Studi Analisa Simulasi Tentang Korelasi Impregnasi Silika (SiO2) Terhadap Nilai Kalor Bakar Dan Kuat Tekan Serta Karakteristik Briket Arang Tempurung Kelapa

(1)

S

STUDI ANALISA SIMULASI TENTANG KORELASI

IMPREGNASI SILIKA (SiO

2

) TERHADAP NILAI

KALOR BAKAR DAN KUAT TEKAN SERTA

KARAKTERISTIK BRIKET ARANG

(2)

STUDI ANALISA SIMULASI TENTANG KORELASI

IMPREGNASI SILIKA (SiO

2

) TERHADAP NILAI

KALOR BAKAR DAN KUAT TEKAN SERTA

KARAKTERISTIK BRIKET ARANG

TEMPURUNG KELAPA

TESIS

Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Magister Sains dalam Program Studi Ilmu Fisika pada Sekolah Pascasarjana

Universitas Sumatera Utara

Oleh

HAFNI SUSANTI

077026007/FIS

SEKOLAH PASCASARJANA

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(3)

Judul Tesis : STUDI ANALISIS SIMULASI TENTANG

KORELASI IMPREGNASI SILIKA (SiO2)

TERHADAP NILAI KALOR BAKAR DAN KUAT

TEKAN SERTA KARAKTERISTIK BRIKET

ARANG TEMPURUNG KELAPA

Nama Mahasiswa : Hafni Susanti

Nomor Pokok : 077026007

Program Studi : Fisika

Menyetujui Komisi Pembimbing

(Prof. Dr. Muhammad Zarlis, M.Sc) Ketua

(Drs. Nasir Saleh, M.Eng.Sc) Anggota

Ketua Program Studi

(Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc)

Direktur

(Prof. Dr. Ir. T. Chairun Nisa B, M.Sc)

(4)

Telah diuji pada

Tanggal : 16 Juni 2009

PANITIA PENGUJI TESIS

Ketua : Prof. Dr. Muhammad Zarlis, M.Sc

Anggota : 1. Drs. Nasir Saleh, M.Eng.Sc

2. Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc

3. Drs. Anwar Dharma Sembiring, MS

(5)

ABSTRAK

Dari data penelitian pengaruh penambahan silika (SiO2) dengan konsentrasi mulai dari 0,1% sampai 1,0% pada briket arang tempurung kelapa secara eksperimen dilakukan simulasi komputasi numerik dengan menggunakan Matlab versi 6.1. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui korelasi antara penambahan SiO2 terhadap kadar air, kadar abu, kadar volatil, dan kadar karbon serta kalor bakar dan kuat tekan dari briket arang tempurung kelapa secara analisis simulasi komputasi numerik menggunakan Matlab. Dari hasil perbandingan simulasi dan eksprimen kadar air, kadar abu, kadar volatil dan kuat tekan berbanding lurus dengan penambahan konsentrasi SiO2 menunjukkan korelasi positif, sedangkan kadar karbon dan kalor bakar berbanding terbalik dengan penambahan konsentrasi SiO2 menunjukkan korelasi negatif. Hasil simulasi komputasi numerik dari korelasi impregnasi silika (SiO2) terhadap kalor bakar dan kuat tekan serta karakteristik briket arang tempurung kelapa menunjukkan data fluktuasi untuk poin-poin yang diberikan. Hasil simulasi komputasi numerik menggunakan Matlab menyebabkan terjadi fluktuasi hasil yang diberikan dari eksperimen.

Kata Kunci: Analisis Simulasi, Impregnasi, Arang Tempurung Kelapa, Briket, Matlab.

ABSTRACT

From the reseach data of the effect of the increase in silica (SiO2) in the

(6)

caloric and pressure power of the charcoal briquette of coconut shell analytically in a numeric computation simulation using Matlab. Based on the comparison, it can be found that the simulation and experiment of the water, dust, and volatile contents and the pressure power was aproportional to the increase in concentration of SiO2

showing a positive correlation where as the carbon and heat caloric was inverse to the increase in concentration of SiO2 showing a negative correlation. The result of the

numeric computation simulation of the correlation between the impregnation of silica (SiO2) and the heat calorie and the pressure power and the characteristic of charcoal

briquette of coconut shell showed the fluctuated data of the points offered. The result of the numeric compuation simulation using Matlab caused the fluctuating results as indicated by the experiment.

Keywords: Simulation Annalysis, Impregnation, Charcoal of Coconut Shell, Briquette, Matlab.

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa kami panjatkan karena berkat keyakinan, kesehatan, dan kesempatan yang telah diberikan-Nya membuat tesis ini dapat diselesaikan.

(7)

Dengan selesainya tesis ini, kami mengucapkan terima kasih sebesar-besarnya kepada:

Bapak Prof. Chairuddin P. Lubis, DTM&H, Sp.A(K), Rektor Universitas Sumatera Utara Medan, yang telah memberikan kesempatan kepada kami untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister Sains.

Ibu Prof. Dr. Ir. T. Chairun Nisa B, M.Sc sebagai Direktur Sekolah Pascasarjana USU Medan yang telah memberikan kesempatan kepada kami mengikuti pendidikan Program Magister Sains pada Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara.

Bapak Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc, Ketua Program Studi Ilmu Fisika,

Drs. Nasir Saleh, M.Eng, Sc, Sekretaris Program Studi Ilmu Fisika beserta seluruh

Staf Pengajar pada Program Studi Ilmu Fisika Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara.

Terima kasih yang tak terhingga dan penghargaan yang setinggi-tingginya kami ucapkan kepada Bapak Prof. Dr. Muhammad Zarlis, M.Sc selaku Pembimbing Utama yang dengan penuh perhatian dan telah memberikan dorongan dan bimbingan, demikian juga kepada Bapak Drs. Nasir Saleh, M.Eng, Sc selaku Pembimbing Lapangan yang dengan penuh kesabaran menuntun dan membimbing kami hingga selesainya penelitian ini.

Kepada Nenenda almh. Siti Rahmah, Ayahanda Alm. Ali Umar, dan Ibunda Hanimah, suamiku Ir. Ichdal Ferziv, anak-anakku Hafich Ghifari dan Anida Naifa, adikku Asrul Effendi serta seluruh keluargaku tersayang yang memberikan semangat dan dorongan bagi kami dalam menyelesaikan pendidikan pada Program Studi Ilmu Fisika Universitas Sumatera Utara.

(8)

Yang tak terlupakan atas kesabarannya untuk membimbing dan mengajari kami dalam metode simulasi Ibu Herlina Harahap, M.Si.

Kawan-kawan Program Studi Ilmu Fisika Universitas Sumatera Utara angkatan 2007 yang telah memberikan bantuan dan dorongan kepada kami, Pegawai Administrasi Sekolah Pascasarjana USU Medan yang telah memperlancar administrasi selama penulis menempuh pendidikan, dan berbagai pihak yang banyak membantu kami yang tidak bisa disebutkan satu persatu.

Dengan segala kerendahan hati, tulisan ini masih mempunyai kekurangan, namun penulis berharap dapat memberikan manfaat sebagai bahan referensi dan untuk keperluan pengembangan ilmu pengetahuan.

Medan, Juni 2009

(9)

RIWAYAT HIDUP

DATA PRIBADI

Nama Lengkap berikut Gelar : Hafni Susanti, SPd Tempat dan Tanggal Lahir : Medan, 9 Desember 1968

Alamat Rumah : Jalan Laksana Gang Bunga No. 1 Medan

Telepon/Faks/HP : (061) 7353752

Instansi Tempat Bekerja : SMA Negeri 1 Medan

Alamat Kantor : Jl. T. Cik Ditiro No. 1 Medan

Telepon/Faks : (061) 4511765

DATA PENDIDIKAN

SD : SD Swasta Al.Ulum Medan Tamat : 1981

SMP : SMP Swasta Al.Ulum Medan Tamat : 1984

SMA : SMA Negeri 6 Medan Tamat : 1987

Diploma-3 : FMIPA USU Medan Tamat : 1990

Strata-1 : FMIPA UNM Tamat : 1999

Strata-2 : Program Studi Ilmu Fisika Tamat : 2009

(10)

DAFTAR ISI 2.2.4. Kadar Air dan Abu Karbon Aktif... 2.3. Briket Arang... 2.4. Silika... 2.5. Komputasi... 2.5.1. Metode Analitik dan Metode Numerik... 2.5.2. Komputer... BAB III METODOLOGI PENELITIAN... 21

(11)

3.5.1. Korelasi Konsentrasi terhadap Kadar Air... 3.5.2. Korelasi Konsentrasi terhadap Kadar Abu... 3.5.3. Korelasi Konsentrasi terhadap Kadar Volatil... 3.5.4. Korelasi Konsentrasi terhadap Kadar Karbon... 3.5.5. Korelasi Konsentrasi terhadap Kuat Tekan... 3.5.6. Korelasi Konsentrasi terhadap Kalor Bakar... 3.6. Pemrograman... 3.7. Algoritma... 3.7.1. Algoritma Program Kadar Air... 3.7.2. Algoritma Program Kadar Abu... 3.7.3. Algoritma Program Kadar Volatil... 3.7.4. Algoritma Program Kadar Karbon... 3.7.5. Algoritma Program Kuat Tekan... 3.7.6. Algoritma Program Kalor Bakar... 3.8. Flowchart...

3.8.1. Flowchart Korelasi Konsentrasi terhadap Kadar Air...

3.8.2. Flowchart Korelasi Konsentrasi terhadap Kadar Abu.

3.8.3. Flowchart Korelasi Konsentrasi terhadap Kadar

Volatil... 3.8.4. Flowchart Korelasi Konsentrasi terhadap Kadar

Karbon... 3.8.5. Flowchart Korelasi Konsentrasi terhadap Kuat Tekan.

3.8.6. Flowchart Korelasi Konsentrasi terhadap Kalor

Bakar...

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN... 43 4.1. Analisis Hasil Komputasi Numerik Kadar Air... 4.2. Analisis Hasil Komputasi Numerik Kadar Abu... 4.3. Analisis Hasil Komputasi Numerik Kadar Volatil... 4.4. Analisis Hasil Komputasi Numerik Kadar Karbon... 4.5. Analisis Hasil Komputasi Numerik Kuat Tekan... 4.6. Analisis Hasil Komputasi Numerik Kalor Bakar...

(12)

Nomor Judul Halaman

2.1 Syarat Mutu Karbon Aktif ... 11

(13)

DAFTAR GAMBAR

2.1 Karbon Aktif ... 10

2.2 Briket Tempurung Kelapa... 12

3.1 Contoh Simbol Flowchart... 35

3.2 Flowchart Korelasi Konsentrasi terhadap Kadar Air... 37

3.3 Flowchart Korelasi Konsentrasi terhadap Kadar Abu... 38

3.4 Flowchart Korelasi Konsentrasi terhadap Kadar Volatil... 39

3.5 Flowchart Korelasi Konsentrasi terhadap Kadar Karbon... 40

3.6 Flowchart Korelasi Konsentrasi terhadap Kuat Tekan... 41

3.7 Flowchart Korelasi Konsentrasi terhadap Kalor Bakar... 42

4.1.a Grafik Kadar Air vs Konsentrasi dengan Simulasi... 43

4.1.b Grafik Kadar Air vs Konsentrasi dengan Eksperimen... 44

4.2.a Grafik Kadar Abu vs Konsentrasi dengan Simulasi... 45

4.2.b Grafik Kadar Abu vs Konsentrasi dengan Eksperimen... 45

4.3.a Grafik Kadar Volatil vs Konsentrasi dengan Simulasi... 46

4.3.b Grafik Kadar Volatil vs Konsentrasi dengan Eksperimen... 47

4.4.a Grafik Kadar Karbon vs Konsentrasi dengan Simulasi... 48

4.4.b Grafik Kadar Karbon vs Konsentrasi dengan Eksperimen... 48

4.5.a Grafik Kuat Tekan vs Konsentrasi dengan Simulasi... 49

4.5.b Grafik Kuat Tekan vs Konsentrasi dengan Eksperimen... 50

4.6.a Grafik Kalor Bakar vs Konsentrasi dengan Simulasi... 51

(14)

DAFTAR LAMPIRAN

(15)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Dengan meningkatnya secara pesat pembangunan pada segala bidang yang

mengakibatkan pula meningkatnya kebutuhan akan energi, sementara cadangan

energi seperti minyak bumi, dan gas alam yang tersedia di perut bumi semakin

menipis, oleh karena itu kita dituntut untuk memikirkan sumber energi alternatif yang

dapat diperbaharui.

Salah satu sumber alternatif yang dapat diperbaharui adalah pemanfaatan

limbah tempurung kelapa yang diolah menjadi briket arang, karena selama ini

penggunaan tempurung kelapa hanya sebagai arang biasa dan belum dipergunakan

secara optimal, sementara sediaan tempurung kelapa cukup banyak terdapat

di Indonesia khususnya daerah Sumatera Utara dan dapat diperbaharui.

Tempurung kelapa banyak juga dimanfaatkan oleh masyarakat yaitu pada

industri kerajinan tangan, tepung tempurung, arang, arang aktif adalah didasarkan

pada sifat-sifatnya yang merupakan bahan padatan amorf yang berpori (Keake, et. al,

1955).

Briket tempurung kelapa adalah bahan bakar alternatif terbuat dari bahan baku

tempurung kelapa yang sudah diolah menjadi briket dan diharapkan menjadi bahan

(16)

Adapun komposisi arang tempurung kelapa terdiri atas unsur C = 81,9%;

H = 5,5%; N = 3,1%; O = 9,5% dan pH = 6,7 sedang karbon tempurung dapat disebut

karbon polar atau karbon non polar, hal ini dibedakan dari banyaknya gugus karbonil

(C = O) yang melekat pada karbon Laine, et.al, 1999). Karbon polar biasanya terjadi

jika karbonisasi (proses pengarangan) karbon di bawah suhu 700oC.

Pada pembuatan briket arang, maka arang polar yang sering digunakan karena

material arang polar akan merekat dengan binder atau perekat yang bersifat polar.

Pembriketan atau briquetting terhadap suatu material merupakan cara untuk

mendapatkan bentuk dan ukuran yang dikehendaki agar dapat dipergunakan untuk

keperluan tertentu. Pembriketan ini lazim dilakukan terhadap coke, peat, garam,

arang dan bahan mineral lainnya. Pembuatan obat dalam bentuk tablet ataupun katalis

dalam bentuk pellet termasuk juga dalam cara briquetting (Sudrajat, R. 1993).

Karbon merupakan material berpori-pori di mana pori-porinya semakin besar

setelah dilakukan aktivasi fisik atau kimia, pori-pori karbon yang besar diduga

menurunkan nilai kalor bakar dari briket (4000-5000) kal/g (Hartoyo, et.al, 1996).

Komputer adalah hasil produk teknologi tinggi yang akhir-akhir ini telah

banyak dijumpai, dipakai, dan dimanfaatkan pada berbagai bidang kegiatan

laboratorium fisika atau bidang lainnya. Pemakaian komputer ini lebih meningkat lagi

setelah diproduksinya berbagai jenis komputer yang harganya relatif murah.

Pengalaman di lapangan menunjukkan bahwa pemakaian komputer di

laboratorium-laboratorium masih terbatas untuk pengetikan atau pengolahan data tertentu, dengan

(17)

segi akademis, masih banyak dijumpai tenaga pengajar dan mahasiswa yang masih

enggan dalam menggunakan komputer, sedangkan komputer adalah sebagai alat

bantu utama pengembangan fisika komputasi (Zarlis, 2007).

Kemajuan komputer digital telah membuat bidang metode numerik

berkembang secara dramatis. Tentu saja alasan utama penyebab kemajuan ini adalah

perkembangan komputer itu sendiri, baik dari segi kapasitas, kecepatan maupun

akurasinya.

Sejalan dengan itu, perangkat lunak (software) semakin berkembang dan

beragam sesuai dengan fungsinya masing-masing. Di pasaran terdapat banyak

program aplikasi komersil yang langsung dapat digunakan. Contoh program aplikasi

itu adalah Matlab yang diproduksi oleh The Math Works, Inc.

Matlab adalah salah satu dari sekian banyak perangkat lunak perhitungan.

Perangkat lunak ini belum begitu populer untuk penelitian dengan menggunakan

metode numerik dibandingkan dengan lainnya, padahal Matlab versi pertama telah

dikomersilkan sejak tahun 1970 (Ramza, et.al, 2007).

Tertarik dengan penggunaan komputer dan masalah dari pengaruh

penambahan silika (SiO2) terhadap nilai kalor bakar dan kuat tekan briket arang

tempurung kelapa inilah yang mendorong penulis untuk meneliti secara simulasi

komputasi dari korelasi antara impregnasi silika (SiO2) terhadap nilai kalor bakar dan

(18)

1.2. Perumusan Masalah

Penelitian pengaruh penambahan silika pada briket arang tempurung kelapa

secara eksprimen terdiri atas beberapa tahap pengerjaan, mulai dari karbonisasi,

penggilingan, pengayakan, kemudian diimpregnasi sampai penganalisaan. Semua

hasil analisa dirangkum dari beberapa pengujian dari beberapa sampel. Semakin

banyak pengujian, maka hasil penelitian semakin akurat. Akan tetapi pembuatan

sampel sampai penganalisaan membutuhkan waktu dan biaya yang relatif besar.

Untuk mengatasi hal ini dipilih alternatif lain, yaitu komputasi numerik.

Dalam hal ini penulis meneliti untuk melihat korelasi penambahan silika

(SiO2) terhadap nilai kalor bakar dan kuat tekan serta karakteristik briket arang

tempurung kelapa yang terdiri dari: kadar air, kadar abu, kadar volatil, dan kadar

karbon secara simulasi komputasi numerik dengan bahasa pemrograman Matlab.

1.3. Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui korelasi antara penambahan SiO2

terhadap kadar air, kadar abu, kadar volatil, dan kadar karbon serta kalor bakar dan

kuat tekan dari briket arang tempurung kelapa secara analisis simulasi komputasi

numerik menggunakan Matlab.

1.4. Manfaat Penelitian

Penelitian ini menghasilkan program komputer yang dapat digunakan

(19)

berbagai data. Penelitian ini diharapkan dapat dijadikan rujukan untuk penelitian yang

(20)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Energi Alternatif

Akhir-akhir ini masalah kebutuhan energi menjadi salah satu topik

pembicaraan yang sangat hangat di Indonesia, terutama setelah langkanya tersedianya

bahan bakar minyak tanah, solar, dan premium, sehingga sukar untuk

mendapatkannya di pasar, hal ini tentu berpengaruh terhadap sistem perekonomian

kita secara umum.

Pemerintah Republik Indonesia tak henti-hentinya menyerukan kepada rakyat

agar hemat menggunakan sumber energi, jika kita tidak mentaati anjuran pemerintah

ini maka akibatnya dapat mengancam kehidupan anak cucu kita dimasa yang akan

datang.

Dalam Konferensi Perserikatan Bangsa-Bangsa di Naerobi 1981 dalam

pembahasan masalah sumber energi menyimpulkan bagaimana pentingnya

penggunaan kayu bahan bakar dan arang sebagai sumber energi bagi sebagian besar

penduduk dunia (Warman, 2005).

Konsumsi kayu bakar di Indonesia pada tahun 1981 diperkirakan mencapai

dua per tiga ton perkapita pertahun, maka konsumsi total akan mencapai 100 juta ton

dan terbanyak di dunia terbanyak di pulau Jawa, yaitu sebesar 60 juta ton. Dengan

lajunya konsumsi energi tersebut dapat membahayakan kelestarian hutan dan

(21)

penyelamatan hutan dan lingkungan hidup mengandung multi dimensi, maka perlu

dicari sumber-sumber energi alternatif yang kompetitif untuk pengganti sumber

bahan bakar minyak. Lajunya kebutuhan energi ini disebabkan karena lajunya

pertumbuhan penduduk dan perkembangan teknologi (Sudrajat, 1993).

Berdasarkan pemakaian, energi alternatif dapat digolongkan atas dua

golongan:

1. Energi alternatif jangka pendek, yaitu energi biomassa yang menurut istilah

Herman Johannes, briket biomassa, energi surya, energi mikrohidro dan energi

angin.

2. Energi alternatif jangka panjang yaitu energi gelombang laut.

Kedua bentuk energi alternatif ini sudah digunakan guna penghematan energi

fosil dan kayu bakar. Dari banyak pendayagunaan energi alternatif ini, briket arang

karbon mempunyai kaitan yang sangat erat dengan program pemerintah untuk

lingkungan hidup yang sehat. Pembuatan briket arang ini perlu dikembangkan

di perkotaan dengan memanfaatkan sampah-sampah di kalangan petani kelapa,

sehingga upaya penyediaan sumber energi alternatif lebih terpenuhi (Warman, 2005).

2.2. Karbon

Karbon merupakan suatu bahan padatan yang berpori dan mempunyai tiga

bentuk alotrop; intan, grafit, dan karbon amorf. Sungguh menakjubkan bahwa satu

elemen tunggal seperti karbon, dapat muncul dalam dua bentuk kristal yang sangat

(22)

salah satu material paling keras, banyak dimanfaatkan sebagai media abrasi dan alat

pemotong. Grafit digunakan sebagai pelumas padat dan alat tulis (mata pensil).

Elemen ini sekarang digolongkan ke dalam kelompok keramik tahan panas karena

kekuatannya pada temperatur tinggi serta ketahanannya yang sangat baik terhadap

kejutan termal. Intan dan grafit mempunyai struktur atom karbon murni yang sifatnya

sangat berbeda sedangkan karbon amorf meliputi sejumlah besar senyawaan yang

bagian terbesarnya adalah karbon dan tidak dapat diklasifikasikan sebagai intan atau

grafit, termasuk di dalamnya karbon aktif dan karbon hitam karena sifat-sifatnya

lebih banyak menunjukkan senyawa amorf (Smallman, 1999).

Karbon diperoleh dari hasil pembakaran bahan-bahan yang mengandung

karbon dengan udara terbatas pada suhu tinggi, arang bukan merupakan karbon murni

tetapi masih mengandung hidrokarbon dari abu yang terabsorbsi pada permukaannya

dan besarnya kandungan karbon yang terdapat dalam arang tergantung pada bahan

bakunya dan cara pembuatannya.

Bahan-bahan yang digunakan antara lain adalah batubara, tempurung kelapa,

residu petrokimia, kayu bakar, cangkang kelapa sawit, tongkol jagung dan bahan

hidrokarbon lainnya (Supeno, 1994).

Alotrop adalah keberadaan suatu zat dalam dua atau lebih bentuk yang

berbeda ini secara termodinamika berbeda, sehingga masing-masing memiliki sifat

(23)

Pada umumnya karbon didapati masih dalam keadaan mengikat unsur-unsur

lain misalnya hidrogen, oksigen dan komponen mineral non organis dan karbon juga

dapat dibedakan menurut jenis dan penggunaannya, yaitu:

1. Karbon keras (hard charcoal) banyak digunakan sebagai reduktan pengolah biji

logam, metalurgi, karbon aktif, serbuk hitam dan karbon disulfida.

2. Karbon sedang (moderete charcoal) digunakan sebagai bahan bakar, obat-obatan

dan lain sebagainya.

3. Karbon lunak (soft charcoal) digunakan sebagai bahan baku untuk pembuatan

karbon aktif dan briket karbon (Warman, 2005).

2.2.1. Karbon Aktif

Karbon aktif adalah karbon amorf yang telah mendapat perlakuan dengan uap

atau panas sampai mempunyai afinitas yang kuat sekali sehingga mempunyai daya

serap yang sangat baik sekali terhadap warna, bau, rasa, zat-zat beracun dan zat kimia

lain.

Karbon aktif tidak dapat dikarakterisasi secara khas dengan strukturnya atau

dengan cara analisis kimia tertentu, sehingga untuk membedakan tiap jenis karbon

aktif dapat ditentukan dari sifat absorbsi dan sifat katalistiknya, sifat-sifat inilah yang

menunjukkan kualitas dari suatu karbon aktif (Hossler, 2001).

Karbon aktif atau sering juga disebut sebagai arang aktif, adalah suatu jenis

karbon yang memiliki luas permukaan yang sangat besar. Hal ini bisa dicapai karbon

aktif, akan didapatkan suatu material yang memiliki luas permukaan kira-kira sebesar

(24)

saja, namun beberapa usaha juga berkaitan dengan meningkatkan kemampuan

adsorbsi karbon aktif itu sendiri (..., 2009a).

Gambar 2.1. Karbon Aktif

2.2.2. Struktur Karbon Aktif

Karbon aktif termasuk ke dalam karbon kristal mikro yang strukturnya adalah

struktur intan/grafit yaitu susunan atom karbon tersusun secara teratur satu di atas

lainnya.

Transformasi sempurna pembentukan kristal karbon yang terjadi,

karena adanya residu-residu berupa rantai dan cincin hidrokarbon, senyawa-senyawa

fenol, asam dan aldehida yang tetap tertinggal pada permukaan kristal dan terikat

secara kimia (Hossler, 2001).

2.2.3. Pori-pori Karbon Aktif

Karbon aktif mempunyai permukaan yang terdiri dari dinding berpori,

pori-pori permukaan ini hanya dapat dimasuki oleh molekul-molekul yang mempunyai

(25)

Pori-pori karbon aktif memiliki bentuk dan ukuran yang bervariasi, bentuknya

berupa silinder, empat persegi panjang dan bentuk-bentuk yang lain, sementara

ukurannya berkisar antara 10 s/d 10.000 Angtrom, macam-macam ukuran yang

terdapat ini disebut distribusi ukuran pori yang bergantung kepada jenis bahan dan

metode aktivasi yang digunakan pada pembuatan karbon tersebut.

Berdasarkan besar porinya, karbon aktif dapat di bagi menjadi 4 jenis:

1. Karbon makropori : jari-jari porinya > 25 nm

2. Karbon mesopori : jari-jari porinya 1 s/d 25 nm

3. Karbon mikropori : jari-jari porinya 0,4 s/d 1 nm

4. Karbon submikropori : jari-jari porinya < 0,4 nm (Woodroof, 1970).

2.2.4. Kadar Air dan Abu Karbon Aktif

Jumlah kadar air dan kadar abu yang dikandung karbon aktif merupakan

parameter yang sangat penting dalam menentukan kualitas karbon tersebut, kualitas

karbon komersial menurut Standar Industri Indonesia (SII) No. 0258-79 yang

dikeluarkan Departemen Perindustrian (1979) dapat kita lihat pada tabel.

Tabel 2.1. Syarat Mutu Karbon Aktif

Jenis Uji Syarat (%)

Kadar air Maksimal 10

Kadar abu Maksimal 2,5

Bagian yang tidak mengarang Tidak ternyata

(26)

2.3. Briket Arang

Briket arang dapat dibuat dari campuran bubuk arang ditambah dengan suatu

bahan pengikat lalu dicetak dan dipres pada cetakan dan setelah itu dikeringkan, sifat

fisis yang penting dari briket arang ini adalah nilai kalor bakar dan kuat tekannya,

kuat tekan yang memadai diperlukan untuk mencegah agar briket arang ini tidak

pecah pada waktu pengangkutannya.

Pembriketan terhadap suatu material merupakan cara untuk mendapatkan

bentuk dan ukuran yang dikehendaki agar dapat dipergunakan untuk keperluan

tertentu, pembriketan biasanya lazim dilakukan terhadap coke, peat, garam arang dan

mineral lainnya (Sudrajat, 1993).

Gambar 2.2. Briket Tempurung Kelapa

2.4. Silika

Silika (SiO2) adalah keramik temperatur tinggi yang banyak digunakan dalam

(27)

kemurniannya rendah pada temperatur 1450oC dan dengan demikian

mengkonversikan sedikitnya 98,5% bagiannya menjadi campuran tridimit dan

kristobalit yang bentuknya lebih “terbuka” dan kurang padat.

Istilah konversi ekivalen dengan istilah konversi untuk transformasi yang

karakternya dapat disusun ulang, melibatkan pemutusan dan penggabungan kembali

ikatan interatomik. Perubahan zat padat ini umumnya lambat dan akibatnya struktur

kristal seringkali tertahan dalam kondisi metastabil pada temperatur di luar rentang

stabilitas nominal (Warman, 2005).

Transformasi dari satu modifikasi ke modifikasi lain hanya mencakup

perpindahan ikatan dan reorientasi arah ikatan, disebut inversi. Karena rentang

perubahan ini terbatas, perubahan umumnya akan berlangsung cepat dan bersifat

reversibel, namun demikian volume yang menyertai mungkin cukup besar.

2.5. Komputasi

2.5.1. Metode Analitik dan Metode Numerik

Persoalan yang melibatkan model matematika seringkali muncul dalam

berbagai ilmu pengetahuan, seperti dalam Fisika, Kimia, Ekonomi, atau pada bidang

rekayasa (engineering), seperti Tehnik sipil, Tehnik Mesin, Tehnik Elektro, dan

sebagainya. Seringkali model matematika itu muncul dalam bentuk yang tidak ideal

alias rumit. Model yang rumit ini bisa saja diselesaikan dengan metode analitik, tetapi

(28)

menjemukan), atau mungkin tak dapat diselesaikan karena belum ada bentuk rumus

aljabar yang baku. Bila metode analitik ini tidak dapat lagi diterapkan, maka solusi

persoalan masih dapat dicari dengan menggunakan metode numerik.

Perbedaan utama antara metode numerik dan metode analitik terletak pada

dua hal. Pertama, solusi dengan menggunakan metode numerik selalu berbentuk

angka. Sedangkan dengan metode analitik biasanya menghasilkan solusi dalam

bentuk fungsi matematik yang selanjutnya fungsi matematik tersebut dapat dievaluasi

untuk menghasilkan nilai dalam bentuk angka (Munir, 2006).

Metode numerik adalah suatu teknik penyelesaian yang diformulasikan secara

matematis dengan cara operasi hitungan/aritmatik dan dilakukan secara

berulang-ulang dengan bantuan komputer atau secara manual. Dengan menganalisis suatu

permasalahan yang didekati dengan menggunakan metode numerik, umumnya

melibatkan angka-angka dalam jumlah banyak dam melewati proses perhitungan

matematika yang cukup rumit. Perhitungan secara manual akan memakan waktu yang

panjang dan lama. Namun dengan munculnya berbagai software komputer, masalah

tersebut dapat diatasi dengan mudah. Sebuah model matematika secara sederhana

dapat didefinisikan sebagai sebuah formulasi atau persamaan yang mengekperesikan

suatu sistem atau proses dalam istilah matematika (Setiawan, 2006).

Banyak model matemetika yang tidak dapat diselesaikan secara eksak

sehingga alternatif penyelesaiannya adalah melalui solusi numerik yang merupakan

hampiran bagi solusi eksak. Akan tetapi terdapat sedikit perbedaan hasil antara solusi

(29)

Adanya error dalam pendekatan secara numerik dapat diminimalisasi dengan

mengambil selang interval perhitungan yang lebih kecil (Setiawan, 2006).

2.5.2. Komputer

Komputer adalah produk berteknologi tinggi. Komputer berperan besar dalam

perkembangan bidang numerik. Sejalan dengan perkembangan komputer itu sendiri

yang tiap generasinya menghadirkan keunggulan, seperti waktu dan memori telah

membuat ruang untuk penelitian dengan menggunakan metode numerik semakin

terbuka luas (Bobbin, 2008).

Bahasa yang digunakan untuk penulisan program disebut bahasa

pemrograman (programming language). Bahasa pemrograman komputer senantiasa

berkembang secara evolusi sejalan juga dengan perkembangan perangkat keras

komputer. Hingga saat ini telah dikenal ada lima generasi bahasa pemrograman

komputer, yaitu: (Zarlis, et.al, 2005)

1. Generasi 1, yaitu bahasa mesin.

2. Generasi 2, yaitu bahasa rakitan.

3. Generasi 3, yaitu bahasa prosedural.

4. Generasi 4, yaitu bahasa non prosedural.

5. Generasi 5, yaitu bahasa kecerdasan buatan.

2.5.3. Perangkat Lunak Komputer

Berbagai perangkat lunak untuk keperluan komputasi numerik telah

diciptakan, mulai dari subroutine dalam bahasa FORTRAN yang tersedia dalam

(30)

(Differential Equation Package), EISPACK (Matrix Eigensystem Routines),

ITPACCK (Iterative Methods), LINPACK (Linear Algebra Package), hingga ke

pustaka fungsi seperti IMSL, NAG. dan SL/MATH. Sejalan dengan berkembangnya

teknologi informasi maka sistem komputasi numerik juga ikut berkembang, terutama

ketika perangkat lunak matematis bermunculan (Suarga, 2007).

2.5.4. Matlab (Matrix Laboratory)

Matlab (Matrix Laboratory) adalah sebuah program untuk analisis dan

komputasi numerik, merupakan suatu bahasa pemrograman matematika lanjutan yang

dibentuk dengan dasar pemikiran menggunakan sifat dan bentuk matriks.

Matlab merupakan perangkat lunak yang dikembangkan oleh The MathWork,

Inc, dan merupakan perangkat lunak yang paling efisien untuk perhitungan numerik

berbasis matriks. Dengan demikian jika dalam perhitungan, permasalahan dapat

diformulasikan ke bentuk format matriks, maka Matlab merupakan perangkat lunak

terbaik untuk penyelesaian (Arhami dan Desiani, 2005).

Suatu bahasa pemrograman haruslah memenuhi beberapa kriteria (Gracia,

1994), diantaranya:

a. Kemampuan (powerfull): kemampuan menyusun dan menangani tipe data yang

berbeda (seperti, bilangan kompleks), dan tersedianya rumus-rumus standar.

b. Kejelasan (clean): mudah untuk dibaca, mudah untuk digunakan dan mudah

(31)

c. Grafik (graphics): tidak hanya grafik yang biasa tetapi juga grafik tingkat tinggi

(seperti, counter plot).

d. Portabel (portable): dapat dipakai pada operating system seperti IBM PCs,

Machintosh ataupun Unix wokstation.

Kriteria dari beberapa bahasa pemrograman ditunjukkan pada Tabel

2.2.

Tabel 2.2 Standar Bahasa Pemrograman (Garcia, 1994)

Bahasa

Pemrograman Kemampuan Kejelasan Grafik Portabel

Basic C- B+ B- B-

Fortran B C+ C- C+

Pascal C+ B C B-

C B+ B- C B-

Sym Manipulator C+ B- A- B+

Masing-masing penilaian adalah sebagai berikut: 60-64 = C- ; 65-69 = C ;

70-74 = C+ ; 75-79 = B- ; 80-84 = B ; 85-89 = B+ ; 90-94 = A- dan 95-100 = A. Nilai

untuk Matlab adalah antara B+ dan A- dari keempat kategori.

Matlab adalah lingkungan komputasi numerik dan bahasa pemrograman.

Dikelola oleh Math Works, Matlab memungkinkan mudah matriks manipulasi,

plotting fungsi data, implementasi algoritma, penciptaan antarmuka pengguna, dan

interfacing dengan program bahasa lain. Walaupun hanya angka yang menggunakan

(32)

komputer aljabar kemampuan. Tambahkan paket, Simulink, menambah grafis

multidomain simulasi dan model berbasis desain untuk sistem embedded dan dinamis

(..., 2009c).

Matlab merupakan suatu perangkat lunak pemrograman perhitungan dan

analisis yang banyak digunakan dalam semua area penerapan matematika baik bidang

pendidikan maupun penelitian pada universitas dan industri. Dengan Matlab,

perhitungan matematis yang rumit dapat diimplementasikan dalam program dengan

lebih mudah.

Matlab dapat digunakan untuk:

1. Matematika dan komputasi.

2. Pengembangan algoritma.

3. Pengumpulan data.

4. Pemodelan, simulasi, prototipe.

5. Analisis data dan eksplorasi dan visualisasi.

6. Rancang bangun grafis.

7. Pengembangan aplikasi termasuk membangun Graphical User Interface (GUI).

Ringkasnya MATLAB secara khusus dirancang unruk bekerja dengan

sekumpulan data tertentu sebagai vektor, matriks, dan gambar (Perangin-angin,

2006).

Matlab merupakan singkatan dari MATriks LABoratory dan berarti perangkat

lunak ini dibuat berdasarkan vektor-vektor dan matrik-matrik. Hal ini mengakibatkan

(33)

juga merupakan perangkat yang tepat untuk menyelesaikan persamaan aljabar dan

diferensial dan juga untuk integrasi numerik.

Matlab (Matrix laboratorium ilmu pidato) adalah sistem perangkat lunak

interaktif untuk komputasi numerik dan grafis, eigenvalues komputasi dan

eigenvectors, factoring matrices, dan sebagainya. Selain itu, memiliki berbagai

kemampuan grafis, dan dapat diperpanjang melalui program-program yang ditulis

dalam pemrograman sendiri. Banyak program-program seperti itu datang dengan

sistem; sejumlah Matlab ini memperluas kemampuan untuk nonlinear masalah,

seperti nilai awal dari solusi untuk masalah persamaan differensial biasa.

Matlab dirancang untuk memecahkan masalah angka, yaitu pada aritmatika

terbatas. Sehingga menghasilkan perkiraan daripada solusi tepat, dan tidak boleh

dengan sistem simbolis (SCS) seperti Matematicha atau Maple. Harus dipahami

bahwa hal ini tidak membuat Matlab lebih baik atau lebih buruk daripada SCS;

adalah dirancang untuk berbagai tugas dan karena itu tidak secara langsung

berimbang (..., 2009d).

2.5.4.1.Perbedaan matlab dengan perangkat lunak pemrograman lain

Terdapat perbedaan yang signifikan antara Matlab dengan perangkat lunak

pemrograman lainnya (C/C++, Visual Basic, Java, dan lain-lain). Perbedaan yang

utama antara keduanya dapat dilihat dari tiga faktor yaitu tujuan penggunaannya, fitur

yang disediakan dan orientasi hasil masing-masing.

Ditinjau dari segi penggunaannya, perangkat lunak pemrograman biasanya

(34)

sedangkan Matlab digunakan spesifik sebagai alat bantu komputasi untuk

bidang-bidang ilmiah (pendidikan, riset penelitian akademis, riset penelitian industri, dan

lain-lain) yang membutuhkan library program perhitungan dan tools disain dan

analisis sistem matematis.

Ditinjau dari segi fiturnya, bahasa pemrograman umumnya hanya merupakan

alat bantu membuat program, sedangkan Matlab dalam perangkat lunaknya selain

membuat program juga terdapat fitur lain yang memungkinkan Matlab sebagai tools

untuk disain dan analisis matematis dengan mudah.

Ditinjau dari segi orientasi hasilnya, perangkat lunak pemrograman lain lebih

berorientasi sebagai program untuk menghasilkan solusi program baru yang

eksekusinya cepat, reliable dan efektif terhadap berbagai kebutuhan. Sedangkan

Matlab lebih berorientasi spesifik untuk memudahkan penuangan rumus perhitungan

matematis. Dalam hal ini dengan Matlab maka pembuatan program matematis yang

kompleks bisa menjadi lebih singkat waktunya namun bisa jadi eksekusi program

Matlab ini jauh lebih lambat dibandingkan bila dibuat dengan perangkat lunak

(35)

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Pemilihan Data dan Perangkat Lunak

3.1.1. Pemilihan Data

Pemilihan data/pengambilan data diperoleh dari hasil penelitian yang telah

dilakukan oleh Warman, Aditia (2005). Data yang diperoleh ini ditabelkan pada

Lampiran A.1.

3.1.2. Pemilihan Perangkat Lunak

Perangkat lunak yang dipilih pada penelitian ini adalah Matlab version

6.1.0.450 Release 12.1, May, 18, 2001. Matlab merupakan bahasa pemrograman

dengan kemampuan tinggi dalam bidang komputasi, juga kemampuan visualisasi yang

baik dan pemrograman (Sugiharto, 2006).

3.2. Tempat Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Komputer Program Studi

Ilmu Komputer Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas

(36)

3.3. Variabel dan Parameter

3.3.1. Variabel

Variabel yang diperhitungkan melalui simulasi yaitu konsentrasi impregnasi

antara 0,1 sampai 1,0%.

3.3.2. Parameter yang Digunakan

Parameter yang digunakan pada analisis ini, meliputi:

1. Korelasi konsentrasi terhadap kadar air,

2. Korelasi konsentrasi terhadap kadar abu,

3. Korelasi konsentrasi terhadap kadar volatil,

4. Korelasi konsentrasi terhadap kadar karbon,

5. Korelasi konsentrasi terhadap kuat tekan,

6. Korelasi konsentrasi terhadap kalor bakar.

3.4. Komputasi Numerik

Regresi adalah teknik pencocokan kurva untuk data berketelitian rendah.

Contoh data yang berketelitian rendah adalah data hasil pengamatan, percobaan

di laboratorium atau data statistik. Data seperti ini disebut data hasil pengukuran.

Galat yang dikandung data berasal dari ketidaktelitian alat ukur yang dipakai,

kesalahan membaca alat ukur (paralaks), atau karena kelakuan sistem yang diukur.

Untuk data hasil pengukuran, pencocokan kurva berarti membuat fungsi hampir

(regresi) titik-titik data, kurva fungsi tidak perlu melalui semua titik data tetapi dekat

(37)

Satu cara untuk melakukan pencocokan kurva adalah dengan

meminimumkan ketidaksesuaian antara titik-titik data dengan kurva.

Sebuah teknik untuk melaksanakan tujuan ini dinamakan regresi kuadrat

terkecil (Chapra dan Canale, 2006).

3.5. Korelasi Konsentrasi

3.5.1. Korelasi Konsentrasi terhadap Kadar Air

Hubungan Kadar air dengan konsentasi penambahan SiO2 secara geometris

sebagai berikut:

Kr aCb……… (3.1)

Bila diambil logaritma kedua ruas persamaan tersebut maka diperoleh:

log Kr = log a + b log C……….. (3.2)

Analog dengan persamaan linear

y = a + bx ………. (3.3)

Dengan:

y = log Kr

a = log a

x = log C

Untuk memperoleh konstanta a dan b digunakan metode kuadrat terkecil melalui

(38)





 





Dengan cara yang sama untuk sifat-sifat lainnya.

3.5.2. Korelasi Konsentrasi terhadap Kadar Abu

Hubungan Kadar abu dengan konsentasi penambahan SiO2 secara geometris

sebagai berikut:

K_u aCb……… (3.4)

logK_u logablogC……….. (3.5)

3.5.3. Korelasi Konsentrasi terhadap Kadar Volatil

Hubungan Kadar volatil dengan konsentasi penambahan SiO2 secara

geometris sebagai berikut hubungan kadar volatil dengan pertambahan konsentrasi

penambahan SiO2 secara geometris sebagai berikut:

Kv aCb……… (3.6)

(39)

3.5.4. Korelasi Konsentrasi terhadap Kadar Karbon

Hubungan Kadar karbon dengan konsentasi penambahan SiO2 secara

geometris sebagai berikut:

Kk aCb………. (3.8)

logK_k logablogC……… (3.9)

3.5.5. Korelasi Konsentrasi terhadap Kuat Tekan

Hubungan Kuat Tekan dengan konsentasi penambahan SiO2 secara geometris

sebagai berikut:

PaCb……… (3.10)

logPlogablogC……… (3.11)

3.5.6. Korelasi Konsentrasi terhadap Kalor Bakar

Hubungan Kalor bakar dengan konsentasi penambahan SiO2 secara geometris

sebagai berikut:

Kb = a Cb………....……….(3.12)

(40)

3.6. Pemrograman

Dalam metode komputasi, data-data eksprimen diolah dengan perangkat lunak

komputer PC, yaitu Matlab. Program simulasi yang dirancang akan digunakan untuk

menganalisa korelasi konsentrasi impregsinasi Silika (SiO2) terhadap karakterisasi

dan sifat fisis briket tempurung kelapa.

Pada proses perancangan program simulasi dilakukan dengan langkah-langkah

sebagai berikut:

1. Identifikasi persoalan yag meliputi antara lain: masalah yang akan disimulasi,

input dan output yang diperlukan.

2. Membuat struktur cara penyelesaiannya.

3. Memilih metode penyelesaiannya.

4. Membuat flowchart.

5. Memilih bahasa pemrograman.

6. Menerjemahkan algoritma ke dalam bahasa pemrograman.

7. Pengoperasian program (Zarlis dan Handrizal, 2007b).

3.7. Algoritma

Algoritma adalah urutan langkah-langkah penyelesaian masalah yang disusun

secara sistematis dan logis. Kata logis merupakan kata kunci algoritma yang dapat

(41)

Penyajian algoritma secara garis besar bisa dalam 2 bentuk penyajian yaitu

tulisan dan gambar. Algoritma yang disajikan dalam bentuk tulisan yaitu dengan

struktur bahasa tertentu (misalnya bahasa Indonesia atau bahasa Inggris) dan

pseudocode. Pseudocode adalah kode yang mirip dengan kode pemrograman yang

sebenarnya seperti Pascal, atau C, sehingga lebih tepat digunakan untuk

menggambarkan algoritma yang dikomunikasikan kepada pemrogram. Algoritma

memiliki beberapa ciri sebagai berikut (Suarga, 2006):

1. Algoritma memiliki awal dan akhir. Suatu algoritma harus berhenti setelah

mengerjakan serangkaian tugas atau dengan kata lain suatu algoritma memiliki

langkah yang terbatas.

2. Setiap langkah harus didefinisikan dengan tepat sehingga tidak memiliki arti

ganda (not ambiguous).

3. Memiliki masukan (input).

4. Memiliki keluaran (out put).

5. Algoritma harus efektif, bila diikuti benar-benar akan menyelesaikan persoalan.

Perancangan suatu program yang terstruktur dan terkendali sangat diperlukan.

Untuk itu perlu dilakukan perancangan algoritma dan flowchart sehingga dapat

memperjelas langkah-langkah dalam membuat program secara utuh (Chapra dan

(42)

3.7.1. Algoritma Program Kadar Air

Algoritma untuk menentukan kadar air adalah sebagai berikut:

INPUT

1. n = jumlah data eksprimen.

2. C = konsentrasi impregnasi silika.

3. Kr = kadar air.

PROSES

1. Kalkulasi logaritma kadar air.

2. Kalkulasi logritma konsentrasi.

3. Lakukan perulangan untuk n data.

4. Kalkulasi total logaritma kadar air.

5. Kalkulasi total logaritma konsentrasi.

6. Kalkulasi total perkalian logaritma kadar air dan logaritma konsentrasi.

7. Kalkulasi total logaritma kadar air kuadrat.

8. Kalkulasi koefisien a dan b.

OUTPUT

1. Untuk memperoleh hasil, tekan tombol Enter.

2. Untuk menggambarkan grafik, digunakan fungsi plot sebagai berikut: plot

(43)

3.7.2. Algoritma Program Kadar Abu

Algoritma untuk menentukan kadar abu adalah sebagai berikut:

INPUT

3. Ku = kadar abu.

PROSES

1. Kalkulasi logaritma kadar abu.

4. Kalkulasi total logaritma kadar abu.

6. Kalkulasi total perkalian logaritma kadar abu dan logaritma konsentrasi.

7. Kalkulasi total logaritma kadar abu kuadrat.

OUTPUT

(44)

3.7.3. Algoritma Program Kadar Volatil

Algoritma untuk menentukan kadar volatil adalah sebagai berikut:

INPUT

3. Kv = kadar volatil.

PROSES

1. Kalkulasi logaritma kadar volatil.

4. Kalkulasi total logaritma kadar volatil.

6. Kalkulasi total perkalian logaritma kadar volatil dan logaritma konsentrasi.

7. Kalkulasi total logaritma kadar volatil kuadrat.

OUTPUT

(45)

3.7.4. Algoritma Program Kadar Karbon

Algoritma untuk menentukan kadar karbon adalah sebagai berikut:

INPUT

3. Kk = kadar karbon.

PROSES

1. Kalkulasi logaritma kadar karbon.

4. Kalkulasi total logaritma kadar karbon.

6. Kalkulasi total perkalian logaritma kadar karbon dan logaritma konsentrasi.

7. Kalkulasi total logaritma kadar karbon kuadrat.

OUTPUT

(46)

3.7.5. Algoritma Program Kuat Tekan

Algoritma untuk menentukan kuat tekan adalah sebagai berikut:

INPUT

3. Pa = kuat tekan.

PROSES

1. Kalkulasi logaritma kuat tekan.

4. Kalkulasi total logaritma kuat tekan.

6. Kalkulasi total perkalian logaritma kuat tekan dan logaritma

konsentrasi.

7. Kalkulasi total logaritma kuat tekan kuadrat.

OUTPUT

(47)

3.7.6. Algoritma Program Kalor Bakar

Algoritma untuk menentukan kalor bakar adalah sebagai berikut:

INPUT

3. Kb = kalor bakar.

PROSES

1. Kalkulasi logaritma kalor bakar.

4. Kalkulasi total logaritma kalor bakar.

6. Kalkulasi total perkalian logaritma kalor bakar dan logaritma konsentrasi.

7. Kalkulasi total logaritma kalor bakar kuadrat

OUTPUT

(48)

3.8. Flowchart

Flowchart adalah pernyataan visual atau grafis suatu algoritma. Flowchart

menggunakan deretan balok dan anak panah, yang masing-masing menyatakan

operasi atau langkah tertentu dalam algorima (Chapra dan Canale, 1994).

Tujuan utama dari penggunaan flowchart adalah untuk menggambarkan suatu

tahapan penyelesaian masalah secara sederhana, terurai, rapi dan jelas dengan

menggunakan simbol-simbol yang standar. Tahapan penyelesaian masalah yang

disajikan harus jelas, sederhana, efektif dan tepat (Sutedjo dan Michael, 2000).

Dengan menggunakan flowchart akan memudahkan kita untuk melakukan

pengecekan bagian-bagian yang terlupakan dalam analisis masalah. Di samping itu

flowchart juga berguna sebagai fasilitas untuk berkomunikasi antara pemrogram yang

bekerja dalam tim suatu proyek.

Ada dua macam flowchart yang menggambarkan proses dengan komputer,

yaitu:

1. Flowchart sistem yaitu bagan dengan simbol-simbol tertentu yang

menggambarkan urutan prosedur dan proses suatu file dalam suatu media

menjadi file di dalam media lain, dalam suatu sistem pengolahan data.

2. Flowchart program yaitu bagan dengan simbol-simbol tertentu yang

menggambarkan urutan proses dan hubungan antar proses secara mendetail

di dalam suatu program.

Dalam pembuatan flowchart tidak ada rumus atau patokan yang bersifat

(49)

dengan komputer. Sehingga flowchart yang dihasilkan dapat bervariasi antara satu

pemrogram dengan yang lainnya. Secara garis besar setiap pengolahan selalu terdiri

dari 3 bagian utama, yaitu:

1. Input,

2. Proses pengolahan, dan

3. Output (Zarlis dan Handrizal, 2007a).

Berikut ini merupakan beberapa contoh simbol flowchart yang disepakati oleh

dunia pemrograman:

Gambar 3.1. Contoh Simbol Flowchart

Flowchart dibuat dengan dasar penjelasan sebagai berikut: Mulai (start)

dengan koneksi konstanta a dan b. Karena a dan b masih sama dengan 0 (nol) maka

perhitungan akan dilakukan dengan memasukkan jumlah data. Inisialisasi digunakan

untuk menghitung total. Untuk jumlah data (for i=1-n), memasukkan data eksprimen Pemberian nilai awal

Proses alternatif

Menyatakan keputusan

Proses Input dan Output data

Awal dan akhir proses Keterangan

Penghubung dalam satu halaman

Penghubung pada

(50)

dan rumus. Perulangan dilakukan sebanyak jumlah data. Setelah perhitungan selesai,

koefisien korelasi a dan b dihitung dengan rumus yang telah dimasukkan. Setelah a

dan b dihitung, buka kembali koneksi. Karena a dan b tidak lagi sama dengan 0 (nol)

maka perhitungan numerik dapat dilakukan dengan memasukkan jumlah data, rumus

dan nilai konsentrasi masing-masing data. Setelah perulangan selesai, selanjutnya

tutup koneksi. Berikut ini adalah flowchart untuk kadar air, kadar abu, kadar volatil,

(51)

3.8.1. Flowchart Korelasi Konsentrasi terhadap Kadar Air

Gambar 3.2. Flowchart Korelasi Konsentrasi terhadap Kadar Air

(52)

3.8.2. Flowchart Korelasi Konsentrasi terhadap Kadar Abu

Gambar 3.3. Flowchart Korelasi Konsentrasi terhadap Kadar Abu

F

Tujuan flowchart di atas adalah untuk melakukan proses menghitung nilai kadar abu. Hasil yang ditunjukkan berupa nilai kadar abu hasil simulasi dan grafik.

(53)

3.8.3. Flowchart Korelasi Konsentrasi terhadap Kadar Volatil

Gambar 3.4. Flowchart Korelasi Konsentrasi terhadap Kadar Volatil

F

(54)

3.8.4. Flowchart Korelasi Konsentrasi terhadap Kadar Karbon

3.8.5. Flowchart Korelasi Konsentrasi terhadap Kuat Tekan

Gambar 3.5. Flowchart Korelasi Konsentrasi terhadap Kadar Karbon

T

(55)

Gambar 3.6. Flowchart Korelasi Konsentrasi terhadap Kuat Tekan

F Pa = a * pangkat (Ci,b)

Cetak Pa

Hitung Pa lagi

End

Xtot = Xtot + log (Ci)

XYtot = XYtot + log (Ci)* log (Pai)

X2_{tot = X}2_{tot + log (Ci)* log (Ci)}

E o F

log a = (Ytot * X2_tot_–_{X tot * XYtot) /} n*X2tot – pangkat (Xtot, 2)

a = log lnv(log a)

b = (n*XYtot – X tot *Ytot) / (n*X2tot _– pangkat (Xtot, 2)

Update nilai a dan b

T

(56)

3.8.6. Flowchart Korelasi Konsentrasi terhadap Kalor Bakar

Gambar 3.7. Flowchart Korelasi Konsentrasi terhadap Kalor Bakar

T

Tujuan flowchart di atas adalah untuk melakukan proses menghitung nilai kalor bakar. Hasil yang ditunjukkan berupa nilai alor bakar hasil simulasi dan grafik.

F T

(57)

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil komputasi numerik kadar air, kadar abu, kadar volatil, kadar karbon,

kuat tekan dan kalor bakar untuk konsentrasi penambahan SiO2 (0,1% s/d 1,0%)

dan hal ini dapat dilihat pada lampiran, untuk hasil analisa simulasi komputasi

numerik sebagai berikut:

4.1. Analisis Hasil Komputasi Numerik Kadar Air

Hasil komputasi numerik kadar air untuk konsentrasi penambahan SiO2 (0,1

s/d 1,0)% diperlihatkan pada Gambar 4.1.a dan Gambar 4.1.b.

(58)

Gambar 4.1.b. Grafik Kadar Air vs Konsentrasi dengan Eksperimen

Dari gambar kedua grafik terlihat semakin bertambah konsentrasi SiO2, maka

nilai kadar air cenderung meningkat secara linear. Bila dibandingkan grafik hasil

eksperimen dengan grafik hasil perhitungan secara simulasi numerik tidaklah terlalu

berbeda. Di mana hasil korelasi grafik kadar air vs konsentrasi dengan simulasi dan

grafik kadar air vs konsentrasi pada eksperimen terjadi fluktuasi. Bila diperhatikan

dengan seksama dari gambar grafik di atas terlihat kedua grafik menunjukkan

korelasi positif yaitu hubungan antara konsentrasi SiO2 dengan kadar air sebanding

yaitu bertambahnya konsentrasi penambahan SiO2 dikuti dengan meningkatnya kadar

(59)

4.2. Analisis Hasil Komputasi Numerik Kadar Abu

Hasil komputasi numerik kadar abu untuk konsentrasi pengimpreg SiO2 (0,1

s/d 1,0)% diperlihatkan pada Gambar 4.2.a dan Gambar 4.2.b.

Gambar 4.2.a. Grafik Kadar Abu vs Konsentrasi dengan Simulasi

(60)

Nilai kadar abu semakin meningkat secara linear seiring dengan

bertambahnya konsentrasi penambahan SiO2. Bila dibandingkan grafik hasil

eksperimen dengan grafik hasil komputasi secara numerik tidaklah terlalu berbeda.

Dimana hasil korelasi grafik kadar abu vs konsentrasi dengan simulasi dan

grafik kadar abu vs konsentrasi pada eksperimen terjadi fluktuasi. Bila diperhatikan

lihat kedua grafik menunjukkan korelasi positif yaitu hubungan antara konsentrasi

SiO2 dengan kadar abu sebanding dimana bertambahnya konsentrasi SiO2 dikuti

dengan meningkatnya kadar abu.

4.3. Analisis Hasil Komputasi Numerik Kadar Volatil

Hasil komputasi numerik kadar volatil untuk konsentrasi pengimpreg SiO2

(0,1 s/d 1,0)% diperlihatkan pada Gambar 4.3.a dan Gambar 4.3.b.

(61)

Gambar 4.3.b. Grafik Kadar Volatil vs Konsentrasi dengan Eksperimen

Dari grafik terlihat semakin bertambah nilai konsentrasi SiO2, nilai kadar

volatil cenderung meningkat secara linear. Bila dibandingkan grafik hasil eksperimen

dengan grafik hasil komputasi secara numerik tidaklah terlalu berbeda. Di mana hasil

korelasi grafik kadar volatil vs konsentrasi dengan simulasi dan grafik kadar volatil

vs konsentrasi pada eksperimen terjadi fluktuasi. Bila diperhatikan dengan seksama

dari gambar grafik di atas terlihat kedua grafik menunjukkan korelasi positif yaitu

hubungan antara konsentrasi SiO2 dengan kadar volatil sebanding yaitu bertambahnya

konsentrsi penambahan SiO2 dikuti dengan meningkatnya kadar volatil.

4.4. Analisis Hasil Komputasi Numerik Kadar Karbon

Hasil komputasi numerik kadar karbon untuk konsentrasi pengimpreg SiO2

(62)

Gambar 4.4.a. Grafik Kadar Karbon vs Konsentrasi dengan Simulasi

Gambar 4.4.b. Grafik Kadar Karbon vs Konsentrasi dengan Eksperimen

Dari grafik terlihat semakin besar konsentrasi penambahan SiO2 nilai kadar

karbon cenderung menurun secara linear. Bila dibandingkan grafik hasil eksperimen

(63)

vs konsentrasi pada eksperimen terjadi fluktuasi Bila diperhatikan dengan seksama

dari gambar grafik di atas terlihat kedua grafik menunjukkan korelasi negatif yaitu

hubungan antara konsentrasi SiO2 dengan kadar karbon berbanding terbalik

maksudnya dengan bertambahnya konsentrsi penambahan SiO2 dikuti dengan

pengurangan nilai kadar karbon.

4.5. Analisis Hasil Komputasi Numerik Kuat Tekan

Hasil komputasi numerik kuat tekan untuk konsentrasi pengimpreg SiO2 (0,1

s/d 1,0)% diperlihatkan pada Gambar 4.5. a dan Gambar 4.5.b.

(64)

Gambar 4.5.b. Grafik Kuat Tekan vs Konsentrasi dengan Eksperimen

Dari kedua grafik terlihat semakin besar nilai konsentrasi, nilai kuat tekan

cenderung meningkat secara linear. Bila dibandingkan grafik hasil eksperimen

korelasi grafik kuat tekan vs konsentrasi dengan simulasi dan grafik kuat tekan vs

konsentrasi pada eksperimen terjadi fluktuasi. Dari gambar grafik di atas terlihat

kedua grafik menunjukkan korelasi positif yaitu hubungan antara konsentrasi SiO2

dengan kuat tekan sebanding yaitu bertambahnya konsentrsi penambahan SiO2 dikuti

dengan meningkatnya kuat tekan.

4.6. Analisis Hasil Komputasi Numerik Kalor Bakar

Hasil komputasi numerik kalor bakar untuk konsentrasi pengimpreg SiO2 (0,1

(65)

Gambar 4.6.a. Grafik Kalor Bakar vs Konsentrasi dengan Simulasi

Gambar 4.6.b. Grafik Kalor Bakar vs Konsentrasi dengan Eksperimen

Dari grafik terlihat semakin meningkat konsentrasi nilai kalor bakar cendrung

(66)

dengan simulasi dan grafik kalor bakar vs konsentrasi pada eksperimen terjadi

fluktuasi. Bila diperhatikan dengan seksama dari gambar grafik di atas terlihat kedua

grafik menunjukkan korelasi negatif yaitu hubungan antara konsentrasi SiO2 dengan

kalor bakar berbanding terbalik maksudnya dengan bertambahnya konsentasi

penambahan SiO2 diikuti dengan penurunan nilai kalor bakar.

(67)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Setelah dilakukan analisa korelasi secara simulasi komputasi numerik

konsentrasi penambahan silika SiO2 terhadap karakterisasi dan sifat-sifat fisis briket

tempurung kelapa maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:

1. Kadar air, kadar abu, kadar volatil dan kuat tekan meningkat dengan penambahan

konsentrasi SiO2 menunjukkan korelasi positif.

2. Kadar karbon dan kalor bakar menurun dengan penambahan konsentrasi SiO2

menunjukkan korelasi negatif.

3. Hasil simulasi komputasi numerik dari korelasi impregnasi silika (SiO2) terhadap

kalor bakar dan kuat tekan serta karakteristik briket arang tempurung kelapa

menunjukkan data fluktuasi untuk poin-poin yang diberikan.

4. Hasil komputasi numerik menggunakan Matlab menyebabkan terjadi fluktuasi

dengan hasil yang diberikan dari eksperimen.

5.2. Saran

1. Penelitian ini dapat dikembangkan dengan menggunakan regresi nonlinear,

interpolasi polinom atau lainnya.

2. Penelitian ini juga dapat dikembangkan dengan penggunaan input data berupa

(68)

DAFTAR PUSTAKA

Arhami, M. Desiani, A. 2005. Pemrograman Matlab. Penerbit Andi. Yogyakarta.

Bobbin, 2008. Komputasi Numerik untuk Analisis Karakteristik Keramik PSZ dengan

Aditif MgO,CaO Berbasis Matlab. Tesis Pasca Sarjana USU. Medan.

Chapra, S.C. Canale, R. P. 1994. Numerical Method for Engineer, 2nd Edition (Edisi Indonesia). Penerbit Erlangga. Jakarta.

Departemen Perindustrian. 1997. Standar Industri Indonesia, Standar Cara-cara

Analisis dan Syarat Mutu Barang Departemen Perindustrian.

Garcia, A.L, 1994. Method for Phisics. Prentice Hall Inc. New Jersey.

Hartoyo, Ando, J dan Roliadi, H. 1996. Pembuatan Briket Arang dari Lima Jenis

Kayu Indonesia. Report No. 103. Pusat Penelitian Hasil Hutan.

Hartanto, T. W., Prasetyo, A. 2004. Analisis Desain Sistem dengan Matlab. Penerbit Andi. Yogyakarta.

Hossler, J. W. 2001. Active Carbon. Buletin PD II-LIPI. Jakarta.

Keake, Hilda, F.G, Luwingkewes, Meiske S. Y. 1995. Pembuatan Arang Aktif dari Tempurung Kelapa dengan Cara Pemanasan Tinggi, Majalah Ilmiah BIMN

No.7.

Laine, J. Calafat, A. Labady, M. 1999. Preparation and Characterization of Activated

Carbon From Coconut Shell Impregnated with phosphoric Acid, Carbon

Vol.27. No.2, pp.19-29.

Munir, R. 2006. Metode Numerik. Penerbit lnformatika. Bandung.

Peranginangin, K. 2006. Pengenalan Matlab. Penerbit Andi. Yogyakarta.

Ramza, H. Dewanto, Y. 2007. Teknik Pemrograman Menggunakan Matlab. PT. Grasindo. Jakarta.

(69)

Smallman, R. E. Bishop, R. J. 1999. Metalurgi Fisika Modern dan Rekayasa

Material. Penerbit Erlangga. Jakarta.

Suarga. 2006. Algoritma Pemrograman. Penerbit Andi. Yogyakarta.

Suarga, 2007. Fisika Komputasi Solusi Problema Fisika dengan Matlab. Penerbit Andi. Yogyakarta.

Sudrajat, R. 1993. Pengaruh Beberapa Pengolahan terhadap Sifat Arang Aktif. Jurnal

Penelitian Hutan, Vol. 2.

Sugiharto, A, 2006. Pemrograman GUI dengan Matlab. Penerbit Andi. Yogyakarta.

Supeno, M. 1987. Efek Termal Nyala Pada Pembuatan Arang Tempurung Kelapa

terhadap Sifat Fisik Arang Tempurung Kelapa. Universitas Sumatera Utara

Medan.

Sutedjo, B. Michael, A. N. 2007. Algoritma dan Teknik Pemrograman. Penerbit Andi. Yogyakarta.

Woodroof. 1970. Pembuatan Arang Aktif dengan Cara Destilasi Kering Tempurung

Kelapa II. Balai Penelitian Kimia Bogor.

Warman, A. 2005. Tesis Analisis Pengaruh Impregnasi SiO2 terhadap Nilai Kalor

Baker dan Kuat Tekan Briket Arang Tempurung Kelapa.

Zarlis, M. Handrizal. 2007a. Algoritma dan Pemrograman Teori dan Praktik

dalam Pascal. USU Press. Medan.

________. 2007b. Bahasa Pemrograman Konsep dan Aplikasi dalam C ++. USU Press. Medan.

Zarlis, M. 2007. Pemodelan Gerakan Berdimensi Satu Tinjauan Metode Komputasi dalam Fisika in Pidato Pengukuhan Guru Besar USU. Medan.

Zarlis, M. Sembiring, R.W. Siregar, L. Firdaus, M. 2005. Pengantar Teknologi

Informasi. USU. Medan.

________. 2009a. Karbon Aktif. http//en.wikipedia.org/wiki/Karbon aktif., diakses tanggal17 januari 2009, jam 11: 48 PM.

(70)

________. 2009c. MATLAB. http//en.wikipedia.org/wiki/MATLAB, diakses pada tanggal 19 Februari 2009, jam 11:20 PM.

________. 2009d. Pendahuluan. http://www.math.mtu. diakses pada tanggal 20 Februari 2009, jam 8.11 AM.