BAB 3 METODOLOGI DAN PENELITIAN
3.2 Metodologi Pengujian
3.2.1 Persiapan Pengujian
Pada pengujian gasifikasi updraft ini, bahan bakar yang digunakan adalah kayu karet. Kayu karet sangat cocok digunakan sebagai bahar bakar karena densitasnya yang cukup tinggi dan kandungan karbon yang banyak. Sebelum memulai pengujian, kayu karet harus dipotong kecil hingga berbentuk kubus ukuran 3 cm x 3 cm. Ukuran kayu yang besar dapat membuat rongga pada reaktor sehingga muatan bahan bakar yang dapat diberikan menjadi tidak optimal. Kemudian pilihlah kayu karet yang memiliki kondisi yang baik seperti warna kayu terang, bebas rayap, dan tidak berongga.
(a) (b)
Gambar 3.4 Potongan kayu karet yang baik (a) dan penjemuran kayu karet (b) Setelah itu lakukan penjemuran pada kayu karet selama dua jam pada kondisi matahari yang terik (antara jam 10.00 sampai 14.00 siang). Sisa kayu karet yang tidak terpakai harus disimpan di tempat yang kering dan dijemur kembali untuk persiapan pengujian selanjutnya.
2) Persiapan Alat Ukur a) Pelat Orifis
Pelat orifis yang digunakan untuk pengujian ini ada dua buah yaitu untuk mengukur flow rate udara dari blower dan flow rate syngas dari reaktor gasifikasi. Tidak ada perbedaan dimensi pada kedua pelat orifis tersebut tetapi pelat orifis untuk syngas perlu mendapatkan perhatian khusus. Biasanya pada pengujian kelima, kerak akan terbentuk di dalam saluran pipa dan juga menempel pada lubang orifis. Kondisi tersebut tersebut secara tidak langsung akan membuat ukuran lubang orifis menjadi menyusut dari pengujian sebelumnya dan beresiko pada keakuratan data uji untuk perhitungan keseimbangan . Oleh karena itu, setelah pengujian, lakukan pembersihan pada pelat orifis dengan menggunakan larutan aseton.
Gambar 3.5 Pelat orifis dengan diameter 2 cm b) Manometer U
Manometer U berfungsi mengukur perbedaan tekanan sebelum dan setelah masuk ke lubang orifisi. Alat ini bekerja dengan menggunakan persamaan Bernoullie dimana tekanan aliran sebelum masuk lubang orifis akan lebih besar dari tekanan yang keluar dari lubang orifis. Hal tersebut dapat terjadi akibat adanya pressure drop karena terjadi penyempitan pada penampang saluran aliran. Dalam pengujian gasifikasi updraft, Manometer U yang dibutuhkan berjumlah dua buah yaitu untuk mengukur flow rate udara dan syngas kemudian diletakan pada posisi yang sama dengan orifis. Sebelum pengujian dimulai. Periksalah keadaan cairan dalam manometer U dan pastikan cairan tersebut tetap bersih dari
partikel luar. Hindari noda pada kertas ukur millimeter di manometer agar pembaca perbedaan tekanan tetap jelas.
Gambar 3.6 Manometer U c) Timbangan
Ada dua jenis timbangan yang dibutuhkan untuk pengujian gasifikasi updraft. Pertama adalah timbangan analog yang dapat membaca berat dalam satuan kilogram. Timbangan ini digunakan untuk mengukur berat kayu karet sebagai bahan bakar pengujian. Kedua timbangan digital yang mampu membaca berat dalam satuan gram hingga ketelitian tiga angka dibelakang koma. Karena tingkat ketelitiannya yang tinggi, alat ini menjadi cukup mahal dan harus digunakan dengan benar. Timbangan digital digunakan untuk mengukur tar, arang, dan abu yang merupakan hasil dari reaksi pada gasifikasi updraft. Sebelum menggunakan kedua timbangan tersebut, pastikan alat dalam kondisi bebas. Lakukan pengetesan skala pengukuran dengan benda yang telah memiliki keterangan berat dan bandingkan hasilnya.
Spesifikasi timbangan Mode DJ102C DJ202C DJ302C DJ502C DJ602C DJ1002C Weight Limits 100g 200g 300g 500g 600g 1000g Resolution 0,01 g Operation Temperature 0-40 o C Power Supply DC9V
d) Modul DAQ USB 4718
Modul DAQ USB-4718 adalah hardware computer yang mampu membaca perubahan suhu melalui termokopel secara berlanjut. Untuk memakai modul ini, Komputer yang digunakan harus menggunakan operating system Windows XP dan ter-instal software Lab View. Modul ini memiliki delapan port termokopel sehingga untuk pengujian ini dibutuhkan dua buah modul DAQ untuk membaca 13 buah termokopel yang terpasang pada gasifikasi updraft. Hasil pengukuran yang dilakukan dapat diselaraskan dengan waktu nyata dan waktu pengujian sehingga pemantau terhadap reaksi maupun phenomena yang terjadi pada gasifikasi dapat dianalisis dengan lebih baik. Saat pengujian berlangsung, Tempatkanlah modul DAQ di daerah yang dingin (bebas dari radiasi panas reaktor) bila perlu tambahkan kipas angin untuk menjaga suhunya. Pasang termokopel dengan benar dan kuat agar tidak mudah lepas saat pengujian berlangsung. Lakukan percobaan modul DAQ di komputer saat akan memulai pengujian untuk memastikan pengan termokopel telah benar.
Spesifikasi Modul DAQ USB - 4718
Analog Input
Accuracy : ± 0.1% for voltage input Bandwidth : 13.1 HZ @50 Hz, 15.72
Hz @ 60 Hz Channel : 8 differential Ch. Independnt Conf : yes
CMR @ 50/60 Hz : 92 dB min. Resolution : 16 bits Input Range : 15mV, 50 mV, 0-100 mV, 0-500mV, 0,1V, 0-2.5 V, 0-20 mA, 4-20 mA
Input Types : Thermocouple, mV,V, mA
Sampling Rate : 10 S/s Span Drift : ±25 ppm/oC T/C Type And Temperature Ranges
J 0-760 oC R 500-1750 oC K 0-1370 oC S 500-1750 oC T -100-400 oC B 500-1800 oC E 0-1000 oC
Isolated Sigital Input
Channels : 8
Input Voltage : logic 0:2 V max. Isolation Protection : 2,500 VDC
Opto-isolator Response : 25 μs
Span Drift : ±25 ppm/oC T/C Type And Temperature Ranges
J 0-760 oC R 500-1750 oC K 0-1370 oC S 500-1750 oC T -100-400 oC B 500-1800 oC E 0-1000 oC
Isolated Sigital Input
Channels : 8
Input Voltage : logic 0:2 V max. Isolation Protection : 2,500 VDC
Opto-isolator Response : 25 μs
Isolated Digital Output
Channels : 8
Output Type : Sink (NPN) Isolation Protection : 2,500 VDC Output Voltage : 5-30 VDC, 1.1 A
max./total Opto-isolator Response : 25 General
Bus Type : USB 2.0
I/O Connector : Onboard screw terminal
Dimension (LxWxH) : 132x80x32 mm
General
Bus Type : USB 2.0
I/O Connector : Onboard screw terminal
Dimension (LxWxH) : 132x80x32 mm Power Consumption : 100 mA @5V Watchdog Timer : 1.6 sec (system) Operating Temperature : 0-60 oC
Storage Temperature : -20-70 oC Storage Humidity : 5-95% RH
e) Termokopel Tipe – K
Pengukuran distribusi suhu pada reaktor gasifikasi menggunakan termokopel type – K. Termokopel yang digunakan berjumlah 13 buah. Termokopel ini masing-masing dipasang sebanyak 12 buah pada reaktor secara vertikal dan sebanyak 1 buah pada burner untuk menghitung suhu syngas. Hal ini bertujuan untuk melihat distribusi suhu yang ada pada masing-masing bagian tersebut. Celah yang ditimbulkan dalam pengan termokopel harus ditutupi secara rapat untuk mencegah terjadinya kebocoran gas.
Gambar 3.9 Termokopel tipe K 3) Persiapan Gasifikasi Updraft
Pengan komponen gasifikasi seperti blower, orifis, manometer, burner, dan modul DAQ harus benar karena pengujian gasifiksi ini bersifat berlanjut sehingga tidak boleh ada alat yang rusak atau berhenti saat pengujian berlangsung. Ketika akan memulai pengujian, perhatikan semua sambungan tiap komponen seperti blower ke reaktor. Bersihkan pipa saluran syngas dan orifis dari endapan. Perhatikan tonjolan pada semua termokopel di dalam reaktor gasifikasi updraft agar memiliki panjang yang sama. Lakukan pembersihan pada termokopel tersebut dari tar yang menempel agar pembacaan suhu lebih tepat. Kencangkan semua dudukan termokopel di reaktor dan juga di pipa saluran syngas agar gas tidak bocor. Biasanya pada bagian burner akan terjadi penumpukan tar yang berasal dari pipa saluran syngas. Hal tersebut dapat menutup lubang udara pada
burner sehingga pencampuran udara dan gas akan terganggu. Bersihkan endapan