Perunggu Bahan Gamelan Bali
Perunggu Bahan Gamelan Bali
AAIA. Sri Komaladewi Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas
IGN.Priambadi
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas
Udayana
Udayana
[email protected] [email protected]
Abstrak−Gamelan Bali merupakan alat musik tradisional Bali
(Sn). Perajin gamelan di tempat penelitian dilakukan biasanya
yang digunakan untuk mengiringi rangkaian upacara spiritual
membuat komposisi paduan 80% Cu dan 20% Sn. Komposisi
keagamaan maupun pentas budaya. Keberadaan gamelan ini
ini berdasarkan penelitian yang telah dilakukan menunjukkan
sudah terkenal sampai ke Manca Negara, sehingga produksi
kekerasan permukaan 29,33 VHN [1]. Material perunggu yang
gamelan ini selain dibutuhkan di daerah Bali sendiri juga banyak dipesan dilingkup nasional bahkan internasional. Proses produksi
telah dilebur, selanjutnya di cetak dengan menggunakan
gamelan ini hampir 75% menggunakan cara tradisional yaitu
cetakan terbuka dengan bentuk sesuai perangkat gamelan yang
mulai dari proses peleburan, penempaan, penggerindaan (sruti)
dibuat. Hasil cetakan dilakukan proses penempaan (forging)
untuk mendapatkan nada dasar serta perakitan. Proses peleburan
yang bertujuan untuk merapatkan struktur mikro material
menggunakan tungku tradisional, dimana udara pembakaran
melalui proses panas. Setelah proses penempaan selanjutnya
dihembuskan dari blower melalui injektor ke ruang bakar pada
dilakukan penyelarasan suara untuk mendapatkan nada dasar
tungku peleburan. Bentuk tungku yang digunakan menggunakan
dengan menggerinda.
model terbuka, sehingga energi panas yang dihasilkan pada pembakaran bahan bakar kurang sempurna dan penggunaan
Dalam proses peleburan banyak kendala yang dihadapi
bahan bakar lebih banyak. Kondisi ini tentu akan memberikan
oleh perajin, seperti waktu peleburan yang lama, penggunaan
dampak terhadap faktor polutan yang dihasilkan pada proses pembakaran serta biaya produksi yang cukup tinggi. Untuk
bahan bakar banyak, debu yang berterbangan di tempat kerja
meminimalkan permasalahan ini, maka dilakukan perubahan
yang cukup mengganggu. Penelitian yang dilakukan yaitu
bentuk injektor dengan menggunakan model ergo termal injektor
dengan redesain penampungan udara diharapkan kendala yang
(bentuk konvergen-divergen) serta redesain penampungan udara
dihadapi perajin dapat dikurangi. Tentunya redesain yang
pembakaran. Penggunaan metode ini dalam proses peleburan
dilakukan tidak sampai mengurangi kekuatan mekanik dari
diharapkan dapat mengurangi biaya produksi terutama dari
material paduan yang dilebur. Penelitian yang telah dilakukan
penggunaan bahan bakar serta mengurangi polutan yang
menunjukkan bahwa waktu peleburan secara signifikan tidak
dihasilkan dalam proses pembakaran. Studi yang telah dilakukan
merubah kekerasan mekanik hasil peleburan [2,3] .
menunjukkan bahwa penerapan metode di atas memberikan pengaruh pada penurunan penggunaan bahan bakar sampai 20 %.Penurunan penggunaan bahan bakar disebabkan karena bahan
ETODOLOGI II. M
bakar (arang) lebih banyak terbalut oleh udara, sehingga memberikan pengaruh terhadap kesempurnaan proses pembakaran
A. Bentuk Desain Tungku
bahan bakar.
Desain tungku dalam proses peleburan secara tidak
Kata kunci : Gamelan, tungku, polutan, injector
langsung memberikan dampak pada berlangsungnya peleburan yang dilakukan. Desain tungku konvensional yang biasa digunakan oleh perajin mempunyai bentuk seperti Gambar 1
a, sedangkan redesain yang dilakukan ditunjukkan pada Gambar 1 b. Bagian A, merupakan udukan tungku, untuk koi
ENDAHULUAN I. P
(mangkok tempat paduan) pada mulut tungku berada di Proses peleburan paduan perunggu dalam pembuatan
pernukaan tanah. Bagian B merupakan penampungan udara gamelan merupakan aktivitas yang menentukan kualitas dari
pembakaran dimana udara mengalir melalui blower berada gamelan yang dihasilkan. Aktivitas ini dimulai dari pembuatan
dibawah permukaan tanah. Volume penampungan udara komposisi yang terdiri dari tembaga (Cu) serta timah putih
pembakaran, kapasitas koi, kapasitas bahan bakar sebelum dan pembakaran, kapasitas koi, kapasitas bahan bakar sebelum dan
Gambar 2. Bentuk penampungan udara Perhitungan dengan menggunakan persamaan sebagai berikut
a. Sebelum redesain b. Sesudah redesain
V penampunga n udara V 1 V 2
Gambar 1. Bentuk tungku
Keterangan :
1 = dudukan koi pada mulut tungku
2 = injector udara pembakaran dari blower
3 = penampungan udara pembakaran
sehingga
Titik-titik merah merupakan penempatan probe dari
termokopel untuk mengukur temperatur udara di dalam
V penampunga nudara [( l 1 . t 1 ) ( l 2 t 2 )]
ruang penampungan. Termokopel yang digunakan 4
channel dilengkapi dengan akuisisi data yang memiliki (1) kemampuan koleksi data pada interval 70 milidetik, merk
National Instrument NI USB-9211/9211A.
dimana
Udara pembakaran mengalir melalui blower dengan
= luas permukaan 1 (m 1 2 )
spesifikasi sebagai berikut : 2 l
2 = luas permukaan 2 (m ) t 1 = tinggi limas besar (m)
TABEL 1. SPESIFIKASI BLOWER
t 2 = tinggi limas kecil (m)
C. Aliran Udara Pembakaran
Merk Elektrical Blower buatan China
Aliran udara menuju ruang bakar mengikuti persamaan gas
Diameter output (d o )
2 inch
ideal :
Diameter sudu (d s )
inch
Putaran motor (n)
rpm
Tegangan (V)
Daya motor (P)
30 Watt
dimana p
Arus (i)
Ampere
= tekanan udara (N/m 2 )
V = Volume udara (m 3 )
Pengambilan data dilakukan dengan pengulangan 3 (tiga
= jumlah mol gas
kali) pada waktu dan hari yang berbeda. Data yang didapat
= tetapan umum gas 8314 J/kmol K (0,082 L atm/mol berupa data temperatur, kapasitas bahan bakar (biomassa)
K)
yang digunakan serta produksi bilah gamelan yang dihasilkan.
= temperatur (K)
B. Desain Penampungan Udara Model seperti Gambar 1, dimana aliran udara pembakaran masuk ke ruang bakar dengan tekanan yang dihasilkan oleh
Dasar perhitungan dari desain penampungan udara secara kecepatan blower. Udara bakar yang mengalir ada yang mendasar digunakan persamaan sebagai berikut :
langsung ke ruang bakar dan ada yang ke penampungan udara bakar. Udara bakar yang mengalir ke ruang penampungan
Volume penampungan udara pembakaran seperti gambar 2 akan menerima perpindahan energi dalam bentuk panas dari dinding tungku sehingga temperaturnya meningkat. Udara panas pada ruang penampungan selanjutnya mengalir ke ruang bakar bersama-sama udara dari blower. Kondisi udara bakar dengan temperatur yang meningkat tentu dapat mempercepat Volume penampungan udara pembakaran seperti gambar 2 akan menerima perpindahan energi dalam bentuk panas dari dinding tungku sehingga temperaturnya meningkat. Udara panas pada ruang penampungan selanjutnya mengalir ke ruang bakar bersama-sama udara dari blower. Kondisi udara bakar dengan temperatur yang meningkat tentu dapat mempercepat
Distribusi temperatur yang terjadi pada pembakaran bahan penggunaan bahan bakar [4]. Pemberian udara pembakaran
bakar arang, kondisi ini diukur dengan menggunakan yang cukup dalam proses pembakaran bahan bakar dapat
termokopel. Pengukuran tercatat setiap 5 menit dilakukan mengurangi kandungan emisi [5].
mulai dari pk 7.00 s/d 12.00 Wita hasilnya seperti Grafik :
D. Perpindahan Sejumlah Energi Perpindahan sejumlah energi dalam bentuk panas terjadi akibat panas dari pembakaran bahan bakar pada mulut tungku ke ruang penampungan udara. Perpindahan energi ini terjadi secara konduksi, konveksi serta radiasi.
Perpindahan sejumlah energi secara konduksi
Perambatan energi akan mengalir secara konduksi melalui dinding mulut tungku yang mempunyai temperatur tinggi ke dinding ruang penampungan dengan persamaan [6]:
Q con K . A ( T 1 T 2 ) / L
dimana : Grafik 1 Temperatur penampungan udara Q con = aliran panas konduksi dari mulut tungku ke dinding
ruang penampungan udara yang terbuat dari bata tahan api (W/m -2 -1
Grafik 1 menunjukkan bahwa udara yang berada pada
penampungan udara menerima perpindahan sejumlah
K = Konduktivitas termal bata tahan api (Wm -1 K -1
energi dalam bentuk panas dari tungku saat proses pembakaran bahan bakar. Kondisi ini menyebabkan udara
A = luasan daerah panas (m 2)
T 1 -T 2 = perbedaan temperatur (K) yang ada pada penampungan udara pembakaran sebelum L = ketinggian ruang penampungan udara, sesuai letak
dan sesudah redesain meningkat. Udara yang ada pada probe dari termokopel
penampungan udara pembakaran adalah berfungsi untuk menambah kebutuhan udara pembakaran. Penambahan
Perpindahan sejumlah energi secara konveksi
temperatur udara pembakaran memberikan pengaruh pada Perpindahan sejumlah energi secara konveksi terjadi dari
kesempurnaan proses pembakaran [9]. dinding ke ruang penampungan udara dengan persamaan [7]:
Q conv h ch A ( T 1 T 2 )
dimana :
h ch = koefisien konveksi (W/m 2 K)
A = luas daerah kontak dinding dengan ruang
penampungan udara (m 2 )
T 1 = temperatur pada dinding ruang penampungan udara (K) T 2 = temperatur ruang penampunag udara (K)
Perpindahan sejumlah energi secara radiasi
Perpindahan sejumlah energi secara radiasi terjadi akibat panas yang terjadi dari mulut tungku ke ruang penampungan udaradengan persamaan [8]:
Grafik 2. Temperatur peleburan
Q 4 rad ε σ ( T ) ( kW )
Grafik 2 menunjukkan adanya peningkatan temperatur dimana :
pembakaran secara signifikan sebelum dan sesudah redesain. ε = factor emisi untuk material
Hal ini disebabkan karena udara pembakaran yang digunakan σ = konstanta bolzman (5,72x10 -5 ) kW m -2 K)
dalam proses pembakaran sudah mempunyai temperatur yang ∆
= perbedaan temperatur (K) cukup tinggi sesuai Grafik 1. Penelitian sebelumnya juga menyatakan bahwa udara pembakaran dengan temperatur cukup tinggi menyebabkan proses pembakaran bahan bakar lebih cepat dan menghasilkan temperatur tinggi [10].
ESIMPULAN IV. K Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan terhadap
perubahan desain penampungan udara pembakaran cukup memberikan manfaat pada kinerja tungku. Kinerja ini terukur secara signifikan pada proses pembakaran bahan bakar menyebabkan
pembakaran lebih tinggi. Penggunaan bahan bakar dari redesain yang dilakukan menunjukkan penurunan sebesar 20 %. Produksi hasil proses peleburan bilah gamelan menunjukkan peningkatan. Melihat dari hasil penelitian ini diharapkan dapat menggairahkan perajin gamelan dalam meningkatkan produktivitasnya.
temperatur
D AFTAR P USTAKA Grafik
Grafik 3. Penggunaan arang kayu
3 menunjukkan
redesain
yang dilakukan
memberikan pengaruh pada penurunan penggunaan bahan
Sugita IKG., Priambadi, IGN dan Kusuma K. 2006. Studi Eksperimental Variasi Komposisi Campuran Perunggu dan Variasi
bakar pada proses pembakaran sebesar 20 %. Kondisi ini Beban Close Forging Terhadap Sifat Ketangguhan Retak Dan tentu memberikan dampak pada efektivitas penggunaan
Kekerasan Material Perunggu Gamelan Bali. Research Grant. Program bahan bakar pada proses peleburan paduan perunggu.
Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Udayana. TPSDP- Efektivitas penggunaan bahan bakar pada proses
Batch II
Martano, M.A and Capocchi, J. D. T. 2000. Heat Transfer Coefficient pembakaran akan memberikan pengaruh yang signifikan
At The Metal Mould Interface In The Unidirectional Solidification Of terhadap efisiensi termis dari tungku yang digunakan [11].
Cu – 8% Sn Alloys, International Journal Of Heat And Mass Transfer.
Halvaee, A and Talebi, A. 2001. Effect Of Process Variables An Microstructure And Segregation On Centripugal Casting Of C92200 Alloy. Journal Of Materials Processing Technology.
Arijit Biswas & Pinakeswar Mahanta. (2013). Design and Experimental Analysis of Furnace for the Production of Bamboo Charcoal. International Journal of Mechanical and Industrial Engineering (IJMIE) ISSN No. 2231-6477, Vol-3, Iss-1.
Abuelnuor A. A. A., Cs . (2013) Review of Numerical Studies on NO X Emission in the Flameless Combustion. International Journal Applied Mechanics and Materials Vol. 388 (2013) pp 235-240.
Kirk, D. and A.W. Holmes. (1976). The heating of food stuffs in a microwave oven. Jor. of Food Technology Vol 30 pp 375-384.
Sunil Gokhale ,Cs. (1991). Simulation of ceramic furnaces using one- dimensional model of heat transfer –Part I: Model development and validation .Indian Institute of Technology, New Delhi, India
Duffie, J. A., and W. A. Beckman. (1991). Solar Engineering of Thermal Process , 2nd ed., NewYork, John Wiley.
Jun Li. Cs. (2013). Effects of Flue Gas Internal Recirculation on NOx and Sox Emissions in a Co-Firing Boiler. International Journal of Clean Coal and Energy , 2013, 2, 13-21.
[10] Murrari Mohon Roy and Kenny W. Corscadden. (2012). An Grafik 4. Jumlah produksi bilah gamelan
experimental study of combustion and emissions of biomass briquettes. International Journal. Applied Energi 99 pp 206 – 212.
[11] Grafik 4 menunjukkan jumlah produksi yang dihasilkan S. R. Bello, and T.A. Adegbulugbe. (2010). Comparative Utilization of Charcoal, Sawdust and Rice Husk as Fuel in Heating biomass furnace- pada proses peleburan sebelum dan sesudah dilakukan redesain
dryer. Agricultural Engineering International: the CIGR Journal of penampung udara pembakaran. Pada grafik terlihat garis
Scientific Research and Development. Manuscript 92, Volume XII. konstan menunjukkan bahwa rentang waktu tersebut proses
peleburan sedang berlangsung. Tren peningkatan menunjukkan waktu produksi. Waktu produk bilah gamelan dilakukan dengan proses pengecoran paduan dengan rentang waktu rata- rata 3 menit dan koi sebanyak 6 buah. Penelitian yang telah dilakukan menyatakan bahwa redesain yang didasarkan perkembangan teknologi dapat meningkatkan produksi dibandingkan dengan cara konvensional [4]
Sampah Basah pada Mesin Pemisah dan Pencacah Sampah Organik dan Anorganik untuk Menghasilkan