Optimasi Alat Pengolahan Limbah Polimer Pertanian Untuk Menghasilkan Bahan Bakar
64
Lampiran 1. Flow chart Penelitian
Mulai
Identifikasi Masalah
Studi Literatur dan Pengumpulan
informasi
Perancangan Fungsional
dan struktural
Analisa Teknik
Gambar Teknik
Tidak
Pabrikasi
Layak
Uji Alat
Ya
Analisis kebutuhan energi dan
Ekonomi
Sukses
Penulisan Laporan
Selesai
Universitas Sumatera Utara
65
Lampiran 2.
Tabel 2. Daftar Nilai Ketetapan
Nama
Densitas udara (55oC, kg/m3)
Viskositas dinamik udara
(kg/ms)
Nilai
Referensi
1,0624
(Gabe, 2015)
x (Enggineering Toolbox, 2010)
( ) 1,99
-5
10
Viskositas dinamik udara ( ) (35
o
C, kg/ms)
Konduktivitas termal udara (55oC,
W/m)
viskositas kinematik udara ( )
(m2/s)
Densitas udara (55oC, kg/m3)
Kecepatan udara (v) (m/s)
1,891
10-5
0,026
x (Gabe, 2015)
(Gabe, 2015)
16,754x1 (Gabe, 2015)
0-6
1,0759
(Gabe, 2015)
3
(Enggineering Toolbox, 2008)
Konduktivitas termal udara (55oC, 0,026
W/m)
Entalphy evaporation (hfg) (kJ/kg)
2369,8
Densitas udara (35oC, kg/m3)
Panas Spesifik udara (kcal/kg°C)
(Gabe, 2015)
(Enggineering Toolbox, 2008)
1,146
1,007
10-3
kapasitas panas besi carbon steel 60
201 (cp) kJ/kg.K
Densitas stainless steel 201( kg/m3) 2830
(Gabe, 2015)
x (Enggineering Toolbox, 2008)
Nilai bahan bakar (Tempurung
kelapa) (J)
Gravitasi (m/s2)
Konduktivitas Stainless steel (k)
W/moC
Berat jenis tempurung kelapa
( kg/liter)
x (Enggineering Toolbox, 2008)
182
105
9,81
273
0,4
(Enggineering Toolbox, 2008)
(Enggineering Toolbox, 2008)
(Gabe, 2015)
(Enggineering Toolbox, 2009)
(Enggineering Toolbox, 2011)
65
Universitas Sumatera Utara
66
Lampiran 3. Perhitungan Analisa Teknik Reaktor
1. a. Reaktor
Untuk
memperoleh diameter dari reaktor dapat menggunakan
rumus volume tabung pada Persamaan (32). Dengan massa yang kita
pakai adalah 2 kg pada penelitian ini. Dan massa jenis plastik cup
minuman “amoz” yang termasuk polipropilena dari hasil pengukuran
adalah 0,0597 gr/ml
0,0597 gr/ml
= 58626,46566 ml
cm3
Diameter reaktor yaitu 50cm maka diperoleh tinggi dari reaktor
adalah 30 cm menggunakan persamaan diatas. Jadi, vreaktor= 58626,46566
cm3, treaktor= 30cm dengan dreaktor = 50 cm.
Universitas Sumatera Utara
67
Lampiran 4. Analisis Teknik Kondensor
Data Perancangan
1. Sistem kondensasi
- Suhu gas masuk melalui pipa penghubung = 250 °C
- Suhu gas keluar yang diharapkan = 70 °C
- Suhu lingkungan = 30 °C
- Suhu air yang keluar dari kondensor = 40 °C
2. Dimensi pipa tembaga yang digunakan
- Diameter dalam = 1,14 cm
- Diameter luar = 1,27 cm
- Konduktivitas termal stainless steel = 237 W/m.°C (lihat tabel 2)
Perancangan Sistem Kondensasi
Bagian 1 : peristiwa yang terjadi di dalam kondensor merupakan peristiwa
kondensasi
suhu film Tf
.
Untuk mencari nilai h, kita harus memenuhi persamaan (12), di mana nilai
yang dibutuhkan pada karakteristik udara pada suhu 55oC dapat dilihat
pada tabel 2.
Tg-Tw = 70 oC - 30 oC = 40 oC
Konveksi pada kondensor adalah:
67,650 W/m2 K
67
Universitas Sumatera Utara
68
Bagian 2 : Perhitungan konduksi pada pipa kondensor (lihat Persamaan (3))
Bagian
3
:
konveksi
natural
yang
terjadi
pada
luar
kondenser
(lihat Persamaan (11))
Suhu film
Tf
.
Untuk mencari nilai Gr, kita harus memenuhi persamaan (8) di mana
karakteristik udara pada suhu 35 oC dapat dilihat pada Tabel 2.
Tg-Tw = 40 oC - 30 oC = 10 oC
Pada bagian luar kondenser terjadi konveksi natural, maka:
=
Kemudian diperoleh bilangan Nusselt (Nu) nya untuk aliran pipa dengan
jenis aliran turbulen dengan nilai 1,5 < Pr < 500 dan 3000 < Re < 106
Gr.Pr =1656.628, karena 103< Gr.Pr 0 artinya alat menguntungkan untuk digunakan/layak
NPV < 0 artinya alat tidak menguntungkan untuk digunakan
Maka,
Investasi
= Rp9.000.000
Nilai akhir
= Rp900.000
Suku bunga bank
= 4,75 %
Umur alat
= 5 tahun
Pendapatan
= penerimaan × jam kerja alat 1 tahun dengan asumsi alat
bekerja pada kapasitas penuh
= Rp8.300 /ml ×2160 jam/tahun
= Rp17.928.000/tahun
Pembiayaan
= biaya pokok × jam kerja alat 1 tahun
= Rp1811,66 /ml × 2160 jam/tahun
= Rp 3.913.185.6 /tahun
Cash in Flow 4,75 %
1. Pendapatan
= Pendapatan × (P/A, 4,75 %, 5)
2. Nilai akhir
= Rp 17.928.000× 4,333455
= Rp 77.690.181,24
= Nilai akhir × (P/F, 4,75 %, 5)
= Rp 830.000 × 0,7931
= Rp 658.273
79
Universitas Sumatera Utara
80
Jumlah CIF
= Rp78.348.454,24
Cash Out Flow 4,75 %
1. Investasi
= Rp 9.000.000
2. Pembiayaan
= Pembiayaan × (P/A, 4,75 %, n)
= Rp 3.876.441,4× 4,333455
= Rp 16.798.384,37
Jumlah COF
= Rp9.000.000 + Rp16.798.384,37
= Rp25.798.384,37
NPV 4,75 %
= CIF – COF
= Rp78.348.454,24– Rp25.798.384,37
= Rp52.550.069,87
Jadi besarnya NPV 4,75 % adalah Rp52.550.069,87 > 0 maka usaha ini
layak untuk dijalankan.
Universitas Sumatera Utara
81
Lampiran 12. Internal rate of return (IRR)
Internal Rate of Return (IRR) ini digunakan untuk memperkirakan
kelayakan lama (umur) pemilikan suatu alat atau mesin pada tingkat keuntungan
tertentu. Internal Rate of Return (IRR) adalah suatu tingkatan discount rate,
dimana diperoleh B/C rasio = 1 atau NPV = 0. Berdasarkan harga dari NPV = X
(positif) atau NPV = Y (negatif), dihitunglah harga IRR dengan menggunakan
rumus berikut :
Sukubunga bank paling atraktif (p)
= 4,75 %
Suku bunga coba-coba ( >dari p) (q) = 45 %
Cash In Flow 45 %
1. Pendapatan
= Pendapatan × (P/A, 45 %, 5)
= Rp17.928.000 × 1,8755
= Rp33.623.964
2. Nilai akhir
= Nilai akhir × (P/F, 45 %,5)
= Rp 900.000 × 0,1560
= Rp 140.400
Jumlah CIF
= Rp 33.623.964+ Rp140.400
= Rp 33.764.364
Cash out Flow45 %
1. Investasi
= Rp 9.000.000
2. Pembiayaan = Pembiayaan × (P/A, 45 %, 5)
= Rp 16.154.608,45 × 1,8755
= Rp 30.292.968,15
Jumlah COF
= Rp 9.000.000 + Rp 30.292.968,15
81
Universitas Sumatera Utara
82
= Rp 39.297.968,15
NPV 45%
= CIF – COF
= Rp 33.764.364– Rp 39.297.968,15
= - (Rp5.533.604,15)
Karenanilai X dannilai Y adalah positif dan negatif, maka digunakan rumus:
=p%+
IRR
× (q% - p%)
= 4,75 % +
× (45% - 4,75 %)
= 4,75 % + (0,617 × 35,25 %)
= 26,49925%
Perbandingan alat lain
Alumni Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara Vovoandwivo
Mandatya melakukan penelitian yang sama, yaitu mendestilasi plastik limbah
polipropilena menjadi minyak tanah. Dengan bahan plastik sejumlah 1 kg, hasil
minyak tanah yang diperoleh yaitu 107 ml. Dengan berbahan bakar cangkang
kelapa sawit.
Universitas Sumatera Utara
83
Lampiran 13.Dokumentasi Bahan Penelitian
Gambar3.Potongan Aqua cup
Gambar4.Tempurung Kelapa
83
Universitas Sumatera Utara
84
Lampiran 14.Minyak Hasil Pirolisis
Gambar5. Volume minyak435 ml
Gambar6. Volume minyak455 ml
Gambar7. Volume minyak460 ml
Universitas Sumatera Utara
86
Lampiran 15.ResiduPirolisisPlastik
Gambar8.ResiduUlangan ke-1
Gambar9.ResiduUlangan ke-2
Universitas Sumatera Utara
87
Gambar 10.ResiduUlangan ke-3
87
Universitas Sumatera Utara
88
Lampiran 15. Gambar AlatPirolisis Pengolahan Limbah Polimer
Gambar 11.Gambar Alat
Universitas Sumatera Utara
89
Lampiran 16.
Gambar Alat Pengolahan limbah Polimer Pertanian Mandatya
(2015)
89
Universitas Sumatera Utara
90
Lampiran 17. Peningkatan Suhu
Tabel 10. Peningkatan Suhu
Waktu (menit)
Suhu (oC)
25
50
75
100
125
150
175
180
150
250
300
320
320
375
380
360
Tabel 11. Peningkatan Volume Minyak (ml)
Waktu (menit)
Jumlah minyak
(ml)
25
50
75
100
125
150
175
180
0
5
25
55
55
45
25
20
Universitas Sumatera Utara
91
Lampiran 18. Bunga Bank
91
Universitas Sumatera Utara
92
Lampiran 19. Desain Alat Pengolahan Limbah Polimer Cahyono (2016)
(Sumber: Cahyono, dkk., 2016)
Universitas Sumatera Utara
93
Lampiran 20. Desain Alat Pengolahan Limbah Budi Ismanto (2016)
(Sumber: Budi dan Ismanto, 2016)
93
Universitas Sumatera Utara
Lampiran 1. Flow chart Penelitian
Mulai
Identifikasi Masalah
Studi Literatur dan Pengumpulan
informasi
Perancangan Fungsional
dan struktural
Analisa Teknik
Gambar Teknik
Tidak
Pabrikasi
Layak
Uji Alat
Ya
Analisis kebutuhan energi dan
Ekonomi
Sukses
Penulisan Laporan
Selesai
Universitas Sumatera Utara
65
Lampiran 2.
Tabel 2. Daftar Nilai Ketetapan
Nama
Densitas udara (55oC, kg/m3)
Viskositas dinamik udara
(kg/ms)
Nilai
Referensi
1,0624
(Gabe, 2015)
x (Enggineering Toolbox, 2010)
( ) 1,99
-5
10
Viskositas dinamik udara ( ) (35
o
C, kg/ms)
Konduktivitas termal udara (55oC,
W/m)
viskositas kinematik udara ( )
(m2/s)
Densitas udara (55oC, kg/m3)
Kecepatan udara (v) (m/s)
1,891
10-5
0,026
x (Gabe, 2015)
(Gabe, 2015)
16,754x1 (Gabe, 2015)
0-6
1,0759
(Gabe, 2015)
3
(Enggineering Toolbox, 2008)
Konduktivitas termal udara (55oC, 0,026
W/m)
Entalphy evaporation (hfg) (kJ/kg)
2369,8
Densitas udara (35oC, kg/m3)
Panas Spesifik udara (kcal/kg°C)
(Gabe, 2015)
(Enggineering Toolbox, 2008)
1,146
1,007
10-3
kapasitas panas besi carbon steel 60
201 (cp) kJ/kg.K
Densitas stainless steel 201( kg/m3) 2830
(Gabe, 2015)
x (Enggineering Toolbox, 2008)
Nilai bahan bakar (Tempurung
kelapa) (J)
Gravitasi (m/s2)
Konduktivitas Stainless steel (k)
W/moC
Berat jenis tempurung kelapa
( kg/liter)
x (Enggineering Toolbox, 2008)
182
105
9,81
273
0,4
(Enggineering Toolbox, 2008)
(Enggineering Toolbox, 2008)
(Gabe, 2015)
(Enggineering Toolbox, 2009)
(Enggineering Toolbox, 2011)
65
Universitas Sumatera Utara
66
Lampiran 3. Perhitungan Analisa Teknik Reaktor
1. a. Reaktor
Untuk
memperoleh diameter dari reaktor dapat menggunakan
rumus volume tabung pada Persamaan (32). Dengan massa yang kita
pakai adalah 2 kg pada penelitian ini. Dan massa jenis plastik cup
minuman “amoz” yang termasuk polipropilena dari hasil pengukuran
adalah 0,0597 gr/ml
0,0597 gr/ml
= 58626,46566 ml
cm3
Diameter reaktor yaitu 50cm maka diperoleh tinggi dari reaktor
adalah 30 cm menggunakan persamaan diatas. Jadi, vreaktor= 58626,46566
cm3, treaktor= 30cm dengan dreaktor = 50 cm.
Universitas Sumatera Utara
67
Lampiran 4. Analisis Teknik Kondensor
Data Perancangan
1. Sistem kondensasi
- Suhu gas masuk melalui pipa penghubung = 250 °C
- Suhu gas keluar yang diharapkan = 70 °C
- Suhu lingkungan = 30 °C
- Suhu air yang keluar dari kondensor = 40 °C
2. Dimensi pipa tembaga yang digunakan
- Diameter dalam = 1,14 cm
- Diameter luar = 1,27 cm
- Konduktivitas termal stainless steel = 237 W/m.°C (lihat tabel 2)
Perancangan Sistem Kondensasi
Bagian 1 : peristiwa yang terjadi di dalam kondensor merupakan peristiwa
kondensasi
suhu film Tf
.
Untuk mencari nilai h, kita harus memenuhi persamaan (12), di mana nilai
yang dibutuhkan pada karakteristik udara pada suhu 55oC dapat dilihat
pada tabel 2.
Tg-Tw = 70 oC - 30 oC = 40 oC
Konveksi pada kondensor adalah:
67,650 W/m2 K
67
Universitas Sumatera Utara
68
Bagian 2 : Perhitungan konduksi pada pipa kondensor (lihat Persamaan (3))
Bagian
3
:
konveksi
natural
yang
terjadi
pada
luar
kondenser
(lihat Persamaan (11))
Suhu film
Tf
.
Untuk mencari nilai Gr, kita harus memenuhi persamaan (8) di mana
karakteristik udara pada suhu 35 oC dapat dilihat pada Tabel 2.
Tg-Tw = 40 oC - 30 oC = 10 oC
Pada bagian luar kondenser terjadi konveksi natural, maka:
=
Kemudian diperoleh bilangan Nusselt (Nu) nya untuk aliran pipa dengan
jenis aliran turbulen dengan nilai 1,5 < Pr < 500 dan 3000 < Re < 106
Gr.Pr =1656.628, karena 103< Gr.Pr 0 artinya alat menguntungkan untuk digunakan/layak
NPV < 0 artinya alat tidak menguntungkan untuk digunakan
Maka,
Investasi
= Rp9.000.000
Nilai akhir
= Rp900.000
Suku bunga bank
= 4,75 %
Umur alat
= 5 tahun
Pendapatan
= penerimaan × jam kerja alat 1 tahun dengan asumsi alat
bekerja pada kapasitas penuh
= Rp8.300 /ml ×2160 jam/tahun
= Rp17.928.000/tahun
Pembiayaan
= biaya pokok × jam kerja alat 1 tahun
= Rp1811,66 /ml × 2160 jam/tahun
= Rp 3.913.185.6 /tahun
Cash in Flow 4,75 %
1. Pendapatan
= Pendapatan × (P/A, 4,75 %, 5)
2. Nilai akhir
= Rp 17.928.000× 4,333455
= Rp 77.690.181,24
= Nilai akhir × (P/F, 4,75 %, 5)
= Rp 830.000 × 0,7931
= Rp 658.273
79
Universitas Sumatera Utara
80
Jumlah CIF
= Rp78.348.454,24
Cash Out Flow 4,75 %
1. Investasi
= Rp 9.000.000
2. Pembiayaan
= Pembiayaan × (P/A, 4,75 %, n)
= Rp 3.876.441,4× 4,333455
= Rp 16.798.384,37
Jumlah COF
= Rp9.000.000 + Rp16.798.384,37
= Rp25.798.384,37
NPV 4,75 %
= CIF – COF
= Rp78.348.454,24– Rp25.798.384,37
= Rp52.550.069,87
Jadi besarnya NPV 4,75 % adalah Rp52.550.069,87 > 0 maka usaha ini
layak untuk dijalankan.
Universitas Sumatera Utara
81
Lampiran 12. Internal rate of return (IRR)
Internal Rate of Return (IRR) ini digunakan untuk memperkirakan
kelayakan lama (umur) pemilikan suatu alat atau mesin pada tingkat keuntungan
tertentu. Internal Rate of Return (IRR) adalah suatu tingkatan discount rate,
dimana diperoleh B/C rasio = 1 atau NPV = 0. Berdasarkan harga dari NPV = X
(positif) atau NPV = Y (negatif), dihitunglah harga IRR dengan menggunakan
rumus berikut :
Sukubunga bank paling atraktif (p)
= 4,75 %
Suku bunga coba-coba ( >dari p) (q) = 45 %
Cash In Flow 45 %
1. Pendapatan
= Pendapatan × (P/A, 45 %, 5)
= Rp17.928.000 × 1,8755
= Rp33.623.964
2. Nilai akhir
= Nilai akhir × (P/F, 45 %,5)
= Rp 900.000 × 0,1560
= Rp 140.400
Jumlah CIF
= Rp 33.623.964+ Rp140.400
= Rp 33.764.364
Cash out Flow45 %
1. Investasi
= Rp 9.000.000
2. Pembiayaan = Pembiayaan × (P/A, 45 %, 5)
= Rp 16.154.608,45 × 1,8755
= Rp 30.292.968,15
Jumlah COF
= Rp 9.000.000 + Rp 30.292.968,15
81
Universitas Sumatera Utara
82
= Rp 39.297.968,15
NPV 45%
= CIF – COF
= Rp 33.764.364– Rp 39.297.968,15
= - (Rp5.533.604,15)
Karenanilai X dannilai Y adalah positif dan negatif, maka digunakan rumus:
=p%+
IRR
× (q% - p%)
= 4,75 % +
× (45% - 4,75 %)
= 4,75 % + (0,617 × 35,25 %)
= 26,49925%
Perbandingan alat lain
Alumni Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara Vovoandwivo
Mandatya melakukan penelitian yang sama, yaitu mendestilasi plastik limbah
polipropilena menjadi minyak tanah. Dengan bahan plastik sejumlah 1 kg, hasil
minyak tanah yang diperoleh yaitu 107 ml. Dengan berbahan bakar cangkang
kelapa sawit.
Universitas Sumatera Utara
83
Lampiran 13.Dokumentasi Bahan Penelitian
Gambar3.Potongan Aqua cup
Gambar4.Tempurung Kelapa
83
Universitas Sumatera Utara
84
Lampiran 14.Minyak Hasil Pirolisis
Gambar5. Volume minyak435 ml
Gambar6. Volume minyak455 ml
Gambar7. Volume minyak460 ml
Universitas Sumatera Utara
86
Lampiran 15.ResiduPirolisisPlastik
Gambar8.ResiduUlangan ke-1
Gambar9.ResiduUlangan ke-2
Universitas Sumatera Utara
87
Gambar 10.ResiduUlangan ke-3
87
Universitas Sumatera Utara
88
Lampiran 15. Gambar AlatPirolisis Pengolahan Limbah Polimer
Gambar 11.Gambar Alat
Universitas Sumatera Utara
89
Lampiran 16.
Gambar Alat Pengolahan limbah Polimer Pertanian Mandatya
(2015)
89
Universitas Sumatera Utara
90
Lampiran 17. Peningkatan Suhu
Tabel 10. Peningkatan Suhu
Waktu (menit)
Suhu (oC)
25
50
75
100
125
150
175
180
150
250
300
320
320
375
380
360
Tabel 11. Peningkatan Volume Minyak (ml)
Waktu (menit)
Jumlah minyak
(ml)
25
50
75
100
125
150
175
180
0
5
25
55
55
45
25
20
Universitas Sumatera Utara
91
Lampiran 18. Bunga Bank
91
Universitas Sumatera Utara
92
Lampiran 19. Desain Alat Pengolahan Limbah Polimer Cahyono (2016)
(Sumber: Cahyono, dkk., 2016)
Universitas Sumatera Utara
93
Lampiran 20. Desain Alat Pengolahan Limbah Budi Ismanto (2016)
(Sumber: Budi dan Ismanto, 2016)
93
Universitas Sumatera Utara