PEMANFAATAN SERBUK GERGAJI SEBAGAI BAHAN BAKAR BIOMASSA MENGGUNAKAN SARANA ALAT MASAK PENGHASIL PANAS TINGGI

Perhitungan kalor

Perhitungan kalor ini meliputi : Untuk menaikkan suhu kalor yang diserap air, banyaknya kalor yang diserap air, perubahan suhu air, kapasitas kalor air, jumlah kalor untuk memanaskan air.

a. persamaan suhu kalor yang diserap air Q = m.c. ∆𝑇

dimana : Q = kalor (J/kg) m = massa air (kg)

C = kalor jenis air (J/kg o C) ∆𝑇 = Perubahan suhu kalor yang dserap air ( o C)

b. Persamaan untuk menghitung perubahan suhu air

Q = m. c. T 2 -T 1

dimana : m = massa air (kg)

o C = kalor jenis air (J/kg C) o T

1 = temperature awal air ( C) o T

2 = perubahan suhu air ( C)

c. Menghitung kapasitas kalor air

C = m. c dimana : o C = massa jenis air (j/kg C)

m = massa air (kg)

d. Perhitungan jumlah kalor untuk memanaskan air Q = m. c. ∆𝑇

dimana : Q = banyaknya kalor (J/kg) m = massa air (kg)

o C = Kalor jenis air (J/kg C) ∆𝑇 = perubahan suhu air ( o C)

Pemakaian Kompor Serbuk Gergaji

Setelah selesai pada pembuatan kompornya, selanjutnya kita bisa menggunakan kompor alternatif serbuk gergaji ini. Pertama – tama kita letakkan media untuk pembuatan rongga pada kompor dapat kita gunakan botol sirup atau bambu, kayu yang berdiameter kurang lebih dari 5 cm. cara pembuatan rongganya letakkan kayu tersebut tepat pada sisi Setelah selesai pada pembuatan kompornya, selanjutnya kita bisa menggunakan kompor alternatif serbuk gergaji ini. Pertama – tama kita letakkan media untuk pembuatan rongga pada kompor dapat kita gunakan botol sirup atau bambu, kayu yang berdiameter kurang lebih dari 5 cm. cara pembuatan rongganya letakkan kayu tersebut tepat pada sisi

METODOLOGI

Waktu dan Tempat Pelaksanaan

penelitian telah dilaksanakan dilaboratorium Stiteknas jambi, dengan waktu terhitung sejak Januari s/d Juni 2016 yang bertujuan untuk meningkatkan kemampuan dan keterampilan mahasiswa terhadap hasil yang diperoleh pada saat berjalannya penelitian kompor serbuk gergaji.

Metode Pembuatan Kompor Serbuk Gergaji

Proses pembuatan alat kompor alternatif bahan bakar serbuk gergajiini meliputi hal – hal sebagai berikut :

1. Penyediaan material Material yang akan disediakan harus sesuai dengan bahan yang akan digunakan.

2. Pengukuran dan pemotongan material dengan ukuran yang telah ditentukan.

3. Pembuatan, Proses pembuatan adalah proses prakitan benda kerangka kerja menjadi alat, proses ini

dilakukan dengan cara pengelasan.

4. Penandaan lubang Penandaan lubang yang akan dibor dan digrinda disesuaikan dengan ukuran yang telah

direncanakan, hal ini dilakukn untuk mempermudah proses pengeboran, proses ini meliputi :

a. Penandaan lubang untuk pembuangan asap

b. Penandaan lubang untuk pembakaran bahan bakar

c. Penandaan lubang untuk pengeluaran api dari hasil pembakaran

5. Pengeboran Pengebora dilakukan pada bagian – bagian yang diberi tanda

6. Penggrindaan Proses penggrindaan ini dilakukan untuk membuat lubang dan sekaligus untuk

merapikan hasil lasan yang tidak rapi dan untuk merapikan pinggiran – pinggiran sisi kompor yang tajam agar terhindar dari kecelakaan.

Rancangan Kompor Serbuk Gergaji

Dalam pembuatan kompor serbuk gergaji ini dengan desain yang sangat sederhana, untuk lebih jelasnya desain kompor alternatif serbuk gergaji dapat dilihat pada Gambar 3.1.

Keterangan :

1. Tempat dudukan panci

2. Lubang keluarnya api kompor

3. Dingding kompor

4. Saringan kompor diameter 10

5. Ruang bakar kompor cm

6. Pintu pembakaran

Gambar 3.1 Kompor serbuk gergaji

Fungsi Komponen – Komponen Alat Kompor

Fungsi komponen – komponen pada alat kompor alternatif bahan bakar serbuk gergaji adalah sebagai berikut :

1. Besi behel sebagai kerangka kompor Besi ini dipasang dengan berbentuk lingkaran sebagai tempat dudukan dingding

kompor.

2. Plat besi Plat besi ini digunakan untuk dingding kompor dan sebagai tempat bahan bakar

kompor. Dirasa didngding ini cukup kuat untuk menahan bahan bakar serbuk gergaji pada saat pengujian.

3. Saringan kompor ukuran 12 cm Saringan ini digunakan untuk penyebaran api kompor agar berbentuk lingkaran.

Saringan kompor ini dengan diameter 12 cm dapat di lihat pada Gambar 3.2.

Gambar 3.2 Saringan kompor ukuran 12 cm

4. Saringan kompor ukuran 14 cm Berfungsi untuk menyebarkan api kompor dan untuk menstabilkan api kompor agar

tetap terarah kesaringan kompor yang ukuran 12 cm. Saringan kompor diameter 14 cm dapat di lihat pada Gambar 3.3.

Gambar 3.3 Saringan kompor ukuran 14 cm

5. Serbuk gergajian Serbuk gergajian ini digunakan untuk bahan bahan kompor dan berfungsi sebagai

bahan utama dalam pembuatan alat ini. Serbuk gergaji bahan bakar kompor dapatdi lihat pada Gambar 3.5.

Gambar 3.4 Serbuk gergaji

6. Kayu persegi panjang 30 cm Kayu ini digunakan untuk pembentukan saluran api yang keluar dari kompor. Jenis

kayu yang digunakan dapat di lihat pada Gambar 3.6.

Gambar 3.5 Kayu broti ukuran 30 cm

7. Kayu broti panjang 15 cm Kayu ini digunakan untuk pembentukan lubang pembakaran pembakaran bahan bakar

kompor. Kayu broti ukuran 15 cm dapat di lihat pada Gambar 3.6.

Gambar 3.6 Kayu broti ukuran 15 cm

8. Air Air di gunakan sebagai bahan yang akan digunakan dalam bentuk pengujian dan

dianalisa kalor yang terkandung didalam 2 kg air tersebut untuk mengetahui berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk mendidihkan air 2 kg.

9. Stopwatch Stopwatch berfungsi sebagai pengukur berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk

mendidihkan air dengan banyak 2 kg setiap dalam pengujian yang dilakukan.

10. Thermometer Thermometer ini digunakan untuk mengetahui tinggi rendahnya panas suhu yang

dihasilkan kompor untuk memasak air, dan untuk mengetahui suhu air yang direbus. Termometer dapat di lihat pada Gambar 3.8.

Gambar 3.7 Digital thermometer

11. Timbangan Digunakan untuk menimbang berat bahan bakar serbuk gergaji yang digunakan, dan

juga untuk menimbang berat air yang dipanaskan dan berat arang serbuk geragaji.

Metode Pengujian

Dalam perancangan dan pembuata kompor berbahan bakar serbuk gergaji ini yang digunakan atau yang akan diuji adalah bahan serbuk gergaji. Adapun hal – hal yan perlu diperhatikan dalam metode pengujian adalah sebagai berikut :

1. Prosedur Pengujian Hal –hal yang harus perlu diperhatikan sebelum melakukan uji coba alat kompor

serbuk gergaji agar tidak terjadi hal – hal yang tidak diinginkan dan agar didapat data yang abstrak adalah sebagai berikut :

a. Persiapan alat – alat kompor berbahan bakar serbuk gergaji Mempersiapkan alat kompor alternatif bahan bakar serbuk gergaji dan peralatan yang dianggap perlu dan mendukung untuk dilakukannya pengujian. Agar pada waktu saat

pengujian dapat berjalan dengan baik.

b. Perlengkapan Perlengkapan yang dibutuhkan sebelum pengoprasian alat kompor ini harus sudah

berada pada tempat pelaksanaan pengujian, supaya tidak memperlambat waktu proses pengujian.

2. Pengoperasian Sebelum melakukan pengoprasian alat kompor ini ada baiknya penguji dibekali

tentang cara kerja alat kompor, dan langkah ini sangatlah penting sebagai sarana pendukung dalam proses pengambilan data.

a. Pengujia spesimen Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui kemampuan suatu bahan terhadap

pengujian panasyang dihasilkan dari pembakaran serbuk gergaji. Pengujian ini dimaksudkan untuk mengetahui panas yang dihasilkan dan perubahan temperatur suhu.

b. Pengolahan data Pengambilan data dilakukan untuk mendapatkan hasil yang diperlukan pada saat

berjalannya proses pengujian, serta ulangi beberapakali proses pengujian agar mendapatkan hasil yang sesuai.

3. Cara kerja alat kompor serbuk gergaji Cara kerja alat kompor ini direncanakan sangat sederhana sekali, ketika bahan bakar kompor serbuk gergaji dimasukkan kedalam kompor, kemudian buatlah lubang berbentuk

lingkaran pada spesimen serbuk gergaji. Tujuan pembuatan lobang tersebut adalah sebagai permulaan untuk menyalakan api dan seklaigus sebagai lubang keluarnya api untuk digunakan sebagai keperluan memasak, setelah komponen terpasang dan sudah dibentuk lubangnya/rongga lalu kemudian pasanglah saringan kompor dan dan tempatkan pada posisi yang telah ditetapkan. Lalu kemudian pasanglah penutup kompor dan kunci tutup kompor tersebut dengan menggunakan baut sekrup / baut cacing agar penutup kompor tersebut tidak goyang – goyang. Kemudian nyalakanlah api kompor dengan menggunakan potongan – potongan kertas kecil dan bakarlah kertas tersebut lalu kemudian masukkan kedalam ruang bakar kompor, dan selanjutnya kompor sudah siap digunakan untuk keperluan memasak. Langkah kerja alat kompor ini adalah sebagai berikut :

1. Persiapkan alat – alat kompor dan bahan bakar serbuk gergaji

2. Persiapkan bahan yang akan diuji

3. Pasang bahan – bahan kompor

4. Pengoprasian kompor

5. Selanjutnya pengambilan data

ANALISIS DAN PEMBAHASAN

Perhitungan Kalor

1. perubahan suhu air Diketahui :

Massa air = 200 gram o Suhu awal air = T1 = 29 C

Kalor jenis air = 4200 kj/kg Q = m.c.(T2 – T1)

Dimana : Q = kalor (kj/kg) m = massa awal air (kg)

c = kalor jenis air ( kj/kg) ∆𝑇 = perubahan suhu kalor yang diserap air Ditanya = ∆𝑇 …? Jawab :

o 41015 kal/kg = 200 gram. 4200 J/kg. T2 – 29 C 41015 = 200. 4200. T2 – 29

41015 = 200. T2 – 29 41015 = 200. 71 41015 + 14204 = 200 T2

T2 = 0,091 o C ∆𝑇 = 0,091 − 29 ℃

1. Kapasitas kalor 2 kg air Diketahui :

o Kalor jenis air (c) = 4200 kj/kg C Massa air (m) = 2 kg

C = m.c Dimana : m = massa air (kg)

o c = kalor jenis air (kj/kg C Ditanya = C …?

Jawab : o C = 2 kg. 4200 kj/kg C

C = 2. 4200 o C = 8400 J/ C

Grafik massa serbuk dengan temperatur air. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gerafik 4.1.

Berat serbuk

Gambar 4.1 Grafik Perbandingan massa serbuk gergaji vs temperatur air

Grafik Massa Serbuk vs Waktu Pembakaran

Perbandingan atara massa serbuk gergaji vs waktu pembakaran serbuk gergaji dengan massa serbuk yang bervariasi. Untuk lebih jelasnaya dapat dilihat pada Grafik 4.3.dihasilkan. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Grafik 4.3.

massa serbuk gergaji

Gambar 4.3 Grafik massa serbuk gergaji dengan waktu pembakaran

Massa Serbuk Vs Temperatur Akhir air

Grafik massa serbuk gergaji dengan temperatur akhir air yang dihasilkan. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Grafik 4.6.

150 ̊C) 100 (

ir 96 97 99 100101103 50 ra 60 36 38 46 tu 0

---- Massa serbuk

Gambar 4.6 Grafik massa serbuk vs temperatur akhir air

Penghitungan Efisiensi Dengan Metode WBT (Water Boiling Test)

Pada penelitian ini dilakukan variasi bahan isi kompor yang digunakan sebagai bahan bakar serbuk gergajian kayu. Bahan isi yang bisa digunakan berupa serbuk gergaji yang dibantu dengan potongan – potongan kertaas kecil sebagai pemancing apinya. Penelitian ini pengaruh efisiensi ketika bahan bakar divariasikan, roses untuk mendidihkan air dilakukan selama 10-15 menit ketika api mulai stabil. Pada proses untuk mendidihkan air, api pada bahn bakar serbuk gergaji kayu merambat dengan cepat melalui lubang utama pada saringan kompor, kemudian api tersebut akan mengenai dasar panci yang berisi air sehingga air yang ada didalam panci tersebut mendidih dengan cara proses perpindahan panas konveksi. Api merambat pada dinding panci sehingga massa air akan semakin berkurang dari pada saat air sebelum dipanaskan. Proses pembakaran limbah serbuk gergaji ini sangat bergantung pada keringnya serbuk gergaji yang digunakan. Sehingga apabila serbuk gergaji mulai habis maka dengan sendirinya apipun mulai mengecil dan akan padam.

Kemudian air yang ada didalam panci tersebut akan menerima panas sehingga suhu air mengalami peningkatan. Apabila kalor yang diterima oleh air semakin banyak maka air akan mengalami perubahan fasa yaitu uap air. Uap tersebutterkurung didalam panci dan akan menyebabkan proses mendidihnya air semakin cepat.

Dari hasil penelitian yang telah dilakukan terhadap kompor serbuk gergaji dengan judul (Pemanfaatan Serbuk Gergaji Sebagai Bahan Bakar Biomassa Menggunakan Sarana Alat Masak Penghasil Panas Tinggi) yangmenggunakan alat pengukurr panas thermometer, maka didapat hasil perhitungan meliputi : Panas sensible, panas laten, input energi panas, efisiensi termal. Diketahui :

a. Laju massa air yang diuapkan (We) = 0,15 kg/s

b. Laju kenaikan temperature air (∆𝑇) = 0,11 ℃

c. Laju kebutuhan bahan bakar (WF) = 0,00064 kg/s

d. Panas laten air (Hfg) = 2.268.000 J/kg

e. Panas jenis air (Cp) o = 4200 kj/kg C

f. Nilai kalor bahan bakar / LHV

= 41015 j/kg

Efisiensi Kompor Serbuk Gergaji

Data Kompor serbuk gergaji :

a. Massa awal air = 2,0 kg

b. Massa akhir air = 1,85 kg

c. Waktu pemasakan = 660 (s) = 11 minit = 0,18 jam

d. Titik didih = 96 o C

a. Panas sensible SH = m. Cp. ∆𝑇

SH = 2,0 kg. 4200 kj/kg o C. 0,11 C/s

= 924 W

b. Panas laten LH =WE. Hfg

LH = 0,15 kg/s. 2.268.000 J/kg kg/s LH = 340,2 W

c. Input energi panas Qin = LHV. Wf

Qin = 41015 j/kg. 0,00064 kg/s = 2624,96 W

d. Efisiensi termal

Perhitungan Efisiensi dengan rumus (Belonio, 1985) Data kompor serbuk gergaji : a.Waktu pemasakan (t) = 900 (s) = 15 (minit) = 0,25 (jam)

b. Massa serbuk terpakai = 80 gram

= 0,8 kg

c. Energi spesifik air (c) = 4200 kkal/kg

= 0,999 kkal/kg

d.Perubahan suhu ( ∆𝑇) = 71 ℃

e. Nilai kalor bahan bakar serbuk gergaji = 41015 kkal/kg

a. Laju bahan bakar yang digunakan (Fuel Consubtion Rate) FCR

FCR = 3.2 kg/jam

b. Energi yang dibutuhkan (Qn)

Qn = 567,43 kkal/jam

c. Efisiensi kompor (%) 𝑄𝑛

Berdasarkan perhiungan diatas nilai efisiensi tersebut dapat dikatan sudah memenuhi standard bila dibandingkan dengan pengujian kompor pemanfaatan biomassa yang lain. Hasil tersebut didapat berdasarkan data pengujian yang telah dilakukan, dengan mengukur panas yang dihasilkan serbuk gergaji dan lama waktu mendidihnya air dengan jumlah berat air yang sama yaitu 2 kg air.

KESIMPULAN

C, temperatur pembakaran serbuk gergaji berubah setelah dilakukan perbedaan massa serbuk gergaji yang akan dibakar sehingga menyebabkan temperatur pembakaran berubah pula.

Temperatur pembakaran serbuk gergaji diatas 100 o C - 300 o

Kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu air sebanyak 2 kg adalah sebesar 3,2 kj/kg, jadi energi kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu airnya sebesar 3,2 kj/kg. Laju bahan bakar yang digunakan dengan perhitungan sebesar 3,2 kg/jam. Pans sensibel dengan menggunakan metode water biling test (WBT) sebesar 924 W. Jumlah efisiensi pada kompor serbuk gergaji dengan menggunakan metode water biling test (WBT) sebesar 48,91 %. Sedangkan efisiensi kompor serbuk gergaji dengan menggunakan persamaan (Belonio, 1985), didapatkan nilai efisiensi kompor serbuk gergaji sebesar 23,31 %.

DAFTAR PUSTAKA

1. Alfia dkk. 2008, Pengembangan Tungku Skam Dari Kaleng Bekas Sebagai Alternatif Tungku Rumah Tangga Anti BBM Dengan Bahan Bakar Terbarukan, Institut

Pertanian. Bogor.

2. Armando, dkk. 2005. Membuat Kompor Tanpa BBM. Penebar Swadaya. Jakarta.

3. Belonio. 1985. Rice Huso gas store handbook Approriate Technology Centre. Departemen Agricultural Engineering and Environmenta Management. Collage of

Agricultura Central Philipine University Iloilo City. Philipine.

4. Frank Kreith Arko Prijono. 1994. Prinsip – prinsip Perpindahan Panas edisi Ke 3

Jakarta Timur.

5. Febrianto. 1999. Pirolisis Serbuk Gergaji Secara Batch. Laporan Penelitian Proses Kimia, Jurusan TeknikKimia, Universitas Gadjah Mada,Yogyakarta.

6. Gustan Pari, 2002, Teknologi Alternatif Pemanfaatan Limbah Industri Pengolahan Kayu, Institut Pertanian Bogor.

7. Hosan, D. P. Dan Arif E, 2010, Pemanfaatan Limbah Buah Pinus dan Tongkol Jagung Sebagai Sumber Bahan Bakar Alternatif. Prosiding Seminar Nasional Ritekra 2010 Universitas Atma Jaya, Jakarta.

8. Johannes, H. 1991, Menghemat Kayu Bakar dan Arang Kayu Untuk Memasak

di Pedesaan Dengan Briket Bioarang, UGM-Press, Yogyakarta.

9. J.P. Holman, 1987. Heat Transfer, 6th,ed, McGraw-Hill Book Company.

10. J.P Holman E. Jasjfi, 1995. Perpindahan Kalor, ed Ke-6, Jakarta Timur.

11. Lesson Mechanical, (2012). http://mechanicalhttp.blogspot.com/2012/03/prinsip- prinsip - pembakaran.html.

12. Mindawati, N. 2005, Dampak Kenaikan Harga Bahan Bakar Minyak (BBM) Terhadap Kerusakan Hutan dan Alternatif Penanggulangannya. Warta

Pusat Litbang Hutan dan Konservasi Alam. Vol. 2(4) : 3-5.

13. Muhammad Nur. 2004. Efisiensi Biaya Pembakaran Batu Bata Dengan Menggunakan Bahan Bakar Kayu Dengan Skam, Universtas Negri

Malang.

14. M. Rifki, dkk, 2008. Optimasi Efisiensi Tungku Sekam dengan Ventilasi Lubang Utama pada Badan Kompor. Prosiding SeminaNasional Sains II, FMIPA IPB Bogor.

Halaman 155 – 161, Oktober.

15. Maulana. R. 2008. Optimasi efisiensi Tungku Sekam dengan Variasi Lubang pada Badan Kompor. Institut Pertanian Bogor. Skripsi. Bogor.

16. Pari, G., 2002, Industri Pengolahan Kayu Teknologi Alternatif Pemanfaatan Limbah (Makalah Filsafah Sains), Institut Pertanian Bogor.

17. Pratoto A. 2010. Rancang Bangun Tungku Gasifier Pemanfaatan Kelapa Sawitsebagai Sumber Energi. JurusanTeknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Padang. Padang.

18. Prawiroamodjo, dkk, 2005. Membuat Kompor tanpa BBM. Penebar Swadaya. Jakarta.

19. Raldi Artono Koestoer. 2002. Perpindahan Kalor, Salemba Teknika. Jakarta.

20. Rafael Mado dan Nasriddin. 2008. Modifikasi Kompor Serbuk Kayu Untuk meningkatkan Efektifitas Panas Api Kompor, Politeknik Negeri Kupang.

21. Rachmat Ridwan. 2006. Kompor Sekam Segar. Tablot Sinar Tani. Jakarta.

22. Sudradjat dan Salim, 1994, Petunjuk Teknis Pembuatan Arang Aktif. Badan Penelitian dan Pengembangan Kehutanan. Bogor.

23. Suranto Y. 2006. Bahan Ajar Kuliah Energi Biomassa. Fakulitas Kehutanan UGM. Yogyakarta.

24. Triono A, 2006. Karakteristik Briket Arang Dari Campuran Serbuk Gergajian Kayu Afrika dan Sengon Dengan Peanambahan Tempurung Kelapa

(Skripsi).Departemen Hasil Hutan Fakultas Kehutanan, IPB, 2006.

25. Untoro. 2010. Peningkatan Kualitas Pembakaran Biomassa Limbah Tongkol Jagung Sebagai Bahan Bakar Alternatif Dengan Proses Pembakaran Dan

Pembriketan. Jurnal Rekayasa Proses Vol.4, No, 1, 2010.

26. Umrih Touwil, 2012. Analisis efisiensi energi bahan bakar sekam padi dan kayu

sengon pada proses sterilisasi media tumbuh jamur tiram putih [Skripsi]. Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Institut Pertanian

Bogor.

27. Wibowo. 2009, Biomassa dan Masalahnya, http://budhisholeh.Wordepress.com . (20 Juli 2009)

28. Wijayanti S. D, 2009. Karaktristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit. Jurusan Teknologi Hasil

Hutan, Universitas Sumatera Utara, Medan.

29. Warta Penelitian Pengembangan Pertanian. 2006. Giliran Sekam untuk Bahan Bakar Alternatif.