19
III. METODE PENELITIAN
A. TEMPAT DAN JADWAL PELAKSANAAN
Rancangan alat dilakukan pada bulan Februari 2012 sampai April 2012, pembuatan alat dilaksanakan pada bulan Mei 2012 sampai bulan Juni 2012, perbaikan desain pada bulan Juli 2012
sampai bulan Agustus 2012, dan uji kinerja kiln ini dilaksanakan bulan September 2012. Seluruh kegiatan penelitian ini dilakukan di Laboraturium Energi dan Elektrifikasi Pertanian
Laboraturium Energi Terbarukan dan Bengkel Departemen Teknik Mesin dan Biosistem Leuwikopo, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor.
B. ALAT DAN BAHAN
1. Alat
Peralatan yang digunakan untuk membuat alat adalah peralatan perbengkelan yang menunjang modifikasi alat. Sedangkan peralatan yang digunakan dalam uji kinerja alat adalah
termokopel batang tipe K untuk suhu pengarangan, termokopel tipe CA. Recorder, timbangan 5 kg, timbangan 50 kg, timbangan digital, anemometer, oven, bomb calorimeter, dan peralatan
pelengkap lainnya.
2. Bahan
Bahan yang digunakan dalam desain alat adalah plat besi tebal 2 mm, plat baja berlubang- lubang tebal 2 mm, dan besi siku. Bahan yang digunakan dalam pengujian kiln adalah tempurung
kelapa dan sebagai umpan bakar digunakan sabut kelapa yang di dapatkan dari pedagang- pedagang kelapa parut di Pasar Ciampea dan Pasar Cibeureum.
20
C. TAHAPAN PENELITIAN
Pada penelitian ini akan dirancang kiln tipe batch tetap, kemudian akan dilakukan perancangan fungsional dan struktural sebelum dibuat prototipenya. Bagan alirnya sebagai berikut:
Gambar 25. Bagan Alir Penelitian
D. PENDEKATAN RANCANGAN
B.1. Penentuan Kapasitas Kiln Diharapkan kiln ini, di dalam ruang pengarangan, mampu memanaskan bahan yang akan
diarangkan hingga mencapai suhu sekitar 300
o
C dengan jumlah oksigen sangat sedikit sehingga terjadi proses pirolisis. Pembakaran sempurna juga diharapkan terjadi pada tempat pembakaran awal
bagian bawah, hal ini berkaitan dengan jumlah oksigen yang masuk ke dalam ruang pembakaran serta ketepatan dalam melakukan pembakaran pertama. Perancangan diawali dengan menentukan
parameter-parameter perancangan. Parameter yang harus diketahui yaitu volume ruang pembakaran awal dan ruang pengarangan, jumlah udara yang dibutuhkan dalam pembakaran, jenis bahan yang
akan diarangkan, serta jumlah bahan yang akan diarangkan. Perhitungan mengenai kapasitas kiln lebih detail akan dijabarkan pada rancangan struktural.
Pendekatan Rancangan Penentuan parameter perancangan dan penelitian pendahuluan
untuk mendapatkan nilai parameter rancangan Perancangan fungsional dan
struktural Pembuatan Alat
Perhitungan dan penelitian pendahuluan untuk penentuan parameter pengujian
Pengujian untuk kinerja alat
Analisa hasil kinerja dan rekomendasi
Selesai Pengujian pendahuluan
21
B.2. Penentuan Tipe Kiln dan Prinsip Kerja
Rancangan ini diilhami oleh rancangan metal drum kiln Isriyanto 1992 dan Fonda 2002. Terilhami pula oleh prinsip perubahan volume dalam saluran venturi meter karena adanya perubahan
diameter saluran secara bertahap yang mengakibatkan perubahan suhu hipotesis ini akan diujikan juga dalam uji kinerja kiln, juga terjadinya efek Chimney. Dengan memanfaatkan efek Chimney,
bahwa udara panas akan cenderung bergerak ke atas, karena massa jenis udara terpanaskan menjadi lebih kecil, volumenya memuai atau menjadi lebih besar, maka udara dingin di luar kiln akan
mengalir masuk ke dalam kiln, sedangkan udara panas dalam kiln akan bergerak ke atas dan keluar melalui cerobong. Sebelum udara panas keluar melalui cerobong, udara panas tersebut melalui
ruangan yang didisain menyerupai bentuk venturi meter, maka diharapkan suhu udara meningkat seiring bertambahnya diameter kiln. Kemudian efek diffuser, yaitu tersebarnya udara panas secara
merata ke segala arah dalam ruangan kiln, akan terjadi pada bagian saluran yang melebar perlahan, di daerah tersebut, sehingga udara panas akan disebarkan secara merata, dan menurunkan suhunya
seiring melebarnya diameter kiln dan siap dibuang melalui cerobong.
Laju kenaikan suhu hingga mencapai suhu optimum untuk proses pirolisis yang cepat merupakan hipotesis yang ingin dicapai dengan memodifikasi drum menjadi menyerupai venturi. Pada udara
bebas di atas permukaan bumi dengan tekanan udara rata-rata di bawah 2 atm maka berlaku rumus gas ideal P x V = n x R x T. Jika ada 2 kondisi yang terjadi pada gas yang sama maka berlaku P1 x V1
T1 = P2 x V2 T2 sedangkan nilai n dan R merupakan konstanta gas dan tekanan udara rata-rata di daerah tropis relatif stabil, maka hubungan yang berlaku dalam persamaan tersebut hanya hubungan
antara V volum dan T suhu. Diameter yang mengecil pada ruang pengarangan bawah sehingga volume ruang semakin kecil, akan menimbulkan penurunan suhu sepanjang berkurangnya diameter
ruang pengarangan. Kemudian diameter bagian tengah dibuat tetap dan di bagian atas diameter ruang pengarangan membesar dan menimbulkan kenaikan suhu sehingga diharapkan suhu di ruang
pengarangan bagian bawah dan atas relatif sama dan terjaga konstan. Hipotesis ini akan diujikan dalam uji kinerja kiln.
Gambar 26. Metal Drum Kiln,Venturimeter, dan Efek Chimney Prinsip kiln ini adalah dengan menempatkan bahan yang akan diarangkan pada ruang
pengarangan, kemudian pembakaran awal dimulai dengan menyulut api dengan sabut kelapa dan memasukkannya ke dalam kasa pemerata panas. Kemudian menyulut api dengan kepingan tempurung
kelapa yang telah dipercikkan minyak tanah pada tempat pembakaran awal bagian bawah. Kebutuhan udara selama pembakaran akan dipenuhi dengan masuknya udara melalui lubang udara yang telah
disesuaikan dengan kebutuhan. Diharapkan proses pengarangan yang merupakan proses pirolisis cepat yaitu penguraian bahan organik dengan pemanasan, dimana pemanasan ini tidak hanya menghasilkan
CO
2
, tetapi juga bahan lainnya seperti CO, CH
4
, gas hidrokarbon, dan bahan volatil lainnya.
22
Kiln yang akan dirancang adalah alat pengarang tempurung kelapa tipe batch. Instalasi kiln venturi drum yang akan dirancang merupakan salah satu alat utama dalam sistem produksi arang aktif
dari tempurung kelapa atau dapat menjadi salah satu sistem pengolahan limbah, seperti limbah kayu, bambu, ranting, cangkang biji yang keras, tulang, dan bahan limbah lainnya yang mengandung karbon
dan dapat diarangkan. Proses pembakaran yang diharapkan merupakan proses pembakaran sempurna pada ruang pembakaran awal dan proses pirolisis pada ruang pengarangan.
Alat yang dirancang diharapkan mempunyai banyak keuntungan yaitu, konstruksinya sederhana sehingga tidak terlalu sulit dalam membuatnya. Bahan konstruksinya mudah didapat sehingga
penggantian komponen yang rusak atau aus lebih mudah dilakukan. Bentuk dan ukuran tidak memerlukan ruangan yang besar. Biaya relatif ringan dan meminimalisir dampak terhadap
lingkungan.
E. RANCANGAN FUNGSIONAL
Kategori