welding application for ensuring quality of …

President University 1

WELDING APPLICATION FOR ENSURING

QUALITY OF PYROLYSIS CONDENSER

A final project report

presented to

the Faculty of Engineering

By

Donie Ermanto

003201705023

in partial fulfillment

of requirements of the degree

Bachelor of Engineering in Mechanical Engineering

President University

March 2020





presented to


By

Donie Ermanto

003201705023





March 2020

Universitas Presiden iv

DECLARATION OF ORIGINALITY

I declare that this final project “Welding Application for Ensuring Quality of

Pyrolisis Condenser” is my own original piece of work and, to the best of my

knowledge and belief, has not been submitted, either in whole or in part, to another

university to obtain a degree. All sources that are quoted or reffered to are truly

declared.

Cikarang, 17 March 2020

Donie Ermanto

Universitas Presiden v

FINAL PROJECT REPORT APPROVAL


QUALITY OF PYROLYSIS CONDESER

By

Donie Ermanto

003201705023

Approved by

Nanang Ali Sutisna, M.Eng

Final Project Supervisor

Dr. Eng, Lydia Anggraini

Head of Study Program

Mechanical Engineering

Universitas Presiden vi

APPROVAL FOR SCIENTIFIC PUBLICATION

I hereby, for the purpose of development of science and technology, certify and

approve to give President University a non-exclusive royalty-free right upon my

final project report with the title:

WELDING APPLICATION FOR ENSURING QUALITY OF

PYROLYSIS CONDESER

along with the related software or hardware prototype (if needed). With this non-

exclusive royalty-free right, President University is entitled to conserve, to convert,

to manage in a database, to maintain, and to publish my final project report. These

are to be done with the obligation from President University to mention my name

as the copyright owner of my final project report.

Cikarang, March 2020

Donie Ermanto

003201705023

Universitas Presiden vii

KATA PENGANTAR

Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah melimpahkan

rahmat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan

judul “Welding Application for Ensuring Quality of Pyrolisis Condenser” yang

merupakan syarat untuk dapat memperoleh gelar sarjana di Program Studi

Teknik Mesin Universitas Presiden, Bekasi. Pada kesempatan ini, penulis

mengucapkan terima kasih kepada:

1. Bapak Nanang Ali Sutisna, M.Eng selaku dosen pembimbing yang telah

banyak membimbing dan memberikan berbagai masukan, saran, dan kritik

yang bermanfaat bagi penulis.

2. CV Aditama Perkasa Teknik atas bantuan proses pembuatan alat pirolisis

yang dapat bekerja dengan baik.

3. Orang tua penulis.

4. Semua staf pengajar dan pegawai di Program Studi Teknik Mesin Universitas

Presiden.

5. Semua rekan mahasiswa yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan

usulan penelitian ini.

Penulis menyadari bahwa penulisan skripsi ini masih jauh dari kata

sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang

bersifat membangun untuk perbaikan pada masa yang akan datang. Akhir kata,

penulis mengucapkan terima kasih, semoga skripsi ini bermanfaat bagi pihak yang

membutuhkan.

Universitas Presiden viii

ABSTRAK

Sekam padi merupakan salah satu limbah yang dihasilkan dari kulit padi yang jika

tidak dikelola membutuhkan biaya tersendiri untuk penyimpananya dan untuk

memindahkannya. Karena sekam padi tidak memiliki nilai ekonomi yang tinggi,

maka nilai ekonominya dapat ditingkatkan jika diolah menjadi produk berupa

briket arang dan asapnya diproses menjadi asap cair. Untuk menghasilkan asap cair

diperlukan sebuah alat pirolisis, yang akan mengkondensasikan asap menjadi

cairan setelah melalui kondensor. Penelitian ini dilakukan untuk menentukan

aplikasi pengelasan yang tepat pada sambungan kondensor agar tidak terjadi

kebocoran dan juga tampilan sambungan lasnya bagus. Aplikasi pengelasan

dilakukan dengan parameter pengelasan tertentu dan hasilnya diuji terhadap

kebocoran, dimana hasil penelitiannya menunjukkan hasil yang memuaskan

.

Kata kunci: pirolisis, sekam padi, asap cair, kualitas pengelasan, test kebocoran.

Universitas Presiden ix

DAFTAR ISI

DECLARATION OF ORIGINALITY ................................................................... iv

FINAL PROJECT REPORT APPROVAL .............................................................. v

APPROVAL FOR SCIENTIFIC PUBLICATION ................................................. vi

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

ABSTRAK ........................................................................................................... viii

DAFTAR ISI ........................................................................................................... ix

DAFTAR GAMBAR .............................................................................................. xi

DAFTAR TABEL ................................................................................................. xii

DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................ xiii

DAFTAR NOTASI ............................................................................................... xiv

BAB 1 PENDAHULUAN ....................................................................................... 1

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

1.2 Rumusan Masalah ......................................................................................2

1.3 Tujuan Penelitian .......................................................................................2

1.4 Batasan Penelitian ......................................................................................3

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

1.6 Sistematika Penulisan ................................................................................3

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA .............................................................................. 5

2.1 Sekam Padi.................................................................................................5

2.2 Pirolisis Sekam Padi ..................................................................................6

2.3 Teori Pengelasan ........................................................................................6

2.4 Jenis Sambungan Las .................................................................................8

2.5 SMAW (Shielded Metal Arc Welding) ....................................................12

2.6 GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) / TIG (Tungsten Inert Gas) ..........15

Universitas Presiden x

2.7 Proses Pengelasan ....................................................................................16

2.8 Kondensor ................................................................................................18

2.8.1 Jenis Kondensor Tipe Pipa Lurus (Shell and Tube)........................18

2.9 Kapasitas Efektif Alat ..............................................................................21

2.10 Rendemen ................................................................................................21

BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN ................................................................ 22

3.1 Metode Penelitian ....................................................................................22

3.2 Rancangan Struktural Alat .......................................................................23

3.3 Analisis Teknik ........................................................................................24

3.4 Fabrikasi ...................................................................................................25

3.4.1 Pemilihan Metoda Pengelasan ........................................................25

3.4.2 Penentuan Parameter Pengelasan ....................................................30

3.5 Pengujian Alat ..........................................................................................30

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN ................................................................. 32

4.1 Alat Pirolisis Sekam Padi.........................................................................32

4.2 Aplikasi Pengelasan .................................................................................34

4.3 Hasil Pengujian ........................................................................................36

4.4 Kapasitas Efektif Alat ............................................................................38

4.5 Rendemen ...............................................................................................40

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................. 42

5.1 Kesimpulan ..............................................................................................42

5.2 Saran ........................................................................................................42

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................ 43

Universitas Presiden xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Macam Butt Joint .................................................................................8

Gambar 2.2 Macam Sambungan T...........................................................................9

Gambar 2.3 Detail Corner Joint ............................................................................10

Gambar 2.4 Lap Joint .............................................................................................11

Gambar 2.5 Macam Edge Joint ..............................................................................12

Gambar 2.6 Pengelasan SMAW ............................................................................12

Gambar 2.7 Perbedaan Hasil Lasan SMAW ..........................................................15

Gambar 2.8 Pipa Spiral (Helical Coil) ...................................................................18

Gambar 2.9 Pola Aliran Sejajar Kondensor ...........................................................19

Gambar 2.10 Aliran Berlawanan Kondensor .........................................................20

Gambar 2.11 Shell and Tube Kondensor ...............................................................20

Gambar 3.1 Diagram Alir Metodologi Rancang Bangun Alat Pirolisis Asap Cair

................................................................................................................................22

Gambar 3.2 Rancangan Struktural Alat .................................................................23

Gambar 4.1 Alat Pirolisis Sekam Padi ...................................................................32

Gambar 4.2 Reaktor ...............................................................................................33

Gambar 4.3 Kompresor Udara ...............................................................................36

Gambar 4.4 Spot Check Penetran ..........................................................................37

Gambar 4.5 Water Test Pump ................................................................................38

Gambar 4.6 Asap Cair Hasil Ulangan 1 (Kiri) Hasil Ulangan 2 (Kanan)..............39

Universitas Presiden xii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Komposisi Kimia Sekam Padi .................................................................5

Tabel 3.1 Kelebihan dan Kekurangan SMAW dan GTAW ...................................28

Tabel 4.1 Pengelasan GTAW/TIG dengan Gas Argon ..........................................34

Tabel 4.2 Kapasitas Efektif Alat ............................................................................38

Tabel 4.3 Rendemen Asap Cair .............................................................................40

Tabel 4.4 Rendemen Abu Sekam Padi ...................................................................41

Universitas Presiden xiii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Kebutuhan Sekam ...............................................................................47

Lampiran 2 Analisis Teknik Ruang Pembakaran...................................................48

Lampiran 3 Analisis Teknik Kondensor Data Perancangan ..................................49

Lampiran 4 Data Penelitian ....................................................................................52

Lampiran 5 Dokumentasi Abu Hasil Pembakaran .................................................54

Lampiran 6 Asap Cair Hasil Prolisis Sekam ..........................................................55

Lampiran 7 Pengelasan TIG dengan Gas 2,5 Liter ................................................56

Lampiran 8 Pengelasan dengan Gas Argon 5 Liter per Menit ...............................57

Lampiran 9 Pengelasan dengan Gas Argon 7,5 Liter per Menit ............................58

Lampiran 10 Pengelasan dengan Gas Argon 10 Liter per Menit ...........................59

Lampiran 11 Kompresor untuk Alat Tes Kebocoran .............................................60

Lampiran 12 Spot Check Penetran untuk Cek Kebocoran ....................................61

Lampiran 13 Water Test Pump untuk Tes Kebocoran ...........................................62

Lampiran 14 Gambar Teknik Alat .........................................................................63

Universitas Presiden xiv

DAFTAR NOTASI

Simbol Keterangan Satuan

A Luas penampang m2

C Kapasitas alat jam/satuan produksi

Cp Kalor jenis panas udara kcal/kg°C

BH Berat bahan baku minyak g

BM Berat minyak yang dihasilkan g

BT Total biaya tetap Rp/tahun

BTT Total biaya tidak tetap Rp/tahun

CIF Cash in flow

COF Cash out flow

D Diameter pipa pemanas air m

D Biaya penyusutan Rp/tahun

di Diameter dalam cm

do Diameter luar cm

F Konveksi secara natural

F Biaya tetap per tahun Rp

g Percepatan gravitasi m2/s

Gr Grashof number

H Tinggi pipa cm

h Koefisien pindah panas konveksi W/m2K

hi Konveksi pada kondensasi m

ho Konveksi m

I Total persentase bunga modal dan asuransi

K Konduktivitas termal bahan W/mK

KA Jumlah lilitan liter/jam

k Kondiktivitas panas W/mK

L Panjang cm

Universitas Presiden xv

l Panjang pipa m

m Laju aliran massa kg/s

N Jumlah lilitan

N Jumlah produksi untuk mencapai titik impas ml

n Nilai ekonomi alat tahun

P Nilai awal (harga pembuatan alat) Rp

p Jarak antar pipa cm

p Suku bunga paling reaktif

Pr Prandtl number

Q Suku bunga coba-coba (> dari p)

R Rendemen %

R Penerimaan dari tiap unit produksi (harga jual) Rp

r Jari-jari spiral cm

Re Bilangan reynold

ri Jari-jari dalam pipa m

ro Jari-jari luar pipa m

S Nilai akhir (10% dari P) Rp

T Waktu yang dibutuhkan selama pirolisis jam

Tf Suhu rata-rata K

Ti − To Perbedaan suhu pipa luar dan pipa dalam K

Ts − T∞ Perbedaan suhu dinding dengan suhu fluida K

Tw Suhu pemanasan bahan K

T∞ Suhu di dinding K

q Banyaknya kalor W

V Kecepatan aliran udara m/s

V Biaya tidak tetap per unit produksi

Vol Volume bioethanol yang dihasilkan liter

v Viskositas kinematik m2/s

X Total jam kerja per tahun jam/tahun

x NPV pada suku bunga p

y NPV pada suku bunga q

Universitas Presiden xvi

δT

δr Gradien suhu perpindahan kalor K/m

∆T2 − ∆T1 Selisih suhu yang keluar dengan suhu yang masuk °C

β Koefisien volume ekspansi 1/K

ρ Densitas udara kg/m3

μ Viskositas dinamis udara kg/ms

Universitas Presiden 1

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kabupaten Bekasi mempunyai curah hujan cukup bervariasi. Begitu juga

dengan bentuk wilayah kabupaten ini sebagian besar mempunyai relief datar

sehingga pada umumpnya masyaakat sekitar memanfaatkan keadaan ini dengan

melakukan kegiatan menjadi petani padi sawah, palawija, juga kebun campuran.

Maka dari itu, kabupaten Bekasi menjadi salah satu sentra padi di wilayan Pantai

Utara Jawa (Pantura) [1]. Salah satu desa yang memang menjadi wilayah

pengembangan Kawasan padi adalah Desa Sukamaju, Kecamatan Tambelang. Desa

Sukamaju adalah salah satu desa yang wilayahnya dominasi oleh pesawahan.

Begitu juga dengan mata pencaharian masyarakat sekitar mayoritas adalah petani

yang kesehariannya memang bertani disawah. Para petani akan panen setiap 4 bulan

sekali atau setidaknya 2 kali dalam setahun, bergantung pada ketersediaan air. Di

desa ini juga terdapat cukup banyak tempat penggilingan. Menurut salah satu

pemilik penggilian, terdapat setidaknya 10 penggilingan di desa Sukamaju. Pada

saat panen, sisa dari penggilingan padi mengakibatkan berlimpah ruahnya limbah

kulit padi (sekam) terutama yang apabila terkena angin dapat mengganggu

lingkungan sekitar dan berdampak terhadap kesehatan manusia.

Melanjutkan program Pengabdian Kepada Masyarakat (PKM) President

University, yaitu membuat alat pembuat arang sekam dan mesin pres briket arang

sekam yang sudah selesai diserahterimakan kepada masyarakat di Desa Sukamaju,

Desa Tambelang Kabupaten Bekasi [2], timbulah ide untuk melanjutkan proses

penaikan nilai ekonomi dari sekam dengan memproses lebih lanjut asap yang

dihasilkan pada proses pembuatan arang menjadi asap cair. Pada umumnya proses

pirolisis bio masa membutuhkan bahan bakar untuk membakar bahan baku, tetapi

pada alat yang penulis buat ini ada aspek baru dalam proses pirolisis tanpa


menggunakan bahan bakar minyak atau gas, sehingga lebih efisien dalam proses

kerja dan biayanya.

Salah satu komponen alat pirolisis adalah kondensor yang berfungsi

mengembunkan asap menjadi bentuk cair. Kondensor ini terbuat dari pipa dan pelat

stainless steel sebagai saluran asap dan badannya, yang disambungkan dengan

proses pengelasan. Sambungan pada badan kondensor maupun antara badan

kondensor dengan pipa saluran asap rawan terhadap kebocoran sehingga perlu

dilakukan dengan proses yang benar. Pada laporan tugas akhir ini penulis meneliti

aplikasi pengelasan yang tepat dan benar untuk menjamin kualitas sambungan

kondensor dalam keadaan sangat baik.

1.2 Rumusan Masalah

Dari latar belakang tersebut di atas, dapatlah dirumuskan masalah sebagai

berikut:

1. Bagaimana memilih dan melakukan proses aplikasi pengelasan agar

tidak terjadi kebocoran pada kondensor pirolisis?

2. Bagaimana menjamin agar tampilan las sempurna?

1.3 Tujuan Penelitian

1. Memilih metoda pengelasan yang tepat untuk sambungan pada

kondensor pirolisis.

2. Menentukan aplikasi proses pengelasan yang baik dan benar pada

penyambungan kondensor pirolisis agar tidak terjadi kebocoran dan

tampilannya sempurna.

3. Melakukan pengetesan kebocoran.

4. Menguji proses, waktu, dan kapasitas.


1.4 Batasan Penelitian

1. Mengetahui proses pengelasan yang tepat untuk pembuatan tabung

kondensor.

2. Mengetahui cara mengetes kebocoran yang terjadi setelah proses

pengelasan dan pembuatan kondensor pirolisis.

3. Penelitian dilakukan dengan pembuatan alat pirolisis berdasarkan alat

pembakaran yang sudah tersedia berkapasitas 10 kg sekam dalam sekali

proses.

1.5 Manfaat Penelitian

1. Bagi penulis yaitu sebagai bahan untuk menyusun skripsi yang

merupakan syarat untuk dapat menyelesaikan pendidikan di Program

Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Presiden.

2. Bagi para mahasiswa, sebagai informasi pendukung untuk melakukan

penelitian pembuatan tabung pirolisis dengan material stainless steel.

3. Bagi masyarakat, khususnya bagi pengusaha yang ingin mengolah

limbah sekam padi.

1.6 Sistematika Penulisan

Secara garis besar sistematika penulisan skripsi ini terdiri dari 5 bab, yaitu:

BAB 1 PENDAHULUAN

Bab ini membahas tentang latar belakang penulisan, rumusan masalah, tujuan

penelitian, batasan penelitian, manfaat penelitian, dan sistematika penulisan.

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini menjelaskan dasar teori yang berkaitan dengan permasalahan. Adapun yang

dibahas yaitu teori-teori yang digunakan saat penelitian berdasarkan studi pustaka

yang sudah dilakukan.


BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN

Bab ini membahas tentang waktu dan tempat penelitian, metode penelitian,

rancangan struktural alat, analisa teknik alat, pengujian alat pirolisis, serta

parameter penelitian.

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN

Bab ini membahas analisis dari hasil integrasi alat pirolisis sekam padi, kapasitas

efektif alat, rendemen, serta analisis ekonomi (Break Event Point, Net Present

Value, dan Internal Rate of Return).

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini membahas kesimpulan dari penelitian yang sudah dilakukan serta

memberikan saran dari hasil penelitian.


BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Sekam Padi

Sekam padi adalah kulit terluar biji padi atau lapisan keras yang meliputi

kariopsis yang terdiri dari dua belahan yang disebut lemma dan palea yang saling

bertautan. Sekam terpisah pada proses penggilingan gabah dan dianggap sebagai

limbah penggilingan. Proses penggilingan gabah padi akan menghasilkan 20-30%

sekam padi, dedak antara 8-12%, dan beras giling antara 50-63,5% [10]. Menurut

data statistik pertanian (2004), produksi padi di Indonesia pada tahun 2004 adalah

54,09 juta ton dan akan terus meningkat dengan laju peningkatan produksi 0,2%

[11]. Dari 54,09 juta ton padi dihasilkan 20-30% sekam atau 10,81-16,22 juta ton

limbah sekam padi.

Menurut Suharno [12], komposisi kimia pada sekam padi seperti Tabel

2.1 di bawah ini.

Tabel 2.1 Komposisi Kimia Sekam Padi

Komponen Presentase

Kandungan (%)

Kadar air 9,02

Protein kasar 3,03

Lemak 1,16

Serat kasar 35,68

Abu 17,71

Karbohidrat kasar 33,71


2.2 Pirolisis Sekam Padi

Menurut Suyitno [13], pada suhu 480 K sekam padi sudah mengalami

dekomposisi. Laju proses dekomposisi sekam padi akan semakin meningkat dengan

peningkatan suhu dalam tabung reaktor. Laju maksimun dekomposisi sekam padi

berada pada suhu 590-626 K. Energi aktivasi pada proses pirolisis sekam adalah

41,24 kJ/mol dan faktor pre-eksponensial proses pirolisis yaitu 5,94%. Pengaruh

suhu pada proses pirolisis sangatlah besar, semakin tinggi suhu maka laju pirolisis

akan semakin cepat. Produk dari pirolisis sekam padi menghasilkan 3 zat yaitu

padatan yang berupa residu karbon, cairan berupa asap cair dan tar, serta gas yang

umumnya terdiri dari CO2, CO, CH4, dan H2 [14]. Beberapa manfaat asap cair

dari sekam padi untuk menetralisir asam tanah, sebagai penggumpal lateks,

dan sebagai pengawet makanan pengganti formalin. Suhu pembakaran sangat

bergantung terhadap tekanan dan kandungan oksigen udara (excess air) yang

diberikan. Oleh karena itu dibutuhkan jumlah udara yang lebih banyak

dibandingkan dengan udara kondisi ideal agar bahan bakar dapat terbakar secara

sempurna [15].

Dari hasil penelitian oleh Hsu dkk. [16], rendemen bio-oil dari hasil pirolisis

sekam padi adalah 30% dari total massa sekam yang dipirolisis. Sumber panas

untuk pirolisis ini berasal dari luar.

2.3 Teori Pengelasan

Proses pengelasan adalah proses penyambungan dua material atau lebih

biasanya logam secara permanen melalui fusi yang diakibatkan oleh kombinasi dari

temperatur, tekanan dan kondisi metalurgis. Kombinasi tertentu dari tekanan dan

temeratur dapat bervariasi dari temperatur tinggi tanpa adnya tekanan sampai

tekanan tinggi tanpa adanya penaikan temperatur. Dengan demikian pengelasan

dapat dilakukan di bawah variasi kondisi yang sangat luas. Banyak sekali proses

pengelasan yang telah berhasil dikembangkan dan secara berkelanjutan dipakai

dalam manufacturing. Namun demikian, rata-rata orang sedikit sekali yang


mengerti mengenai konsep betapa pentingnya pengelasan sebagai sarana proses

manufaktur.

Untuk mendapatkan fusi antara dua logam maka perlu adanya proximity

(kedekatan) dan keaktifan antara atom-atom dari benda yang akan disambung agar

dapat terbentuk kristal logam yang umum. Ikatan metalurgy secara ideal

mensyaratkan [17]:

1. Permukaan-permukaan yang sangat halus rata atau match.

2. Permukaan yang bersih, bebas dari oksida, gas-gas yang terserap, gemuk

(grease) dan kontaminan (zat pencemar) lainnya.

3. Logam tanpa adanya ketidak-murnian (impurities) di dalamnya.

4. Logam yang keduanya merupakan kristal-tunggal (single crystal) yang

mempunyai struktur dan orientasi kristal yang identik.

Pada proses pengelasan dalam kondisi padat (solid state welding), lapisan

yang tercemar dapat dihilangkan dengan pembersihan mekanik (Mechanical

Cleaning) atau kimiawi (Chemical Cleaning) sebelum pengelasan atau diupayakan

timbulnya aliran logam sepanjang interface sehingga lapisan tersebut tertekan

keluar dari lasan (weldment). Pada las fusi, dimana terdapat sekelompok logam cair,

kontaminan (pencemar) dapat dibuang dengan penggunaan fluks. Jika proses

pengelasan dilaksanakan dalam kondisi vacuum, baik kondisi padat atupun fusi,

maka pencemar dapat lebih mudah dibuang serta proses fusinya pun juga terjadi

dengan mudah.

Perbedaan antara berbagai jenis pengelasan bukan hanya pada cara

bagaimana temperatur dan tekanan dikombinasikan dan dicapai, namun juga

mempertimbangkan faktor kebersihan permukaan sebelum pengelasan dan

kemungkinan oksidasi atau pencemaran logam selama proses pengelasan

berlangsung. Apabila proses pengelasan melibatkan pemanasan yang berakibat

tingginya temperature proses dan/atau benda kerja maka hampir semua logam akan

sangat terpengaruh oleh kondisi lingkuangannya. Jika proses pencairan logam

akibat pengelasan nyatanya tak terjadi maka perubahan struktur dan sifat logam


yang serius dapat terjadi. Siklus pemanasan dan pendinginan selama pengelasan

berlangsung dapat mempengaruhi struktur metalurgi dan kualitas logam dan sering

kali merugikan.

Untuk mendapatkan produksi lasan yang bermutu mensyaratkan adanya:

1. Sumber panas dan/atau tekanan yang mencukupi.

2. Sarana untuk melindungi dan membersihkan logam.

3. Sarana untuk mencegah atau mengkonpensasi efek perubahan metalurgis yang

berbahaya.

2.4 Jenis Sambungan Las

Jenis sambungan pengelasan adalah tipe sambungan material atau plat yang

digunakan untuk proses pengelasan. Jenis sambungan las mempunyai beberapa

macam jenis sambungan utama yaitu [18]:

1. Butt Joint

Sambungan butt joint adalah jenis sambungan tumpul, dalam aplikasinya jenis

sambungan ini terdapat berbagai macam jenis kampuh atau groove yaitu V

groove (kampuh V), single bevel, J groove, U Groove, Square Groove untuk

melihat macam-macam butt joint lebih detail silahkan lihat gambar berikut ini

[18].

Gambar 2.1 Macam Butt Joint


2. T (Fillet) Joint (Sambungan T)

T Joint adalah jenis sambungan yang berbentuk seperti huruf T, tipe sambungan

ini banyak diaplikasikan untuk pembutan kontruksi atap, konveyor dan jenis

konstruksi lainnya. Untuk tipe groove juga terkadang digunakan untuk

sambungan fillet adalah double bevel, namun hal tersebut sangat jarang kecuali

pelat atau materialnya sangat tebal. Berikut ini gambar sambungan T pada

pengelasan [18].

Gambar 2.2 Macam Sambungan T

3. Corner Joint

Corner Joint mempunyai desain sambungan yang hampir sama dengan T Joint,

namun yang membedakannya adalah letak dari materialnya. Pada sambungan

ini materialnya yang disambung adalah bagian ujung dengan ujung. Ada dua

jenis corner joint, yaitu close dan open. Untuk detailnya silahkan lihat pada

gambar di bawah ini [18]


Gambar 2.3 Detail Corner Joint

4. Lap Joint (Sambungan Tumpang)

Tipe sambungan las yang sering digunakan untuk pengelasan spot atau seam.

Karena materialnya ini ditumpuk atau disusun sehingga sering digunakan untuk

aplikasi pada bagian body kereta dan cenderung untuk plat plat tipis. Jika

menggunakan proses las SMAW, GMAW atau FCAW pengelasannya sama

dengan sambungan fillet.


Gambar 2.4 Lap Joint

5. Edge Joint

Tipe sambungan las ini sering digunakan untuk penyambungan dua plat yang

dibutuhkan kesejajaran, biasanya penggunaan sambungan ini untuk proses

alignment pada proses setting material yang akan disambung atau setting mesin

yang akan dipasang, dan biasanya dipakai pada baseplate mesin [18].


Gambar 2.5 Macam Edge Joint

2.5 SMAW (Shielded Metal Arc Welding)

SMAW (Shielded Metal Arc Welding) adalah proses pengelasan dengan

mencairkan material dasar yang menggunakan panas dari listrik antara penutup

metal (elektroda). SMAW merupakan pekerjaan manual dengan peralatan meliputi

power source, kabel elektroda (electrode cable), kabel kerja (work cable), electrode

holder, work clamp, dan elektroda. Elektroda dan sistem kerja adalah bagian dari

rangkaian listrik. Rangkaian dimulai dengan sumber daya listrik dan kabel termasuk

pengelasan, pemegang elektroda, sambungan benda kerja, benda kerja (Weldment),

dan elektroda las. Salah satu dari dua kabel dari sumber listrik terpasang ke bekerja,

selebihnya melekat pada pemegang elektroda, seperti yang terlihat pada gambar di

bawah ini:

Gambar 2.6 Pengelasan SMAW


Sebagaimana dalam AWS (American Welding Society), prinsip dari SMAW

adalah menggunakan panas dari busur untuk mencairkan logam dasar dan ujung

sebuah consumable elektroda tertutup dengan tegangan listrik yang dipakai 23-45

Volt, dan untuk pencairan digunakan arus listrik hingga 500 ampere yang umum

digunakan berkisar antara 80–200 ampere. Dimana dalam proses SMAW dapat

terjadi oksidasi, hal ini perlu dicegah karena oksidasi metal merupakan senyawa

yang tidak mempunyai kekuatan mekanis. Adapun untuk mencegah hal tersebut

maka bahan penambah las dilindungi dengan selapis zat pelindung yang disebut

flux atau slag yang ikut mencair ketika pengelasan. Tetapi karena berat jenisnya

lebih ringan dari bahan metal yang dicairkan, cairan flux akan mengapung diatas

cairan metal, sekaligus mengisolasi metal tersebut sehingga tidak beroksidasi

dengan udara luar. Sewaktu membeku, flux akan ikut membeku dan tetap

melindungi metal dari reaksi oksidasi.

Pada pengelasan dengan metode SMAW, pengelasan dimulai saat sebuah

busur listrik dipukul dengan membuat kontak antara ujung elektroda dan sistem

kerja. Panas intens busur mencairkan ujung elektroda dan permukaan kerja dekat

dengan busur. Gelembung-gelembung kecil logam cair dengan cepat terbentuk di

ujung elektroda, kemudian ditransfer melalui sungai busur ke dalam kolam las cair.

Dengan cara ini, logam pengisi disimpan sebagai elektroda yang dikonsumsi. Busur

digerakan sesuai dengan panjang system kerja dan kecepatan perjalanan, titik lebur

dan sekering sebagian logam dasar dan terus menambahkan logam pengisi. Saat

busur menjadi sumber panas dengan suhu di atas 9000°F (5000°C), pencairan

logam dasar terjadi hampir seketika. Jika pengelasan dilakukan baik dalam posisi

datar atau horizontal, transfer logam disebabkan oleh gaya gravitasi, ekspansi gas,

listrik dan kekuatan elektromagnetik, dan tegangan permukaan. Sedangkan pada

posisi las yang lain, gravitasi bekerja terhadap kekuatan lain.

Proses pengelasan dengan metode SMAW dibedakan berdasarkan jenis

arusnya meliputi arus AC dan DC, dimana arus DC dibedakan atas DCEN (straight

polarity- polaritas langsung) dan DCEP (reverse polarity – polaritas terbalik).

Perbedaan antara SMAW dengan arus AC dan DC adalah sebagai berikut:


a. Untuk arus AC (Alternating Current), pada voltage drop panjang kabel tidak

banyak pengaruhnya, kurang cocok untuk arus yang lemah, tidak semua jenis

elektroda dapat dipakai, arc starting lebih sulit terutama untuk diameter

elektrode kecil, pole tidak dapat dipertukarkan, arc bow bukan merupakan

masalah.

b. Sedangkan pada arus DC (Direct Current), voltage drop sensitif terhadap

panjang kabel sependek mungkin, dapat dipakai untuk arus kecil dengan

diameter elektroda kecil, semua jenis elektrode dapat dipakai, arc starting lebih

mudah terutama untuk arus kecil, pole dapat dipertukarkan, arc bow sensitif

pada bagian ujung, sudut atau bagian yang banyak lekukanya.

Selanjutnya untuk DCEN (Straight Polarity), material dasar atau material

yang akan dilas disambungkan dengan kutup positip (+) dan elektrodenya

disambungkan dengan kutup negatif (-) pada mesin las DC. Dengan cara ini busur

listrik bergerak dari elektrode ke material dasar sehingga tumbukan elektron berada

di material dasar yang berakibat 2/3 panas berada di material dasar dan 1/3 panas

berada di elektroda. Cara ini akan menghasilkan pencairan material dasar lebih

banyak dibanding elektrodenya sehingga hasil las mempunyai penetrasi yang

dalam, sehingga baik digunakan pada pengelasan yang lambat, wilayah yang sempit

dan untuk pelat yang tebal.

Pada DCEP (Reversed Polarity), material dasar disambungkan dengan

kutup negatip (-) dan elektrodenya disambungkan dengan kutup positif (+) dari

mesin las DC, sehingga busur listrik bergerak dari material dasar ke elektrode dan

tumbukan elektron berada di elektrode yang berakibat 2/3 panas berada di elektroda

dan 1/3 panas berada di material dasar. Cara ini akan menghasilkan pencairan

elektrode lebih banyak sehingga hasil las mempunyai penetrasi dangkal, serta baik

digunakan pada pengelasan pelat tipis dengan manik las yang lebar.

Hal-hal yang mempengaruhi hasil pengelasan adalah, sudut elektroda,

panjang busur, kecepatan memindahkan busur, tinggi rendah arus yang digunakan.

Hal ini dapat dilihat pada gambar dibawah ini dimana perbedaan hasil pada


pengelasan normal (A), pada arus yang terlalu rendah (B), terlalu tinggi (C),

kecepatan memindahkan busur yang terlalu cepat (D), terlalu lambat (E), dan

dengan arc yang terlalu panjang (F):

Gambar 2.7 Perbedaan Hasil Lasan SMAW

2.6 GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) / TIG (Tungsten Inert

Gas)

Gas Tungsten Arc Welding (GTAW) atau sering juga disebut Tungsten Inert

Gas (TIG) merupakan salah satu dari bentuk las busur listrik (Arc Welding) yang

menggunakan inert gas sebagai pelindung dengan tungsten atau wolfram sebagai

elektrode. Pengelasan ini dikerjakan secara manual maupun otomatis serta tidak

memerlukan fluks ataupun lapisan kawat las untuk melindungi sambungan.

Elektrode pada GTAW termasuk elektrode tidak terumpan (non consumable)

berfungsi sebagai tempat tumpuan terjadinya busur listrik. GTAW mampu

menghasilkan las yang berkualitas tinggi pada hampir semua jenis logam mampu

las. Biasanya ini digunakan pada stainless steel dan logam ringan lainnya seperti

alumunium, magnesium dan lain-lain.hasil pengelasan pada teknik ini cukup baik

tapi membutuhkan kemampuan yang tinggi. Metode pengelasan ini sebelumnya

dikenal dengan nama Tungsten Inert Gas (TIG). Gas Inert yang biasa digunakan

adalah wolfram untuk pelindung yang bagus sehingga atmosfir udara tidak masuk

ke daerah lasan. Namun sekarang digunakan CO2 (tidak inert) karena lebih murah

dan stabil. Elektroda tungsten bukan sebagai filler metal, sehingga perlu filler metal


dari luar untuk mengisi gap sambungan. Filler metal bersama logam induk akan

dicairkan oleh busur listrik yang terjadi antara elektroda dengan logam induk. Las

busur yang menggunakan elektroda wolfram (elektroda tak terumpan) dikenal pula

dengan sebutan las busur wolfram gas. Pada proses ini las dilindungi oleh selubung

gas mulia yang dialirkan melalui pemegang elektroda.

Tenaga yang dibutuhkan pada pengelasan TIG adalah tenaga listrik baik AC

maupun DC. Tenaga listik hanya digunakan sebagai pemanas dan hanya untuk

membuat busur nyala pada elektroda, bagian bagian pendukung lainnya masih

disuplai dari alat lain. peralatan yang sering digunakan sebagai pendukung dari las

TIG ini adalah tabung gas Argon maupun gas lain yang dapat melindungi proses

pengelasan dari pengaruh udara luar. Pengelasan ini pertama kali ditemukan di

USA (1940), berawal dari pengelasan paduan untuk body pesawat terbang.

Prinsipnya adalah: Panas dari busur terjadi di antara elektrode tungsten dan logam

induk akan meleburkan logam pengisi ke logam induk di mana busurnya dilindungi

oleh gas mulia (Ar atau He) Las listrik TIG (Tungsten Inert Gas = Tungsten Gas

Mulia) menggunakan elektroda wolfram yang bukan merupakan bahan tambah.

Busur listrik yang terjadi antara ujung elektroda wolfram dan bahan dasar

merupakan sumber panas, untuk pengelasan. Titik cair elektroda wolfram

sedemikian tingginya sampai 3410° C, sehingga tidak ikut mencair pada saat terjadi

busur listrik. Tangkai listrik dilengkapi dengan nosel keramik untuk penyembur gas

pelindung yang melindungi daerah las dari luar pada saat pengelasan. Sebagian

bahan tambah dipakai elektroda tampa selaput yang digerakkan dan didekatkan ke

busur yang terjadi antara elektroda wolfram dengan bahan dasar. Sebagai gas

pelindung dipakai gas inert seperti argon, helium atau campuran dari kedua gas

tersebut yang pemakainnya tergantung dari jenis logam yang akan dilas. Tangkai

las TIG biasanya didinginkan dengan air yang bersirkulasi.

2.7 Proses Pengelasan

Pengelasan GTAW/ TIG bisa menggunakan arus bolak-balik ataupun arus

searah, di mana pemilihan tergantung pada jenis logam yang dilas. Arus searah


polaritas langsung digunakan untuk pengelasan baja, besi cor, paduan tembaga dan

baja tahan karat, sedangkan polaritas terbalik jarang digunakan. Untuk arus bolak-

balik banyak digunakan untuk pengelasan aluminium, magnesium, besi cor, dan

beberapa jenis logam lainnya. Proses ini banyak dilakukan untuk pengelasan pelat

tipis karena biayanya akan mahal jika digunakan untuk pengelasan pelat tebal.

Proses pengelasan bisa dilakukan secara manual atau otomatis. Filler metal

ditambahkan ke dalam daerah las dengan cara mengumpankan sebatang kawat

polos. Teknik pengelasan ini mirip dengan proses las oxyfuel gas welding atau

OAW, tetapi pada GTAW busur dan kawah las dilindungi dari pengaruh udara oleh

selimut inert gas, biasanya argon, helium atau campuran keduanya. Inert gas

disemburkan dari torch dan daerah-daerah di sekitar elektroda tungsten. Hasil

pengelasan dengan proses GTAW mempunyai permukaan halus, tanpa slag dan

kandungan hidrogen rendah. Jenis lain proses GTAW adalah pulsed GTAW, yaitu

dengan sumber listrik sehingga menghasilkan arus pengelasan pulsasi. Hal ini

menghasilkan penetrasi dan kontrol kawah las yang lebih baik, terutama untuk

mengelas root pass.

Pulsed GTAW bermanfaat untuk mengelas pipa pada posisi sulit seperti

pada stainless steel dan non ferrous material seperti paduan nikel. GTAW sudah

bisa dilakukan dengan cara otomatis. Proses secara otomatis ini butuh sumber listrik

dan program kendali, sistim pengumpan kawat dan mesin pemandu gerak.

Proses ini sudah diaplikasikan untuk membuat las sekat pada tube-to-

tubesheet dan las tumpul pada pipa-pipa heat exchanger. Butt weld pada pipa-pipa

tebal dan besar pada pembangkit tenaga listrik, merupakan keberhasilan lain dari

aplikasi GTAW otomatis. GTAW menggunakan pengumpanan kawat otomatis

disebut juga dengan cold wire TIG. Jenis lain dari proses GTAW otomatis disebut

hot wire TIG. Pada hot wire TIG, kawat las mendapat tahanan panas yang berasal

dari arus AC tegangan rendah untuk memperbesar kecepatan pengisian.


2.8 Kondensor

Kondensor adalah salah satu jenis dari heat exchanger yang digunakan

untuk mengkondensasikan uap bertemperatur tinggi dengan melewatkannya pada

cairan bertemperatur rendah. Gas dari hasil pirolisis akan kembali mencair jika

temperaturnya diturunkan, penambahan kondensor dimaksudkan untuk

mempercepat proses pengembunan [19].

Pada kondensor jenis pipa spiral, gas akan dialirkan melalui pipa yang

dibalut oleh tabung berisi air bertemperatur rendah. Hasil kondensasi akan

dikeluarkan dari ujung pipa spiral. Salah satu contoh rangkaian pipa spiral pada

kondensor ditunjukkan pada Gambar 2.5 [20].

Gambar 2.8 Pipa Spiral (Helical Coil)

2.8.1 Jenis Kondensor Tipe Pipa Lurus (Shell and Tube)

Alat penukar kalor jenis shell and tube adalah alat penukar kalor yang

paling banyak digunakan dalam berbagai macam industri dan paling

sederhana dibanding dengan alat penukar kalor lainnya, hal ini karena:

1. hanya terdiri dari sebuah tube dan shell, dimana tube terletak secara

konsentrik yang berada di dalam shell.

2. kemampuannya untuk bekerja dalam tekanan dan temperatur yang

tinggi.

3. kemampuannya untuk digunakan pada satu aliran volume yang besar.


4. kemampunnya untuk bekerja dengan fluida kerja yang mempunyai

perbedaan satu aliran volume yang besar.

5. tersedia dalam berbagai bahan atau material.

6. kontruksi yang kokoh dan aman.

7. secara mekanis dapat beroperasi dengan baik dan handal (reliability

tinggi).

Pada jenis alat penukar kalor ini, fluida panas mengalir di dalam tube

sedangkan fluida dingin mengalir di luar tube atau di dalam shell, karena

kedua aliran fluida melintasi penukar kalor hanya sekali, maka susunan ini

disebut penukar kalor satu lintasan (singlepass), jika kedua fluida ini

mengalir dalam arah yang sama, maka penukar kalor bertipe dua lintasan

(parallel flow) Gambar 2.9. Jika kedua aliran itu mengalir dalam arah yang

berlawanan, maka penukar kalor ini bertipe aliran lawan (counter flow)

Gambar 2.10 [21]

1. Aliran sejajar (parallel flow)

Kedua jenis fluida masuk dari satu sisi secara bersamaan mengalir pada

arah yang sama dan keluar dari satu sisi yang lain yang sama.

Gambar 2.9 Pola Aliran Sejajar Kondensor

2. Aliran berlawanan arah (counter flow)

Dua jenis fluida masuk dari arah yang berlawanan dan keluar pada sisi

yang berlawanan pula.


Gambar 2.10 Aliran Berlawanan Kondensor

Shell and Tube kondensor atau kondensor tipe tabung dan pipa yang

digunakan pada kondensor yang berukuran kecil hingga besar. Biasanya

digunakan untuk air pendingin berupa ammonia dan freon. Seperti pada

Gambar 2.11 di dalam kondensor tabung dan pipa, terdapat banyak pipa

pendingin, di mana air pendingin mengalir di dalam pipa-pipa tersebut,

ujung dan pangkal pipa pendingin terikat pada plat pipa, sedangkan di antara

plat pipa dan tutup tabung dipasang sekat-sekat untuk membagi aliran air

yang melewati pipa dan mengatur agar kecepatannya cukup tinggi, yaitu

1,5-2 m/s.

Gambar 2.11 Shell and Tube Kondensor

Air pendingin masuk melalui pipa bagian bawah kemudian keluar

pada pipa bagian atas, jumlah saluran maksimum yang dapat digunakan

sebanyak 12, semakin banyak jumlah saluran yang digunakan maka


semakin besar tahanan aliran air pendingin. Pipa pendingin ammonia biasa

terbuat dari baja sedangkan untuk freon biasa terbuat dari pipa tembaga. Jika

menginginkan pipa yang tahan terhadap korosi bias menggunakan pipa

kuningan atau pipa cupro nikel, pipa stainless.

2.9 Kapasitas Efektif Alat

Kapasitas alat adalah kemampuan suatu alat untuk menghasilkan produk

persatuan waktu (kg/jam, hektar/jam). Menurut Daywin dkk [22], kapasitas efektif

sebuah alat dapat dihitung dengan Persamaan 2.1.

2.10 Rendemen

Rendemen adalah perbandingan produk yang dihasilkan dari suatu proses

terhadap bahan bakunya, yang dinyatakan dalam persen (%). Menurut Cahyono

dkk. [23], rata-rata rendemen yang dihasilkan dari proses pirolisis adalah 36-44%.

Menurut Purwono [24], persentasi rendemen dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan 2.2.

KA =Vol

T …..…………………..……... (2.1)

di mana :

KA : jumlah lilitan (liter/jam)

Vol : volume bioethanol yang dihasilkan (liter)

T : waktu yang dibutuhkan selama pirolisis (jam)

R =BA

BH× 100% ..………………..…....... (2.2)

di mana :

R : rendemen (%)

BA : berat asap cair yang dihasilkan (g)

BH : berat bahan baku minyak (g)


BAB 3

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Metode Penelitian

Pada penelitian ini, metodologi yang dilakukan adalah sebagaimana

diperlihatkan pada Gambar 3.1.

Analisa Teknik

Mulai

Rancangan Struktur

Alat

Menentukan Metoda

Pengelasan

Menentukan

Parameter Pengelasan

Pengujian Alat

Layak?

Analisa Hasil

Selesai

Tidak

Ya

FABRIKASI

1

2

3

4

5

Gambar 3.1 Diagram Alir Metodologi Rancang Bangun Alat Pirolisis Asap Cair


3.2 Rancangan Struktural Alat

Berikut ini adalah rancangan struktural dari alat pirolisis, yang detilnya

dapat dilihat pada Gambar 3.2:

Gambar 3.2 Rancangan Struktural Alat

1. Reaktor Limbah Sekam Padi

Reaktor dirancang dengan berbentuk tabung. Di ujung atas reaktor akan

dibuat lubang sebagai pengeluaran gas hasil pirolisis yang akan terhubung

dengan pipa dari kondensor.

2. Ruang Pirolisis Sekam Padi

Ruang pirolisis sekam padi akan dibuat berbentuk tabung. Bagian tengah

dibuat ruang sebagai tempat tabung reaktor sekam padi, rancangan ini

diharapkan dapat meningkatkan efesiensi penggunaan panas. Pada bagian

bawah dibuat tempat pengumpan panas. Pada bagian atas akan dibuat pipa


pengeluaran asap hasil pirolisis yang akan terhubung dengan pipa masuk di

dalam kondensor.

3. Kondensor

Kondensor dibuat berbentuk tabung. Gas dari hasil pirolisis akan dialirkan

melalui pipa spiral (helical coil) dan melewati ruang kondensor yang berisi

air. Gas akan terkondensasi setelah melewati kondensor.

4. Pipa Pendingin

Dibuat dari bahan stainless steel, dipasang di bagian dalam tabung

kondensor.

5. Rangka

Rangka memiliki fungsi utama sebagai penyangga kokoh seluruh

komponen alat pirolisis saat beroperasi maupun saat tidak dioperasikan.

3.3 Analisis Teknik

Analisis teknik merupakan metode yang digunakan dalam penentuan

dimensi dari:

1. Reaktor yang akan dirancang

Analisis teknik dari reaktor yang dirancang memiliki dimensi tinggi

reaktor yaitu 30 cm, diameter 50 cm.

2. Panjang kondensor

Untuk memperkirakan apakah gas hasil pirolisis dapat terkondensasi,

maka panjang kondensor dapat diperhitungkan. Terdapat beberapa data yang

dibutuhkan dalam penentuan panjang kondensor, diantaranya adalah kondisi

suhu pada sistem (℃), suhu gas keluaran yang diharapkan (Tg), suhu gas yang

masuk ke dalam kondensor, suhu lingkungan (℃), dan suhu udara yang

melewati kondensor. Pipa yang digunakan pipa stainless dengan karakteristik


diameter luar (do) dan dalam (di) dengan satuan cm dan konduktifitas termal

(K) dengan satuan W/m.

Adapun dimensi dari panjang kondensor yang akan dirancang adalah

diameter luar yaitu 1,27 cm, panjang kondensor 252 cm. Panjang kondensor

tersebut dikurangi 50 cm untuk menjadi pipa penghubung. Perhitungan

dimensi ini dapat dilihat pada Lampiran (4).

3. Penentuan tinggi tabung pendingin dan jumlah batang.

Adapun dimensi jumlah tabung pendingin sebanyak 45 batang dengan

tinggi 98 cm. Perhitungan tinggi tabung spiral dan jumlah batang ini dapat

dilihat pada Lampiran (1).

4. Ruang pembakaran

Adapun ukuran dari ruang pembakaran yaitu dengan tinggi 60 cm,

diameter 60 cm. Reaktor dimasukkan 30 cm ke dalam ruang pembakaran.

Analisis kebutuhan ruang pembakaran secara lengkap pada Lampiran (2)

5. Gambar teknik alat

Gambar teknik alat dibuat dengan menggunakan aplikasi solidworks.

Dimensi gambar teknik disesuaikan dengan perhitungan analisis teknik yang

telah dilakukan. Gambar teknik alat secara jelas dapat dilihat pada Lampiran

(11).

3.4 Fabrikasi

3.4.1 Pemilihan Metoda Pengelasan

Pada proses fabrikasi, penulis hanya membahas pemilihan proses

pengelasan yang paling tepat untuk pembuatan alat pirolisis asap cair sekam

padi ini, sebagaimana diuraikan di bawah.


Sampai pada waktu ini banyak sekali cara-cara

pengklasifikasian yang digunakan dalam bidang las, ini disebabkan

karena perlu adanya kesepakatan dalam hal-hal tersebut. Secara

konvensional cara-cara pengklasifikasi tersebut pada waktu ini dapat

dibagi dua golongan, yaitu klasifikasi berdasarkan kerja dan klasifikasi

berdasarkan energi yang digunakan. Klasifikasi pertama membagi las

dalam kelompok las cair, las tekan, las patri dan lain-lainnya.

Sedangkan klasifikasi yang kedua membedakan adanya kelompok-

kelompok seperti las listrik, las kimia, las mekanik dan seterusnya. Bila

diadakan pengklasifikasian yang lebih terperinci lagi, maka kedua

klasifikasi tersebut diatas dibaur dan akan terbentuk kelompok-

kelompok yang banyak sekali. Di antara kedua cara klasifikasi tersebut

di atas kelihatannya klasifikasi cara kerja lebih banyak digunakan

karena itu pengklasifikasian yang diterangkan dalam bab ini juga

berdasarkan cara kerja. Berdasarkan klasifikasi ini pengelasan dapat

dibagi dalam tiga kelas utama yaitu: pengelasan cair, pengelasan tekan,

dan pematrian.

1. Pengelasan cair adalah cara pengelasan di mana sambungan dipanaskan

sampai mencair dengan sumber panas dari busur listrik atau sumber api

gas yang terbakar.

2. Pengelasan tekan adalah cara pengelasan di mana sambungan

dipanaskan dan kemudian ditekan hingga menjadi satu.

3. Pematrian adalah cara pengelasan di mana sambungan diikat dan

disatukan dengan menggunakan paduan logam yang mempunyai titik

cair rendah. Dalam hal ini logam induk tidak turut mencair.

Pengelasan yang paling banyak digunakan pada waktu ini adalah

pengelasan cair dengan busur gas. Karena itu kedua cara tersebut yaitu las

busur listrik dan las gas akan dibahas secara terpisah. Sedangkan cara-cara

pengelasan yang lain akan dikelompokkan dalam satu pokok bahasan.


Di bawah ini klasifikasi dari cara pengelasan [17]:

1. Pengelasan cair

• Las gas

• Las listrik terak

• Las listrik gas

• Las listrik termis

• Las listrik elektron

• Las busur plasma

2. Pengelasan tekan

• Las resistensi listrik

• Las titik

• Las penampang

• Las busur tekan

• Las tekan

• Las tumpul tekan

• Las tekan gas

• Las tempa

• Las gesek

• Las ledakan

• Las induksi

• Las ultrasonic

3. Las busur

• Elektroda terumpan

4. Las busur gas

• Las MIG

• Las busur CO2

5. Las busur gas dan fluks

• Las busur CO2 dengan elektroda berisi fluks

• Las busur fluks

a. Las elektroda berisi fluks


b. Las busur fluks

o Las elektroda tertutup

o Las busur dengan elektroda berisi fluks

o Las busur terendam

c. Las busur tanpa pelindung

o Elektroda tanpa terumpan

d. Las TIG atau las wolfram gas

Dari berbagai metoda pengelasan di atas, saat ini yang paling

banyak dipakai adalah las busur (Arc Welding) baik Shielded Metal Arc

Welding (SMAW) maupun Gas Tungsten Arc Welding (GTAW).

Perbandingan metoda las SMAW dan GTAW atau TIG (Tungsten

Inert Gas) diperlihatkan pada Tabel 3.1 [27] di bawah ini.

Tabel 3.1 Kelebihan dan Kekurangan SMAW dan GTAW

Metoda

Las Kelebihan Kekurangan

SMAW

Biaya awal invesmen rendah Lambat, dalam penggantian

elektroda

Secara operasional handal dan

sederhana

Terdapat slag yang harus

dihilangkan

Biaya material pengisi rendah Pada low hydrogen electrode perlu

penyimpanan khusus

Material pengisi dapat

bermacam-macam

Efisiensi endapan rendah

Pada semua material dapat

memakai peralatan yang sama

Dapat dikerjakan pada

ketebalan berapapun

Dapat dikerjakan dengan

semua posisi pengelasan


Tabel 3.1 Kelebihan dan Kekurangan SMAW dan GTAW (Lanjutan)

Metoda

Las Kelebihan Kekurangan

GTAW

Menghasilkan pengelasan

bermutu tinggi pada bahan-

bahan ferrous dan non ferrous

Laju pengisian lebih rendah

dibandingkan dengan proses las

lain umpamanya SMAW

Semua pengotor yang berasal

dari atmosfir dapat dihilangkan

GTAW butuh kontrol kelurusan

sambungan yang lebih ketat

Bisa digunakan untuk membuat

root pass bermutu tinggi dari

arah satu sisi pada berbagai

jenis bahan

GTAW juga butuh kebersihan

sambungan yang lebih baik untuk

menghilangkan minyak, grease,

karat, dan kotoran-kotoran lain agar

terhindar dari porosity dan

cacat-cacat las lain

Bisa digunakan untuk membuat

root pass bermutu tinggi dari

arah satu sisi pada berbagai

jenis bahan

GTAW harus dilindungi secara

berhati-hati dari kecepatan udara di

atas 5 mph untuk mempertahankan

perlindungan inert gas di atas

kawah las

Pada pengerjaan pembuatan alat pirolisis ini, penulis

mengaplikasikan proses pengelasan dengan metode Las TIG atau GTAW,

dengan pertimbangan sebagai berikut:

1. Las TIG adalah teknik pengelasan berkualitas tinggi dengan tingkat

fusi rendah. Arc membakar di antara elektrode wolfram dan benda

kerja; elektrode tidak meleleh, jadi hanya bertindak sebagai konduktor

arus dan pembawa arc.

2. Untuk pekerjaan logam lembar tipis, pengelasan TIG dapat digunakan

tanpa logam pengisi. Untuk benda lebih tebal atau saat

menyambungkan jenis bahan berbeda, logam pengisi digunakan dalam


bentuk batang yang dipegang atau kawat yang dipasok oleh perangkat

pemasok terpisah, biasanya tanpa arus.

3. Dalam pengelasan TIG standar, apinya bebas, tetapi varian yang

disebut pengelasan plasma menggunakan nozel kedua untuk membatasi

arc.

4. Proses las dengan TIG menghasilkan produk yang berkualitas dengan

tampilan las yang bagus tanpa adanya kerak atau kotoran las pada

proses pengelasan.

3.4.2 Penentuan Parameter Pengelasan

Pada penelitian yang digunakan untuk memproduksi alat pirolisis

ini, penulis mencoba menggunakan dua macam variabel, yaitu dengan

parameter besarnya ampere dan besarnya aliran gas argon yang

dikonsumsi. Untuk voltase listrik kita sesuaikan dengan alat atau mesin las

yang sudah ada yaitu 220V, akan tetapi untuk penentuan besaran ampere

kita gunakan batasan dari 10 Ampere sampai dengan 100 Ampere,

kemudian untuk konsumsi gas argon kita gunakan 3 macam, yaitu 2,5

liter/menit, 5 liter/menit dan 10 liter/menit.

3.5 Pengujian Alat

1. Pengetesan alat setelah proses las

Penulis dapat menentukan pengetesan dengan tiga macam alat test kebocoran

pada alat yang dibuat, antara lain dengan:

a. Spot check atau penetran check

b. Test water pump

c. Tes dengan kompresor udara

2. Kapasitas efektif alat

Kapasitas efektif dihitung untuk mengetahui banyaknya massa/volume

minyak yang dihasilkan persatuan waktu dari proses pirolisis. Kapasitas


efektif alat dihitung dengan membagi jumlah produk yang dihasilkan

terhadap waktu pengoperasian alat (Persamaan 2.1).

3. Rendemen

Rendemen adalah perbandingan asap cair yang dihasilkan dari total bahan

baku yang diolah (Persamaan 2.2). Rendemen dinyatakan dalam persen

(%). Semakin tinggi nilai rendemen dari hasil pirolisis, menunjukkan

semakin tinggi kualitas proses yang terjadi. Rendemen yang dihasilkan

dapat berbeda jika dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya jenis alat

pirolisis, dan suhu pirolisis.


BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Alat Pirolisis Sekam Padi

Perancangan dan pembuatan pirolisis sekam padi bertujuan untuk

memanfaatkan limbah sekam padi. Dengan mengintegrasikan alat

pirolisis sekam padi, diharapkan dapat mengurangi biaya produksi untuk

pirolisis. Sekam padi layak dijadikan sebagai bahan bakar karena memiliki

nilai kalor yang tinggi. Hasil akhir yang dapat dimanfaatkan dari proses

pirolisis sekam padi ini ada 3 jenis yaitu asap cair, abu sekam, dan arang sekam.

Integrasi alat pirolisis ini memanfaatkan kalor pembakaran sekam untuk

memanaskan tabung reaktor. Sekam akan terpirolisis jika suhu dalam reaktor

sudah cukup tinggi. Gas hasil pirolisis disalurkan ke pipa spiral kondensor

agar dapat terkondensasi.

Gambar 4.1 Alat Pirolisis Sekam Padi


Ruang bakar pada alat pirolisis ini didesain tertutup agar asap dari ruang

bakar secara optimal disalurkan ke tabung kondensor. Reaktor pada alat

pirolisis sekam padi ini memiliki diameter 60 cm dan panjang 60 cm. Bahan

yang digunakan adalah besi drum dengan tebal plat 1 mm. Pipa pendingin

kondensor dihubungkan ke ujung reaktor. Reaktor dikunci menggunakan 8

baut pengunci. Tutup reaktor harus dipastikan tertutup agar gas pirolisis tidak

keluar dari celah-celah reaktor.

Gambar 4.2 Reaktor

Tabung kondensor memiliki diameter 38 cm dan panjang 1,2 meter. Di

ujung tabung kondensor terdapat 1 kran, satu kran untuk saluran keluarnya

asap cair dan kran lainnya untuk pengurasan air kondensor. Temperatur air

kondensor dijaga pada 25-27 ℃. Pipa pendingin kondensor memiliki 45 batang

dan tinggi 98 cm (Lampiran 1).

Ruang bakar pada integrasi alat pirolisis sekam padi ini memiliki

diameter 60 cm dan tinggi 60 cm. Ruang bakar dibuat dari bahan drum, dengan

tebal plat 1,2 mm. Stainless steel 304 merupakan jenis baja yang daya

tahannya jauh lebih tinggi dari jenis baja lainnya. Dari pengujian yang

dilakukan volume ruang bakar hingga terisi penuh yaitu 10 kg sekam padi.

Pintu pengumpan panas memiliki tinggi 15 cm dan lebar 20 cm. Ruang

pengumpan diberi sekat plat berlubang sehingga sekam tidak masuk ke dalam

ruang pengumpan panas. Terdapat celah-celah di ruang bakar yang


mengakibatkan asap tidak secara optimal disalurkan ke pipa spiral kondensor.

Sekam yang digunakan pada pengujian integrasi alat pirolisis sekam padi ini

memiliki kadar air 7 %.

4.2 Aplikasi Pengelasan

Pengelasan pada kondensor alat pirolisis menggunakan metoda

pengelasan GTAW atau TIG karena penulis membutuhkan hasil tampilan dari

alat yang sempurna serta kepastian kekuatan dari alat yang dibuat dan

meminimalisir kebocoran yang akan timbul.

Parameter pengelasan yang dipilih untuk menghasilkan kualitas yang

sempurna baik dari katidakbocoran maupun tampilan adalah ampere, gas

konsumsi per menit, voltase, kecepatan las, tetapi kecepatan las biasanya akan

berbanding lurus dengan besaran ampere yang digunakan. Jadi apabila pilihan

ampere yang digunakan pada saat setting sudah pasti akan mempengaruhi

pergerakan tangan tukang las, karena kecepatan leleh dari material yang

dikerjakan berbeda.

Tabel 4.1 Pengelasan GTAW/TIG dengan Gas Argon

Konsumsi Gas (Liter per menit)

2,5 5 10

Am

pere


Tabel 4.1 Pengelasan GTAW/TIG dengan Gas Argon (Lanjutan)

Konsumsi Gas (Liter per menit)

2,5 5 10

Am

pere


Sesuai hasil percobaan pada material stainless steel ukuran tebal 2 mm

yang sama untuk material kondensor yang penulis buat, hasil yang paling

optimal adalah pada skala 50 ampere, dengan asumsi kecepatan las tidak terlalu

rendah dan penetrasi las bisa tembus, tetapi tidak merusak material yang dilas.

Sedangkan untuk parameter gas argon yang dikonsumsi secara efisien adalah

5 liter per menit konsumsi, sehingga performa las bagus dan efisiensi

penggunaan gas juga bisa diperoleh. (Tabel 4.1)

4.3 Hasil Pengujian

Pada test kebocoran yang dilakukan penulis, penulis menggunakan 3 alat

uji, yaitu:

1. Kompresor udara

Pada pengujian dengan kompresor udara, penguji menyambung nozzle

udara ke valve tabung kompresor dengan menggunakan adapter,

sehingga udara bisa dipompakan ke dalam tabung kondensor. Dalam

pengujian ini, penulis bisa menemukan kebocoran dengan biaya yang

relatif murah namun dengan ketelitian yang rendah, karena titik

kebocoran harus diraba disemua sisi pengelasan dari tabung kondensor

yang dibuat.

Gambar 4.3 Kompresor Udara


2. Spotcheck Penetran

Untuk pengujian dengan spotcheck penetran, penulis melakukan

pengujian pada alur las tabung kondensor dengan beberapa tahapan,

pertama sepanjang alur las dibersihkan dengan cleaner, kemudian dilap

dengan kain, selanjutnya seluruh alur las disemprot dengan red penetran

sebagai dasar pewarnaan yang akan timbul saat dites, selanjutnya

dibersihkan lagi dengan cleaner dan di lap menggunakan kain bersih,

pada tahap akhir penulis menyemprot developer ke seluruh alur las dan

memeriksa semuanya setelah sekitar 10 menit. Dari pengetesan ini

penulis bisa mengetahui letak kebocoran dengan indikasi warna garis

atau titik yang berwarna merah

Gambar 4.4 Spot Check Penetran

3. Water Test Pump

Pada pengujian dengan water test pump, alur pengujian tidak jauh

berbeda dengan pengujian menggunakan kompresor udara, yang mana

penulis menyambung nozzle dari valve tabung kondensor ke alat water

pump. Selanjutnya penulis mengisi air ke dalam kondensor sampai

penuh dan melakukan pemompaan kurang lebih 2 bar dan ditahan

kisaran 1 jam, pada pengujian awal kebocoran langsung terdeteksi pada

posisi kebocoran yang timbul, pada pengujian akhir setelah dilakukan

perbaikan pengujian dilakukan lagi dan tidak ditemukan kebocoran.

Menurut penulis, pengujian dengan menggunakan water test pump


adalah pengujian yang paling optimal dan paling murah untuk

kondensor pirolisis yang dibuat, karena biaya yang dibutuhkan rendah,

dan langsung menyasar pada posisi titik kebocoran jika ada kebocoran

yang timbul.

Gambar 4.5 Water Test Pump

4.4 Kapasitas Efektif Alat

Kapasitas efektif alat yaitu jumlah produk yang dihasilkan oleh suatu alat

per satuan waktu proses. Kapasitas efektif integrasi alat pirolisis sekam padi ini

dapat dihitung dengan membandingkan jumlah asap cair yang dihasilkan (ml)

terhadap waktu produksi asap cair (jam). Data kapasitas efektif alat dapat dilihat

pada Tabel 4.2.

Tabel 4.2 Kapasitas Efektif Alat

Ulangan Volume asap

cair (ml) Waktu (jam)

Kapasitas alat

(ml/jam)

1 900 0,83 1084,33

2 3000 1,67 1796,41

Jumlah 3900 2,5 2880,74

Rataan 1950 1,25 1440,37


Rata-rata kapasitas efektif dari alat pirolisis sekam padi ini adalah

1440,37 ml/jam. Jam kerja produksi dari integrasi alat pirolisis sekam padi ini

adalah 12 jam/hari atau 2 kali proses produksi dalam satu hari. Kapasitas alat

dari dua kali pengulangan adalah 1084,33 ml/jam untuk ulangan pertama,

1796,41 ml/jam untuk ulangan ke dua. Kapasitas efektif alat ini masih rendah

jika dibandingkan dengan kapasitas efektif alat pirolisis plastik oleh Sembiring

(2017), yang di mana rata-rata kapasitas efektif alat yang didapat adalah 150

ml/jam. Faktor penyebab nilai kapasitas efektif alat rendah adalah suhu pada

reaktor rendah. Pada integrasi alat pirolisis sekam padi ini suhu maksimum di

reaktor untuk setiap ulangan yaitu 201oC pada ulangan pertama, 151oC pada

ulangan kedua. Menurut Sembiring (2017), suhu reaktor optimal untuk pirolisis

goni adalah 300℃-350℃. Alat Pirolisis Sembiring (2017), memanfaatkan

bahan bakar batok kelapa sedangkan pada alat pirolisis sekam padi ini bahan

bakar yang digunakan adalah sekam padi. Suhu air kondensor juga sangat

berpengaruh terhadap kinerja dari alat pirolisis, suhu air kondensor harus dijaga

pada suhu 25-27℃ agar gas dari hasil pirolisis dapat dikondensasikan.

Gambar 4.6 Asap Cair Hasil Ulangan 1 (Kiri) Hasil Ulangan 2 (Kanan)

Pirolisis goni pada reaktor masih menyisakan unsur goni yang tidak

dapat dipirolisis lagi atau disebut dengan residu. Dari hasil pengujian alat,

residu goni pada ulangan 1 adalah 2,2 kg, pada ulangan 2 adalah 2,2 kg dan

pada ulangan ke tiga 2,1 kg. Jika dibandingkan terhadap pirolisis oleh Angkat


(2018) dengan disain alat pirolisis yang berbeda, residu yang tersisa adalah 780

gram dari total bahan yang diuji adalah 2,5 kg.

4.5 Rendemen

Rendemen merupakan perbandingan antara berat produk yang

dihasilkan terhadap berat bahan yang diolah dalam satuan persen (%). Alat

pirolisis sekam padi ini memiliki 3 produk akhir yaitu arang, asap cair dan abu.

Proses pirolisis sekam padi menghasilkan asap cair, tar dan gas umumnya

terdiri dari CO2, CO, CH4, dan H2 (Hartanto dan Alim, 2014). Asap cair yang

dihasilkan dapat digunakan untuk menggumpalkan lateks, pengawet makanan, dan

menetralisir asam tanah. Nilai rendemen asap cair pada alat ini dapat dilihat pada

Tabel 4.3.

Tabel 4.3 Rendemen Asap Cair

Ulangan

(n)

Berat awal

bahan (kg)

Volume

(ml)

Berat asap

cair (gr)

Rendemen

(%)

1 10 900 894 8,94

2 10 3000 2980 29,8

Jumlah 20 3900 3874 38,74

Rataan 10 1950 1937 19,37

Rata-rata nilai rendemen asap cair pada penelitian ini adalah 19,37%. Pada

alat ini ruang bakar belum tertutup secara utuh sehingga asap cair banyak yang

tidak tertampung. Asap cair dapat dimanfaatkan untuk menyuburkan tanah,

menetralisir asam tanah dan sebagai bahan pengawet. Nilai rendemen asap cair

pada penelitian ini jauh lebih kecil jika dibandingkan dengan penelitian Chen dkk.

(2015), nilai rendemen asap cair yang dihasilkan adalah 30%.

Produk lain dari alat pirolisis sekam padi ini adalah abu dan arang

sekam. Pada pengujian alat ini dilakukan penambahan sekam ke ruang bakar.


Sekam yang digunakan pada pengujian ini diusahakan memiliki nilai kadar air

7%.

Pembakaran sekam di ruang bakar menghasilkan abu. Ada beberapa tipe

abu yang dihasilkan yaitu tipe 1 (putih), tipe 2 (hitam putih), dan tipe 3 (arang

sekam), namun pada ulangan pertama dan kedua terdapat sisa sekam utuh.

Rendemen abu pada penelitian ini dapat dilihat pada Tabel 4.4.

Tabel 4.4 Rendemen Abu Sekam Padi

Ulangan

Berat

sekam

(kg)

Abu Rendemen

abu (%)

Sisa sekam

utuh (kg) Tipe 1

(kg)

Tipe 2

(kg)

Tipe 3

(kg)

1 10 0,19 2,00 - 13,6 4

2 10 0,35 2,15 0,15 18,9 3

Jumlah 20 0,85 5,85 1,15 58,6 7,36

Rataan 10 0,28 1,95 0,38 19,5 2,45


BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

1. Proses pengelasan yang dipilih adalah proses yang efisien dengan

investasi alat las yang terjangkau, yaitu mesin las GTAW 200A.

2. Parameter pengelasan yang dipilih sesuai dari penelitian adalah

50Ampere, 220V dan konsumsi gas argon 5 liter/menit.

3. Pengetesan kebocoran dilakukan dengan cara memompa air dan

diberikan tekanan sebesar 2 bar kedalam tabung kondensor

menggunakan alat test water pump, sehingga lebih efisien dalam

penanganannya.

4. Kapasitas alat pirolisis ini jika optimal dapat menghasilkan asap cair

sebanyak 3000ml dalam sekali proses.

5. Rendemen yang didapat pada integrasi alat pirolisis sekam padi ini

adalah 30% untuk rendemen asap cair, 50% untuk rendemen arang

sekam, dan 20% untuk rendemen abu.

5.2 Saran

1. Setiap proses pengelasan harus melakukan persiapan dengan

membersihkan permukaan yang akan dilakukan pengelasan, supaya

hasil yang didapatkan setelah proses pengelasan menjadi sempurna.

2. Setiap selesai proses pengelasan tabung harus dilakukan

pengecekan dan pengetesan kebocoran, di mana alat yang dibuat

dan dilas akan berfungsi optimal jika alat tersebut tidak ada

kebocoran.


DAFTAR PUSTAKA

[1] Kementrian Pertanian. (2015). Atlat Peta Pengembangan Kawasan Padi

Kabupaten Bekasi, Provinsi Jawa Barat. Retrieved

from http://weekly.cnbnews.com/news/article.html?no=124000

[2] Sutisna, N.A. dkk. “Briket Arang Sekam Dari Limbah Padi”. Prosiding Seminar

Nasional Sembadha, 2019

[3] Utomo, P., & Yunita, I. (2014). Sintesis Zeolit dari Abu Sekam Padi Pada

Temperatur Kamar.

[4] Karyaningsih, S. (2012). Pemanfaatan limbah pertanian untuk mendukung

peningkatan kualitas lahan dan produktivitas padi sawah. Buana

Sains, 12(2), 45–52.

[5] Patabang, D. (2012). Karakteristik Termal Briket Arang Sekam Padi dengan

Variasi Bahan Perekat. Jurnal Mekanikal, 3(2).

[6] Santo, R. F., Siti, N., & Rochiyat. (2010). Potensi Sekam Sebagai Bahan

Alternatif yang Dapat Dipakai Berulang-ulang. Tolangohula Kabupaten

Gorontalo.

[7] Irianto, I. K. (2015). Hasil Proses Teknologi Pengolahan Limbah Cair Secara

Biologi Terhadap Kualitas dan Produksi Bahan Baku

Pupuk. Wicaksana, 24(2). https://doi.org/ISSN 0856-4204

[8] Sembiring, S. V. 2017. Optimasi Alat Pengolahan Limbah Pertanian Untuk

Menghasilkan Bahan Bakar. Skripsi. Universitas Sumatera Utara

Medan

https://doi.org/ISSN 0856-4204


[9] Ramadhan, A., P. dan M. Ali. 2014. Pengolahan Plastik Menjadi Minyak

Menggunakan Proses Pirolisis. Jurnal Ilmiah Teknik Lingkungan

Universitas Pembangunan Nasional 4:44-53.

[10] Badan Litbang pertanian. 2008. Sekam Padi Sebagi Sumber Energi Alternatif

dalam Rumah Tangga Petani. http://www.litbang.pertanian.go.id

[6 Februari 2018].

[11] Statistik Pertanian, Departemen pertanian. 2004. Prospek dan Arah

Pengembangan Bisnis Padi. http://www.litbang.pertanian.go.id

[6 Februari 2018].

[12] Suharno. 1979. Sekam Padi Sebagai Sumber Energi Alternatif.

http://www.smallcrab.com [8 Februari 2018].

[13] Suyitno. 2009. Perumusan Laju Reaksi dan Sifat-Sifat Pirolisis Lambat Sekam

Padi Menggunakan Metode Analisis Termogravimetri. Universitas Sebelas

Maret. Surakarta.

[14] Hartanto, F. P., F. Alim. 2014. Optimasi Kondisi Operasi Pirolisis Sekam Padi

Untuk Menghasilkan Bahan Bakar Briket Bioarang Sebagai Bahan Bakar

Alternatif. Semarang. http://www.eprints.undip.ac.id [7 februari 2018].

[15] Yudisaputro, H. 2015. Optimalisasi proses pembakaran-perbandingan excess

air bahan bakar. Batu bara. http://berbagienergi.com [16 Agustus 2018].

[16] Hsu, H.W., dan Luh, B.S. 1980. Rice Hull. Dalam Rice Produck And

Utilization. Editor: Bor Shiun Luh. New York: Avi Publishing Company

Inc. Hal. 736-740.

[17] Arifani. 2016. Teori Pengelasan. http://arifani53.blogspot.com/2016/11/teori-

pengelasandasar-teori.html [13 Februari 2020]

http://www.litbang.pertanian.go.id/

http://www.litbang.pertanian.go.id/

http://www.smallcrab.com/

http://www.eprints.undip.ac.id/

http://berbagienergi.com/

http://arifani53.blogspot.com/2016/11/teori-pengelasandasar-teori.html%20%5b20

http://arifani53.blogspot.com/2016/11/teori-pengelasandasar-teori.html%20%5b20


[18] Achmadi. 2018. Jenis-Jenis Sambungan Pengelasan dan Macam-Macam

Kampuh Las https://www.pengelasan.net/sambungan-las/ [20 Februari

2020]

[19] Suyamto dan Wargiono. 2006. Potensi dan Peluang Pengembangan Ubi Kayu

untuk Industri Ubi Bioetanol. Prosiding Lokakarya Pengembangan Ubi

Kayu. Balitkabi. Malang.

[20] http://hima-tl.ppns.ac.id/shielded-metal-arc-welding-smaw/

[21] Kurniawan, I., Martin, A., Mintarto, 2015. Rancang Bangun Kondenser pada

Pengering Beku Vakum. http://repository.unri.ac.id [7 Februari 2018].

[22]Chandra. Alat Penukar Kalor Shell and Tube.

http://digilib.polban.ac.id/files/disk1/98/jbptppolban-gdl-chandraand-

4856-3-bab2--9.pdf [20 Februari 2020]

[23] Daywin, F. J., R. G. Sitompul, dan Hidayat, 2008. Mesin-Mesin Budidaya

Pertanian di Lahan Kering. Graha Ilmu. Yogyakarta

[24] Cahyono, M.S., W.W. Mandala, S. Ma’arif H.B. Sukarjo dan W. Wardoyo.

2016. Pengaruh Suhu terhadap Rendemen dan Nilai Kalor Minyak Hasil

Pirolisis Sampah Plastik. Jurnal Mekanika dan Sistem Termal, 1: 49-59

[25] Purwono, 2002. Penggunaan Pengukuran Brix Untuk Menduga Rendemen

Nyata di Pabrik Gula Putih Mataram, Lampung. Divisi R & D PG GPM.

[26] Soeharno. 2007. Teori Mikroekonomi. Andi Offset, Yogyakarta.

[27]Darun. 2002. Ekonomi Teknik. Jurusan Teknologi Pertanian Fakultas Pertanian

USU. Medan.

[28]Kidul, P. 2013. Keuntungan dan Kekurangan SMAW.

http://agelpatikidul.blogspot.com/2013/05/keuntungan-dan-kekurangan-

smaw.html [20 Februari 2020]

https://www.pengelasan.net/sambungan-las/

http://repository.unri.ac.id/

http://digilib.polban.ac.id/files/disk1/98/jbptppolban-gdl-chandraand-4856-3-bab2--9.pdf

http://digilib.polban.ac.id/files/disk1/98/jbptppolban-gdl-chandraand-4856-3-bab2--9.pdf

http://agelpatikidul.blogspot.com/2013/05/keuntungan-dan-kekurangan-smaw.html

http://agelpatikidul.blogspot.com/2013/05/keuntungan-dan-kekurangan-smaw.html


[29] Mechanicaljm. 2016. Keuntungan dan Kerugian Pengelasan GTAW (Gas

Tungsten Arc Welding).

http://engineeringjm.blogspot.com/2016/11/keuntungan-dan-kerugian-

pengelasan-gtaw.html [20 Februari 2020]

http://engineeringjm.blogspot.com/2016/11/keuntungan-dan-kerugian-pengelasan-gtaw.html

http://engineeringjm.blogspot.com/2016/11/keuntungan-dan-kerugian-pengelasan-gtaw.html


Lampiran 1 Kebutuhan Sekam

Temperatur Initial = 28℃ = 301K

Nilai kalor sekam = Qsekam = 14200 kJ/kg

Asumsi efisiensi termal tungku = 15%

Temperatur destilasi = 530 K

Cp sekam = 1,409 kJ/kg K

Qdestilasi = Qpemanasan + Qpeleburan + Qdekomposisi

Qdestilasi + Qgasifikasi + Qgasifikasi char yields

Qpemanasan = m × Cp × ∆T

Hpeleburan = 37 J/g = 37 kJ/kg

Hdekomposisi = 1800 J/g = 1800 kJ/kg

Hgasifikasi = 2570 J/g = 2570 kJ/kg

Lgasifikasi char yields = 3020 J/g = 3020 kJ/kg maka,

Qdestilasi = {3 × 1,409 × (530 − 301)} + 4(37 + 1.800 + 2.570 + 3020)

Odestilas = 30.675,98 kJ

Massa sekam =Qdestilasi

(Qsekam × Eff termal)

Massa sekam =30.675,98

(14.200 × 15%)

assa sek am = 14,401 kg

assa seka m = 15 kg

Sekam yang dibutuhkan adalah sebanyak 15 kg


Lampiran 2 Analisis Teknik Ruang Pembakaran

Bahan bakar (sekam) yang digunakan sebanyak 10 kg

Kerapatan jenis sekam = 125 kg/m3

Maka, volume sekam =10 kg

125 kg/m3= 80.000 cm3

Diameter ruang polimer = 32 cm

Tinggi ruang polimer = 60 cm

Volume ruang polimer =1

4× 3,14 × (32 cm)2 × 60 cm = 48.230 cm3

Diameter ruang pembakaran = 60 cm

Tinggi bottom = 15 cm

Volume bottom =1

4× 3,14 × (60 cm)2 × 15 cm = 42.390 cm3

Tinggi top = 30 cm

Volume top = (1

4× 3,14 × (60 cm)2 × 30 cm)

− (1

4× 3,14 × (32 cm)2 × 30 cm)

Volume top = 60.665 cm3

Diameter hopper = 50 cm

Tinggi hopper = 45 cm

Volume hopper =1

4× 3,14 × (50 cm)2 × 45 cm = 88.313 cm3

Volume hopper = 11,04 kg sekam


Lampiran 3 Analisis Teknik Kondensor Data

Perancangan

1. Sistem kondensasi

➢ Suhu gas masuk melalui pipa penghubung = 130 ℃

➢ Suhu gas keluar yang diharapkan = 80 ℃

➢ Suhu kondensor = 22 ℃

➢ Suhu air yang keluar dari kondensor = 35 ℃

2. Dimensi pipa stainless yang digunakan

➢ Diameter dalam = 1,8 cm

➢ Diameter luar = 1,9 cm

➢ Konduktivitas termal 𝑠𝑡𝑎𝑖𝑛𝑙𝑒𝑠𝑠 𝑠𝑡𝑒𝑒𝑙 = 237 W/m℃

3. Perancangan sistem kondensasi

➢ Bagian 1: peristiwa yang terjadi di dalam kondensor merupakan

peristiwa kondensasi

Suhu film Tf = (80 + 35

2) = 57,5℃

Untuk mencari nilai h, kita harus memenuhi Persamaan 2.11

Tg − Tw = 80℃ − 22℃ = 58℃

Konveksi pada kondensor adalah:

h = 0,725 [1,0624(1,0624 − 1,0624 × 0,062)9,81 × 2369,8 × 0,028

1,99 × 10−5 × 0,01143 × 58]

0,25

h = 58,93W/m2K

➢ Bagian 2: konveksi natural yang terjadi pada luar kondensor (Lihat

Persamaan 2.9)

Suhu film Tf =35 + 22

2= 28,5

Untuk mencari nilai Gr, kita harus memenuhi Persamaan 2.8

Tg − Tw = 35℃ − 22℃ = 13℃

Pada bagian luar kondensor terjadi konveksi natural, maka:

Gr =9,81 × 0,00324 × (35 − 22) × 0,01273

1,6754 × 10−5

Gr = 3021,6


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 <109, maka:

Nu = 0,54 (3021,6)0,25

Nu = 4,003

Sehingga nilai dari ho = 3,75 ×237

0,0127

ho = 74,713 W/m2℃

Nilai dari overall heat transfer coefficient merujuk pada Persamaan

2.12

Uo =1

0,01270,01143 ×

158,93

+0,0127 ln (

0,01270,01143)

2 × 3,14 × 237 +1

74,713

Uo = 1,93 W/m2℃

Setelah diperoleh nilai overall heat transfer coefficient maka

dapat ditentukan panjang kondensor yang dibutuhkan untuk

mengkondensasikan gas hasil pirolisis sekam. Gas hasil pirolisis

diasumsikan mirip udara. Laju aliran massa (Persamaan 2.13)

m = 1,0759kg

m3× 3 × (3,14 × 0,01272 ÷ 4)

m = 4,09558061 × 10−4

Setelah mendapat laju aliran massa kemudian dilakukan

perhitungan laju pindah panas yang terjadi pada kondensor. Pindah

panas yang terjadi pada kondensor dapat dihitung dengan Persamaan

2.16

q = 4,09558061 × 10−4 × 1,007kj

kg× (130 − 80)

g = 20,57 W

∆TM =(130 − 80) − (80 − 22)

ln (130 − 35)(80 − 22)

∆TM = 74,98℃

A =20,57 W

1,93 W/m2℃ × 74,98℃

A = 0,1418 m2


Dengan luas 0,1418 m2, diameter luar yaitu 1,9 cm, maka panjang pipa

kondensor:

L =A

μDo

L =0,1418

3,14 × 0,127

L = 355 cm


Lampiran 4 Data Penelitian

1. Kapasitas Efektif Alat

Ulangan Volume Asap

Cair (ml)

Waktu Pengolahan

(menit)

Kapasitas Alat

(ml/jam)

1 900 50 1080

2 3000 100 1800

Jumlah 3900 150 2880

Rataan 1950 75 1440

Perhitungan:

➢ Ulangan 1

KEA =Volume Asap

Waktu=

900 ml

5060 jam

= 1080 ml/jam

➢ Ulangan 2

KEA =Volume Asap

Waktu=

3000ml

10060 jam

= 1800 ml/jam

2. Rendemen Asap Cair

Ulangan Berat Awal

Bahan (kg)

Volume

(ml)

Produk Akhir

(g)

Rendemen

(%)

1 10 900 900 9

2 10 3000 3000 30

Jumlah 20 3900 3900 39

Rataan 10 1950 1950 19,5

Perhitungan:

➢ Ulangan 1

Rendemen =Volume Asap Cair

Berat Awal Sekam× 100% =

900 g

100 g× 100% = 9%

➢ Ulangan 2

Rendemen =Volume Asap Cair

Berat Awal Sekam× 100% =

3000 g

100 g× 100% = 30%


3. Rendemen Abu

Ulangan

Berat

Awal

Sekam

(kg)

Abu

Rendemen

Abu (%)

Sisa

Sekam

Utuh

(kg)

Tipe 1

(kg)

Tipe 2

(kg)

Tipe 3

(kg)

1 10 0,19 1,00 - 11,9 5

2 10 0,35 1,15 0,15 16,5 5

Jumlah 20 0,54 2,15 0,15 28,4 10

Rataan 10 0,27 1,075 0,38 14,2 5

Perhitungan:

➢ Ulangan 1

Rendemen =(Tipe 1 + Tipe 2 + Tipe 3)

Berat Awal Sekam× 100%

Rendemen =(0,19 + 1,00 + 0,00) kg

10 kg× 100% = 11,9%

➢ Ulangan 2

Rendemen =(Tipe 1 + Tipe 2 + Tipe 3)

Berat Awal Sekam× 100%

Rendemen =(0,35 + 1,15 + 0,15) kg

10 kg× 100% = 16,5%


Lampiran 5 Dokumentasi Abu Hasil Pembakaran


Lampiran 6 Asap Cair Hasil Prolisis Sekam

Percobaan ke-1

Percobaan ke-2


Lampiran 7 Pengelasan TIG dengan Gas 2,5 Liter


Lampiran 8 Pengelasan dengan Gas Argon 5 Liter per

Menit


Lampiran 9 Pengelasan dengan Gas Argon 7,5 Liter per

Menit


Lampiran 10 Pengelasan dengan Gas Argon 10 Liter per

Menit


Lampiran 11 Kompresor untuk Alat Tes Kebocoran


Lampiran 12 Spot Check Penetran untuk Cek Kebocoran


Lampiran 13 Water Test Pump untuk Tes Kebocoran


Lampiran 14 Gambar Teknik Alat

welding application for ensuring quality of …

Documents