6 5 4 3 0 1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 66 Waktu (Menit) Grafik 4. Perbandingan temperatur rata-rata pembakaran pada kecepatan udara 6,0 m/s, 7,0 m/s, 8,0 m/s 9.5 7 5.5 6,0 m/s 7,0 m/s 8,0 m/s Kecepatan (m/s) 6.0 m/s 7.0 m/s 8.0m/s Pada grafik 4. grafik perbandingan antara ketiga variabel kecepatan yang digunakan dalam pengujian menunjukkan bahwa temperatur rata-rata tertinggi didapat pada kecepatan 8,0 m/s yaitu sebesar 595.32 o C, kemudian temperatur tertinggi setelahnya didapat pada pengujian dengan menggunakan kecepatan 7,0 m/s yaitu sebesar 559.51 o C sedangkan temperatur yang terendah diantara ketiga variabel yang digunakan adalah pada kecepatan 6,0 m/s yaitu sebesar 500.47 o C. Semakin besar kecepatan udara yang digunakan maka temperatur rata-rata yang dihasilkan juga akan semakin tinggi. Perbandingan Lama Waktu Penyalaan Pada Kecepatan 6,0 m/s, 7,0 m/s dan 8,0 m/s Grafik perbandingan 4.5. menunjukkan bahwa waktu yang dibutuhkan untuk dapat menghasilkan gas yang dapat terbakar dan dapat menyala paling cepat adalah pada kecepatan 8,0 m/s yaitu selama 5,5 menit, kemudian pada kecepatan 7,0 m/s yaitu selama 7 menit dan yang paling lama diantara ketiga variabel yang digunakan adalah pada kecepatan udara 6,0 m/s yaitu selama 9,5 menit. Semakin besar kecepatan udara yang digunakan maka waktu yang dibutuhkan untuk dapat menyala akan semakin cepat, sebaliknya semakin kecil kecepatan udara yang digunakan maka waktu penyalaan yang dibutuhkan akan semakin lama. Perbandingan Nyala Efektif Pada Kecepatan 6,0 m/s, 7,0 m/s dan 8,0 m/s 36 34 32 30 28 26 24 22 20 35 32 28 6.0 m/s 7.0 m/s 8.0 m/s Kecepatan udara (m/s) Grafik 6. Perbandingan nyala efektif pada kecepatan udara 6,0 m/s, 7,0 m/s, 8,0 m/s 6.0 m/s 7.0 m/s 8.0 m/s Pada diagram batang 4.6. menunjukkan bahwa, pada kecepatan udara 6,0 m/s adalah kecepatan dengan nyala efektif paling panjang yaitu 35 menit kemudian kecepatan udara 7,0 m/s selama 32 menit dan yang terpendek diantara ketiga varibel yang digunakan yaitu pada kecepatan udara 8,0 m/s selama 28 menit. Semakin kecil kecepatan udara yang digunakan maka waktu nyala efektifnya akan lebih panjang, begitu pula sebaliknya semakin besar kecepatan udara yang digunakan maka waktu nyala efektifnya akan semakin pendek. Grafik 5. Perbandingan lama waktu penyalaan pada kecepatan udara 6,0 m/s, 7,0 m/s, 8,0 m/s 8
KESIMPULAN Berdasarkan pembahasan dan analisa data dari pengujian tungku gasifikasi tipe downdraft kontinu dengan variasi kecepatan udara 6,0 m/s, 7,0 m/s dan 8,0 m/s, maka didapatkan kesimpulan sebagai berikut: 1. Variasi kecepatan udara berpengaruh terhadap temperatur pembakaran gas hasil gasifikasi, temperatur rata-rata tertinggi yaitu pada kecepatan udara 8,0 m/s sebesar 595.32 o C, kecepatan 7,0 m/s sebesar 559.51 o C dan kecepatan 6,0 m/s sebesar 500.47 o C. 2. Variasi kecepatan udara berpengaruh terhadap lama waktu penyalaan awal, waktu penyalaan tercepat yaitu pada kecepatan udara 8,0 m/s selama 5,5 menit, kecepatan udara 7,0 m/s selama 7 menit dan kecepatan udara 6,0 m/s selama 9,5 menit. 3. Variasi kecepatan udara berpengaruh terhadap waktu nyala efektif yang dihasilkan, nyala efektif terpanjang yaitu pada kecepatan udara 6,0 m/s selama 35 menit, kecepatan udara 7,0 m/s selama 32 menit dan kecepatan udara 8,0 m/s selama 28 menit. DAFTAR PUSTAKA Febijanto, Irhan, 2007, Potensi Biomasa Indonesia Sebagai Bahan Bakar Pengganti Energi Fosil, BPPT, Jakarta Vidian, Fajri, 2008, Gasifikasi Tempurung Kelapa Menggunakan Updraft Gasifier pada Beberapa Variasi Laju Alir Udara Pembakaran, Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sriwijaya, Palembang Samsudin, Anis, dkk., 2009, Studi Eksperimen Pemanfaatan Sekam Padi sebagai Bahan Bakar Gasifikasi Penghasil Syngas, Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang, Semarang Agung W, Wusan, dkk., 2010, Gasifikasi Tempurung Kelapa Menggunakan Updraft Gasifier pada Beberapa Variasi Laju Alir Udara Pembakaran, Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta Najib, Lailun, Darsopuspito, Sudjud, 2012, Karakterisasi Proses Gasifikasi Biomassa Tempurung Kelapa Sistem Downdraft Kontinyu Dengan Variasi Perbandingan Udara-Bahan Bakar (Afr) Dan Ukuran Biomassa, Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya Hadi, Sholehul, Dasopuspito, Sudjud, 2013, Pengaruh Variasi Perbandingan Udara- Bahan Bakar Terhadap Kualitas Api Pada Gasifikasi Reaktor Downdraft Dengan Suplai Biomass Serabut Kelapa Secara Kontinyu, Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya Handoyo, 2013, Pengaruh Variasi Kecepatan Udara Terhadap Temperatur Pembakaran Pada Tungku Gasifikasi Sekam Padi, Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Surakarta, Surakarta Setiawan, Budi, 2014, Studi Gasifikasi Batu Bara Lignite Dengan Variasi Kecepatan Udara Untuk Keperluan Karbonasi, Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Surakarta, Surakarta 9