KAJIAN EFISIENSI ENERGI TUNGKU SEKAM
BERDASARKAN JUMLAH, BENTUK, DAN UKURAN
SIRIP YANG DIPASANG
HARTIP SIMORANGKIR
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU
PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN
ABSTRAK
HARTIP SIMORANGKIR. Kajian Efisiensi Energi Tungku Sekam Berdasarkan Jumlah, Bentuk, dan Ukuran Sirip yang Dipasang. Dibimbing oleh IRZAMAN dan HANEDI DARMASETIAWAN
Penggunaan sekam sebagai energi alternatif memiliki potensi yang tinggi untuk dikembangkan di Indonesia. Salah satu pemakaian sekam sebagai energi alternatif adalah dengan menggunakan tungku. Pada penelitian ini dilakukan variasi jumlah sirip yang dipasang pada tungku sekam IPB dengan bentuk dan ukuran sirip yang sama. Telah dilakukan variasi jumlah sirip yang dipasang yaitu: tanpa sirip, 1 sirip, 2 sirip, dan 4 sirip, masing-masing 3 kali ulangan pembakaran untuk mendidihkan air 50 liter. Dari hasil penelitian didapatkan efisiensi energi sebesar 19,92% untuk tungku tanpa sirip, 19,15% untuk tungku 1 sirip, 18,66% untuk tungku 2 sirip, 16,13% untuk tungku 4 sirip. Semakin besar jumlah sirip yang dipasang pada tungku menyebabkan semakin kecil nilai efisiensi energi tungku yang didapat, karena dengan adanya sirip mengakibatkan pembakaran yang terjadi pada kerucut terbalik menjadi kurang sempurna, udara yang seharusnya digunakan untuk proses pembakaran yang terperangkap pada kerucut terbalik mengalir keluar secara alamiah.
KAJIAN EFISIENSI ENERGI TUNGKU SEKAM
BERDASARKAN JUMLAH, BENTUK, DAN UKURAN SIRIP
YANG DIPASANG
HARTIP SIMORANGKIR
SKRIPSI
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains pada Departemen Fisika
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR
Judul : Kajian Efisiensi Energi Tungku Sekam Berdasarkan Jumlah, Bentuk, dan Ukuran Sirip yang Dipasang
Nama : Hartip Simorangkir NIM : G74052524
Menyetujui,
Dr. Ir Irzaman, MSi Pembimbing I
Ir. Hanedi Darmasetiawan, MS Pembimbing II
Mengetahui,
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas segala bimbingan-Nya, penulis dapat menyelesaikan penelitian yang berjudul Kajian Efisiensi Energi Tungku Sekam Berdasarkan Jumlah, Bentuk, dan Ukuran Sirip yang Dipasang.
Kebutuhan bahan bakar semakin meningkat seiring dengan bertambahnya jumlah penduduk dunia umumnya dan Indonesia pada khususnya. Kebutuhan bahan bakar semakin meningkat sehingga dibutuhkan sumber bahan bakar alternatif atau energi alternatif yang murah, mudah didapat, dan dapat terbarukan yang sesuai dengan potensi dan kebutuhan daerah tertentu. Sekam adalah salah satu sumber bahan bakar alternatif yang sangat potensial untuk dikembangkan di Indonesia, khususnya di daerah dengan ketersediaan sekam yang cukup.
Pada penelitian ini penulis meneliti tentang optimasi tungku dengan bahan bakar sekam. Tungku yang sudah ada sekarang sangat beragam, penulis menggunakan tungku sekam IPB skala Industri kecil dengan melakukan variasi jumlah sirip yang dipasang pada tungku sekam.
Dalam melaksanakan penelitian dari awal sampai penyusunan laporan penelitian ini, penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada semua pihak yang telah ikut membantu penulis, untuk itu penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Tuhan Yang Maha Esa
2. Kedua orang tua penulis, adik, kakak, dan saudara penulis yang selalu memberikan doa, nasehat, dan semangat kepada penulis.
3. Bapak Irzaman dan Bapak Hanedi Darmasetiawan sebagai pembimbing skripsi yang selalu memberikan bimbingan, motivasi dalam melaksanakan penelitian ini mulai dari penyusunan usulan penelitian, pelaksannan penelitian, sampai pada penyusunan laporan penelitian ini.
4. Bapak Agus Kartono dan Bapak Ardian Arief sebagai dosen penguji pada kolokium penulis yang telah memberikan banyak masukan terhadap penelitian ini.
5. Bapak Muhammad Nur Indro sebagai dosen penguji sidang penulis, dan juga memberikan masukan dan bimbingan.
6. Bapak laboran Bengkel Las dan Mekanik Departemen Fisika IPB, Bapak Ahmad Yani, Bapak Musiran, Bapak Amas yang telah membantu penulis dalam menyiapkan alat penelitian dan pengambilan data.
7. Teman-teman fisika angkatan 42, adik dan kakak kelas fisika yang telah banyak membantu penulis dan kebersamaannya selama ini di fisika.
8. Program Penelitian Ilmu Pengetahuan Terapan/Penelitian Strategis Nasional 2010, DIPA IPB, Republik Indonesia dengan nomor kontrak 2/I3.24.4/SPK/PSN/2010 yang telah mendanai penelitian ini.
9. Keluarga Besar Asrama Mahasiswa IPB Sylvalestari, yang memberikan dukungan, dan tempat belajar bersama selama ini.
10. Dan semua pihak yang telah membantu penulis mulai dari persiapan penelitian sampai ke penulisan skripsi yang tidak dapat disebutkan satu persatu.
Tulisan ini masih jauh dari sempurna, baik penulisan dan isi, kritik dan saran yang membangun sangat diharapkan untuk perbaikan penelitian selanjutnya.
Akhir kata, semoga tulisan ini dapat memberikan manfaat langsung terhadap masayarakat dan sebagai salah satu solusi dalam mengatasi masalah krisis energi dengan penggunaan sekam sebaga bahan bakar alternatif.
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan pada tanggal 1 Oktober 1987 di Muara, Tapanuli Utara, Sumatera Utara, anak ke tiga dari empat bersaudara, pasangan dari Pidirman Simorangkir dengan Rameuli Sibatuara.
Tahun 2005 penulis lulus dari SMA Negeri 1 Muara dan pada tahun yang sama penulis melanjutkan sekolah ke Institut Pertanian Bogor, masuk melalui jalur USMI (Ujian Saringan Masuk IPB). Pada tahun pertama penulis berhasil lulus TPB (Tingkat Persiapan Bersama), kemudian di tahun kedua penulis diterima di Mayor Fisika, yang diampu oleh Departemen Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor.
vi
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL ... vii
DAFTAR GAMBAR ... viii
PENDAHULUAN ... 1
Latar Belakang ... 1
Perumusan Masalah ... 1
Tujuan Penelitian ... 1
Manfaat Penelitian ... 1
TINJAUAN PUSTAKA ... 1
Sekam Padi... 1
Tungku sekam ... 2
Sirip Tungku Sekam ... 2
Perpindahan kalor ... 2
BAHAN DAN METODE ... 3
Tempat dan waktu penelitian ... 3
Bahan dan alat ... 3
Metode penelitian ... 3
Pembuatan tungku sekam ... 3
Rancangan wadah air ... 4
Pengukuran lama pendidihan air ... 4
Penghitungan efisiensi tungku sekam ... 4
HASIL DAN PEMBAHASAN ... 5
Hasil ... 5
Pembahasan... 5
Hubungan antara jumlah sirip dengan efisiensi tungku ... 5
Hubungan antara jumlah sirip dan waktu pembakaran. ... 5
Hubungan antara jumlah sirip dan massa sekam yang terpakai. ... 7
KESIMPULAN DAN SARAN ... 7
Kesimpulan ... 7
Saran ... 7
DAFTAR PUSTAKA ... 8
vii
DAFTAR TABEL
Tabel 1 Komposisi kimiawi sekam ... 2 Tabel 2. Data hasil mendidihkan air 50 liter menggunakan tungku sekam dengan variasi
viii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1 Sekam padi yang sudah siap digunakan untuk pembakaran ... 2
Gambar 2 Rancangan tungku sekam IPB skala rumah tangga (Irzaman et al, 2008) ... 2
Gambar 3 Sketsa sirip pada lempengan seng yang sudah digunting... 2
Gambar 4 Posisi sirip yang telah dipasang pada kerucut terbalik tungku sekam ... 2
Gambar 5 Drum sebagai wadah air, dengan menggunakan pipa aliran udara ditengahnya 4 Gambar 6 Saluran pengeluaran air setelah mendidih ... 4
Gambar 7 Hubungan antara jumlah sirip dan nilai efisiensi tungku sekam ... 4
Gambar 8 Hubungan antara jumlah sirip dan waktu pembakaran ... 7
Gambar 9 Hubungan antara jumlah sirip dan massa sekam yang terpakai ... 7
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Dalam kehidupannya, manusia membutuhkan energi. Energi yang digunakan dapat dibedakan menjadi dua berdasarkan sumbernya, yaitu energi yang dapat diperbaharui (renewable energy) dan tidak dapat diperbaharui (unrenewable energy).
Dalam perkembangannya kebutuhan energi sangat besar, dan kebanyakan sumber energi yang digunakan oleh manusia pada zaman sekarang adalah berasal dari sumber energi yang tidak terbarukan, seperti minyak bumi, batu bara, gas alam, dan lain-lain, Ketersedian energi yang tidak terbarukan semakin lama semakin menipis karena terus dimanfaatkan dalam jumlah yang besar untuk memenuhi kebutuhan manusia. Pemanfaatan energi alternatif adalah salah satu langkah untuk mengatasi masalah krisis energi.
Beberapa contoh energi terbarukan yang dapat digunakan sebagai energi alternatif adalah : energi surya, energi angin , energi air, energi biomassa, energi hidrogen, energi panas bumi, sel surya dan energi gelombang lautan.
Pemanfaatan sekam padi sebagai energi alternatif terbarukan mempunyai potensi yang sangat tinggi untuk diterapkan di Indonesia karena Indonesia merupakan negara agraris (pertanian) yang makanan pokoknya berasal dari padi sehingga ketersedian sekam sangat melimpah.
Menurut data BPS, Indonesia mempunyai jumlah produksi gabah kering giling (GKG) sebanyak 53,7 juta ton atau setara dengan 33,92 juta ton beras dan sekitar 10,7 juta ton sekam (Warta Penelitian dan Pengembangan Pertanian 2006), yang merupakan jumlah yang sangat besar.
Dalam penggunaan sekam sebagai bahan bakar dibutuhkan media, yaitu tungku untuk proses pembakaran sekam. Sampai saat ini bentuk tungku sekam sudah banyak berkembang, salah satunya
adalah tungku sekam IPB, yang dikembangkan di Departemen Fisika IPB. Peneliti menggunakan rancangan tungku sekam IPB yang sudah ada dengan kajian optimasi tungku sekam berdasarkan jumlah, bentuk, dan ukuran sirip yang dipasang.
Perumusan Masalah
Bagaimana mendapatkan tungku sekam yang mempunyai nilai efisiensi yang lebih tinggi?
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk: mempelajari hubungan antara jumlah sirip dan nilai efisiensi tungku sekam, dengan bentuk dan ukuran sirip yang dipasang adalah sama.
Manfaat Penelitian
Dapat diterapkan langsung oleh masyarakat dan menjadi referensi untuk pengembangan tungku sekam pada masa yang akan datang.
TINJAUAN PUSTAKA
Sekam Padi
Sekam padi adalah lapisan padi yang meliputi kariopsis, terdiri dari dua belahan (disebut lemma dan palea) yang saling bertautan. Pada penggilingan padi akan didapatkan beras, dedak, dan sekam atau limbah penggilingan. Dari proses penggilingan padi biasanya diperoleh sekam sekitar 20-30%, dedak antara 8- 12% dan beras giling antara 50-63,5% dari bobot awal gabah. Persentase ini berbeda-beda untuk setiap varietas padi. (Andriati, 2007).
energi panas pada berbagai keperluan manusia, kadar selulosa yang cukup tinggi dapat memberikan pembakaran yang merata dan stabil.
Tabel 1 Komposisi kimiawi sekam
No Komponen Kandungan (%)
1 Kadar air 9,02
2 Protein kasar 3,03
3 Lemak 1,18
4 Serat kasar 35,68
5 Abu 17,71
6 Karbohidrat kasar 33,71
Sumber: (Suharno 1979)
Gambar 1 Sekam padi yang sudah siap digunakan untuk pembakaran
Pada Gambar 1 dapat dilihat sekam yang sudah siap digunakan untuk bahan bakar, sekam yang digunakan harus kering, mempunyai kadar air yang rendah (kurang dari 10 %), karena sangat berpengaruh dalam proses pembakaran yang membutuhkan udara.
Tungku sekam
Sekam padi yang dibakar secara langsung akan membara secara perlahan dan menghasilkan asap. Oleh karena itu dibutuhkan tungku untuk mengurangi dampak tersebut. Tungku adalah sebuah peralatan yang digunakan untuk memanaskan bahan serta mengubah bentuknya, karena bahan bakar yang digunakan berupa sekam maka tungku untuk pembakaran sekam disebut tungku
sekam (United Nations Environment Programme, 2006).
Di beberapa negara berbasis pertanian seperti Indonesia, Thailand dan Filipina, telah memaksimalkan penggunaan sekam sebagai bahan bakar. Untuk dapat menghasilkan nyala yang bersih dan panas, tungku sekam harus dibuat sedemikian rupa sehingga tercipta suatu aliran udara secara alamiah yang dibutuhkan untuk proses pembakaran.
Cara-cara yang digunakan untuk menggunakan sekam padi sebagai bahan bakar dapat dibagi dalam tiga golongan :
1. Dengan cara memadatkan arang sekam, atau disebut dengan briket. Sekamnya terlebih dahulu diarangkan kemudian direkatkan dengan tepung tapioka atau bahan perekat yang lain.
2. Dengan menggunakan tungku dengan aliran udara secara alamiah. Tungku ini biasanya menggunakan sebuah pintu atau kotak pemasukan bahan bakar, tabung pembakaran, ventilasi udara, dan cerobong.
3. Membarakannya secara langsung, tanpa menggunakan media. Biasanya ini digunakan pada pembakaran batu bata.
Sirip Tungku Sekam
Kata “sirip” dalam tulisan ini adalah rongga udara yang dibentuk menggunakan lempengan seng yang dipasang pada bagian tungku.
Perpindahan kalor
medium pancaran gelombang elektromagnetik.
BAHAN DAN METODE
Tempat dan waktu penelitian
Penelitian ini dilaksanakan di Bengkel Las dan Bengkel Mekanik Departemen Fisika FMIPA IPB. Penelitian ini dilakukan mulai bulan Agustus 2009 sampai dengan Juli 2011.
Bahan dan alat
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sekam padi, air, kardus bekas yang kering. Peralatan yang digunakan adalah tungku sekam, palu, gunting, Infrared thermometer, drum besar, gunting kawat, meteran, timbangan, ember, stop watch, korek api, dan peralatan tulis.
Metode penelitian
Penelitian dilakukan dengan beberapa tahap yaitu :
Pembuatan tungku sekam
Keterangan :
(A) Wadah sekam dalam bentuk kerucut terbalik
(B) Tabung yang dibuat berlubang-lubang untuk memfokuskan api yang keluar
(C) Isolator tungku (D) Badan tungku (E) Ventilasi udara
(F) Penampung arang sekam sementara Dalam tungku sekam ada beberapa model yang berbeda pada jumlah sirip (terletak pada bagian A), yaitu tanpa menggunakan sirip, satu buah sirip, dua buah sirip, empat buah sirip, dan enam buah sirip.
Pada Gambar 3 dapat dilihat sketsa sirip yang akan di pasang pada tungku. Ukuran sirip yang dipasang disesuaikan dengan bagian tungku yang akan dipasangi sirip.
Pada Gambar 4 dapat dilihat sirip yang sudah terpasang pada tungku (tampak atas). Pemasangan sirip dirancang sesederhana mungkin, dapat dengan mudah dipasang dan dilepas, sehingga pada saat melakukan variasi banyak sirip tidak menjadi masalah.
Gambar 3 Sketsa sirip pada lempengan seng yang sudah digunting
Gambar 4 Posisi sirip yang telah dipasang pada kerucut terbalik tungku sekam
Rancangan wadah air
Wadah air yang digunakan adalah drum dengan menggunakan pipa aliran udara di bagian tengah drum. Pada penelitian sebelumnya didapatkan bahwa penggunaan drum dengan menggunakan pipa aliran udara di bagian tengah lebih efisien dibandingkan dengan drum yang tidak menggunakan pipa aliran udara seperti terlihat pada Gambar 5.
Untuk volum air yang dididihkan sebesar 50 liter, dengan asumsi volum ini sudah sebanding atau sesuai dengan volum wadah air dan dapat mewakili pengambilan data.
Gambar 5 Drum sebagai wadah air, dengan menggunakan pipa aliran udara ditengahnya
Gambar 6 Saluran pengeluaran air setelah mendidih
Pada Gambar 6 dapat dilihat pada dasar drum terdapat sebuah lubang saluran air yang berfungsi sebagai saluran pembuangan air setelah air mendidih.
Pengukuran lama pendidihan air
Pengukuran lama pendidihan air dilakukan dengan mendidihkan air sebanyak 50 liter dengan tiga kali pengulangan untuk setiap variasi jumlah sirip yang dipasang pada tungku sekam. Pada tahap ini juga dilakukan pengukuran suhu bagian-bagian tungku sekam, yaitu: badan tungku sekam, penampung sekam sementara, kerucut terbalik, isolator tungku, dan silinder pusat tungku.
Penghitungan efisiensi tungku sekam
Dalam penghitungan efisiensi tungku sekam dapat dihitung jumlah energi yang dibutuhkan untuk mendidihkan air 50 liter dengan wadah drum, menggunakan persamaan sebagai berikut:
t
T
C
m
t
T
C
m
Q
a a a d d dt
...(1) Keterangan :: laju energi yang dibutuhkan untuk mendidihkan air dan drum (kcal/jam)
: massa air (kg) : massa drum (kg)
: kalor jenis air (kcal/kg o C) : kalor jenis drum (kcal/kg o C)
: perubahan suhu air yang dididihkan (o C)
: perubahan suhu wadah drum (o C)
t : waktu untuk mendidihkan air (jam)
Laju konsumsi energi bahan bakar dapat dihitung menggunakan persamaan berikut, (Belonio1985):
g
HVF
Q
FCR
t
...(2) Keterangan :: laju energi yang dibutuhkan untuk mendidihkan air (kcal/jam) HVF : Heat value fuel, energi yang
terkandung dalam sekam (kcal/kg)
ξg : Efisiensi tungku sekam (%)
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil
Telah dilakukan variasi jumlah sirip yang dipasang pada tungku sekam IPB skala industri yaitu: tanpa sirip, 1 sirip, 2 sirip, dan 4 sirip. Bentuk dan ukuran sirip yang dipasang adalah sama. Untuk setiap variasi dilakukan 3 kali ulangan. Untuk mengukur efisienesi setiap tungku sekam, dilakukan dengan mendidihkan air 50 liter menggunakan wadah drum dengan pipa aliran udara pada bagian tengah drum.
Dari hasil penelitian didapatkan efisiensi energi sebesar 19,92% untuk tungku tanpa sirip, 19,15% untuk tungku 1 sirip, 18,66% untuk tungku 2 sirip, 16,13% untuk tungku 4 sirip. Data lengkapnya seperti terlihat pada Tabel 2, bahwa semakin banyak jumlah sirip tungku sekam maka nilai efisiensi tungku sekam semakin kecil, dan sebaliknya semakin sedikit jumlah sirip yang dipasang pada tungku sekam, maka nilai efisiensi tungku sekam semakin besar.
Pembahasan
Hubungan antara jumlah sirip dengan efisiensi tungku
Pada Gambar 7 dapat dilihat hubungan antar jumlah sirip dengan nilai efisiensi tungku sekam. Didapatkan efisiensi paling tinggi untuk tungku tanpa menggunakan sirip dan yang paling rendah adalah tungku dengan 4 buah sirip. Terlihat hubungan berbanding terbalik antara jumlah sirip yang dipasang dan efisiensi energi tungku. Dan untuk memastikan juga, penulis melakukan percobaan dengan pemasangan 6 sirip, dan efisiensi yang didapat adalah 13,33%, (semakin kecil juga)
Hal ini berhubungan dengan sistem pembakaran yang terjadi dalam tungku sekam setelah diberikan perubahan jumlah sirip. Pembakaran membutuhkan udara, sehingga terdapat hubungan antara jumlah aliran udara dan jumlah sirip yang dipasang. Dengan penambahan jumlah sirip akan menyebabkan:
1. Volume sekam yang tertampung dalam kerucut terbalik berkurang dengan adanya penambahan sirip, sehingga suplay sekam untuk pembakaran menjadi berkurang.
2. Dengan adanya penambahan sirip, akan menyebabkan turunnya sekam ke dasar kerucut terbalik semakin melambat, karena terjadi gesekan antara sekam yang terdapat pada kerucut terbalik dengan sisi sirip yang dipasang.
3. Dengan penambahan sirip, pembakaran yang dihasilkan semakin kurang sempurna. Terlihat dari asap yang semakin banyak saat pembakaran, udara yang terdapat dalam dasar kerucut terbalik yang seharusnya digunakan pada pembakaran menjadi terbuang keluar melalui sirip yang dipasang.
Gambar 7 Hubungan antara jumlah sirip dan nilai efisiensi tungku sekam
Hubungan antara jumlah sirip dan waktu pembakaran.
Hubungan yang terjadi antara jumlah sirip yang dipasang dan efisiensi energi
0,00% 5,00% 10,00% 15,00% 20,00% 25,00%
0 1 2 4
Ef isi en si t u n g k u se k am (%)
Tabel 2. Data hasil mendidihkan air 50 liter menggunakan tungku sekam dengan variasi jumlah sirip
Sirip Ulangan Waktu
(jam)
Sekam awal (kg)
Sekam sisa (kg)
Arang (kg)
Terpa-kai (kg)
Q Drum (kcal/jam)
Q Air (kcal/jam)
Q Total (kcal/jam)
Efisiensi (%)
Rata-rata (%)
0
1 1,03 14,00 5,25 2,40 6,35 162,12 3398,06 3560,17 19,25%
19,92%
2 1,06 8,30 0,00 2,40 5,90 162,09 3301,89 3463,98 20,74%
3 1,00 13,20 4,00 3,00 6,20 174,24 3500,00 3674,24 19,75%
1
1 1,08 8,80 0,50 2,00 6,30 161,33 3240,74 3402,07 19,44%
19,15%
2 1,25 10,50 2,10 2,15 6,25 135,52 2800,00 2935,52 19,57%
3 1,20 9,00 0,55 1,80 6,65 147,22 2916,67 3063,88 18,43%
2
1 0,89 9,50 1,50 1,95 6,05 190,34 3932,58 4122,92 20,22%
18,66%
2 1,03 9,50 0,50 2,20 6,80 166,82 3398,06 3564,87 18,00%
3 1,30 11,20 2,30 2,00 6,90 135,89 2692,31 2828,20 17,76%
4
1 1,73 12,00 1,55 2,50 7,95 102,12 2023,12 2125,24 15,42%
16,13%
2 1,65 12,00 1,55 3,10 7,35 102,67 2121,21 2223,88 16,64%
3 1,80 11,80 2,30 2,00 7,50 96,80 1944,44 2041,24 16,33%
FCR : Fuel consumption rate, bahan bakar yang dibutuhkan (kg/jam) , massa air = 50 kg
tungku sekam adalah berbanding lurus seperti terlihat pada Gambar 8. Semakin besar jumlah sirip yang dipasang maka semakin lama waktu pembakaran yang dibutuhkan untuk mendidihkan air 50 liter. Hal ini berhubungan dengan volume sekam dan kecepatan turunnya sekam secara alamiah ke dasar kerucut terbalik semakin kecil dengan penambahan sirip, sehingga waktu yang dibutuhkan juga semakin lama.
Gambar 8 Hubungan antara jumlah sirip dan waktu pembakaran
Hubungan antara jumlah sirip dan massa sekam yang terpakai.
Hubungan antara jumlah sirip dan efisiensi energi tungku sekam berbanding lurus, seperti terlihat pada Gambar 9. Hal ini berhubungan dengan waktu pembakaran dan kualitas pembakaran sekam yang terjadi.
Gambar 9 Hubungan antara jumlah sirip dan massa sekam yang terpakai
Dengan penambahan sirip waktu yang dibutuhkan untuk mendidihkan air 50 liter menjadi semakin lama. Semakin lama
waktu pembakaran akan menyebabkan jumlah sekam yang terpakai semakin besar juga.
Dengan penambahan sirip, kualitas pembakaran semakin berkurang karena terjadi proses heat lost melalui sirip, udara yang terperangkap dalam dasar kerucut terbalik bocor keluar melalui sirip. Hal ini disebabkan karena secara alamiah udara bergerak dari suhu yang lebih tinggi ke suhu yang lebih rendah dan pada penelitian ini tidak dilakukan force convection supaya udara dari luar masuk ke dalam tungku, aliran udara pada proses pembakaran terjadi secara alamiah.
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
Dari hasil penelitian didapatkan hubungan antara jumlah sirip tungku sekam dan nilai efisiensi tungku sekam, hubungan antara keduanya adalah berbanding terbalik, semakin banyak jumlah sirip yang dipasang maka semakin kecil nilai efisiensi tungku sekam dan sebaliknya.
Dari hasil penelitian didapatkan efisiensi energi sebesar 19,92% untuk tungku tanpa sirip, 19,15% untuk tungku 1 sirip, 18,66% untuk tungku 2 sirip, 16,13% untuk tungku 4 sirip.
Saran
1. Perlu dikaji ulang perlu atau tidaknya penggunaan sirip dengan memperhatikan penelitian yang telah dilakukan.
2. Sebaiknya untuk mempermudah pembuangan air setelah mendidih menggunakan kran.
3. Sebelum proses pembakaran dilakukan, kadar air sekam padi diupayakan kurang dari 10 %.
0,00 0,50 1,00 1,50 2,00
0 1 2 4
W ak tu P emb ak ar am
Jumlah Sirip (buah) Ulangan 1 Ulangan 2 Ulangan 3
0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00
0 1 2 4
S ek am T er p ak ai ( k g )
DAFTAR PUSTAKA
Andriati, 2007. Pemanfaatan Sekam Padi dan Abu Sekam Padi untuk Pembuatan Bata Beton Berlubang. e- jurnal Balitbang PU. Pusat litbang pemukiman. Bandung.
www.pu.go.id/balitbang (27 Agustus 2008)
Belonio, 2005. Rice Husk Gas Stove Handbook. Appropriate Techonology Center. Department of Agricultural Engineering and Environmental Management. College of Agriculture Central Philippine University Iloilo City, Philippines.
Irzaman, Alatas H, Darmasetiawan H, Yani A dan Musiran, 2008. Development of Cooking Stove from Waste (Rice Husk). Institut Pertanian Bogor, Department of Physics, FMIPA IPB, Kampus IPB Dramaga.
United Nations Environment Programme, 2006. Peralatan Energi Panas: Tungku dan Refraktori. Pedoman Efisiensi Energi
untuk Industri.
www.energyefficiencyasia.org (27 agustus 2008)
9
Peralatan yang digunakan
Gambar. Infrared thermometer
Gambar. Timbangan
ABSTRAK
HARTIP SIMORANGKIR. Kajian Efisiensi Energi Tungku Sekam Berdasarkan Jumlah, Bentuk, dan Ukuran Sirip yang Dipasang. Dibimbing oleh IRZAMAN dan HANEDI DARMASETIAWAN
Penggunaan sekam sebagai energi alternatif memiliki potensi yang tinggi untuk dikembangkan di Indonesia. Salah satu pemakaian sekam sebagai energi alternatif adalah dengan menggunakan tungku. Pada penelitian ini dilakukan variasi jumlah sirip yang dipasang pada tungku sekam IPB dengan bentuk dan ukuran sirip yang sama. Telah dilakukan variasi jumlah sirip yang dipasang yaitu: tanpa sirip, 1 sirip, 2 sirip, dan 4 sirip, masing-masing 3 kali ulangan pembakaran untuk mendidihkan air 50 liter. Dari hasil penelitian didapatkan efisiensi energi sebesar 19,92% untuk tungku tanpa sirip, 19,15% untuk tungku 1 sirip, 18,66% untuk tungku 2 sirip, 16,13% untuk tungku 4 sirip. Semakin besar jumlah sirip yang dipasang pada tungku menyebabkan semakin kecil nilai efisiensi energi tungku yang didapat, karena dengan adanya sirip mengakibatkan pembakaran yang terjadi pada kerucut terbalik menjadi kurang sempurna, udara yang seharusnya digunakan untuk proses pembakaran yang terperangkap pada kerucut terbalik mengalir keluar secara alamiah.
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Dalam kehidupannya, manusia membutuhkan energi. Energi yang digunakan dapat dibedakan menjadi dua berdasarkan sumbernya, yaitu energi yang dapat diperbaharui (renewable energy) dan tidak dapat diperbaharui (unrenewable energy).
Dalam perkembangannya kebutuhan energi sangat besar, dan kebanyakan sumber energi yang digunakan oleh manusia pada zaman sekarang adalah berasal dari sumber energi yang tidak terbarukan, seperti minyak bumi, batu bara, gas alam, dan lain-lain, Ketersedian energi yang tidak terbarukan semakin lama semakin menipis karena terus dimanfaatkan dalam jumlah yang besar untuk memenuhi kebutuhan manusia. Pemanfaatan energi alternatif adalah salah satu langkah untuk mengatasi masalah krisis energi.
Beberapa contoh energi terbarukan yang dapat digunakan sebagai energi alternatif adalah : energi surya, energi angin , energi air, energi biomassa, energi hidrogen, energi panas bumi, sel surya dan energi gelombang lautan.
Pemanfaatan sekam padi sebagai energi alternatif terbarukan mempunyai potensi yang sangat tinggi untuk diterapkan di Indonesia karena Indonesia merupakan negara agraris (pertanian) yang makanan pokoknya berasal dari padi sehingga ketersedian sekam sangat melimpah.
Menurut data BPS, Indonesia mempunyai jumlah produksi gabah kering giling (GKG) sebanyak 53,7 juta ton atau setara dengan 33,92 juta ton beras dan sekitar 10,7 juta ton sekam (Warta Penelitian dan Pengembangan Pertanian 2006), yang merupakan jumlah yang sangat besar.
Dalam penggunaan sekam sebagai bahan bakar dibutuhkan media, yaitu tungku untuk proses pembakaran sekam. Sampai saat ini bentuk tungku sekam sudah banyak berkembang, salah satunya
adalah tungku sekam IPB, yang dikembangkan di Departemen Fisika IPB. Peneliti menggunakan rancangan tungku sekam IPB yang sudah ada dengan kajian optimasi tungku sekam berdasarkan jumlah, bentuk, dan ukuran sirip yang dipasang.
Perumusan Masalah
Bagaimana mendapatkan tungku sekam yang mempunyai nilai efisiensi yang lebih tinggi?
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk: mempelajari hubungan antara jumlah sirip dan nilai efisiensi tungku sekam, dengan bentuk dan ukuran sirip yang dipasang adalah sama.
Manfaat Penelitian
Dapat diterapkan langsung oleh masyarakat dan menjadi referensi untuk pengembangan tungku sekam pada masa yang akan datang.
TINJAUAN PUSTAKA
Sekam Padi
Sekam padi adalah lapisan padi yang meliputi kariopsis, terdiri dari dua belahan (disebut lemma dan palea) yang saling bertautan. Pada penggilingan padi akan didapatkan beras, dedak, dan sekam atau limbah penggilingan. Dari proses penggilingan padi biasanya diperoleh sekam sekitar 20-30%, dedak antara 8- 12% dan beras giling antara 50-63,5% dari bobot awal gabah. Persentase ini berbeda-beda untuk setiap varietas padi. (Andriati, 2007).
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Dalam kehidupannya, manusia membutuhkan energi. Energi yang digunakan dapat dibedakan menjadi dua berdasarkan sumbernya, yaitu energi yang dapat diperbaharui (renewable energy) dan tidak dapat diperbaharui (unrenewable energy).
Dalam perkembangannya kebutuhan energi sangat besar, dan kebanyakan sumber energi yang digunakan oleh manusia pada zaman sekarang adalah berasal dari sumber energi yang tidak terbarukan, seperti minyak bumi, batu bara, gas alam, dan lain-lain, Ketersedian energi yang tidak terbarukan semakin lama semakin menipis karena terus dimanfaatkan dalam jumlah yang besar untuk memenuhi kebutuhan manusia. Pemanfaatan energi alternatif adalah salah satu langkah untuk mengatasi masalah krisis energi.
Beberapa contoh energi terbarukan yang dapat digunakan sebagai energi alternatif adalah : energi surya, energi angin , energi air, energi biomassa, energi hidrogen, energi panas bumi, sel surya dan energi gelombang lautan.
Pemanfaatan sekam padi sebagai energi alternatif terbarukan mempunyai potensi yang sangat tinggi untuk diterapkan di Indonesia karena Indonesia merupakan negara agraris (pertanian) yang makanan pokoknya berasal dari padi sehingga ketersedian sekam sangat melimpah.
Menurut data BPS, Indonesia mempunyai jumlah produksi gabah kering giling (GKG) sebanyak 53,7 juta ton atau setara dengan 33,92 juta ton beras dan sekitar 10,7 juta ton sekam (Warta Penelitian dan Pengembangan Pertanian 2006), yang merupakan jumlah yang sangat besar.
Dalam penggunaan sekam sebagai bahan bakar dibutuhkan media, yaitu tungku untuk proses pembakaran sekam. Sampai saat ini bentuk tungku sekam sudah banyak berkembang, salah satunya
adalah tungku sekam IPB, yang dikembangkan di Departemen Fisika IPB. Peneliti menggunakan rancangan tungku sekam IPB yang sudah ada dengan kajian optimasi tungku sekam berdasarkan jumlah, bentuk, dan ukuran sirip yang dipasang.
Perumusan Masalah
Bagaimana mendapatkan tungku sekam yang mempunyai nilai efisiensi yang lebih tinggi?
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk: mempelajari hubungan antara jumlah sirip dan nilai efisiensi tungku sekam, dengan bentuk dan ukuran sirip yang dipasang adalah sama.
Manfaat Penelitian
Dapat diterapkan langsung oleh masyarakat dan menjadi referensi untuk pengembangan tungku sekam pada masa yang akan datang.
TINJAUAN PUSTAKA
Sekam Padi
Sekam padi adalah lapisan padi yang meliputi kariopsis, terdiri dari dua belahan (disebut lemma dan palea) yang saling bertautan. Pada penggilingan padi akan didapatkan beras, dedak, dan sekam atau limbah penggilingan. Dari proses penggilingan padi biasanya diperoleh sekam sekitar 20-30%, dedak antara 8- 12% dan beras giling antara 50-63,5% dari bobot awal gabah. Persentase ini berbeda-beda untuk setiap varietas padi. (Andriati, 2007).
energi panas pada berbagai keperluan manusia, kadar selulosa yang cukup tinggi dapat memberikan pembakaran yang merata dan stabil.
Tabel 1 Komposisi kimiawi sekam
No Komponen Kandungan (%)
1 Kadar air 9,02
2 Protein kasar 3,03
3 Lemak 1,18
4 Serat kasar 35,68
5 Abu 17,71
6 Karbohidrat kasar 33,71
Sumber: (Suharno 1979)
Gambar 1 Sekam padi yang sudah siap digunakan untuk pembakaran
Pada Gambar 1 dapat dilihat sekam yang sudah siap digunakan untuk bahan bakar, sekam yang digunakan harus kering, mempunyai kadar air yang rendah (kurang dari 10 %), karena sangat berpengaruh dalam proses pembakaran yang membutuhkan udara.
Tungku sekam
Sekam padi yang dibakar secara langsung akan membara secara perlahan dan menghasilkan asap. Oleh karena itu dibutuhkan tungku untuk mengurangi dampak tersebut. Tungku adalah sebuah peralatan yang digunakan untuk memanaskan bahan serta mengubah bentuknya, karena bahan bakar yang digunakan berupa sekam maka tungku untuk pembakaran sekam disebut tungku
sekam (United Nations Environment Programme, 2006).
Di beberapa negara berbasis pertanian seperti Indonesia, Thailand dan Filipina, telah memaksimalkan penggunaan sekam sebagai bahan bakar. Untuk dapat menghasilkan nyala yang bersih dan panas, tungku sekam harus dibuat sedemikian rupa sehingga tercipta suatu aliran udara secara alamiah yang dibutuhkan untuk proses pembakaran.
Cara-cara yang digunakan untuk menggunakan sekam padi sebagai bahan bakar dapat dibagi dalam tiga golongan :
1. Dengan cara memadatkan arang sekam, atau disebut dengan briket. Sekamnya terlebih dahulu diarangkan kemudian direkatkan dengan tepung tapioka atau bahan perekat yang lain.
2. Dengan menggunakan tungku dengan aliran udara secara alamiah. Tungku ini biasanya menggunakan sebuah pintu atau kotak pemasukan bahan bakar, tabung pembakaran, ventilasi udara, dan cerobong.
3. Membarakannya secara langsung, tanpa menggunakan media. Biasanya ini digunakan pada pembakaran batu bata.
Sirip Tungku Sekam
Kata “sirip” dalam tulisan ini adalah rongga udara yang dibentuk menggunakan lempengan seng yang dipasang pada bagian tungku.
Perpindahan kalor
medium pancaran gelombang elektromagnetik.
BAHAN DAN METODE
Tempat dan waktu penelitian
Penelitian ini dilaksanakan di Bengkel Las dan Bengkel Mekanik Departemen Fisika FMIPA IPB. Penelitian ini dilakukan mulai bulan Agustus 2009 sampai dengan Juli 2011.
Bahan dan alat
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sekam padi, air, kardus bekas yang kering. Peralatan yang digunakan adalah tungku sekam, palu, gunting, Infrared thermometer, drum besar, gunting kawat, meteran, timbangan, ember, stop watch, korek api, dan peralatan tulis.
Metode penelitian
Penelitian dilakukan dengan beberapa tahap yaitu :
Pembuatan tungku sekam
Keterangan :
(A) Wadah sekam dalam bentuk kerucut terbalik
(B) Tabung yang dibuat berlubang-lubang untuk memfokuskan api yang keluar
(C) Isolator tungku (D) Badan tungku (E) Ventilasi udara
(F) Penampung arang sekam sementara Dalam tungku sekam ada beberapa model yang berbeda pada jumlah sirip (terletak pada bagian A), yaitu tanpa menggunakan sirip, satu buah sirip, dua buah sirip, empat buah sirip, dan enam buah sirip.
Pada Gambar 3 dapat dilihat sketsa sirip yang akan di pasang pada tungku. Ukuran sirip yang dipasang disesuaikan dengan bagian tungku yang akan dipasangi sirip.
Pada Gambar 4 dapat dilihat sirip yang sudah terpasang pada tungku (tampak atas). Pemasangan sirip dirancang sesederhana mungkin, dapat dengan mudah dipasang dan dilepas, sehingga pada saat melakukan variasi banyak sirip tidak menjadi masalah.
Gambar 3 Sketsa sirip pada lempengan seng yang sudah digunting
Gambar 4 Posisi sirip yang telah dipasang pada kerucut terbalik tungku sekam
medium pancaran gelombang elektromagnetik.
BAHAN DAN METODE
Tempat dan waktu penelitian
Penelitian ini dilaksanakan di Bengkel Las dan Bengkel Mekanik Departemen Fisika FMIPA IPB. Penelitian ini dilakukan mulai bulan Agustus 2009 sampai dengan Juli 2011.
Bahan dan alat
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sekam padi, air, kardus bekas yang kering. Peralatan yang digunakan adalah tungku sekam, palu, gunting, Infrared thermometer, drum besar, gunting kawat, meteran, timbangan, ember, stop watch, korek api, dan peralatan tulis.
Metode penelitian
Penelitian dilakukan dengan beberapa tahap yaitu :
Pembuatan tungku sekam
Keterangan :
(A) Wadah sekam dalam bentuk kerucut terbalik
(B) Tabung yang dibuat berlubang-lubang untuk memfokuskan api yang keluar
(C) Isolator tungku (D) Badan tungku (E) Ventilasi udara
(F) Penampung arang sekam sementara Dalam tungku sekam ada beberapa model yang berbeda pada jumlah sirip (terletak pada bagian A), yaitu tanpa menggunakan sirip, satu buah sirip, dua buah sirip, empat buah sirip, dan enam buah sirip.
Pada Gambar 3 dapat dilihat sketsa sirip yang akan di pasang pada tungku. Ukuran sirip yang dipasang disesuaikan dengan bagian tungku yang akan dipasangi sirip.
Pada Gambar 4 dapat dilihat sirip yang sudah terpasang pada tungku (tampak atas). Pemasangan sirip dirancang sesederhana mungkin, dapat dengan mudah dipasang dan dilepas, sehingga pada saat melakukan variasi banyak sirip tidak menjadi masalah.
Gambar 3 Sketsa sirip pada lempengan seng yang sudah digunting
Gambar 4 Posisi sirip yang telah dipasang pada kerucut terbalik tungku sekam
Rancangan wadah air
Wadah air yang digunakan adalah drum dengan menggunakan pipa aliran udara di bagian tengah drum. Pada penelitian sebelumnya didapatkan bahwa penggunaan drum dengan menggunakan pipa aliran udara di bagian tengah lebih efisien dibandingkan dengan drum yang tidak menggunakan pipa aliran udara seperti terlihat pada Gambar 5.
Untuk volum air yang dididihkan sebesar 50 liter, dengan asumsi volum ini sudah sebanding atau sesuai dengan volum wadah air dan dapat mewakili pengambilan data.
Gambar 5 Drum sebagai wadah air, dengan menggunakan pipa aliran udara ditengahnya
Gambar 6 Saluran pengeluaran air setelah mendidih
Pada Gambar 6 dapat dilihat pada dasar drum terdapat sebuah lubang saluran air yang berfungsi sebagai saluran pembuangan air setelah air mendidih.
Pengukuran lama pendidihan air
Pengukuran lama pendidihan air dilakukan dengan mendidihkan air sebanyak 50 liter dengan tiga kali pengulangan untuk setiap variasi jumlah sirip yang dipasang pada tungku sekam. Pada tahap ini juga dilakukan pengukuran suhu bagian-bagian tungku sekam, yaitu: badan tungku sekam, penampung sekam sementara, kerucut terbalik, isolator tungku, dan silinder pusat tungku.
Penghitungan efisiensi tungku sekam
Dalam penghitungan efisiensi tungku sekam dapat dihitung jumlah energi yang dibutuhkan untuk mendidihkan air 50 liter dengan wadah drum, menggunakan persamaan sebagai berikut:
t
T
C
m
t
T
C
m
Q
a a a d d dt
...(1) Keterangan :: laju energi yang dibutuhkan untuk mendidihkan air dan drum (kcal/jam)
: massa air (kg) : massa drum (kg)
: kalor jenis air (kcal/kg o C) : kalor jenis drum (kcal/kg o C)
: perubahan suhu air yang dididihkan (o C)
: perubahan suhu wadah drum (o C)
t : waktu untuk mendidihkan air (jam)
Laju konsumsi energi bahan bakar dapat dihitung menggunakan persamaan berikut, (Belonio1985):
g
HVF
Q
FCR
t
...(2) Keterangan :: laju energi yang dibutuhkan untuk mendidihkan air (kcal/jam) HVF : Heat value fuel, energi yang
terkandung dalam sekam (kcal/kg)
ξg : Efisiensi tungku sekam (%)
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil
Telah dilakukan variasi jumlah sirip yang dipasang pada tungku sekam IPB skala industri yaitu: tanpa sirip, 1 sirip, 2 sirip, dan 4 sirip. Bentuk dan ukuran sirip yang dipasang adalah sama. Untuk setiap variasi dilakukan 3 kali ulangan. Untuk mengukur efisienesi setiap tungku sekam, dilakukan dengan mendidihkan air 50 liter menggunakan wadah drum dengan pipa aliran udara pada bagian tengah drum.
Dari hasil penelitian didapatkan efisiensi energi sebesar 19,92% untuk tungku tanpa sirip, 19,15% untuk tungku 1 sirip, 18,66% untuk tungku 2 sirip, 16,13% untuk tungku 4 sirip. Data lengkapnya seperti terlihat pada Tabel 2, bahwa semakin banyak jumlah sirip tungku sekam maka nilai efisiensi tungku sekam semakin kecil, dan sebaliknya semakin sedikit jumlah sirip yang dipasang pada tungku sekam, maka nilai efisiensi tungku sekam semakin besar.
Pembahasan
Hubungan antara jumlah sirip dengan efisiensi tungku
Pada Gambar 7 dapat dilihat hubungan antar jumlah sirip dengan nilai efisiensi tungku sekam. Didapatkan efisiensi paling tinggi untuk tungku tanpa menggunakan sirip dan yang paling rendah adalah tungku dengan 4 buah sirip. Terlihat hubungan berbanding terbalik antara jumlah sirip yang dipasang dan efisiensi energi tungku. Dan untuk memastikan juga, penulis melakukan percobaan dengan pemasangan 6 sirip, dan efisiensi yang didapat adalah 13,33%, (semakin kecil juga)
Hal ini berhubungan dengan sistem pembakaran yang terjadi dalam tungku sekam setelah diberikan perubahan jumlah sirip. Pembakaran membutuhkan udara, sehingga terdapat hubungan antara jumlah aliran udara dan jumlah sirip yang dipasang. Dengan penambahan jumlah sirip akan menyebabkan:
1. Volume sekam yang tertampung dalam kerucut terbalik berkurang dengan adanya penambahan sirip, sehingga suplay sekam untuk pembakaran menjadi berkurang.
2. Dengan adanya penambahan sirip, akan menyebabkan turunnya sekam ke dasar kerucut terbalik semakin melambat, karena terjadi gesekan antara sekam yang terdapat pada kerucut terbalik dengan sisi sirip yang dipasang.
3. Dengan penambahan sirip, pembakaran yang dihasilkan semakin kurang sempurna. Terlihat dari asap yang semakin banyak saat pembakaran, udara yang terdapat dalam dasar kerucut terbalik yang seharusnya digunakan pada pembakaran menjadi terbuang keluar melalui sirip yang dipasang.
Gambar 7 Hubungan antara jumlah sirip dan nilai efisiensi tungku sekam
Hubungan antara jumlah sirip dan waktu pembakaran.
Hubungan yang terjadi antara jumlah sirip yang dipasang dan efisiensi energi
0,00% 5,00% 10,00% 15,00% 20,00% 25,00%
0 1 2 4
Ef isi en si t u n g k u se k am (%)
Tabel 2. Data hasil mendidihkan air 50 liter menggunakan tungku sekam dengan variasi jumlah sirip
Sirip Ulangan Waktu
(jam)
Sekam awal (kg)
Sekam sisa (kg)
Arang (kg)
Terpa-kai (kg)
Q Drum (kcal/jam)
Q Air (kcal/jam)
Q Total (kcal/jam)
Efisiensi (%)
Rata-rata (%)
0
1 1,03 14,00 5,25 2,40 6,35 162,12 3398,06 3560,17 19,25%
19,92%
2 1,06 8,30 0,00 2,40 5,90 162,09 3301,89 3463,98 20,74%
3 1,00 13,20 4,00 3,00 6,20 174,24 3500,00 3674,24 19,75%
1
1 1,08 8,80 0,50 2,00 6,30 161,33 3240,74 3402,07 19,44%
19,15%
2 1,25 10,50 2,10 2,15 6,25 135,52 2800,00 2935,52 19,57%
3 1,20 9,00 0,55 1,80 6,65 147,22 2916,67 3063,88 18,43%
2
1 0,89 9,50 1,50 1,95 6,05 190,34 3932,58 4122,92 20,22%
18,66%
2 1,03 9,50 0,50 2,20 6,80 166,82 3398,06 3564,87 18,00%
3 1,30 11,20 2,30 2,00 6,90 135,89 2692,31 2828,20 17,76%
4
1 1,73 12,00 1,55 2,50 7,95 102,12 2023,12 2125,24 15,42%
16,13%
2 1,65 12,00 1,55 3,10 7,35 102,67 2121,21 2223,88 16,64%
3 1,80 11,80 2,30 2,00 7,50 96,80 1944,44 2041,24 16,33%
FCR : Fuel consumption rate, bahan bakar yang dibutuhkan (kg/jam) , massa air = 50 kg
tungku sekam adalah berbanding lurus seperti terlihat pada Gambar 8. Semakin besar jumlah sirip yang dipasang maka semakin lama waktu pembakaran yang dibutuhkan untuk mendidihkan air 50 liter. Hal ini berhubungan dengan volume sekam dan kecepatan turunnya sekam secara alamiah ke dasar kerucut terbalik semakin kecil dengan penambahan sirip, sehingga waktu yang dibutuhkan juga semakin lama.
Gambar 8 Hubungan antara jumlah sirip dan waktu pembakaran
Hubungan antara jumlah sirip dan massa sekam yang terpakai.
Hubungan antara jumlah sirip dan efisiensi energi tungku sekam berbanding lurus, seperti terlihat pada Gambar 9. Hal ini berhubungan dengan waktu pembakaran dan kualitas pembakaran sekam yang terjadi.
Gambar 9 Hubungan antara jumlah sirip dan massa sekam yang terpakai
Dengan penambahan sirip waktu yang dibutuhkan untuk mendidihkan air 50 liter menjadi semakin lama. Semakin lama
waktu pembakaran akan menyebabkan jumlah sekam yang terpakai semakin besar juga.
Dengan penambahan sirip, kualitas pembakaran semakin berkurang karena terjadi proses heat lost melalui sirip, udara yang terperangkap dalam dasar kerucut terbalik bocor keluar melalui sirip. Hal ini disebabkan karena secara alamiah udara bergerak dari suhu yang lebih tinggi ke suhu yang lebih rendah dan pada penelitian ini tidak dilakukan force convection supaya udara dari luar masuk ke dalam tungku, aliran udara pada proses pembakaran terjadi secara alamiah.
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
Dari hasil penelitian didapatkan hubungan antara jumlah sirip tungku sekam dan nilai efisiensi tungku sekam, hubungan antara keduanya adalah berbanding terbalik, semakin banyak jumlah sirip yang dipasang maka semakin kecil nilai efisiensi tungku sekam dan sebaliknya.
Dari hasil penelitian didapatkan efisiensi energi sebesar 19,92% untuk tungku tanpa sirip, 19,15% untuk tungku 1 sirip, 18,66% untuk tungku 2 sirip, 16,13% untuk tungku 4 sirip.
Saran
1. Perlu dikaji ulang perlu atau tidaknya penggunaan sirip dengan memperhatikan penelitian yang telah dilakukan.
2. Sebaiknya untuk mempermudah pembuangan air setelah mendidih menggunakan kran.
3. Sebelum proses pembakaran dilakukan, kadar air sekam padi diupayakan kurang dari 10 %.
0,00 0,50 1,00 1,50 2,00
0 1 2 4
W ak tu P emb ak ar am
Jumlah Sirip (buah) Ulangan 1 Ulangan 2 Ulangan 3
0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00
0 1 2 4
S ek am T er p ak ai ( k g )
tungku sekam adalah berbanding lurus seperti terlihat pada Gambar 8. Semakin besar jumlah sirip yang dipasang maka semakin lama waktu pembakaran yang dibutuhkan untuk mendidihkan air 50 liter. Hal ini berhubungan dengan volume sekam dan kecepatan turunnya sekam secara alamiah ke dasar kerucut terbalik semakin kecil dengan penambahan sirip, sehingga waktu yang dibutuhkan juga semakin lama.
Gambar 8 Hubungan antara jumlah sirip dan waktu pembakaran
Hubungan antara jumlah sirip dan massa sekam yang terpakai.
Hubungan antara jumlah sirip dan efisiensi energi tungku sekam berbanding lurus, seperti terlihat pada Gambar 9. Hal ini berhubungan dengan waktu pembakaran dan kualitas pembakaran sekam yang terjadi.
Gambar 9 Hubungan antara jumlah sirip dan massa sekam yang terpakai
Dengan penambahan sirip waktu yang dibutuhkan untuk mendidihkan air 50 liter menjadi semakin lama. Semakin lama
waktu pembakaran akan menyebabkan jumlah sekam yang terpakai semakin besar juga.
Dengan penambahan sirip, kualitas pembakaran semakin berkurang karena terjadi proses heat lost melalui sirip, udara yang terperangkap dalam dasar kerucut terbalik bocor keluar melalui sirip. Hal ini disebabkan karena secara alamiah udara bergerak dari suhu yang lebih tinggi ke suhu yang lebih rendah dan pada penelitian ini tidak dilakukan force convection supaya udara dari luar masuk ke dalam tungku, aliran udara pada proses pembakaran terjadi secara alamiah.
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
Dari hasil penelitian didapatkan hubungan antara jumlah sirip tungku sekam dan nilai efisiensi tungku sekam, hubungan antara keduanya adalah berbanding terbalik, semakin banyak jumlah sirip yang dipasang maka semakin kecil nilai efisiensi tungku sekam dan sebaliknya.
Dari hasil penelitian didapatkan efisiensi energi sebesar 19,92% untuk tungku tanpa sirip, 19,15% untuk tungku 1 sirip, 18,66% untuk tungku 2 sirip, 16,13% untuk tungku 4 sirip.
Saran
1. Perlu dikaji ulang perlu atau tidaknya penggunaan sirip dengan memperhatikan penelitian yang telah dilakukan.
2. Sebaiknya untuk mempermudah pembuangan air setelah mendidih menggunakan kran.
3. Sebelum proses pembakaran dilakukan, kadar air sekam padi diupayakan kurang dari 10 %.
0,00 0,50 1,00 1,50 2,00
0 1 2 4
W ak tu P emb ak ar am
Jumlah Sirip (buah) Ulangan 1 Ulangan 2 Ulangan 3
0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00
0 1 2 4
S ek am T er p ak ai ( k g )
KAJIAN EFISIENSI ENERGI TUNGKU SEKAM
BERDASARKAN JUMLAH, BENTUK, DAN UKURAN
SIRIP YANG DIPASANG
HARTIP SIMORANGKIR
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU
PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN
DAFTAR PUSTAKA
Andriati, 2007. Pemanfaatan Sekam Padi dan Abu Sekam Padi untuk Pembuatan Bata Beton Berlubang. e- jurnal Balitbang PU. Pusat litbang pemukiman. Bandung.
www.pu.go.id/balitbang (27 Agustus 2008)
Belonio, 2005. Rice Husk Gas Stove Handbook. Appropriate Techonology Center. Department of Agricultural Engineering and Environmental Management. College of Agriculture Central Philippine University Iloilo City, Philippines.
Irzaman, Alatas H, Darmasetiawan H, Yani A dan Musiran, 2008. Development of Cooking Stove from Waste (Rice Husk). Institut Pertanian Bogor, Department of Physics, FMIPA IPB, Kampus IPB Dramaga.
United Nations Environment Programme, 2006. Peralatan Energi Panas: Tungku dan Refraktori. Pedoman Efisiensi Energi
untuk Industri.
www.energyefficiencyasia.org (27 agustus 2008)
9
[image:34.595.200.422.122.286.2] [image:34.595.204.420.330.492.2]Peralatan yang digunakan
Gambar. Infrared thermometer
Gambar. Timbangan
