III. METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian dilakukan di halaman Laboratorium CNCCAM untuk pengam- bilan data. Selain itu Laboratorium Teknologi Mekanik, Bengkel Motor Modifi-
kasi Baja Motor dan Bengkel bubut las BRM adalah lokasi pabrikasi. Sedangkan jadwal kegiatan penelitian tersusun pada tabel 3.1.
Tabel 3 .1. Jadwal kegiatan penelitian
Kegiatan Juli
Agustus September
Oktober November
1 2
3 4
1 2
3 4
1 2
3 4
1 2
3 4
1 2
3 4
1 Studi Literatur
2 Perancangan
` 3
Pembelian alat dan bahan
4 Pembuatan PLTB
5 Eksperimen
6 Pembuatan laporan akhir
3.2. Alur Penelitian
Secara makro, pelaksanaan penelitian dijabarkan melalui flowchart dibawah :
Apakah rancangan sudah
benar ? Start
Perancangan 1. Gasifier downdraft
2. Siklon 3. Venturi scrubber
4. Rotary separator vvbdfffgnbgS
udi Studi literatur
1. Jurnal 2. Text book
A Sudah
Belum
Gambar 3.1 Flowchart penelitian
38
A
Penyediaan biomassa sekam padi, Pengadaan raw material,
pembelian tools dan peralatan pendukung
Apakah persiapan telah
selesai ? Sudah
Belum
Pabrikasi 1. Gasifier downdraft
2. Siklon 3. Venturi scrubber
4. Rotary separator
Apakah pabrikasi telah
selesai ? Sudah
Belum
Kalibrasi alat meliputi : 1. Laju aliran udara gasifikasi dengan
mengeset tegangan regulator pada dua blower dari 0-250 V.
2. Debit air scrubbing liquid pada venturi scrubber, dengan
memvariasikan tegangan pompa air melalui regulator dari 0-250 V
3. Laju aliran udara exhaust fan pada rotary separator, dengan
menyetel regulator dari 0-250V
Pencatatan data 1. Laju aliran udara gasifikasi
2. Debitlaju aliran air 3. Laju aliran udara exhaust fan
Apakah data sudah
mencukupi ? Sudah
B Belum
B Pengambilan data distribusi suhu di
gasifier 3 titik AFR yang berbeda
1. Temperatur pada zona pengeringan, pirolisis,
oksidasi, reduksi. 2. Temperatur pada dinding
gasifier untuk masing- masing zona diatas.
Sekaligus pengambilan data durasi gasifikasi, berat tar awal dan visualisasi
Dokumentasi data 1. Temperatur zona ;
f AFR 2. Berat tar awal ;
f AFR 3. Visualisasi flame ;
fAFR
Sudah Apakah
data sudah mencukupi ?
Belum
Menginstall gasifier dengan IGCS dan genset modifikasi ditambah
beban listrik untuk pengujian elektrikal.
Pengujian elektrikal PLTB dengan variasi tiga titik AFR yang berbeda.
Sekaligus berat tar sesudah treatment
Data Berat tar ; f AFR
Daya listrik ; f AFR
Apakah data sudah
mencukupi ? Belum
Sudah Pengolahan data menjadi grafik
C
Gambar 3.2 Flowchart penelitian Lanjutan
39
3.3. Perancangan PLTB
3.3.1. Perancangan Gasifier Downdraft
Langkah untuk mendesain gasifier downdraft dipaparkan sistematis pada flowchart
dibawah ini
C Grafik
1. Temperatur zona; f AFR 2. Berat tar awal; f AFR
3. Berat tar akhir ; fAFR 4. Daya listrik; f AFR
Analisa : 1. Distribusi temperatur zona
gasifikasi. 2. Kualitas syngas per AFR baik
sebelum dan setelah di treatment 3. Daya listrik yang mampu dibangkitkan
Kesimpulan
End
Gambar 3.3.
Flowchart penelitian Lanjutan
Start
Data awal 1. Menentukan kapasitas mesin asumsi
2. Menentukan putaran mesin asumsi 3. Menentukan efisiensi volumetrik mesin
A Menghitung volume hisap
bahan bakar oleh mesin Persamaan 3
Menggitung laju pemakaian bahan bakar
Persamaan 2
Gambar 3.4
Flowchart merancang gasifier
40
Mengacu pada flowchart, diasumsikan kapasitas mesin yang dipakai
adalah 2000 cc dengan putaran mesin 2000 rpm. Asumsi ini ditujukan agar diperoleh producer gas yang terbentuk dalam jumlah besar, dan sebagiannya
dapat dimanfaatkan untuk aplikasi termal. Disamping itu dengan nilai kapasitas mesin tersebut, akan didapatkan ukuran gasifier yang mendekati raw material
pemben-tuk gasifier yang sudah tersedia. Langkah pertama adalah menentukan laju produksi syngas yang disuplai
ke mesin. Dimana volume hisap mesin dapat dihitung dengan Persamaan 3 yaitu :
Menentukan dimensi 1. Menentukan ukuran throat Persamaan 1
2. Ketinggian penempatan nosel Gambar 2.6.b 3. Diameter fire box Gambar 2.6.c
4. Diameter penempatan melingkar nosel Gambar 2.6.c
5. Ukuran nosel Gambar 2.6.a
Pabrikasi Membuat blueprint desain
A
Apakah rancangan sudah
benar Belum
Sudah
End
Gambar 3.5.
Flowchart merancang gasifier Lanjutan
41
2 3
3 3
1 =
. . .
. .
2 4
1 =
. 2000 . 2000 cm
2 = 2 m min
= 120 m hr
s s
s s
V rpm N
D S
V rpm
V V
Sesuai rujukan literatur kondisi stoikiometri pada rasio udara – producer
gas adalah 1,1 : 1 [37]. Dengan kata lain kebutuhan udara untuk 1m
3
producer gas mencapai 1,1. Sehingga jika V
g
laju pemasukan bahan bakar, nilai pemasukan akan 2,1 V
g
dengan besarnya V
g
dihitung dari Persamaan 2 yaitu :
3
3
= . ; Dengan =
80 , maka 2,1
m 120
hr = 0,8 .
2,1 = 45,714 m hr
s g
g g
V V
f f
V V
Untuk beban perapian maksimum B
h
0,9 Nm
3
hr cm
2
, luasan throat A
h
dihitung dengan Persamaan 1 yaitu :
Apabila luasan throat dikonversikan kedalam bentuk lingkaran, maka diameter throat akan :
t 2
4 . =
4 . 50,79 cm =
= 8,04 cm
t t
t
A d
d d
g max
3 3
2 2
= m
45, 714 hr
= N m
0,9 ,
hr cm = 50,79 cm
t h
t t
V A
B A
A
42
Ketinggian bidang penempatan nosel h diatas penampang lingkaran throat dapat ditentukan melalui grafik pada Gambar 2.6.b. Didapatkan nilai hd
t
= 1,18 untuk d
t
= 80,4 mm, sehingga ketinggian penempatan nosel :
Kemudian diameter firebox d
f
dan diameter penempatan melingkar nosel d
r1
dapat ditentukan dari grafik pada Gambar 2.6.c. Melalui grafik diperoleh nilai d
f
d
t
= 3,2 dan d
r1
d
t
= 2,4. Maka nilai d
f
dan d
r1
adalah :
Melalui grafik pada gambar 2.6.a diasumsikan terdapat 5 nosel yang di- install
untuk menyuplai sejumlah udara yang diperlukan untuk gasifikasi. Berdasarkan grafik dengan acuan d
t,
rasio 100 A
m
A
t
adalah 6,2 maka luasan dan ukuran nosel sama dengan :
Dengan nosel berdiameter 6,3 mm, kecepatan hembusan udara yang dihasilkan dapat dihitung melalui grafik pada gambar 2.6.a sebesar 24,2 ms. Seluruh
dimensi tersebut diubah menjadi geometri seperti yang terlihat pada gambar 3.6. =3,1
=3,1 80,4 mm
= 249,24 mm
f t
f f
d d
d d
1 1
1
=2,3 =2,3
80,4 mm = 184,92 mm
r t
r r
d d
d d
=1,18 =1,18
80,4 mm = 94,872 mm
t
h d
h h
2 2
5 nosel
100 = 6,2
100 = 6,2 . 50,79 cm
3.148 cm 0, 629 cm = 6,3 mm
m t
m m
m
A A
A A
A
43
3.2.1.b. Perancangan Siklon Berdasarkan data awal pengujian dan penelusuran pustaka diperoleh data-data
untuk perhitungan siklon yang terangkum dalam Tabel 3.2
Gambar 3.6. Dimensi downdraft gasifier hasil rancangan
44
3.3.2. Perancangan Siklon
Urutan sistematik tahap perancangan siklon dituangkan kedalam flowchart dibawah ini.
Start
Data awal 1. Menentukan ukuran padatan asumsi
2. Menentukan efisiensi yang diinginkan 3. Menentukan jumlah siklon
4. Data kecepatan udara masuk asumsi 5. Suhu udara masuk siklon asumsi
6. Densitas dan viskositas prod.gas f T 7. Ukuran H
c
Menentukan dimensi siklon Persamaan pada Gambar 2.9
Menghitung D
p,th
Persamaan 4 Menghitung Efisiensi
Teoritis Persamaan 5
Apakah η
rancangan η teoritis
Tidak
Ya Menggambar blueprint
siklon Pabrikasi
End
Gambar 3.7. Flowchart mendesain siklon
45
Tabel 3.2.
Data parameter awal desain siklon
No Data yang ditentukan
Nilai Keterangan
1 Densitas padatan
389 kgm
3
Lihat Tabel 2.7 2
Densitas producer gas pada suhu 300
o
C 0,6179 kgm
3
Producer gas diasumsikan
gas ideal udara 3
Viskositas producer gas pada suhu 300
o
C 296,404 x 10
-7
kgms Producer gas
diasumsikan gas ideal udara
4 Diameter partikel abu sekam
padi 856
μm Lihat Tabel 2.7
4 Ukuran inlet siklon H
c
75 mm Direncanakan
5 Effisiensi yang direncanakan
98 Direncanakan
Mengacu nilai diameter outlet gasifier H
c
, seluruh dimensi dari siklon dapat dirancang menggunakan gambar 2.9 yaitu :
Perhitungan diameter partikel abu sekam padi yang terendapkan oleh siklon D
p,th
dan efisiensi teoritis untuk V
in
= 10 ms, ditentukan dengan memakai parameter sebagai berikut :
Diketahui : D
pi
= 850 μm = 0,85 mm B
c
= 1,75 in = 4,375 cm V
in
= 10 ms μ
= 296,404 x 10
-7
kgms ρ
p
= 389 kgm³
= 2 . = 2 . 75 mm
= 150 mm
= 4
150 mm =
4 = 37,5 mm
c c
c c
c c
c c
D H
D D
D B
B B
= 2
150 mm =
2 = 75 mm
2 . 2 . 150 mm
300 mm
c e
e e
c c
c c
D D
D D
L D
L L
=
8 150 mm
= 8
= 18,75 mm = 2 .
= 2 . 150 mm = 300 mm
c c
c c
c c
c c
D S
S S
Z D
Z Z
= 4
150 mm =
4 = 37,5 mm
C
c c
c
D J
J J
46
ρ
f
= 0,6179 kgm³ Jumlah putaran gas di dalam siklon diprediksi dengan bantuan grafik pada
gambar 2.7.b, dengan V
in
= 10 ms diperoleh N
s
= 2,5 kali. Selanjutnya seluruh nilai parameter diatas dimasukan ke persamaan 4, dan diperoleh nilai D
p,th
yaitu :
, 7
, 3
, 2
5 ,
9. . .
. .
kg 9 . 296,404 x 10
. 0,0375 m ms
kg m
. 2,5 . 10 . 389 0, 6179
s m
kg 0, 00001
s kg
30487,99 m s
1,8 x 10 m 18,11 m
c p th
s in
p f
p th
p th p th
B D
N V
D
D D
Nilai effisiensi teoritis dihitung menggunakan persamaan 7 :
,
856 m 18,11 m
47, 26
pi th
p th th
th
D D
Apabila hasil perhitungan diatas dicocokkan dengan gambar 2.8, nilai tersebut jauh diatas nilai D
p,i
D
p,th
pada sumbu y grafik. Maka dari itu diambil nilai single particle correction efficiency sebesar 99,9 untuk D
p,i
D
p,th
= 47,26. Nilai efisiensi ini masih diatas nilai efisiensi yang direncanakan, yang berarti
desain dapat diterima. Geometri dan dimensi siklon yang dirancang dapat dilihat pada gambar 3.8.
47
Gambar 3.8. Dimensi siklon separator hasil rancangan
48
3.3.3. Perancangan Venturi Scrubber
Langkah perancangan venturi scrubber dibuatkan ke dalam diagram alir seperti dibawah ini.
Gambar 3.9 Step by step perancangan venturi scrubber
Menggambar blueprint venturi scrubber
Pabrikasi
End Start
Data awal 1. Mengetahui kelembapan producer gas
2. Menentukan ukuran saluran masuk venturi 3. Menentukan kecepatan aliran prod.gas asumsi
4. Temperatur producer gas asumsi
Menghitung volume flow rate dan volume flow rate
pada temperatur standar persamaan 6 dan 7
Menghitung kondisi pada sisi masukan
1. mass flow udara kering dan uap air pada sisi masukan
Persamaan 2. Humidity ratio persamaan 9
Menghitung kondisi pada sisi luaran 1. mass flow uap air
Persamaan 10 2. Mass flow uap air yang
terevaporasi persamaan 11 3. Banyaknya makeup water
Persamaan 12
Menentukan dimensi 1. Menghitung
σ persamaan 13, Gambar 2.10.a 2. Menentukan d
cut
Gambar 2.10. 3. Menentukan scrubber power dan pressure drop
Gambar 2.10.c 4. Menentukan luas penampang throat persamaan 16
dan Gambar 2.10.d 5. Menentukan diameter thro at, panjang throat, dan
panjang diverging section
49
2 3
3
. 32,8 fts .
. 0,2 fts 4
1, 03 ft s = 61,8 ft min Q
V A
Q Q
Data awal yang harus diketahui dalam merancang venturi scrubber adalah mengetahui karakteristik producer gas yang akan dibersihkan. Berikut adalah
karakteristik producer gas hasil gasifikasi sekam padi [47] :
Kandungan kelembapan
H2O
: 25 Particulate loading
: 3 grainsscf Specific density of particulate
: 1,8 Semua satuan yang dipakai dalam perhitungan desain dalam satuan
inggris, untuk menyesuaikan referensi yang didapat. Selain itu data yang harus ditentukan untuk perancangan yaitu :
Volume flowrate Q :
Flowrate dihitung dengan menentukan kecepatan syngas masuk ke dalam
venturi dimana :
V = 10 ms = 32,8 fts
Ukuran saluran masuk venturi = diamater 2,5 inch = 0,2 ft Sehingga volume flowrate =
Pada bagian inlet venturi properties producer gas antara lain :
Volume flowrate Q :
Flowrate pada temperatur standar dihitung dengan menggunakan hukum
gas ideal seperti yang ditunjukan dalam persamaan 8 yaitu :
2 2
2 1
2 1
1 1
3 2
3 2
atau 70
460 61,8 ft min
350 460
46,15 ft min T
T V
V Q
Q T
T F
R Q
F R
Q
50
Mass flow udara kering dan uap air
Besarnya mass flow kedua data diatas dihitung melalui persamaan 9 :
2 2
H O H O
. . 1-
wv wv in
m in in
mole a
a in m in
in mole
MW m
Q V
MW m
Q V
Dimana MW
wv
= Berat molekul uap air = 18 MW
a
= Berat molekul udara kering = 29 V
mole
= Volume lb-mol udara = 385 ft
3
Sehingga
3
3
18 40,15 ft min . 25
385 0,54 lbmin
29 40,15 ft min . 1-25
385 2, 60 lbmin
wv in wv in
a in a in
m m
of water vapour m
m of dry air
Humidity ratio Humidity ratio
pada temperatur standar dihitung dengan persamaan 10:
0,54 2, 607
0, 2068
wv a
m m
Gas yang keluar dari outlet venturi sudah berada dalam keadaan jenuh RH 100 dengan asumsi temperatur luaran venturi 160
o
F. Dengan bantuan psy- chometric chart
, dapat ditentukan nilai humidity ratio untuk mengetahui besarnya air yang menguap saat berkontak dengan gas panas. Dengan mengetahui
51
banyaknya air yang menguap, kebutuhan makeup water dapat disediakan guna menutupi kekurangan air sebagai scrubbing liquid pada venturi.
Mass flow uap air sisi luaran
. lb wv
0, 26 . 2, 607 lbmin .
lb air 0, 678 lbmin
wv out out
a wv out
wv out
m w
m m
m
Mass flow uap air yang terevaporasi
0, 678 0,539 lbmin 0,1385 lbmin
wv evap wv out
wv in wv evap
wv evap
m m
m m
m
Banyaknya makeup water
2
0,1385 62, 4
0, 00221 0, 0176
wv evap wv evap
H O wv evap
wv evap
m Q
Q Q
cfm gpm
Langkah berikut adalah merancang ukuran venturi, dimana metode yang
digunakan adalah Calvert Cut Diameter. Dengan konstanta B=2,0 untuk venturi. Parameter awal yang mesti dicari yaitu ukuran partikel berikut standar deviasinya.
Ukuran rata-rata partikel dapat dilihat dari persentil diameter aerodinamis partikel ke-50 Disebut pula diameter partikel massa median. Standar deviasi dari
distribusi tersebut adalah rasio kumulatif fraksi massa partikel ke-84 dan ke-50 yang dihitung menggunakan persamaan 13 dimana :
84 50
d d
Nilai d
50
dan d
84
diketahui dengan membaca grafik pada gambar 2.10.a, dan didapatkan standar deviasinya adalah :
52
3
2 2
2
1 0,133
0,78 2
Dimana 1
1 22
ditentukan dari grafik pada gambar 2.10.d dimana 10 gal 1000acf
270 sec
72900 sec
Luas permukaan 1270 .
. .
g
g
lb ft w
L v
G v
ft v
ft throat
P A
L v
G
5,1 3
1, 7
Langkah selanjutnya menentukan d
cut
melalui bantuan gambar 2.10.b, dengan efisiensi koleksi
d
untuk partikel 5 µm yaitu 0,99 sesuai tabel 2.8 sehingga :
1, 7 1
1 0,99 0, 01
d
Pt Pt
Berdasarkan grafik diperoleh nilai d
cut
d
50
= 0,25 dan d
50
=3 maka d
cut
adalah 0,75. Nilai d
cut
kemudian dicocokkan terhadap garis gas atomized spray pada grafik di Gambar 2.10.c, guna mengetahui scrubber power dan pressure drop. Berdasarkan
grafik didapatkan nilai power = 3 hp per 1000 ft
3
min dan pressure drop = 9 in.H
2
O. Selanjutnya menentukan luas permukaan throat melalui persamaan 14:
1 0,133
0,78 2
1270 . .
.
g
P A
L v
G
1 0,133
0,78 2
1270 . 9 1
72900 . . 10
22 0, 015 ft
A A
53
Untuk mengoptimalkan presure recovery, panjang throat dibuat 3 kali lebar throat dan tinggi diverging section 4 kali lebar throat. Karena bentuknya
rec-tangular apabila diambil ukuran lebar = 37 mm, sehingga panjang throat = 3
x 37 mm =111 mm, dan tinggi diverging section = 4 x 37 mm = 148 mm. Terakhir ukuran ventury scrubber yang sudah didapatkan dibuat menjadi geometri seperti
yang terlihat pada gambar 3.11.
3.3.4 Perancangan Rotary Separator
Tahapan mendesain rotary separator dijelaskan secara rinci sesuai flowchart
yang ada di gambar 3.10 dibawah ini.
Sesuai petunjuk flowchart, parameter awal yang harus ditentukan nilainya
untuk perancangan separator ini ditabulasikan pada tabel 3.3.
Start
A Menghitung kecepatan settling
sentrifugal Persamaan 15 Data awal
1. Menentukan ukuran padatan asumsi 2. Densitas padatan
3. Data kecepatan udara masuk asumsi 4. Suhu udara masuk siklon asumsi
5. Densitas dan viskositas prod.gas f T 6. Ukuran inlet separator H
c
Menentukan dimensi separator Dc
dan Lc Persamaan pada Gambar 2.9
A
Menggambar blueprint rotary separator
Pabrikasi
End
Gambar 3.10. Tahapan merancang rotary separator
54
Tabel 3.3.
Data parameter awal rotary separator
No Data yang ditentukan
Nilai Keterangan
1 Densitas padatan
389 kgm
3
Lihat Tabel 2.7 2
Densitas producer gas pada suhu 40
o
C 1,118 kgm
3,
Producer gas diasumsikan
gas ideal udara 3
Viskositas producer gas pada suhu 40
o
C 190,736 x 10
-7
Nsm
2
Producer gas diasumsikan
gas ideal udara 4
Diameter partikel abu sekam padi
856 μm
Lihat Tabel 2.7 5
Ukuran inlet separator H
c
120 mm Direncanakan
6 Kecepatan alir masuk producer
gas 5 ms
Disesuaikan dengan daya exhaust fan
yang dipakai
Vessel pada rotary separator didesain berbentuk tabung dengan saluran
masuk dilengkapi exhaust fan. Exhaust fan dipakai untuk mengkondisikan producer gas
pada kecepatan tangensial yang cukup untuk memisahkannya dari pengotor. Selain sebagai separator, vessel difungsikan juga untuk media deposit
producer gas bersih yang siap dimanfaatkan langsung untuk pembangkitan daya.
Dengan memakai panduan ukuran proporsional siklon, diperoleh dimensi separator
seperti dibawah ini :
Karena fungsinya ganda, tinggi separator L
c
ditambahkan menjadi 600 mm untuk menampung producer gas dalam jumlah yang lebih banyak. Setelah
didapatkan dimensi diameter dan tinggi separator, dilanjutkan menghitung kecepatan settling sentrifugal yang terjadi didalam separator memakai persamaan
15.
2. 2 . 240mm
480 mm
c c
c c
L D
L L
2. 2 . 120mm
240 mm
c c
c c
D H
D D
55
1 2
1 2
7 2
6 2
3
18. . -
18. . 190,736 x 10 Nsm 856 x 10 m
kg m
9,81 389- 1,118
s m
8, 09 ms
t p
f p
t
t
V d
g V
V
Nilai V
t
dipakai sebagai acuan pemilihan exhaust fan untuk pembentuk aliran paksa pada sistem rotary separator ini.Berdasarkan data diatas, dimensi dan
geometri rotary separator dituangkan dalam gambar 3.12.
56
Gambar 3.11.
Dimensi rancangan venturi scrubber
57
Gambar 3.12.
ukuran dan geometri rotary separator
58
3.4. Fabrikasi PLTB
Fabrikasi PLTB terbagi dalam beberapa tahapan meliputi pembuatan gasifier downdraft
, siklon separator, ventury scrubber, dan rotary separator. Proses manufaktur yang terlibat antara lain :
1. Cutting Pemotongan material dengan gerinda potong dan cutting torch 2. Turning Pembubutan komponen
3. Drilling Pengeboran lubang-lubang baut dan lainnya 4. Welding Penyambungan komponen dengan SMAW atau las karbit
5. Forming Pembentukan komponen melalui penempaan 5. Grinding Penghalusan permukaan komponen
6. Painting Pengecatan komponen untuk menghindari korosi Tahap pertama yaitu pembuatan gasifier downdraft, dengan beberapa
komponen penting didalamnya yaitu: tabung shield, tabung core yang terdapat saluran tirus, throat, tabung zona reduksi, nosel penyuplai udara gasifikasi, dan
grate dasar reaktor untuk pembuangan debu. Pembuatan saluran tirus seperti
yang ditunjukan pada gambar 3.6, dilakukan dengan cara penempaan plat baja karbon rendah berukuran tebal 6 mm yang dipotong sesuai pola tirus menggu-
nakan kertas karton. Throat berukuran ϕ 115 mm tinggi 80 mm dibuat dari pipa
mild steel tebal 8 mm yang tahan pada temperatur tinggi. Material ini selain
efisien juga mudah didapat. Tabung core, saluran tirus, throat, tabung zona reduksi disambung menggunakan las SMAW mengacu pada gambar 3.6.
Setelah itu tabung core dilubangi untuk dudukan nosel. Raw material nosel adalah poros pejal baja karbon rendah ukuran
ϕ 34 inch yang dibubut ϕ 19 mm dan dibor ditengahnya
ϕ 9 mm. Nosel kemudian dipasangkan pada 5 lubang
59
yang dibor ϕ 19 mm pada tabung core. Untuk saluran pemasok udara ke nosel,
dibuatkan selubung pada core berbahan plat 3 mm dengan satu saluran masukan udara yang bercabang menjadi lima saluran masuk ke nosel menuju ke dalam
throat . Selain itu pada tabung core, dibuatkan lubang di setiap zona gasifikasi
tembus sampai tabung shield dengan ukuran ϕ 8 mm. Lubang tersebut difungsikan
celah untuk mengukur temperatur pada zona pengeringan, pirolisis, oksidasi, dan reduksi saat gasifikasi. Agar producer gas tidak merembes keluar, pada tabung
shield , 4 lubang tersebut di-tapping dan dipasangkan baut.
Gambar 3.13. Pembuatan tabung core
Selain itu pada tabung shield ϕ 11 inch, dibuatkan flange ϕ 320 mm dari
plat 4 mm pada bagian atas dan bawah tabung yang dipasangkan tutup bawah. Flange
sekaligus dibuatkan pada saluran luaran producer gas agar perangkat IGCS mudah di split-up.
FT UNILA
Rachmat Cahaya Putra – Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Lampung
Tugas Akhir 2012
a. Pemotongan tabung core sesuai dimensi yang ditentukan b. Pengeboran lima lubang pada tabung core
c. Pembuatan bagian throat dengan ditempa d. Merapihkan kerucut
e. Tabung core siap disatukan f. Menyesuaikan diameter nosel agar pas dilubangnya
g. Mengelas selubung saluran udara di tabung core
a
b
c d
e g
f
60
Gambar 3.14. Grate, penutup gasifier, landasan penutup
Gambar 3.15.
Rangkaian pengerjaan siklon Grate
dari plat ϕ 200 mm setebal 3 mm adalah dasar dari reaktor yang
fungsinya untuk meletakan biomassa, sekaligus perangkat untuk membuang abu sisa gasifikasi melalui lubang yang dibor
ϕ 10 mm sebanyak 100 buah. Grate dipasang bergantung menggunakan rantai yang dikaitkan ke tabung shield. Untuk
membuang abu, grate diguncangkan dengan tongkat pengayun dari luar gasifier.
FT UNILA
Rachmat Cahaya Putra – Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Lampung Tugas Akhir 2012
FT UNILA
Rachmat Cahaya Putra – Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Lampung Tugas Akhir 2012
a. Pembuatan flens siklon b. Penempaan raw material untuk cone
c. Cone siap di las d. Pengelasan barrel, cone, beserta semua flens siklon
e. cone dan barrel yang belum digabung f. Siklon yang telah selesai di fabrikasi
a
b c
d f
e
61
Penutup gasifier dibuat model buka tutup tanpa engsel, dan dikunci menggunakan sistem press lengan putar berulir. Model ini dipilih ketimbang engsel karena,
sistem engsel rentan terdeformasi, yang membuat penutup tidak dapat menutup sempurna. Landasan penutupnya dibuat dari plat
ϕ 320 mm, tebal 4 mm, dan mempunyai lubang
ϕ 200 mm yang dibubut chamfer 3 mm x 45
o
dipinggirnya. Siklon terbagi atas tutup, barrel, dan cone. Barrel dibentuk dari raw
material pipa baja berukuran
ϕ 6 inch, yang dipotong sepanjang 30 cm. Sekitar 2 cm dari permukaan atas barrel, dilubangi pada permukaan luarnya sebagai saluran
masuk producer gas secara tangensial kedalam siklon. Saluran masuk dibuat dari plat baja 3 mm dibentuk persegi panjang, sedangkan luaran producer gas terbuat
dari pipa ϕ 3 inch dirangkai seperti pada gambar 3.7. Bagian kerucut cone,
dibuat dari plat baja 2 mm dipotong mengikuti pola cone yang dibuka lebar. Selanjutnya plat ditempa berulang-ulang sampai terbentuk cone setinggi 30 cm
dan disatukan menggunakan las. Penutup siklon, barrel, cone disambung menggunakan flange yang diikat baut untuk memudahkan split-up dan perawatan.
Venturi scrubber dibuat dari raw material berupa lembaran plat baja setebal 3 mm. Untuk membuatnya, langkah pertama yang dilakukan adalah
menggambar pola venturi pada plat serupa tampak depan venturi seperti Gambar 3.10, dan dipotong sebanyak 2 buah. Berikutnya, memotong plat penutup samping
kiri dan kanan venturi. Seluruh potongan plat disatukan sehingga membentuk venturi scrubber
setengah jadi. Untuk meningkatkan ketahanan korosi pada plat baja, seluruh bagian venturi dilapisi epoxy kemudian dicat.
Untuk memasukan air ke dalam sistem venturi, dipakai sprayer yang dipasangkan di bagian atas venturi. Sprayer dipilih didasarkan atas kemam-
62
puannya menciptakan droplet air dengan ukuran yang sangat kecil, dimana akan memperluas permukaan kontak gas dengan air.
Gambar 3.16. Serangkaian pengerjaan venturi scrubber
Untuk perangkat ini, dipakai empat sprayer penyemprot hama pada
tanaman yang banyak dijual di pasaran. Mekanisme pengaliran air menuju sprayer,
memakai pipa ϕ 38 inch yang disusun datar yang dipararelkan dari satu
masukan. Air yang disemprotkan dan telah berkontak dengan producer gas, akan dibuang melalui dua katup 14 inch yang terletak pada bagian bawah venturi.
Walaupun sprayer rentan tersumbat oleh pengotor, namun sprayer relatif mudah dibersihkan karena dapat dibongkar pasang dari venturi dengan mudah. Selain itu,
pada venturi dibuatkan flange pada inlet-nya untuk menyambungkannya dengan siklon.
Rotary separator merupakan perangkat yang dirangkai atas exhaust fan
berukuran 12cm x 12cm dan vessel berwujud tabung. Exhaust fan difungsikan
FT UNILA
Rachmat Cahaya Putra – Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Lampung
Tugas Akhir 2012
a. Pemotongan pola venturi pada lembaran plat b. Pemotongan penutup samping siklon
c. Spray penyemprot air d. Katup 14 inch pembuang air
e. Pipa 38 inch penyalur air scrubbing liquid f. Venturi yang selesai di fabrikasi
g. Venturi scrubber + saluran menuju rotary separator
c a
b d
e
f g
63
untuk menghisap producer gas menuju vessel separator yang sekaligus media deposit producer gas. Prinsip kerjanya serupa dengan siklon, producer gas yang
dihisap exhaust fan mengalir masuk kedalam tabung separator secara tangensial dan membentuk pusaran disepanjang dinding tabung. Pusaran karena gaya
sentrifugal membuat pengotor yang dikandung producer gas terbanting ke dinding sehingga terpisah dari arus producer gas dan jatuh ke tempat penam-
pungan. Pada tempat penampungan dibuatkan saluran untuk membuang pengotor yang telah disaring.
Gambar 3.17.
Pembuatan rotary separator Vessel
dibuat dari bahan lembaran pelat baja ukuran 600 mm x 600 mm x 1,2 mm untuk tabung separator, selain itu untuk saluran masuk dibuat dari pelat
tebal 2 mm. Terakhir rotary separator, venturi scrubber, siklon digabungkan melalui flange yang diikat dengan baut menjadi satu unit perangkat yang
dinamakan integrated gas cleaning system IGCS. Pembangkitan energi listrik dilakukan dengan menggunakan satu set
generator + motor bensin empat langkah dengan kapasitas daya 1500 W. Penga-
FT UNILA
Rachmat Cahaya Putra – Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Lampung
Tugas Akhir 2012
a. Pembuatan tabung separator b. Pengukuran inlet separator
c. Pembuatan inlet separator d. Inlet separator yang telah di las
e. Tabung rotary separator f. Tabung rotary separator + Venturi scrubber
a
b c
d e
f
64
lihan bahan bakar bensin menjadi producer gas bersih syngas dilakukan dengan membuatkan saluran pipa Y
ϕ 1 inch dengan satu saluran untuk memasukan syngas
kedalam mesin, dan dapat dikontrol menggunakan katup 34 inch. Material yang dipakai untuk membuatnya yaitu pipa stainless steel
ϕ 1 inch dimana bahan tersebut lebih resistan terhadap korosi.
Gambar 3.18.
Memodifikasi saluran bahan bakar genset Apabila satu saluran digunakan untuk mengalirkan syngas, saluran yang
satunya lagi diperuntukan sebagai masukan oksigen yang terkandung pada udara, dan lajunya dikontrol memakai katup dengan ukuran yang sama. Untuk mema-
sangkan katup, ujung-ujung saluran dibubut ulir luar dengan tipe yang sama dengan ulir katup. Setelah itu, Pipa saluran ini dipasangkan langsung ke intake
manifold motor bensin dan diikat menggunakan baut.
FT UNILA
Rachmat Cahaya Putra – Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Lampung
Tugas Akhir 2012
Keterangan : a. Pipa saluran syngas dan oksigen
b. Dudukan pipa saluran ke intake manifold c. Pipa saluran siap dilas
d. Pipa mixing syngas + oksigen telah jadi dan dipasang ke genset
a b
c
d
65
3.5. Instalasi Peralatan