TAHAPAN PENELITIAN PERANCANGAN ALAT PEMBAKAR SAMPAH INCINERATOR

11

III. METODE PENELITIAN

A. TAHAPAN PENELITIAN

Pada penelitian kali ini akan dilakukan perancangan dengan sistem tetap batch . Kemudian akan dialukan perancangan fungsional dan struktural sebelum dibuat prototipenya. Bagan alirnya sebagai berikut: Gambar 6. Bagan Alir Penelitian

B. PERANCANGAN ALAT PEMBAKAR SAMPAH INCINERATOR

Alat pembakar sampah ini harus mampu membakar secara sempurna dan habis sampah yang masuk ke dalam alat pembakar sampah. Pembakaran secara sempurna berkaitan dengan jumlah oksigen yang masuk ke dalam ruang pembakaran serta ketepatan dalam melakukan pembakaran pertama. Perancangan alat pembakar sampah diawali dengan menentukan parameter-parameter perancangan. Parameter yang harus diketahui yaitu volume ruang pembakaran, jumlah udara yang dibutuhkan dalam pembakaran, jenis sampah yang akan di bakar, serrta jumlah sampah yang akan dibakar. Prinsip kerja alat pembakar sampah ini adalah dengan menempatkan sampah pada ruang pembakaran, kemudian pembakaran awal dimulai dengan menyulut api pada potongan sampah yang mudah terbakar dan menempatkan pada kasa penyulut api. Hal tersebut dilakukan agar pembakaran merata. Kebutuhan udara selama pembakaran akan dipenuhi dengan masuknya udara melalui lubang udara yang telah disesuaikan dengan kebutuhan udara. Diharapkan pembakaran yang terjadi secara sempurna. B.1. PENDEKATAN RANCANGAN Instalasi alat pembakar sampah incinerator yang dirancang merupakan salah satu sistem pengelolaan sampah perkotaan terutama di parkantoran dalam hal ini dikhususkan pada Fateta IPB. Sampah perkantoran berupa sampah padat yang terdiri dari, kertas, daun kering, kayu, sisa makanan, plastik dan lain-lain. Proses Penentuan parameter perancangan Perancangan fungsional dan struktural Pembuatan Alat Penentuan parameter pengujian Pengujian unjuk kerja alat Analisa hasil unjuk kerja dan rekomendasi Selesai 12 pembakaran yang diharapkan merupakan proses pembakaran sempurna dan pembakaran habis. 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. Pembakaran yang berlangsung dalam alat pembakar sampah incinerator menghasilkan panas yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi alternatif. Untuk memanfaatkan panas tersebut maka dirancang alat penukar panas. Sistem ini dimanfaatkan untuk memanaskan air yang dialirkan melalui pipa. Sistem penukar panas yang terjadi adalah konduksi pada permukaan pipa dan konveksi paksa yang terjadi di aliran air dalam pipa. B.2. RANCANGAN FUNGSIONAL Alat pembakar sampah icinerator yang akan dirancang adalah alat pembakar sampah tipe batch. Dalam merancang incinerator hal-hal yang perlu dipertimbangkan adalah jumlah udara yang diperlukan dalam pembakaran, sistem pembakaran awal, jumlah sampah yang akan dibakar, serta bagaimana pengelolaan asap yang dihasilkan oleh pembakaran agar tidak mencemari lingkungan. Pada prinsipnya model alat pembakar sampah yang dirancang dapat dibagi menjadi 6 bagian yaitu, ruang pembakaran, kasa penyulut api, cerobong asap, lubang udara, sistem penukar panas, ruang pengendapan zat padat dan selang air masuk serta selang air keluar. Tabel 2. Rancangan Fungsional Alat Pembakar Sampah No Nama Bagian Fungsi 1 Ruang Pembakaran Tempat terjadinya pembakaran yang dilengkapi dengan sistem pemasukan dan pengeluaran hasil pembakaran. Pemasukan melalui bagian atas pembakaran dan pengeluaran melalaui bagian bawah ruang pembakaran 2 Kasa Penyulut Api Tempat penyulutan api pertama agar terjadi pembakaran sempurna 3 Cerobong Asap Tempat pengeluaran asap selama proses pembakaran berlangsung. Dirancang terpisah dari ruang pembakaran agar tidak mengganggu pemasukan sampah dan bahan padat yang terbawa asap dapat diendapkan terlebih dahulu 4 Lubang Udara Sebagai tempat masuknya udara yang dibutuhkan dalam pembakaran. Lubang udara terletak di bagian bawah ruang pembakaran dan terletak di dinding ruang pembakaran. 5 Sistem Penukar Panas Sistem pemanfaatan energi panas yang dihasilkan. Dalam desain ini menggunakan pipa yang dapat menerima panas melalui konduksi dan meneruskan ke aliran air dalam pipa melalui konveksi paksa. 6 Ruang Pengendapan Zat Padat Asap Ruang pengendapan zat padat asap ini berfungsi untuk membuat asap mengalami siklonisasi sehingga zat-zat padat asap mengalami pengendapan di ruang ini. Ruangan ini juga dilengkapi dengan pinti masukan dan pintu keluaran yang dapat digunakan untuk memanfaatkan panas yang ada pada ruangan ini. 13 B.3. RANCANGAN STRUKTURAL Pembakar sampah incinerator yang akan dirancang memiliki 6 bagian yaitu, ruang pembakaran, kasa penyulut api, cerobong asap, lubang udara, sistem penukar panas, dan ruang pengendapan zat padat. B.3.1. Ruang Pembakaran Sampah yang dihasilkan oleh Rukun Tetangga dalamperumahan perkotaan selama sehari sejumlah 239 liter. Dengan asumsi setiap kapita menghasilkan sampah sebesar 2.39 liter hari dan terdapat 20 rumah dalam satu RT dimana masing-masing rumah terdapat 4-5 orang, maka volume ruang pembakaran yang dibutuhkan sebesar: Dari hasil tersebut maka ukuran ruang pembakaran adalah 70 x 70 x 60 cm. Dinding ruang pembakaran tersebut dibuat dengan menggunakan plat esier dengan ketebalan 2 mm agar ketika ruang pembakaran tersebut dipenuhi oleh sampah bentuk ruang pembakaran tidak mengalami perubahan. Sedangkan bagian lantai diunakan plat esier dengan ketebalan 5 cm agar tidak mudah terkikis selama proses pembakaran. B.3.2. Kasa Penyulut Api Kasa penyulut api ini digunakan sebagai tempat peyulutan api pertama sehingga diharapkan pembakaran dapat terjadi dengan sempurna. Kasa penyulut api berdiameter 100 mm dan tinggi 500 mm. Hal tersebut diharapkan dapat menyebabkan pembakaran sempurna yang merata di setiap bagian dari ruang pembakaran. Kasa yang digunakan adalah kasa baja agar tidak mudah rusak pada suhu tinggi selama pembakaran. Kasa pembakaran ini berbentuk tabung dan diletakkan di tengah-tengah ruang pembakaran aga pembakaran awal yang terjadi merata sehingga menyebabkan pembakaran selanjutnya dapat menyebar ke segala arah. . B.33. Cerobong Asap Cerobong asap sebagai tempat pengeluaran asap ini terpisah dari bagian ruang pembakaran. Selain itu juga terdapat sekat pemisah antara bagian ruang pembakaran dan cerobong asap hal tersebut dimaksudkan agar terjadi pengendapan material- material berat yang terkandung dalam asap. Cerobong asap ini dirancang dengan diameter 150 mm dan tinggi 1800 mm. Cerobong asap dibuat dengan menggunakan plat seng dengan ketebalan 1.5 mm. Hal tersebut dilakukan agar asap yang keluar tidak mengganggu lingkungan sekitar. B.3.4. Lubang Udara Lubang udara sebagai tempat masuknya oksigen yang dibutuhkan selama pembakaran memiliki peran sentral untuk menghasilkan pembakaran yang sempurna. Lubang udara ini dapat didekati dengan kebutuhan udara selama pembakaran yang dihitung dengan jumlah C sebesar 15-30 dan H sebesar 2-5 Pichtel, 2005 ⁄ 14 Laju pembakaran B bt dapat dihitung melalui perbandingan bobot bakar yang akan dibakar m dengan waktu pembakaran t. Diasumsikan massa jenis sampah sebesar 100kgm 3 , Maka bobot sampah akan bernilai 25 kg kgjam Debit udara yang yang dibutuhkan untuk pembakaran dapat dihitung dengan mengalikan jumlah kebutuhan udara minimum dengan laju pembakaran. ⁄ ⁄ Menurut Abdullah et al. 1998 debit udara pada proses perancangan untuk pembakaran perlu ditambahkan kelebihan udara sebesar 40 dari total debit udara yang dibutuhkan secara teoritis. ⁄ Dengan perhitungan pada Lampiran 6. kecepatan udara sebesar 1.105 mdetik maka dibutuhkan luasan lubang sebesar: Lubang udara didesain dengan satu jenis lubang dengan diameter lubang sebesar 0.02 m maka dalam incinerator yang akan di desain memiliki lubang sebanyak 21 buah. Lubang terletak di bagian bawah dan dinding ruang pembakaran. Jumlah lubang yang berada di bawah ruang pembakaran sebanyak 9 buah dan terdapat 4 buah lubang di dinding depan dan 6 buah di masing-masing dinding samping. Lubang udara tersebut diletakkan di berbagai sisi dikarenakan agar udara yang mengandung oksigen dapat masuk dari segala arah sehingga menyebabkan pembakaran yang merata dan sempurna. B.3.5 SISTEM PINDAH PANAS Pada rancangan alat pembakar sampah incinerator sistem pindah panas digunakan konveksi dan radiasi. Sistem pindah panas yang digunakan tanpa melalui fluida lain atau secara langsung. Pada rancangan kali ini digunakan untuk debit aliran sebesar 5 liter menit. Dengan kecepatan air dalam pipa sebesar 0.658 mdetik dengan diameter pipa sebesar 1.27 cm. Dengan suhu pemanasan pipa sebesar 100 o C, suhu air awal sebesar 27 o C dan suhu air hasil pemanasan yang diinginkan sebesar 40 o C maka dalam mendesain panjang pipa didekati dengan: 1. Suhu rata-rata 2. Bilangan Reynold Melalui nilai suhu rata-rata, ddapatkan nilai v = 0.43385 X 10 -6 m 2 detik dan nilai Pr adalah 2.6865 Heldman dan Singh, 2009, bilangan Reynold dapat diketahui dengan: 3. Nilai Stanton Nilai Stanton dapat dicari dengan persamaan berikut: 15 4. Panjang Pipa Panjang pipa dapat didekati dengan persamaan berikut: Pipa penukar panas ini diletakkan pada dinding ruang pembakaran agar pipa-pipa tersebut tidak mengganggu dalam proses pemasukan sampah. Selain itu, pipa-pipa tersebut juga dapat digunakan sebagai pelapis dinding agar panas tidak keluar ke lingkungan. B.3.6. RUANG PENGENDAPAN ZAT PADAT ASAP Ruang pengendapan zat padat didesain dengan ukuran 70 X 20X70. Ruang pengendapan zat padat asap ini dilengkapi dengan lubang pemasukan asap, cerobong yang masuk ke dalam ruang pengendapan zat padat asap, serta pintu masukan dan pintu pengeluaran bahan untuk memanfaatkan panas yang ada. Cerobong asap masuk ke dalam ruang pengendapan zat padat asap diharapkan dapat membuat cyclone pada asap sehingga zat padat asap tidak menuju cerobong namun mengendap pada ruangan ini.

C. UJI UNJUK KERJA ALAT PEMBAKAR SAMPAH INCINERATOR