LAPORAN TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN TANGKI PEMANAS PADA DESTILATOR BIOETANOL DENGAN SISTEM CONTINUE BERKAPASITAS 5 LITERJAM UNTUK SKALA UMKM MUH RIZQI MAULANA 201454101

LAPORAN TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN TANGKI PEMANAS PADA

  

DESTILATOR BIOETANOL DENGAN SISTEM CONTINUE

BERKAPASITAS 5 LITER/JAM UNTUK SKALA UMKM

MUH RIZQI MAULANA 201454101 DOSEN PEMBIMBING Rochmad Winarso, S.T., M.T. Rianto Wibowo, S.T., M.Eng. PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MURIA KUDUS

  RANCANG BANGUN TANGKI PEMANAS PADA DESTILATOR BIOETANOL DENGAN SISTEM CONTINUE BERKAPASITAS 5 LITER/JAM UNTUK SKALA UMKM

  Nama mahasiswa : Muh Rizqi Maulana NIM : 201454101 Pembimbing : 1.

  Rochmad Winarso, S.T., M.T 2. Rianto Wibowo, S.T., M.Eng.

  

RINGKASAN

  Bioetanol adalah cairan yang dihasilkan dari proses fermentasi gula dari sumberkarbohidrat dengan bantuan mikroorganisme,Bioetanol merupakan bahan bakar yang dapat digunakan untuk menggantikan bahan bakar fosil. Dimana untuk proses produksi etanol sebagai bahan bakar diperlukan adanya kapasitas yang bisa mencukupi kebutuhan tersebut. Destilator sebagai pengolah bioethanol diperlukan adanya tangki pemanas yang dapat digunakan sebagai proses penguapan dalam skala besar. Metode yang digunakan meliputi studi literatur, proses perancangan, proses manufaktur. Pada hasil penelitian telah dibuat tangki pemanas dengan sistem otomatis dan memiliki kapasitas 25 liter dengan dimensi tangki pemanas

  continue

  meliputi tinggi tangki 675mm dan diameter 400mm. Hasil etanol yang didapatkan sebanyak 2,35 liter/jam dengan tingkat kemurnian etanol 91%. Kata kunci :bioetanol, destilator, tangki pemanas, kapasitas

  

DESIGN OF HEATING TANK DESIGN IN BIOETHANOL DESTILATOR

WITH 5 LITER / HOUR CAPACITY CONTINUE SYSTEM FOR UMKM

SCALE

  Student Name : Muh Rizqi Mualana Student Identity Number : 201454101 Supervisor : 1.

  Rochmad Winarso, S.T., M.T 2. Rianto Wibowo, S.T., M.Eng

  

ABSTRACT

Bioethanol is a liquid produced from the fermentation process of sugar from

carbohydrate sources with the help of microorganisms, Bioethanol is a fuel that can

be used to replace fossil fuels. Where to process the production of ethanol as a fuel

there is a need for a capacity that can meet these needs. Destilator as a bioethanol

processor requires a heating tank that can be used as a large-scale evaporation

process. The method used includes literature study, design process, manufacturing

process. The results of the research have made a heating tank with an automatic

continue system and has a capacity of 25 liters with the dimensions of the heating

tank covering a tank height of 675mm and a diameter of 400mm. The results of

ethanol obtained were 2.35 liters / hour with an ethanol purity level of 91%.

  Keywords: bioethanol, destilator, heating tank, capacity

KATA PENGANTAR

  Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT, akhirnya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul ” Rancang Bangun Tangki Pemanas Destilator Bioetanol Dengan Sistem Continue

  5 Liter/Jam Untuk Skala UMKM”, dapat terselesaikan. Skripsi ini merupakan syarat yang harus dipenuhi dalam rangka mencapai derajat Sarjana Program Studi S1 Teknik Mesin Universitas Muria Kudus

  Dalam proses penyelesaian laporan ini, banyak pihak yang telah membantu, baik secara langsung maupun secara tidak langsung, secara materi, moral, maupun scara spiritual. Untuk itu pada kesempatan ini penulis mengucapkan rasa terima kasih dan hormat yang sebesar-besarnya :

  1. Allah SWT yang telah memberi kesehatan dan kekuatan untuk menyelesaikan tugas akhir ini.

  2. Keluarga tercinta yang telah memberikan dukungan dan memberikan kasih saying yang tak terbatas.

  3. Bapak Rochmad Winarso, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing I yang sabar membimbing penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

  4. Bapak Rianto Wibowo, S.T., M.Eng.selaku dosen pempimbing II dan sebagai Kaprogdi Teknik Mesin yang sabar membimbing dalam penyusunan laporan.

  5. Bapak Qomaruddin, S.T., M.T. selaku dosen penguji yang telah memberikan masukan pada laporan akhir ini.

  6. Bapak Bachtiar Satya Nugraha, S.T., M.T. selaku dosen penguji yang telah memberikan masukan pada laporan ini.

  7. Tim destlator yang telah memberikan dukungan serta masukan

  8. Rekan rekan mahasiswa yang telah banyak membantu sehingga terselesaikanlah laporan ini Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan laporan akhir ini masih terdapat kekurangannya.Oleh karena itu penulis mengharap kritik dan saran dari pembaca yang bersifat membangun demi terciptanya laporan yang lebih baik.

  Kudus, 03 Mei 2018 Penulis

  DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL. ................................................................................................... i

HALAMAN PERSETUJUAN. .................................................................................. ii

HALAMAN PENGESAHAN. ................................................................................... iii

PERNYATAAN KEASLIAN. ................................................................................... iv

ABSTRAK. ................................................................................................................. vi

ABSTRACT. .............................................................................................................. vii

KATA PENGANTAR. .............................................................................................. vii

DAFTAR ISI. ............................................................................................................... x

DAFTAR GAMBAR. ................................................................................................ xii

DAFTAR TABEL. ................................................................................................... xiii

DAFTAR SIMBOL. .................................................................................................. xv

DAFTAR LAMPIRAN. ........................................................................................... xvi

DAETAR SINGKATAN. ....................................................................................... xvii

  BAB I PENDAHULUAN

  1.1 Latar Belakang. ................................................................................................. 1

  1.2 Perumusan Masalah. ......................................................................................... 2

  1.3 Batasan Masalah. .............................................................................................. 3

  1.4 Tujuan. .............................................................................................................. 3

  1.5 Manfaat. ............................................................................................................ 3

  BAB II TINJAUAN PUSTAKA

  2.1 Bioetanol. .......................................................................................................... 4

  2.2 Destilasi. ............................................................................................................ 4

  2.3 Destilator. .......................................................................................................... 7

  2.3.1 Tangki Pemanas. ............................................................................................... 8

  2.3.2 Komponen Tangki Pemanas. ............................................................................ 9

  2.4 Refiks. ............................................................................................................. 13

  2.5 Kondensor. ...................................................................................................... 14

  2.6 Bahan Bakar Tangki Pemanas. ....................................................................... 15

  2.7 Pompa. ............................................................................................................ 17

  2.8 Perhitungan Perencanaan Tangki Pemanas..................................................... 17

  2.8.1 Perhitungan Volume Tangki Pemanas. ........................................................... 17

  2.8.2 Perhitungan Uap Tangki Pemanas. ................................................................. 18

  2.8.3 Perhitungan Waktu Penyulingan. .................................................................... 18

  2.8.4 Perhitungan Kalor Total. ................................................................................. 18

  2.8.5 Perhitungan Bahan Bakar................................................................................ 19

  2.8.6 Perhitungan Bejana Tekan. ............................................................................. 20

  2.9 Proses Manufaktur. ......................................................................................... 27

  2.9.1 Pengukuran. .................................................................................................... 28

  2.9.3 Proses Pengeboran. ......................................................................................... 32

  2.9.4 Proses Penyambungan. ................................................................................... 33

  2.9.5 Proses Pengeboran. ......................................................................................... 37

  BAB III METODOLOGI PENELITIAN

  3.1 Alur Penelitian. ............................................................................................... 40

  3.2 Studi Lapangan. .............................................................................................. 41

  3.3 Studi Literatur. ................................................................................................ 41

  3.4 Analisa Kebutuhan. ......................................................................................... 41

  3.5 Proses Perencanaan. ........................................................................................ 42

  3.6 Simulasi Design .............................................................................................. 48

  3.7 Gambar Kerja. ................................................................................................. 48

  3.8 Proses Manufaktur. ......................................................................................... 48

  3.9 Pengujian Tangki Pemanas. ............................................................................ 50

  BAB IV HASIL DAN PEPMBAHASAN

  4.1 Perencanaan Spesifik. ..................................................................................... 51

  4.2 Proses Perencanaan Tangki Pemanas. ............................................................ 51

  4.2.1 Proses Perencanaan Tangki Pemanas. ............................................................ 52

  4.2.2 Proses Kebutuhan Uap Tangki Pemanas. ....................................................... 53

  4.2.3 Proses Waktu Penyulingan. ............................................................................ 53

  4.2.4 Proses Kebutuhan Kalor. ................................................................................ 55

  4.2.5 Perhitungan Bahan Bakar................................................................................ 56

  4.3 Perhitungan Bejana Tekan Pada Tangki Pemanas. ......................................... 56

  4.4 Simulasi Design. ............................................................................................. 62

  4.5 Alat dan Bahan yang Dibutuhkan ................................................................... 65

  4.6 Proses Pembuatan. .......................................................................................... 66

  4.6.1 Pembuatan Tangki Pemanas. .......................................................................... 66

  4.6.2 Pembuatan Sekat Tangki ................................................................................. 81

  4.6.3 Pembuatan Sprayer. ........................................................................................ 84

  4.6.4 Proses Finishing. ............................................................................................. 85

  4.7 Pengujian Mesin. ............................................................................................. 86

  4.8 Biaya Pembuatan. ........................................................................................... 89

  4.8.1 Biaya Pembelian Bahan. ................................................................................. 89

  4.8.2 Biaya Tenaga Kerja. ........................................................................................ 90

  4.8.3 Total Biaya Pembuatan. .................................................................................. 91

  BAB V PENUTUP

  5.1 Kesimpulan. .................................................................................................... 91

  5.1 Saran. .............................................................................................................. 92

  DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN BIODATA PENULIS

  

DAFTAR GAMBAR

Gambar 3.3 Tangki Pemenas Destilator Konsep Pertama. ..................................... 44Gambar 2.23 Penitik. ................................................................................................ 31Gambar 2.24 Ragum. ................................................................................................ 31Gambar 2.25 Gerinda Tangan. .................................................................................. 32Gambar 2.26 Mesin Pengerolan. ............................................................................... 33Gambar 2.27 Proses Pengelasan. .............................................................................. 34Gambar 2.28 Proses Penggurdian. ............................................................................ 38Gambar 3.1 Diagram Alir Rancang Bangun. .......................................................... 40Gambar 3.2 Destilator Bioetanol Sistem Refluks. .................................................. 43Gambar 3.4 Tangki Pemanas Destilator Konsep Kedua. ........................................ 45Gambar 2.21 Jangka Sorong. .................................................................................... 30Gambar 3.5 Komponen-komponen Tangki Pemanas. ............................................ 47Gambar 4.1 Dimensi Tangki Pemanas. .................................................................. 51Gambar 4.2 Material Properties Stainless Steel 304. .............................................. 63Gambar 4.3 Von Mises Stress Pada Tangki Pemanas. ............................................ 63Gambar 4.4 Displacement Pada Tangki Pemanas. ................................................. 64

  Gambar 4.5

  Strain

  Pada Tangki Pemanas .............................................................. 65

Gambar 4.6 Dimensi Tabung. ................................................................................. 67Gambar 2.22 Penggores. ........................................................................................... 30Gambar 2.20 Mistar Baja. ......................................................................................... 29Gambar 2.1 Destilator. .............................................................................................. 8Gambar 2.11 Pompa Air. .......................................................................................... 17Gambar 2.2 Tangki Pemanas. ................................................................................... 9Gambar 2.3 Sekat Tangki Pemanas. ......................................................................... 9Gambar 2.4 Bubble Cap Tray . ................................................................................ 10Gambar 2.5 Valve Tray. .......................................................................................... 11Gambar 2.6 Sieve Tray . ........................................................................................... 11Gambar 2.7 Pipa Sprayer. ....................................................................................... 12Gambar 2.8 Menara Refluks. .................................................................................. 14Gambar 2.9 Kondensor. .......................................................................................... 15Gambar 2.10 Skematis bagian-bagian LPG. ............................................................. 16Gambar 2.12 Tebal Tabung Terhadap Kemungkinan Belah. ................................... 20Gambar 2.19 Mistar Siku. ......................................................................................... 28Gambar 2.13 Tebal Tabung Terhadap Kemungkinan Putus. .................................... 21Gambar 2.14 Gaya Terhadap Kemungkinan Belah. ................................................. 23Gambar 2.15 Gaya yang Menutus Bejana Tekan. .................................................... 24Gambar 2.16 Tegangan S

  1 (longitudinal) Pada Dinding Bejana Tekan. .................. 25

Gambar 2.17 Teganagn S

  2

  (cirumferential) Pada Dinding Bejana Tekan. ............... 26

Gambar 2.18 Mistar Gulung. .................................................................................... 28Gambar 4.7 Dimensi Kerucut Trepancung. ............................................................ 70Gambar 4.9 Dimensi Sekat. .................................................................................... 82Gambar 4.10 Dimensi Pipa Sprayer. ........................................................................ 85

  

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Perbandingan Tray. ............................................................................. 11Tabel 2.2 Spesifikasi Stainless Steel Tipe 304. ................................................... 13Tabel 2.3 Alat Perkakas yang Digunakan. .......................................................... 27Tabel 2.4 Klasifikasi Diameter Elektroda. .......................................................... 35Tabel 2.5 Tabel Bahan Arus dan Diameter Elektroda. ....................................... 35Tabel 2.6 Klasifikasi Elektroda Terhadap Kekuatan Tarik. ................................ 36Tabel 3.1 Aspek Teknis. ..................................................................................... 42Tabel 3.2 Data Output Simulasi. ......................................................................... 50Tabel 4.1 Koefisien Temperatur Stainless Stell304. ........................................... 58Tabel 4.2 Data Output Simulasi. ......................................................................... 86Tabel 4.3 Pengujian Tangki Pemanas. ................................................................ 87Tabel 4.4 Pengujian Destilator ............................................................................ 89Tabel 4.5 Biaya Pembelian Bahan. ..................................................................... 89Tabel 4.6 Biaya Tenaga Pengerjaan Alat ............................................................ 90Tabel 4.7 Biaya Total Pembuatan ....................................................................... 91

DAFTAR SIMBOL

  2

  Waktu pemotongan min 31,101

  c

  t

  l t Panjang penggurdian mm 30,100

  V f Kecepatan pemakanan mm/min 29,99

  22,60,64,68,76,87 N Putaran poros rad/min 22,62,66,72,74,78,85 f Gerak makan pemotongan mm/rad 28,98

  2

  12 A Luas lasan mm

  11,15,18 S Tebal plat mm

  2

  9,53,56 t b Tebal Tangki mm 10,11,47,48 d Diameter mm 11,12,19,20,27 P Tekanan N/m

  

Simbol Keterangan Satuan Nomor Persamaan

  V Volume mm

  Panas laten alkohol kJ 8,38,41 Σt

  ∆

  7.37.40

  Perubahan suhu ˚C

  ∆

  5 c Kalor jenis kJ 6,37

  4 Hi Entalpi awal kJ

  4 He Entalpi alkohol kJ

  1 G Kebutuhan uap kg/jam 3,36 Q Kalor kg/jam

  1,32,33,34 t Tinggi mm 2,32,33 r Jari-jari mm

  3

  Tegangan tarik N/m