Kamis, 12 Desember 2013

UJIAN AKHIR / FORMATIF 4 TEKNIK SEPEDA MOTOR
PRODI. TEKNIK OTOMOTIF, JURUSAN TEKNIK MESIN UNIMED


1. Sebutkan nama komponen pada gambar berikut dan jelaskan Fungsinya



2.  A. Sebutkan nama komponen pada gambar dibawah ini dan jelaskan fungsinya



    B. Jelaskan cara kerja sistem CVT pada sepeda motor Matic

Selamat Bekerja Semoga Sukses


Minggu, 19 Oktober 2008

ARTIKEL

PENGARUH PERSENTASE ARANG
TERHADAP KARAKTERISTIK PEMBAKARAN
BRIKET CANGKANG KEMIRI

Bisrul Hapis Tambunan
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Negeri Medan
Jl. Williem Iskandar Psr. V Medan
e-mail: bisrulhapis@gmail.com

Abstrak
Menipisnya cadangan energi fossil dunia pada umumnya dan Indonesia khususnya mengharuskan kita mencari sumber-sumber energi alternatif. Biomassa adalah salah satu energi alternatif yang berpotensi sangat besar di Indonesia. Salah satu diantaranya adalah cangkang kemiri yang merupakan limbah dari pemecahan biji kemiri, dimana dengan produksi 89.155 ton inti/tahun akan menghasilkan 207.958 ton cangkang/tahun.
Cangkang kemiri di briket dengan ukuran partikel < 1 mm, lalu dibakar pada alat uji pembakaran dengan variasi temparatur dindin tungku, kecepatan aliran udara, temperatur udara preheat, dan komposisi raw material biomassa dengan arang biomassa. Untuk masing-masing variabel diukur pengurangan massa dengan timbangan digital yang dihubungkan dengan komputer dengan RS232, Temperatur gas pembakaran dengan termokopel.
Dari segi laju pembakaran, energi yang dibangkitkan dan temperatur gas pembakaran, komposisi raw material terbaik adalah 75% raw material biomassa dengan 25% arang biomassa.

Kata-kata kunci: Biomassa, kemiri, arang, laju pembakaran.

Abstract
The decreased world fossil energy reserve, in general, and specifically in Indonesia requires us to find alternative energy resources. Biomass is one of alternative energies with great potential in Indonesia. One of it is candlenuts shell (Alaurites molucca) as the waste of candlenuts fruit, with the production of 89,155 tons/year will produce 207,958 tons shell/year.
Candlenuts shell are made into briquette with particle size < 1 mm, and then burnt in combustin test instrument with variations raw material composition of biomass and biomass charcoal. Mass reduction of each variable is measured using digital scale in clude RS232 that is connected to computer , burning gas temperature by using thermocouple.
In terms of burning rate, generated energy and gas temperature the best raw material composition is 75% of biomass raw material and 25% of biomass charcoal.

Key words: Biomass, Alaurites molucca, char coal, burning rate.

1. Pendahuluan
Potensi energi fossil Indonesia sudah sangat menipis, untuk jenis minyak misalnya dengan cadangan 9,1 miliar barel dan produksi 387 juta barel/tahun, hanya akan bertahan 23 tahun, gas dengan cadangan 185,8 TSCF dan produksi 2,95 TSCF, hanya akan bertahan 62 tahun dan batu bara 146 tahun (Priyanto, 2007).
Sementara beberapa jenis limbah biomassa memiliki potensi yang cukup besar seperti limbah ampas tebu, cangkang sawit, sampah kota dan juga cangkang kemiri (Aleurites molucca).
Gambar 1. Bagian-bagian buah kemiri (Amstrong, 2006).

Kemiri dalam bahasa Inggris disebut Candlenut banyak tumbuh di daerah NTT, Sulawesi dan sumatera. Berdasarkan data dari Departemen Pertanian produksi kemiri Nasional terus meningkat dari 74317 ton pada tahun 2000 menjadi 89155 ton pada tahun 2003 (Tabel 1). Kemiri mempunyai dua lapis kulit yaitu kulit buah dan cangkang, dari setiap kilogram biji kemiri akan dihasilkan 30% inti dan 70% cangkang.
Tabel 1. Luas Areal dan Produksi Perkebunan Rakyat di Indonesia (Departemen Pertanian, 2003).
Jenis Tanaman
Produksi (ton)
2000
2001
2002
2003
Kakao
363628
476924
511379
512251
Pinang
1680
2196
2730
2372
Kemiri
74317
77373
88481
89155


a. Tinjauan Pustaka
Beberapa peneliti terdahulu menyimpulkan bahwa beberapa parameter mempunyai pengaruh terhadap laju pembakaran briket biomassa maupun batubara. Dujambi (1999) telah meneliti pengaruh ukuran partikel batubara, temperatur udara preheat, temperatur dinding tungku, dan laju aliran udara. Hasil penelitian menunjukkan bahwa laju pembakaran akan turun seiring dengan kenaikan ukuran partikel, sebaliknya laju pembakaran akan meningkat seiring dengan kenaikan laju aliran udara, temperatur udara preheat, dan temperatur dinding tungku.
Saptoadi (2006) yang meneliti pengaruh ukuran partikel penyusun briket serbuk gergaji terhadap laju pembakaran menunjukkan bahwa semakin kecil ukuran partikel akan menurunkan laju pembakaran, hal ini disebabkan karena densitas briket menjadi lebih tinggi sehingga porositas menjadi lebih rendah dan difusi menjadi terhambat. Lu dkk (2006) meneliti pengaruh bentuk partikel pada kayu terhadap laju kehilangan massa yang menunjukkan bahwa partikel silinder near sphere mempunyai laju kehilangan massa lebih lambat dibanding silinder panjang dan silinder tipis (Gambar 2). Hal ini disebabkan perbandingan luas permukaan dan volume partikel yang lebih kecil, karena laju reaksi akan sangat dipengaruhi oleh luas permukaan partikel.
Gambar 2. Pengaruh bentuk partikel terhadap laju penurunan massa (Lu, 2006)

b. Landasan Teori
Mekanisme pembakaran bahan bakar padat melalui tahap-tahap sebagai berikut :
1) Pengeringan (drying)
Kesetimbangan energi pada partikel kecil menyatakan bahwa laju waktu perubahan energi dalam partikel sama dengan laju kalor untuk menguapkan air ditambah laju perpindahan kalor ke partikel melalui konveksi dan radiasi (Borman dan Ragland, 1998) :
(1)
dimana :
hfg = kalor laten penguapan per unit massa air
w = water
df = bahan bakar kering
Laju perpindahan panas ke partikel, q, tergantung dari temperatur latar dapur Tb, yang diasumsikan sama dengan temperatur gas sekelilingnya.
2) Devolatilisasi
Borman dan Ragland (1998) menyatakan laju devolatilisasi bahan bakar padat ditunjukkan dengan pendekatan persamaan reaksi orde pertama dengan konstanta laju Arrhenius :
(2)
dimana :


dengan pyr adalah pirolisis, mv = massa volatile matter, mp = massa partikel bahan bakar, mc = massa char, dan ma = massa abu.
3) Pembakaran Arang (char combustion)
Laju reaksi global dirumuskan dalam istilah laju reaksi massa arang per satuan luas permukaan luar dan per satuan konsentrasi oksigen di luar lapis batas partikel. Sehingga reaksi global bisa dituliskan sebagai berikut :
C + ½ O2 ® CO (3)
dimana permukaan karbon juga bereaksi dengan karbondioksida dan uap air dengan reaksi reduksi sebagai berikut :
C + CO2 ® 2CO (4)
C + H2O ® CO + H2 (5)
Reaksi reduksi (4) dan (5) secara umum lebih lambat daripada reaksi oksidasi (3), dan untuk pembakaran biasanya hanya reaksi oksidasi (3) yang diperhitungkan.



2. Metode Penelitian
a. Pengukuran Properties Biomassa

Metode pengukuran properties biomassa meliputi penentuan nilai kalor dan proximate analysis dilakukan dengan standar ASTM (Tabel 2). Pengukuran dilakukan di Lab. Energi Kayu Fakultas Kehutanan UGM.

Tabel 2. Metode Penentuan Properties Biomassa
Properties
Metode
Nilai Kalor
ASTM 2015
Kadar air/moisture (M)
ASTM D-3173
Volatile matter (VM)
ASTM D-3175
Kadar Abu (Ash)
ASTM D-3174
Fixed Carbon (FC)
ASTM D-3172

b. Diagram Alir Penelitian
MULAI

BIOMASSA
CANGKANG KEMIRI
DENGAN
KARBONISASI
TANPA
KARBONISASI (TK)
PEMBRIKETAN
VARIASI :
KOMPOSISI
ANALISIS HASIL
PROXIMATE ANALYSIS
UJI NILAI KALOR

PROXIMATE ANALYSIS
UJI NILAI KALOR

PENGURANGAN MASSA
SUHU GAS PEMBAKARAN


PENGUJIAN
SELESAI














Gambar 3. Diagram Alir Penelitian



3. Hasil dan Pembahasan
a. Proksimate Anaysis dan Uji Nilai Kalor
Proximate Analysis dilakukan sebanyak dua kali Sedangkan pengujian Nilai Kalor dilakukan tiga kali kemudian di ambil nilai rata-ratanya. Hasil pengujian tersebud dapat dilihat pada Tabel 4.

Tabel. 4. Hasil Proximate Analysis dan Uji Nilai Kalor
Propertis
Non karbonisasi
karbonisasi
Kadar Air (%)
9,54
5,35
Volatile (%)
48,75
8,73
Abu (%)
6,99
9,56
Karbon Terikat (%)
34,92
76,31
Nilai Kalor
(kal/gr)
5.245
7.810


b. Karaktersistik Pembakaran

Untuk mengetahui pengaruh dari penambahan Arang biomassa dalam briket, briket di cetak dengan campuran antara raw material biomassa dengan biomassa yang sudah di karbonisasi (arang). Dipilih lima komposisi yakni 100%:0%, 75%:25%, 50%:50%, 25%:75% dan 0%:100%, masing-masing briket dibakar pada Tw=400 oC, kecepatan udara 0,3 m/s tanpa preheat.
Dari hasil penelitian diketahui bahwa waktu pembakaran paling cepat terjadi pada briket dengan komposisi 75%:25% yakni 35 menit (Gambar 4).
Energi yang dibangkitkan juga terlihat optimal pada campuran 75%:25%, yakni 46,98 Watt (gambar 5.a). Penambahan arang memang akan menambah nilai kalor briket, namun pada penambahan diatas 25% akan memperlama waktu pembakarannya sehingga energi yang dibangkitkan dalam satuan Watt (Joule/detik) juga akan menjadi kecil.

Gambar 4. Grafik Waktu Pembakaran

Temperatur gas pembakaran tertinggi juga terjadi pada pembakaran briket dengan komposisi 75%:25% (Gambar 5.b), Hal ini menunjukkan bahwa penambahan arang yang optimal adalah 25%, karena dari grafik dapat dilihat bahwa penambahan arang diatas 25% justru menambah waktu pembakaran dan menurunkan laju pembangkitan energi dan menurunkan temperatur gas pembakaran.

(a)

(b)
Gambar 5. (a) Energi yang Dibangkitkan
(b) Temperatur Gas Pembakaran


4. Kesimpulan
Nilai optimal dari campuran adalah 75% raw material dengan 25% arang, karena pada persentase ini laju pembakaran, pembangkitan enrgi dan temperatur gas buang menunjukkan nilai optimal, apabila persentase arang ditambah terus akan memperlama waktu pembakarannya, menurunkan laju pembangkitan energi dan menurunkan temperatur gas pembakaran.

Daftar Pustaka
Amstrong, 2006, Tung oil, Candlenuts and kukui nut, www.Economic plant photographs.com
Borman, G.L., and Ragland, K.W., 1998, Combustion Engineering, McGraw-Hill Book Co., Singapore.
Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral (DESDM), 2004, Statistik Energi Indonesia.
Departemen Pertanian, Luas Areal dan Produksi Perkebunan Rakyat di Indonesia (Smallholder; Area and Production), Jakarta 2003.
Dujambi, S., 1999, Burning Rate of Single Large Coal Briquettes : An Investigation on The Effect of Size, Air Preheat, Furnace Wall Temperatur and Air Flow Rate, Thesis, Gadjah Mada University, Yogyakarta.
Lu, Hong, dkk, 2006, Comprehensive Study of Biomass Particle Combustion, 20th Annual ACERC Conference, February 22.
Priyanto, U, 2007, Pemanfaatan Bio Fuel Sebagai Bahan Bakar Alternatif, Seminar Nasional, Menyikapi Krisis Energi dan Perkembangan Energi Alternatif di Indonesia, HMTG Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta.
Saptoadi, H., 2006, The Best Biobriquette Dimension and its Particle Size, The 2nd Joint International Conference on “Sustainable Energy and Environment (SEE 2006)”, 21-23 November, Bangkok, Thailand.