Pembuatan beberapa macam ukuran lubang pada dinding tubuh tungku sekam untuk mendapatkan efisiensi kalor lebih tinggi

Demiyati. PEMBUATAN BEBERAPA MACAM UKURAN LUBANG PADA DINDING TUBUH TUNGKU SEKAM UNTUK MENDAPATKAN EFISIENSI KALOR LEBIH TINGGI.

Dibimbing olehIrzaman dan Hanedi Darmasetiawan

Abstrak

Tungku sekam digunakan dalam proses pembakaran sekam dengan bantuan aliran udara pada tungku tersebut. Efisiensi yang lebih tinggi dari tungku sekam dapat diketahui dengan membuat variasi lubang utama pada badan kompor. Dalam penelitian ini pada lubang berukuran 22 cm x 24 cm diperoleh laju konsumsi bahan bakar sebesar 6,03 kg/jam, energi kalor yang dibutuhkan untuk mendidihkan air sebanyak 6 liter adalah 2575,00 kcal/jam serta diperoleh efisiensi tungku sekam 14,32 %. Pada lubang berukuran 22 cm x 8 cm efisiensinya 12,92 %, ukuran 22 cm x 16 cm efisiensinya 12,87 %.

1

PENDAHULUAN Latar belakang

Sekam padi merupakan komoditas yang bernilai ekonomis sebagai hasil pertanian di Indonesia. Industri penggilingan padi yang ada di daerah pedesaan Indonesia mampu mengolah lebih dari 40 juta ton gabah menjadi beras giling dengan rendemen 66 – 80 persen. Bila kondisi ini berjalan sesuai dengan kapasitasnya, tedapat sekam yang berpotensi sebesar 8 juta ton. Selain itu, menurut Angka Ramalan tahun 2004, BPS memperkirakan jumlah produksi gabah kering giling (GKG) sebanyak 53,7 juta ton atau setara dengan 33,92 juta ton atau setara

dengan 10,7 juta ton sekam (warta penelitian , 2006). Angka tersebut

menunjukkan bahwa terdapat sumber energi yang belum dimanfaatkan secara optimal. Pada umumnya sekam padi dimanfaatkan sebagai abu gosok, campuran batu bata dan lain sebagainya.

Keterbatasan sumber bahan bakar khususnya minyak bumi menjadi inspirasi yang melatarbelakangi untuk memunculkan sumber energi alternatif bagi masyarakat melalui pemanfaatan limbah sekam padi.

Berawal dari desain dan prototipe Kompor Sekam Segar Karawang (Komsekar) hasil penelitian Instalasi Penelitian Karawang yang mulai dikembangkan pada tahun 1990 (Rahmat et al, 1991) dengan nama tungku sekam, untuk beberapa rumah tangga dan beberapa penelitian sebelumnya menyebutkan tungku sekam membutuhkan aliran udara untuk melakukan proses pembakaran. Oleh karena itu, udara terperangkap harus dibuat sebanyak mungkin (Irzaman et al,2008).

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan sebelumnya diperoleh ukuran luasan lubang udara yang memiliki efisiesnsi yang tinggi adalah jenis C, 20 cm x 9 cm (satu lubang utama) dengan efisiensi sebesar 18% ( Maulana 2008). Selanjutnya dibuat tungku sekam untuk skala industri kecil, satu lubang utama dengan memvariasikan ukuran lubang inti yang berpengaruh kepada banyaknya udara yang terperangkap didalam tungku.

Hipotesis

Ukuran lubang udara yang dibuat pada dinding drum mempengaruhi nilai efisiensi yang dihasilkan.

Tujuan

Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan efisiensi lubang udara dan pengaruhnya pada tungku sekam. TINJAUAN PUSTAKA

Tungku sekam

Di beberapa tempat di Indonesia, Muangthai dan Filipina telah dibuat tungku-tungku sederhana untuk memanfaatkan bahan bakar yang murah dan berlimpah. Untuk mendapatkan nyala api yang optimal dan panas tungku-tungku itu dibuat sedemikian rupa hingga tercipta aliran udara secara alami. Teknik-teknik yang digunakan untuk membakar sekam padi atau serbuk gergaji sebagai bahan bakar yaitu, tungku yang menggunakan bahan bakar yang dipadatkan dengan suatu saluran udara, tungku yang memanfaatkan aliran udara, membarakannya. Di Indonesia khususnya Karawang desain dan prototipe Kompor Segam Segar Karawang (KOMSEKAR) merupakan hasil penelitian instalasi Penelitian Karawang yang dikembangkan pada tahun 1990 (Rachmat et.al, 1991) dengan nama tungku sekam untuk rumah tangga.

Pada tungku yang memanfaatkan aliran udara asap dan gas-gas kalor yang naik melalui cerobong mengahasilkan tekanan yang kuat dan menarik udara agar melalui massa sekam yang menyala. Sekam padi dimasukkan ke dalam tungku di atas api yang menyala. Lubang ditempatkan di bawah garangan. Sehingga mengakibatkan semua udara yang masuk ke dalam tungku untuk mengalir melaui bahan bakar yang sedang menyala. Abu dan sisa-sisa pembakaran lainnya dikeluarkan dari tungku di bawah garangan tersebut

Tungku-tungku yang secara alamiah di dalamnya terjadi aliran udara seperti ini menghasilkan nyala api yang optimal dan panas. Agar api tungku dapat menyala dengan baik, udara yang masuk ke dalam tungku harus melalui sekam padi yang menyala.

1

PENDAHULUAN Latar belakang

Sekam padi merupakan komoditas yang bernilai ekonomis sebagai hasil pertanian di Indonesia. Industri penggilingan padi yang ada di daerah pedesaan Indonesia mampu mengolah lebih dari 40 juta ton gabah menjadi beras giling dengan rendemen 66 – 80 persen. Bila kondisi ini berjalan sesuai dengan kapasitasnya, tedapat sekam yang berpotensi sebesar 8 juta ton. Selain itu, menurut Angka Ramalan tahun 2004, BPS memperkirakan jumlah produksi gabah kering giling (GKG) sebanyak 53,7 juta ton atau setara dengan 33,92 juta ton atau setara

dengan 10,7 juta ton sekam (warta penelitian , 2006). Angka tersebut

menunjukkan bahwa terdapat sumber energi yang belum dimanfaatkan secara optimal. Pada umumnya sekam padi dimanfaatkan sebagai abu gosok, campuran batu bata dan lain sebagainya.

Keterbatasan sumber bahan bakar khususnya minyak bumi menjadi inspirasi yang melatarbelakangi untuk memunculkan sumber energi alternatif bagi masyarakat melalui pemanfaatan limbah sekam padi.

Berawal dari desain dan prototipe Kompor Sekam Segar Karawang (Komsekar) hasil penelitian Instalasi Penelitian Karawang yang mulai dikembangkan pada tahun 1990 (Rahmat et al, 1991) dengan nama tungku sekam, untuk beberapa rumah tangga dan beberapa penelitian sebelumnya menyebutkan tungku sekam membutuhkan aliran udara untuk melakukan proses pembakaran. Oleh karena itu, udara terperangkap harus dibuat sebanyak mungkin (Irzaman et al,2008).

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan sebelumnya diperoleh ukuran luasan lubang udara yang memiliki efisiesnsi yang tinggi adalah jenis C, 20 cm x 9 cm (satu lubang utama) dengan efisiensi sebesar 18% ( Maulana 2008). Selanjutnya dibuat tungku sekam untuk skala industri kecil, satu lubang utama dengan memvariasikan ukuran lubang inti yang berpengaruh kepada banyaknya udara yang terperangkap didalam tungku.

Hipotesis

Ukuran lubang udara yang dibuat pada dinding drum mempengaruhi nilai efisiensi yang dihasilkan.

Tujuan

Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan efisiensi lubang udara dan pengaruhnya pada tungku sekam. TINJAUAN PUSTAKA

Tungku sekam

Di beberapa tempat di Indonesia, Muangthai dan Filipina telah dibuat tungku-tungku sederhana untuk memanfaatkan bahan bakar yang murah dan berlimpah. Untuk mendapatkan nyala api yang optimal dan panas tungku-tungku itu dibuat sedemikian rupa hingga tercipta aliran udara secara alami. Teknik-teknik yang digunakan untuk membakar sekam padi atau serbuk gergaji sebagai bahan bakar yaitu, tungku yang menggunakan bahan bakar yang dipadatkan dengan suatu saluran udara, tungku yang memanfaatkan aliran udara, membarakannya. Di Indonesia khususnya Karawang desain dan prototipe Kompor Segam Segar Karawang (KOMSEKAR) merupakan hasil penelitian instalasi Penelitian Karawang yang dikembangkan pada tahun 1990 (Rachmat et.al, 1991) dengan nama tungku sekam untuk rumah tangga.

Pada tungku yang memanfaatkan aliran udara asap dan gas-gas kalor yang naik melalui cerobong mengahasilkan tekanan yang kuat dan menarik udara agar melalui massa sekam yang menyala. Sekam padi dimasukkan ke dalam tungku di atas api yang menyala. Lubang ditempatkan di bawah garangan. Sehingga mengakibatkan semua udara yang masuk ke dalam tungku untuk mengalir melaui bahan bakar yang sedang menyala. Abu dan sisa-sisa pembakaran lainnya dikeluarkan dari tungku di bawah garangan tersebut

Tungku-tungku yang secara alamiah di dalamnya terjadi aliran udara seperti ini menghasilkan nyala api yang optimal dan panas. Agar api tungku dapat menyala dengan baik, udara yang masuk ke dalam tungku harus melalui sekam padi yang menyala.

2

besi plat ada juga yang terbuat dari batang besi bergaris tengah kecil yang dipasang diagonal serta terbuat dari lembaran seng yang dilubangi. (Thorburn 1982 )

Sekam padi

Sekam merupakan kulit terluar keras yang meliputi kariopsis dan terdiri dari dua belahan yaitu leema dan palea yang terhubung satu sama lain. Pada proses penggilingan padi diperoleh sekam sekitar 20-30%, dedak antara 8-12% dan beras giling antara 50-63,5% data bobot awal gabah (Rahmat et al, 1991). Persentase perolehan sekam yang tinggi dapat menimbulkan masalah pada lingkungan. Oleh karena itu penggunaan energi sekam selain menekan biaya pengeluaran bahan bakar rumah tangga juga menjaga keseimbangan lingkungan.

Gambar 1. Sekam padi

Tabel 1. Komposisi kimiawi sekam No Komponen Persentase

kandungan (%)

1 Kadar air 9,02

2 Protein kasar 3,03

3 Lemak 1,16

4 Serat kasar 35,68

5 Abu 17,71

6 Karbohidrat kasar 33,71 7 Karbon(zat arang) 1,33

8 Hidrogen 1,54

9 Oksigen 33,64

10 Silika 16,98

Sumber : Suharno 1979

Panas pembakaran sekam dapat mencapai 3300 kcal dan bulk density0,100 g/ml serta konduktivitas panas 0,068 kcal (Rahmat 2006).

Sementara itu beberapa penelitian mengenai biomassa sebagai bahan bakar telah dilakukan oleh beberapa peneliti. Riset menunjukkan pada tahun 1987, di Indonesia pemanfaatan sekam padi kurang dari 10%. Sedangkan di India sekam padi hingga tahun 1980 pemanfaatan sekam padi menjadi bahan bakar mencapai 40%.

Sedangkan dari aspek ekonomi perbandingan harga tahun 2006 (2500) menunjukkan bahwa elpiji Rp. 5.000 per kg, harga minyak tanah per liter Rp. 3.400,

sedangkan batu bara Rp. 2.000/ kg ( Rahmat 2006). Sekam yang didapat pada

kawasan lingkar kampus IPB Darmaga Rp 2000,- hingga Rp3000,-/karung. Nilai ini

sangat menguntungkan bagi pengusaha industri kecil seperti pengusaha manisan korma yang sebelumnya menghabiskan

150 ikat kayu bakar seharga Rp 150.000,- s/d Rp200.000,- untuk satu

kali produksi sedangkan dengan

menggunakan bahan bakar sekam padi terpakai hingga 2-3 karung senilai Rp 6.000,- s/d Rp 9.000,- pada produksi yang sama. Biaya produksi semakin efesien. Tabel 2. Perbandingan mendidihkan 6 liter air dengan berbagai bahan bakar (Irzaman et al, 2007)

Bahan bakar minyak sebagai sumber energi

Pemerintah selama kurun waktu tahun 2005 – 2008 telah menaikkan harga Bahan Bakar Minyak (BBM) bersubsidi sebanyak 3 kali, yaitu pada bulan Maret 2005, Oktober 2005 dan Mei 2008. BBM yang disubsidi pemerintah adalah minyak tanah, solar, dan premium. Sejak bulan Agustus 2005 pemerintah menetapkan BBM bersubsidi hanya untuk sektor rumah tangga dan sektor transportasi termasuk untuk usaha mikro, kecil dan menengah (UMKM). Untuk Bahan Waktu Massa Harga bahan Biaya Literatur bakar (menit) bahan bakar (kg) (Rp)

Gas 11 0.1 kg 5.000,-/kg

500,-Warta penelitian Elpiji Dan pengembangan pertanian 2006 Minyak 25 140

mL 7.500,-/kg 1.050,-Warta penelitian Tanah Dan pengembangan pertanian 2006 Sekam Warta penelitian Padi 35 1 kg 4000,-/20kg

20,-Dan pengembangan pertanian 2006

Sekam 23 1 kg 2000,-/7kg 285,- Irazaman, dkk

Padi hasil penelitian

3

industri pengolahan skala menengah dan besar dikenakan harga BBM non-subsidi, yaitu harga BBM yang mengikuti pergerakan harga minyak mentah (crude oil) dunia. Kenaikan harga BBM bersubsidi tersebut rata-rata sebesar 28% (Maret 2005), 126% (Oktober 2005), 28,9% (Mei 2008). (Sri Susilo dan Soeroso 2008). Demikian pula dengan harga gas elpiji (LPG) dan tarif dasar listrik (TDL) pernah juga dinaikkan beberapa kali. Pada dasarnya, keekonomian sumberdaya energi bukan saja ditentukan oleh harga sumber energi itu sendiri, tetapi ditentukan pula oleh harga sumber energi sejenis yang akan dipersaingkan. Jadi, ketika sekam padidiperkenalkan untuk mengganti BBM, maka bisa tidaknya sekam masuk pasaran sangat bergantung pada harga minyak mentah. Karena semakin meningkatnya harga minyak mentah akan berakibat pada meningkatnya harga produk kilang seperti minyak tanah. Sehingga dengan kenaikan tersebut akan mengakibatkan semakin kecilnya perbedaan antara harga sekam dengan BBM yang menjadikan sekam padi menarik secara ekonomi untuk dimanfaatkan sebagai sumber energi alternatif.

Industri kecil menengah

Industi Kecil Menengah Penggerak Perekonomian Daerah adalah industri barang dan jasa yang menggunakan bahan baku utamanya berbasis pada pendayagunaan sumber daya alam, bakat dan karya seni tradisional dari daerah setempat. IKM memiliki ciri dan kriteria antara lain bahan bakunya mudah diperoleh karena tersedia di daerah dan menggunakan teknologi sederhana sehingga mudah dilakukan alih teknologi, keterampilan dasar umumnya sudah dimiliki secara turun temurun, bersifat padat karya atau menyerap tenaga kerja yang cukup banyak, peluang pasar cukup luas sebagian besar produknya terserap di pasar lokal/domestik dan tidak tertutup sebagian lainnya berpotensi untuk diekspor, beberapa komoditi tertentu memiliki ciri khas terkait dengan karya seni budaya daerah setempat melibatkan masyarakat ekonomi lemah setempat. Secara ekonomis menguntungkan.

BAHAN DAN METODE Waktu dan tempat

Penelitian ini dilakukan di laboraturium material dan perbengkelan Físika IPB. Waktu yang diperlukan untuk penelitian ini adalah 10 bulan, yakni Agustus 2008-Desember 2009 meliputi kegiatan penelitian, pendahuluan, persiapan, pembuatan tungku serta penyusunan laporan.

Bahan dan alat

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sekam padi. seng, batangan besi, drum dan gerabah.

Alat yang digunakan palu, gunting, repand, thermometer infrared, panci, meteren, timbangan dan kawat.

Metode penelitian

1. Dibuat ukuran lubang udara pada badan tungku sekam

Dalam pembuatan tungku sekam ini dibuat beberapa model yang berbeda yaitu jenis A (lubang inti sebesar 22 cm x 8 cm), jenis B (lubang inti sebesar 22 cm x 16 cm), jenis C (lubang inti sebesar 22 cm x 24 cm). Dengan setiap masing ukuran dibuat tiga buah pengulangan. Gambar 3 menunjukkan diagram penelitian. Lampiran menunjukkan skema desain reservoirdan silinder.

Gambar 2. Desain tungku sekam Keterangan :

(A) Reservoir (tandon) sekam dalam bentuk kerucut terbalik (B) Cerobong berlubang untuk membatasi aliran api

(C) Isolator kompor (D) Badan kompor

3

industri pengolahan skala menengah dan besar dikenakan harga BBM non-subsidi, yaitu harga BBM yang mengikuti pergerakan harga minyak mentah (crude oil) dunia. Kenaikan harga BBM bersubsidi tersebut rata-rata sebesar 28% (Maret 2005), 126% (Oktober 2005), 28,9% (Mei 2008). (Sri Susilo dan Soeroso 2008). Demikian pula dengan harga gas elpiji (LPG) dan tarif dasar listrik (TDL) pernah juga dinaikkan beberapa kali. Pada dasarnya, keekonomian sumberdaya energi bukan saja ditentukan oleh harga sumber energi itu sendiri, tetapi ditentukan pula oleh harga sumber energi sejenis yang akan dipersaingkan. Jadi, ketika sekam padidiperkenalkan untuk mengganti BBM, maka bisa tidaknya sekam masuk pasaran sangat bergantung pada harga minyak mentah. Karena semakin meningkatnya harga minyak mentah akan berakibat pada meningkatnya harga produk kilang seperti minyak tanah. Sehingga dengan kenaikan tersebut akan mengakibatkan semakin kecilnya perbedaan antara harga sekam dengan BBM yang menjadikan sekam padi menarik secara ekonomi untuk dimanfaatkan sebagai sumber energi alternatif.

Industri kecil menengah

Industi Kecil Menengah Penggerak Perekonomian Daerah adalah industri barang dan jasa yang menggunakan bahan baku utamanya berbasis pada pendayagunaan sumber daya alam, bakat dan karya seni tradisional dari daerah setempat. IKM memiliki ciri dan kriteria antara lain bahan bakunya mudah diperoleh karena tersedia di daerah dan menggunakan teknologi sederhana sehingga mudah dilakukan alih teknologi, keterampilan dasar umumnya sudah dimiliki secara turun temurun, bersifat padat karya atau menyerap tenaga kerja yang cukup banyak, peluang pasar cukup luas sebagian besar produknya terserap di pasar lokal/domestik dan tidak tertutup sebagian lainnya berpotensi untuk diekspor, beberapa komoditi tertentu memiliki ciri khas terkait dengan karya seni budaya daerah setempat melibatkan masyarakat ekonomi lemah setempat. Secara ekonomis menguntungkan.

BAHAN DAN METODE Waktu dan tempat

Penelitian ini dilakukan di laboraturium material dan perbengkelan Físika IPB. Waktu yang diperlukan untuk penelitian ini adalah 10 bulan, yakni Agustus 2008-Desember 2009 meliputi kegiatan penelitian, pendahuluan, persiapan, pembuatan tungku serta penyusunan laporan.

Bahan dan alat

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sekam padi. seng, batangan besi, drum dan gerabah.

Alat yang digunakan palu, gunting, repand, thermometer infrared, panci, meteren, timbangan dan kawat.

Metode penelitian

1. Dibuat ukuran lubang udara pada badan tungku sekam

Dalam pembuatan tungku sekam ini dibuat beberapa model yang berbeda yaitu jenis A (lubang inti sebesar 22 cm x 8 cm), jenis B (lubang inti sebesar 22 cm x 16 cm), jenis C (lubang inti sebesar 22 cm x 24 cm). Dengan setiap masing ukuran dibuat tiga buah pengulangan. Gambar 3 menunjukkan diagram penelitian. Lampiran menunjukkan skema desain reservoirdan silinder.

Gambar 2. Desain tungku sekam Keterangan :

(A) Reservoir (tandon) sekam dalam bentuk kerucut terbalik (B) Cerobong berlubang untuk membatasi aliran api

(C) Isolator kompor (D) Badan kompor

4

Gambar 3. Diagram alir

Disiapkan 6 liter air

Ditimbang massa sekam sisa

Ditimbang massa arang Ditimbang massa sekam mula-mula

Dimasukan sekam ke dalam kerucut terbalik, dinyalakan, didihkan 6 liter

air

Diukur suhu bagian utama tungku sekam Dicatat

lama pendidihan

Dihitung efisiensi Dihitung massa sekam terpakai

Dibuat laporan

Selesai

5

2. Pengukuran lama pendidihan air dengan 3 jenis ukuran lubang udara tungku sekam

Pengukuran lama pemasakan dilakukan dengan menggunakan air sebanyak 6 liter serta menghitung banyaknya sekam yang dibutuhkan untuk mendidihkan air tersebut. Sehingga mendapatkan laju bahan bakar yang dibutuhkan pada setiap jenis tungku sekam. Pada tahap ini juga dilakukan pengukuran suhu bagian-bagian tungku sekam.

3. Penghitungan efisiensi tungku sekam

Dalam penghitungan efisiensi tungku sekam harus mengetahui jumlah energi yang dibutuhkan untuk memasak dengan menggunakan rumus, (Belonio,1985)

t

T

c

Mf

Qn



.

.



(1)

Qn - energi yang dibutuhkan (kcal/jam) Mf - massa makanan (kg )

c - energi spesifik (kcal/kg) t - waktu pemasakan (jam)



T

- perubahan suhuoC

Pemasukan energi mengacu pada jumlah energi yang diperlukan, dalam istilah bahan bakar, energi yang harus dimasukan ke dalam kompor. Hal ini dapat dihitung

menggunakan rumus berikut, ( Belonio,1985)

(2)

Keterangan :

FCR –Fuel Consumption Rate(FCR) Laju bahan bakar yang digunakan (kg/jam)

Qn - Laju energi yang digunakan (kcal/jam) HVF - Heat Value Fuel (HVF) nilai kalor bahan bakar (kcal/kg)

ξg - efisiensi tungku sekam (%)

HASIL DAN PEMBAHASAN Efisiensi tungku sekam

Tungku sekam membutuhkan aliran

udara yang maksimum untuk melakukan

proses pembakaran. Oleh karena itu udara yang terperangkap harus dibuat sebanyak mungkin. Udara masuk melalui lubang dengan satu lubang udara memiliki efesiensi yang tinggi (Maulana, 2008).

Nilai efesiensi pada tungku sekam dengan satu lubang utama tiga jenis perlakuan ukuran dan tiga ulangan didapatkan nilai pada Gambar 4 dan 5 Pada tungku sekam luasan lubang inti 22 cm x 8 cm membutuhkan waktu untuk memdidihkan air rata-rata 0,20 jam. Laju konsumsi bahan bakar (FCR) sebesar 5,71 kg/jam, sedangkan energi kalor yang dibutuhkan (Qn) untuk mendidihkan air sebanyak 6 liter adalah 2206,06 kcal /jam. sehingga diperoleh efisiensi tungku sekam

sebesar 12,92%. Luasan lubang inti 22 cm x 16 cm efisiensi paling baik

5

2. Pengukuran lama pendidihan air dengan 3 jenis ukuran lubang udara tungku sekam

Pengukuran lama pemasakan dilakukan dengan menggunakan air sebanyak 6 liter serta menghitung banyaknya sekam yang dibutuhkan untuk mendidihkan air tersebut. Sehingga mendapatkan laju bahan bakar yang dibutuhkan pada setiap jenis tungku sekam. Pada tahap ini juga dilakukan pengukuran suhu bagian-bagian tungku sekam.

3. Penghitungan efisiensi tungku sekam

Dalam penghitungan efisiensi tungku sekam harus mengetahui jumlah energi yang dibutuhkan untuk memasak dengan menggunakan rumus, (Belonio,1985)

t

T

c

Mf

Qn



.

.



(1)

Qn - energi yang dibutuhkan (kcal/jam) Mf - massa makanan (kg )

c - energi spesifik (kcal/kg) t - waktu pemasakan (jam)



T

- perubahan suhuoC

Pemasukan energi mengacu pada jumlah energi yang diperlukan, dalam istilah bahan bakar, energi yang harus dimasukan ke dalam kompor. Hal ini dapat dihitung

menggunakan rumus berikut, ( Belonio,1985)

(2)

Keterangan :

FCR –Fuel Consumption Rate(FCR) Laju bahan bakar yang digunakan (kg/jam)

Qn - Laju energi yang digunakan (kcal/jam) HVF - Heat Value Fuel (HVF) nilai kalor bahan bakar (kcal/kg)

ξg - efisiensi tungku sekam (%)

HASIL DAN PEMBAHASAN Efisiensi tungku sekam

Tungku sekam membutuhkan aliran

udara yang maksimum untuk melakukan

proses pembakaran. Oleh karena itu udara yang terperangkap harus dibuat sebanyak mungkin. Udara masuk melalui lubang dengan satu lubang udara memiliki efesiensi yang tinggi (Maulana, 2008).

Nilai efesiensi pada tungku sekam dengan satu lubang utama tiga jenis perlakuan ukuran dan tiga ulangan didapatkan nilai pada Gambar 4 dan 5 Pada tungku sekam luasan lubang inti 22 cm x 8 cm membutuhkan waktu untuk memdidihkan air rata-rata 0,20 jam. Laju konsumsi bahan bakar (FCR) sebesar 5,71 kg/jam, sedangkan energi kalor yang dibutuhkan (Qn) untuk mendidihkan air sebanyak 6 liter adalah 2206,06 kcal /jam. sehingga diperoleh efisiensi tungku sekam

sebesar 12,92%. Luasan lubang inti 22 cm x 16 cm efisiensi paling baik

6

Tabel 3. Hasil pengukuran parameter sistem tungku sekam untuk mendidihkan 6 liter air menggunakan lubang udara ukuran 22 cm x 8 cm

Ulangan

Suhu (ºC) Massa sekam (kg) Titik Waktu

Pa Be Kr Dr Kd maw mak ms mt

didih

(ºC) (jam) I 63,3 178,6 103,3 37,7 300 2000 200 700 1100 98,0 0,22 II 84,7 190,7 106,7 40,3 tt 4800 3200 700 900 98,0 0,15 III 67,7 153,0 82,0 34,3 tt 4000 2000 700 1300 98,0 0,22

Tabel 4. Hasil pengukuran parameter sistem tungku sekam untuk mendidihkan 6 liter air menggunakan lubang udara ukuran 22 cm x 16 cm

Ulangan

Suhu (ºC) Massa sekam (kg) Titik Waktu

Pa Be Kr Dr Kd maw mak ms mt

didih

(ºC) (jam) I 65,3 183,0 94,6 44,3 135 2000 0 700 1300 98,0 0,16 II 86,6 198,7 100 41,3 288 2000 800 200 1000 98,0 0,18 III 64,0 150,7 58,7 34,3 200 2000 300 700 1000 98,0 0,19

Tabel 5. Hasil pengukuran parameter sistem tungku sekam untuk mendidihkan 6 liter air menggunakan lubang udara ukuran 22 cm x 24 cm

Ulangan

Suhu (ºC) Massa sekam (kg) Titik Waktu

Pa Be Kr Dr Kd maw mak ms mt

didih

(ºC) (jam) I 74,0 409,0 105,0 367,0 416,0 9500 8000 700 800 98,0 0,14 II 72,0 218,0 123,6 34,7 tt 5300 3500 700 1100 98,0 0,20

III 74,0 213,0 109,3 32,3 tt 3500 1700 700 1100

98,0 0,16

Keterangan : ma = massa awal

Pa = panci mak = massa akhir

Be = behel ms = massa sisa

Kr = kerucut

mt = massa terpakai Dr = drum

7

Gambar 4. Efisiesnsi tiap ulangan tungku sekam dan tiap ukuran lubang

Gambar 5. Efisiensi rata-rata tungku sekam Berdasarkan hasil tersebut terlihat bahwa luasan lubang udara sangat mempengaruhi efisiensi tungku sekam. Luasan lubang udara dan bentuknya dalam penelitian ini menunjukkan perbedaan yang nyata pada nilai efisiensi energi yang dihasilkan. Luasan lubang udara sangat mempengaruhi efisiensi karena tungku sekam ini merupakan jenis tungku yang memanfaatkan aliran udara sebagai energi luar. Luasan udara yang optimal pada penelitian ini yaitu,

22 cm x 24 cm. Ukuran lubang ternyata Sangat mempengaruhi udara masuk dan menyalakan bahan bakar. Semakin banyak udara yang terperangkap di dalam tungku, maka mempermudah menyalakan sekam.

KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan

Pada ukuran lubang 22 cm x 8 cm efisiensi 12,92%, ukuran 22 cm x 16 cm efisiensi 12,87%. Ukuran 22 cm x 24 cm efisiensi 14,32%. Dari data di atas ternyata ukuran lubang yang terbesar menghasilkan efisiensi yang sangat nyata, artinya yang tertinggi dibandingkan dengan yang pertama dan kedua.

Saran

Pada penelitian selanjutnya disarankan : 1) Membuat variasi lebih banyak pada

ukuruan tubuh tungku sekam dan bentuk lubang udara di tubuh tungku sekam.

2) Membuat variasi kemiringan kerucut wadah sekam

3) Selama penelitian berlangsung perlu diamati pada lokasi dan waktu yang sama dan dengan mengukur suhu dan tekanan udara lingkungan

4) Jumlah bahan bakar sekam yang dimasukkan dan yang terbakar diamati secermat mungkin agar perhitungan mencari efisiensi energinya menjadi lebih teliti.

UCAPAN TERIMA KASIH

( ACKNOWLEDGEMENT ) Ucapan terima kasih disampaikan kepada Direktorat Jendral Pendidikkan Tinggi, Departemen Nasional sesuai dengan Surat Perjanjian Pelaksanaan Hibah Kompetitif Penelitian Unggulan Strategis Nasional dengan nomor kontrak : 413/SP2H/PP/DP2M/VI/2009, tanggal 25 juni 2009, yang telah membantu mendanai penelitian ini sehinnga dapat diselesaikan dengan baik.

DAFTAR PUSTAKA

7

Gambar 4. Efisiesnsi tiap ulangan tungku sekam dan tiap ukuran lubang

Gambar 5. Efisiensi rata-rata tungku sekam Berdasarkan hasil tersebut terlihat bahwa luasan lubang udara sangat mempengaruhi efisiensi tungku sekam. Luasan lubang udara dan bentuknya dalam penelitian ini menunjukkan perbedaan yang nyata pada nilai efisiensi energi yang dihasilkan. Luasan lubang udara sangat mempengaruhi efisiensi karena tungku sekam ini merupakan jenis tungku yang memanfaatkan aliran udara sebagai energi luar. Luasan udara yang optimal pada penelitian ini yaitu,

22 cm x 24 cm. Ukuran lubang ternyata Sangat mempengaruhi udara masuk dan menyalakan bahan bakar. Semakin banyak udara yang terperangkap di dalam tungku, maka mempermudah menyalakan sekam.

KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan

Pada ukuran lubang 22 cm x 8 cm efisiensi 12,92%, ukuran 22 cm x 16 cm efisiensi 12,87%. Ukuran 22 cm x 24 cm efisiensi 14,32%. Dari data di atas ternyata ukuran lubang yang terbesar menghasilkan efisiensi yang sangat nyata, artinya yang tertinggi dibandingkan dengan yang pertama dan kedua.

Saran

Pada penelitian selanjutnya disarankan : 1) Membuat variasi lebih banyak pada

ukuruan tubuh tungku sekam dan bentuk lubang udara di tubuh tungku sekam.

2) Membuat variasi kemiringan kerucut wadah sekam

3) Selama penelitian berlangsung perlu diamati pada lokasi dan waktu yang sama dan dengan mengukur suhu dan tekanan udara lingkungan

4) Jumlah bahan bakar sekam yang dimasukkan dan yang terbakar diamati secermat mungkin agar perhitungan mencari efisiensi energinya menjadi lebih teliti.

UCAPAN TERIMA KASIH

( ACKNOWLEDGEMENT ) Ucapan terima kasih disampaikan kepada Direktorat Jendral Pendidikkan Tinggi, Departemen Nasional sesuai dengan Surat Perjanjian Pelaksanaan Hibah Kompetitif Penelitian Unggulan Strategis Nasional dengan nomor kontrak : 413/SP2H/PP/DP2M/VI/2009, tanggal 25 juni 2009, yang telah membantu mendanai penelitian ini sehinnga dapat diselesaikan dengan baik.

DAFTAR PUSTAKA

PEMBUATAN BEBERAPA MACAM UKURAN LUBANG PADA DINDING

TUBUH TUNGKU SEKAM UNTUK MENDAPATKAN EFISIENSI KALOR

LEBIH TINGGI

DEMIYATI

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

8

Central Philipine University Iloilo City. Philipine.

Husin, AA. 2007. Pemanfaatan Sekam Padi dan Abu Sekam Padi untuk Pembuatan Batu Bata beton Berlubang. e-jurnal Balitbang PU. Pusat Litbang Pemukiman.Bandung.

www.pu.go.id/balitbang

Irzaman, Alatas, H,Darmasetiawan,H. Yani, A dan Musiran. 2007. Development of Cooking Stove From Waste (Rice Husk). Institut Pertanian Bogor, Departemen of Physics, FMIPA IPB. Darmaga.

Kartasasmita,G.1996.Strategi

Pengembangan Usaha Tani. Seminar Nasional HUT-HIPPI. Jakarta.

Maulana, R.2008. Optimasi Efisiensi tungku Sekam dengan variasi lubang pada Badan Kompor. Skripsi. Bogor. Rachmat,Ridwan.2006.Kompor Sekam

Segar. Tablot Sinar Tani. Jakarta. Susilo, Sri Y. 2008. Strategi Bertahan

Industri Kecil Pasca Kenaikkan Haraga Pangan dan energi : Kasus Pada Industri makanan di Yogyakarta. Seminar Sains dan Teknologi-II Bandar Lampung.

Thorburn, Craig. 1982. Rice Husk as a Fuel. Bandung : PT Tekton Books Pusat Teknologi Pembangunan Institut Teknologi Bandung

Warta Penelitianan Pengembangan Pertanian.2006. Giliran Sekam untuk Bahan Bakar Alternatif.

PEMBUATAN BEBERAPA MACAM UKURAN LUBANG PADA DINDING

TUBUH TUNGKU SEKAM UNTUK MENDAPATKAN EFISIENSI KALOR

LEBIH TINGGI

DEMIYATI

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

Demiyati. PEMBUATAN BEBERAPA MACAM UKURAN LUBANG PADA DINDING TUBUH TUNGKU SEKAM UNTUK MENDAPATKAN EFISIENSI KALOR LEBIH TINGGI.

Dibimbing olehIrzaman dan Hanedi Darmasetiawan

Abstrak

Tungku sekam digunakan dalam proses pembakaran sekam dengan bantuan aliran udara pada tungku tersebut. Efisiensi yang lebih tinggi dari tungku sekam dapat diketahui dengan membuat variasi lubang utama pada badan kompor. Dalam penelitian ini pada lubang berukuran 22 cm x 24 cm diperoleh laju konsumsi bahan bakar sebesar 6,03 kg/jam, energi kalor yang dibutuhkan untuk mendidihkan air sebanyak 6 liter adalah 2575,00 kcal/jam serta diperoleh efisiensi tungku sekam 14,32 %. Pada lubang berukuran 22 cm x 8 cm efisiensinya 12,92 %, ukuran 22 cm x 16 cm efisiensinya 12,87 %.

Judul : Pembuatan Beberapa Macam Ukuran Lubang pada Dinding Tubuh Tungku

Sekam untuk Mendapatkan Efisiensi Kalor Lebih Tinggi

Nama : Demiyati

NIM : G74104028

Menyetujui

Dr. Ir. Irzaman, M.Si Ir. Hanedi Darmasetiawan, MS

Pembimbing I Pembimbing II

Tanggal Lulus :

Mengetahui

Dr. Ir. Irzaman, M.Si

PEMBUATAN BEBERAPA MACAM UKURAN LUBANG PADA DINDING

TUBUH TUNGKU SEKAM UNTUK MENDAPATKAN EFISIENSI KALOR

LEBIH TINGGI

Skripsi

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Intitut Pertanian Bogor

Oleh :

DEMIYATI

G74104028

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan pada tanggal 16 Mei 1986 di Batusangkar, Sumatera Barat. Anak keenam dari enam bersaudara, pasangan Dasriel, Bsc (alm) dan Rosbalizar Dasriel. Penulis menjalani pendidikan dimulai dari tingkat dasar di SDN 08 PT Pesanggrahan, Jakarta Selatan (1992-1998) kemudian ke sekolah lanjutan di Sumatera SLTPN 2 Sungai Tarab (1998-2001) atas keyakinan, kerja keras dan berdoa penulis meraih prestasi menjadi peringkat kedua tertinggi NEM(Nilai Evaluasi Murni) SLTP. Kemudian melanjutkan ke sekolah unggulan kabupaten Tanah Datar SMAN 1 Batusangkar ( 2001-2004) tanpa tes. Pada tahun yang sama penulis menyelesaikan pendidikan di SMA dan tercatat sebagai mahasiswa undangan perguruan tinggi Institut Pertanian Bogor melalui program pendidikkan S1 (strata satu) dan pada minggu yang sama tepatnya 11 Juni 2004 Ayah tercinta dipanggil oleh yang Maha Kuasa. Penulis tetap mengambil USMI untuk mewujudkan impian dari orang tua penulis terutama Ayahanda Dasriel, Bsc (alm).

Selama menjalani pendidikkan di IPB Departemen Fisika penulis sangat tetarik dan aktif di beragai kegiatan sosial dan Unit Kegiatan Mahasiswa (UKM) di dalam dan luar kampus, yaitu Korps Suka Rela (KSR) IPB periode 2004-2005 sebagai angkatan ke-14 dan seni bela diri Tae Kwon Do sebagai anggota dan voluntir (2004-sekarang) serta aktif di beberapa kepanitiaan OPI (Olimpiade Pertanian IPB), Pesta Sains 2006 sebagai koordinator pusat untuk dekorasi. Panitia di Kerukunan Kabupaten Tanah Datar, Jakarta.

KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan karuniaNya kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusuna skripsi dengan judul Pembuatan Beberapa Macam ukuran Lubang pada Dinding Tungku Sekam untuk Mendapatkan Efisiensi Kalor Lebih Tinggi disusun untuk memenuhi salah satu syarat dalam menyelesaikan Jenjang Strata Satu (S-1) pada Program Studi Fisika.

Dalam proses pembuatan skripsi ini terdapat banyak pihak yang membantu baik secara lansung maupun tidak langsung. Untuk itu pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih, kepada :

1. Irzaman selaku pembimbing I yang telah memberikan ide, sehingga penelitian ini dapat terlaksana.

2. Hanedi Darmasetiawan selaku pembimbing II yang senatiasa memberi ide, nasehat dan motivasi terbaik.

3. Ketua sidang Irzaman dan Abd. Jamil Husen serta Jajang Juansah selaku dosen penguji 4. Seluruh dosen dan staf Departemen Fisika IPB yang memberikan ilmu yang bermanfaat untuk

pak Indro dan pak Dahlan, pak Jamil terima kasih untuk kepercayaan dan motivasinya kepada penulis. Pak Firman , pak Yani, pak Amas serta pak Musiran terimakasih atas kerjasamanya. 5. Orang tuaku tercinta Dasriel, Bsc(alm) ibunda Rosbalizar Dasriel, Pa Firdaus Rasyad, Datuak

M. Shadiq Pasadigoe, ni Yelmi, ni Titis, ni Harni, da Andi, da Betro, sepupu dan keponakan yang telah memberi dukungan baik moril dan maupun materil.

6. Keluarga besar fisika Fisika 41, klien-klien yang setia dan teman-teman seperjuangan spesial untuk Dila, Devi, Grice, Fifia, Fazmi, Puji, Farid, Rifki, Hartip, Romzie, Roni dan Heri. 7. Keluarga besar Wisma Windi

8. Keluarga besar Tiens Internasional dan Unicore

Penulis menyadari bahwa penyusunan skripsi ini masih banyak terdapat kekurangan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran untuk penyempurnaan dimasa yang akan dating.

Akhinya penulis berharap semoga apa yang tertulis dalam skripsi dapat menjadi suatu sumbngsih pikiran dan juga menambah wawasan bagi penulis khususnya dan bagi pembaca pada umumnya.

Bogor, Februari 2010

iv

DAFTAR ISI

Halaman

DAFTAR TABEL ... vi

DAFTAR GAMBAR ... vii

DAFTAR LAMPIRAN ... viii

PENDAHULUAN... 1

Latar belakang ... 1

Hipotesis... 1

Tujuan penelitian ... 1

TINJAUAN PUSTAKA... 1

Tungku sekam ... 1

Sekam padi ... 2

Bahan bakar minyak sebagai sumber energi ... 2

Industri kecil menengah ... 3

BAHAN DAN METODE ... 3

Waktu dan tempat... 3

Bahan dan alat ... 3

Metode penelitian ... 3

Dibuat ukuran lubang udara pada badan tungku sekam... 3

Diagram alir ... 4

Pengukuran lama pendidihan air dengan 3 jenis ukuran

lubang udara tungku . ... 5

Penghitungan efisiensi tungku sekam. ... 5

HASIL DAN PEMBAHASAN ... 5

Efisiensi tungku sekam... 5

KESIMPULAN DAN SARAN ... 7

Kesimpulan ... 7

Saran ... 7

UCAPAN TERIMA KASIH (ACKNOWLEDGEMENT) ... 7 DAFTAR PUSTAKA

v

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1. Komposisi kimiawi sekam ... 2 Tabel 2. Perbandingan hasil pendidihan 6 liter air dengan berbagai bahan bakar ... 2 Tabel 3. Hasil pengukuran parameter sistem tungku sekam untuk mendidihkan 6 liter air

menggunakan lubang udara ukuran 22 cm x 8 cm... 6 Tabel 4. Hasil pengukuran parameter sistem tungku sekam untuk mendidihkan 6 liter air

menggunakan lubang udara ukuran 22 cm x 16 cm... 6 Tabel 5. Hasil pengukuran parameter sistem tungku sekam untuk mendidihkan 6 liter air

vi

DAFTAR GAMBAR

Halaman

vii

DAFTAR LAMPIRAN

1

PENDAHULUAN Latar belakang

Sekam padi merupakan komoditas yang bernilai ekonomis sebagai hasil pertanian di Indonesia. Industri penggilingan padi yang ada di daerah pedesaan Indonesia mampu mengolah lebih dari 40 juta ton gabah menjadi beras giling dengan rendemen 66 – 80 persen. Bila kondisi ini berjalan sesuai dengan kapasitasnya, tedapat sekam yang berpotensi sebesar 8 juta ton. Selain itu, menurut Angka Ramalan tahun 2004, BPS memperkirakan jumlah produksi gabah kering giling (GKG) sebanyak 53,7 juta ton atau setara dengan 33,92 juta ton atau setara

dengan 10,7 juta ton sekam (warta penelitian , 2006). Angka tersebut

menunjukkan bahwa terdapat sumber energi yang belum dimanfaatkan secara optimal. Pada umumnya sekam padi dimanfaatkan sebagai abu gosok, campuran batu bata dan lain sebagainya.

Keterbatasan sumber bahan bakar khususnya minyak bumi menjadi inspirasi yang melatarbelakangi untuk memunculkan sumber energi alternatif bagi masyarakat melalui pemanfaatan limbah sekam padi.

Berawal dari desain dan prototipe Kompor Sekam Segar Karawang (Komsekar) hasil penelitian Instalasi Penelitian Karawang yang mulai dikembangkan pada tahun 1990 (Rahmat et al, 1991) dengan nama tungku sekam, untuk beberapa rumah tangga dan beberapa penelitian sebelumnya menyebutkan tungku sekam membutuhkan aliran udara untuk melakukan proses pembakaran. Oleh karena itu, udara terperangkap harus dibuat sebanyak mungkin (Irzaman et al,2008).

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan sebelumnya diperoleh ukuran luasan lubang udara yang memiliki efisiesnsi yang tinggi adalah jenis C, 20 cm x 9 cm (satu lubang utama) dengan efisiensi sebesar 18% ( Maulana 2008). Selanjutnya dibuat tungku sekam untuk skala industri kecil, satu lubang utama dengan memvariasikan ukuran lubang inti yang berpengaruh kepada banyaknya udara yang terperangkap didalam tungku.

Hipotesis

Ukuran lubang udara yang dibuat pada dinding drum mempengaruhi nilai efisiensi yang dihasilkan.

Tujuan

Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan efisiensi lubang udara dan pengaruhnya pada tungku sekam. TINJAUAN PUSTAKA

Tungku sekam

Di beberapa tempat di Indonesia, Muangthai dan Filipina telah dibuat tungku-tungku sederhana untuk memanfaatkan bahan bakar yang murah dan berlimpah. Untuk mendapatkan nyala api yang optimal dan panas tungku-tungku itu dibuat sedemikian rupa hingga tercipta aliran udara secara alami. Teknik-teknik yang digunakan untuk membakar sekam padi atau serbuk gergaji sebagai bahan bakar yaitu, tungku yang menggunakan bahan bakar yang dipadatkan dengan suatu saluran udara, tungku yang memanfaatkan aliran udara, membarakannya. Di Indonesia khususnya Karawang desain dan prototipe Kompor Segam Segar Karawang (KOMSEKAR) merupakan hasil penelitian instalasi Penelitian Karawang yang dikembangkan pada tahun 1990 (Rachmat et.al, 1991) dengan nama tungku sekam untuk rumah tangga.

Pada tungku yang memanfaatkan aliran udara asap dan gas-gas kalor yang naik melalui cerobong mengahasilkan tekanan yang kuat dan menarik udara agar melalui massa sekam yang menyala. Sekam padi dimasukkan ke dalam tungku di atas api yang menyala. Lubang ditempatkan di bawah garangan. Sehingga mengakibatkan semua udara yang masuk ke dalam tungku untuk mengalir melaui bahan bakar yang sedang menyala. Abu dan sisa-sisa pembakaran lainnya dikeluarkan dari tungku di bawah garangan tersebut

Tungku-tungku yang secara alamiah di dalamnya terjadi aliran udara seperti ini menghasilkan nyala api yang optimal dan panas. Agar api tungku dapat menyala dengan baik, udara yang masuk ke dalam tungku harus melalui sekam padi yang menyala.

2

besi plat ada juga yang terbuat dari batang besi bergaris tengah kecil yang dipasang diagonal serta terbuat dari lembaran seng yang dilubangi. (Thorburn 1982 )

Sekam padi

Sekam merupakan kulit terluar keras yang meliputi kariopsis dan terdiri dari dua belahan yaitu leema dan palea yang terhubung satu sama lain. Pada proses penggilingan padi diperoleh sekam sekitar 20-30%, dedak antara 8-12% dan beras giling antara 50-63,5% data bobot awal gabah (Rahmat et al, 1991). Persentase perolehan sekam yang tinggi dapat menimbulkan masalah pada lingkungan. Oleh karena itu penggunaan energi sekam selain menekan biaya pengeluaran bahan bakar rumah tangga juga menjaga keseimbangan lingkungan.

Gambar 1. Sekam padi

Tabel 1. Komposisi kimiawi sekam No Komponen Persentase

kandungan (%)

1 Kadar air 9,02

2 Protein kasar 3,03

3 Lemak 1,16

4 Serat kasar 35,68

5 Abu 17,71

6 Karbohidrat kasar 33,71 7 Karbon(zat arang) 1,33

8 Hidrogen 1,54

9 Oksigen 33,64

10 Silika 16,98

Sumber : Suharno 1979

Panas pembakaran sekam dapat mencapai 3300 kcal dan bulk density0,100 g/ml serta konduktivitas panas 0,068 kcal (Rahmat 2006).

Sementara itu beberapa penelitian mengenai biomassa sebagai bahan bakar telah dilakukan oleh beberapa peneliti. Riset menunjukkan pada tahun 1987, di Indonesia pemanfaatan sekam padi kurang dari 10%. Sedangkan di India sekam padi hingga tahun 1980 pemanfaatan sekam padi menjadi bahan bakar mencapai 40%.

Sedangkan dari aspek ekonomi perbandingan harga tahun 2006 (2500) menunjukkan bahwa elpiji Rp. 5.000 per kg, harga minyak tanah per liter Rp. 3.400,

sedangkan batu bara Rp. 2.000/ kg ( Rahmat 2006). Sekam yang didapat pada

kawasan lingkar kampus IPB Darmaga Rp 2000,- hingga Rp3000,-/karung. Nilai ini

sangat menguntungkan bagi pengusaha industri kecil seperti pengusaha manisan korma yang sebelumnya menghabiskan

150 ikat kayu bakar seharga Rp 150.000,- s/d Rp200.000,- untuk satu

kali produksi sedangkan dengan

menggunakan bahan bakar sekam padi terpakai hingga 2-3 karung senilai Rp 6.000,- s/d Rp 9.000,- pada produksi yang sama. Biaya produksi semakin efesien. Tabel 2. Perbandingan mendidihkan 6 liter air dengan berbagai bahan bakar (Irzaman et al, 2007)

Bahan bakar minyak sebagai sumber energi

Pemerintah selama kurun waktu tahun 2005 – 2008 telah menaikkan harga Bahan Bakar Minyak (BBM) bersubsidi sebanyak 3 kali, yaitu pada bulan Maret 2005, Oktober 2005 dan Mei 2008. BBM yang disubsidi pemerintah adalah minyak tanah, solar, dan premium. Sejak bulan Agustus 2005 pemerintah menetapkan BBM bersubsidi hanya untuk sektor rumah tangga dan sektor transportasi termasuk untuk usaha mikro, kecil dan menengah (UMKM). Untuk Bahan Waktu Massa Harga bahan Biaya Literatur bakar (menit) bahan bakar (kg) (Rp)

Gas 11 0.1 kg 5.000,-/kg

500,-Warta penelitian Elpiji Dan pengembangan pertanian 2006 Minyak 25 140

mL 7.500,-/kg 1.050,-Warta penelitian Tanah Dan pengembangan pertanian 2006 Sekam Warta penelitian Padi 35 1 kg 4000,-/20kg

20,-Dan pengembangan pertanian 2006

Sekam 23 1 kg 2000,-/7kg 285,- Irazaman, dkk

Padi hasil penelitian

3

industri pengolahan skala menengah dan besar dikenakan harga BBM non-subsidi, yaitu harga BBM yang mengikuti pergerakan harga minyak mentah (crude oil) dunia. Kenaikan harga BBM bersubsidi tersebut rata-rata sebesar 28% (Maret 2005), 126% (Oktober 2005), 28,9% (Mei 2008). (Sri Susilo dan Soeroso 2008). Demikian pula dengan harga gas elpiji (LPG) dan tarif dasar listrik (TDL) pernah juga dinaikkan beberapa kali. Pada dasarnya, keekonomian sumberdaya energi bukan saja ditentukan oleh harga sumber energi itu sendiri, tetapi ditentukan pula oleh harga sumber energi sejenis yang akan dipersaingkan. Jadi, ketika sekam padidiperkenalkan untuk mengganti BBM, maka bisa tidaknya sekam masuk pasaran sangat bergantung pada harga minyak mentah. Karena semakin meningkatnya harga minyak mentah akan berakibat pada meningkatnya harga produk kilang seperti minyak tanah. Sehingga dengan kenaikan tersebut akan mengakibatkan semakin kecilnya perbedaan antara harga sekam dengan BBM yang menjadikan sekam padi menarik secara ekonomi untuk dimanfaatkan sebagai sumber energi alternatif.

Industri kecil menengah

Industi Kecil Menengah Penggerak Perekonomian Daerah adalah industri barang dan jasa yang menggunakan bahan baku utamanya berbasis pada pendayagunaan sumber daya alam, bakat dan karya seni tradisional dari daerah setempat. IKM memiliki ciri dan kriteria antara lain bahan bakunya mudah diperoleh karena tersedia di daerah dan menggunakan teknologi sederhana sehingga mudah dilakukan alih teknologi, keterampilan dasar umumnya sudah dimiliki secara turun temurun, bersifat padat karya atau menyerap tenaga kerja yang cukup banyak, peluang pasar cukup luas sebagian besar produknya terserap di pasar lokal/domestik dan tidak tertutup sebagian lainnya berpotensi untuk diekspor, beberapa komoditi tertentu memiliki ciri khas terkait dengan karya seni budaya daerah setempat melibatkan masyarakat ekonomi lemah setempat. Secara ekonomis menguntungkan.

BAHAN DAN METODE Waktu dan tempat

Penelitian ini dilakukan di laboraturium material dan perbengkelan Físika IPB. Waktu yang diperlukan untuk penelitian ini adalah 10 bulan, yakni Agustus 2008-Desember 2009 meliputi kegiatan penelitian, pendahuluan, persiapan, pembuatan tungku serta penyusunan laporan.

Bahan dan alat

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sekam padi. seng, batangan besi, drum dan gerabah.

Alat yang digunakan palu, gunting, repand, thermometer infrared, panci, meteren, timbangan dan kawat.

Metode penelitian

1. Dibuat ukuran lubang udara pada badan tungku sekam

Dalam pembuatan tungku sekam ini dibuat beberapa model yang berbeda yaitu jenis A (lubang inti sebesar 22 cm x 8 cm), jenis B (lubang inti sebesar 22 cm x 16 cm), jenis C (lubang inti sebesar 22 cm x 24 cm). Dengan setiap masing ukuran dibuat tiga buah pengulangan. Gambar 3 menunjukkan diagram penelitian. Lampiran menunjukkan skema desain reservoirdan silinder.

Gambar 2. Desain tungku sekam Keterangan :

(A) Reservoir (tandon) sekam dalam bentuk kerucut terbalik (B) Cerobong berlubang untuk membatasi aliran api

(C) Isolator kompor (D) Badan kompor

4

Gambar 3. Diagram alir

Disiapkan 6 liter air

Ditimbang massa sekam sisa

Ditimbang massa arang Ditimbang massa sekam mula-mula

Dimasukan sekam ke dalam kerucut terbalik, dinyalakan, didihkan 6 liter

air

Diukur suhu bagian utama tungku sekam Dicatat

lama pendidihan

Dihitung efisiensi Dihitung massa sekam terpakai

Dibuat laporan

Selesai

5

2. Pengukuran lama pendidihan air dengan 3 jenis ukuran lubang udara tungku sekam

Pengukuran lama pemasakan dilakukan dengan menggunakan air sebanyak 6 liter serta menghitung banyaknya sekam yang dibutuhkan untuk mendidihkan air tersebut. Sehingga mendapatkan laju bahan bakar yang dibutuhkan pada setiap jenis tungku sekam. Pada tahap ini juga dilakukan pengukuran suhu bagian-bagian tungku sekam.

3. Penghitungan efisiensi tungku sekam

Dalam penghitungan efisiensi tungku sekam harus mengetahui jumlah energi yang dibutuhkan untuk memasak dengan menggunakan rumus, (Belonio,1985)

t

T

c

Mf

Qn



.

.



(1)

Qn - energi yang dibutuhkan (kcal/jam) Mf - massa makanan (kg )

c - energi spesifik (kcal/kg) t - waktu pemasakan (jam)



T

- perubahan suhuoC

Pemasukan energi mengacu pada jumlah energi yang diperlukan, dalam istilah bahan bakar, energi yang harus dimasukan ke dalam kompor. Hal ini dapat dihitung

menggunakan rumus berikut, ( Belonio,1985)

(2)

Keterangan :

FCR –Fuel Consumption Rate(FCR) Laju bahan bakar yang digunakan (kg/jam)

Qn - Laju energi yang digunakan (kcal/jam) HVF - Heat Value Fuel (HVF) nilai kalor bahan bakar (kcal/kg)

ξg - efisiensi tungku sekam (%)

HASIL DAN PEMBAHASAN Efisiensi tungku sekam

Tungku sekam membutuhkan aliran

udara yang maksimum untuk melakukan

proses pembakaran. Oleh karena itu udara yang terperangkap harus dibuat sebanyak mungkin. Udara masuk melalui lubang dengan satu lubang udara memiliki efesiensi yang tinggi (Maulana, 2008).

Nilai efesiensi pada tungku sekam dengan satu lubang utama tiga jenis perlakuan ukuran dan tiga ulangan didapatkan nilai pada Gambar 4 dan 5 Pada tungku sekam luasan lubang inti 22 cm x 8 cm membutuhkan waktu untuk memdidihkan air rata-rata 0,20 jam. Laju konsumsi bahan bakar (FCR) sebesar 5,71 kg/jam, sedangkan energi kalor yang dibutuhkan (Qn) untuk mendidihkan air sebanyak 6 liter adalah 2206,06 kcal /jam. sehingga diperoleh efisiensi tungku sekam

sebesar 12,92%. Luasan lubang inti 22 cm x 16 cm efisiensi paling baik

[image:30.612.118.531.135.244.2]

6

Tabel 3. Hasil pengukuran parameter sistem tungku sekam untuk mendidihkan 6 liter air menggunakan lubang udara ukuran 22 cm x 8 cm

Ulangan

Suhu (ºC) Massa sekam (kg) Titik Waktu

Pa Be Kr Dr Kd maw mak ms mt

didih

[image:30.612.118.532.299.409.2]

(ºC) (jam) I 63,3 178,6 103,3 37,7 300 2000 200 700 1100 98,0 0,22 II 84,7 190,7 106,7 40,3 tt 4800 3200 700 900 98,0 0,15 III 67,7 153,0 82,0 34,3 tt 4000 2000 700 1300 98,0 0,22

Tabel 4. Hasil pengukuran parameter sistem tungku sekam untuk mendidihkan 6 liter air menggunakan lubang udara ukuran 22 cm x 16 cm

Ulangan

Suhu (ºC) Massa sekam (kg) Titik Waktu

Pa Be Kr Dr Kd maw mak ms mt

didih

(ºC) (jam) I 65,3 183,0 94,6 44,3 135 2000 0 700 1300 98,0 0,16 II 86,6 198,7 100 41,3 288 2000 800 200 1000 98,0 0,18 III 64,0 150,7 58,7 34,3 200 2000 300 700 1000 98,0 0,19

Tabel 5. Hasil pengukuran parameter sistem tungku sekam untuk mendidihkan 6 liter air menggunakan lubang udara ukuran 22 cm x 24 cm

Ulangan

Suhu (ºC) Massa sekam (kg) Titik Waktu

Pa Be Kr Dr Kd maw mak ms mt

didih

(ºC) (jam) I 74,0 409,0 105,0 367,0 416,0 9500 8000 700 800 98,0 0,14 II 72,0 218,0 123,6 34,7 tt 5300 3500 700 1100 98,0 0,20

III 74,0 213,0 109,3 32,3 tt 3500 1700 700 1100

98,0 0,16

Keterangan : ma = massa awal

Pa = panci mak = massa akhir

Be = behel ms = massa sisa

Kr = kerucut

mt = massa terpakai Dr = drum

7

[image:31.612.132.311.73.309.2]

Gambar 4. Efisiesnsi tiap ulangan tungku sekam dan tiap ukuran lubang

Gambar 5. Efisiensi rata-rata tungku sekam Berdasarkan hasil tersebut terlihat bahwa luasan lubang udara sangat mempengaruhi efisiensi tungku sekam. Luasan lubang udara dan bentuknya dalam penelitian ini menunjukkan perbedaan yang nyata pada nilai efisiensi energi yang dihasilkan. Luasan lubang udara sangat mempengaruhi efisiensi karena tungku sekam ini merupakan jenis tungku yang memanfaatkan aliran udara sebagai energi luar. Luasan udara yang optimal pada penelitian ini yaitu,

22 cm x 24 cm. Ukuran lubang ternyata Sangat mempengaruhi udara masuk dan menyalakan bahan bakar. Semakin banyak udara yang terperangkap di dalam tungku, maka mempermudah menyalakan sekam.

KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan

Pada ukuran lubang 22 cm x 8 cm efisiensi 12,92%, ukuran 22 cm x 16 cm efisiensi 12,87%. Ukuran 22 cm x 24 cm efisiensi 14,32%. Dari data di atas ternyata ukuran lubang yang terbesar menghasilkan efisiensi yang sangat nyata, artinya yang tertinggi dibandingkan dengan yang pertama dan kedua.

Saran

Pada penelitian selanjutnya disarankan : 1) Membuat variasi lebih banyak pada

ukuruan tubuh tungku sekam dan bentuk lubang udara di tubuh tungku sekam.

2) Membuat variasi kemiringan kerucut wadah sekam

3) Selama penelitian berlangsung perlu diamati pada lokasi dan waktu yang sama dan dengan mengukur suhu dan tekanan udara lingkungan

4) Jumlah bahan bakar sekam yang dimasukkan dan yang terbakar diamati secermat mungkin agar perhitungan mencari efisiensi energinya menjadi lebih teliti.

UCAPAN TERIMA KASIH

( ACKNOWLEDGEMENT ) Ucapan terima kasih disampaikan kepada Direktorat Jendral Pendidikkan Tinggi, Departemen Nasional sesuai dengan Surat Perjanjian Pelaksanaan Hibah Kompetitif Penelitian Unggulan Strategis Nasional dengan nomor kontrak : 413/SP2H/PP/DP2M/VI/2009, tanggal 25 juni 2009, yang telah membantu mendanai penelitian ini sehinnga dapat diselesaikan dengan baik.

DAFTAR PUSTAKA

[image:31.612.132.310.342.564.2]

8

Central Philipine University Iloilo City. Philipine.

Husin, AA. 2007. Pemanfaatan Sekam Padi dan Abu Sekam Padi untuk Pembuatan Batu Bata beton Berlubang. e-jurnal Balitbang PU. Pusat Litbang Pemukiman.Bandung.

www.pu.go.id/balitbang

Irzaman, Alatas, H,Darmasetiawan,H. Yani, A dan Musiran. 2007. Development of Cooking Stove From Waste (Rice Husk). Institut Pertanian Bogor, Departemen of Physics, FMIPA IPB. Darmaga.

Kartasasmita,G.1996.Strategi

Pengembangan Usaha Tani. Seminar Nasional HUT-HIPPI. Jakarta.

Maulana, R.2008. Optimasi Efisiensi tungku Sekam dengan variasi lubang pada Badan Kompor. Skripsi. Bogor. Rachmat,Ridwan.2006.Kompor Sekam

Segar. Tablot Sinar Tani. Jakarta. Susilo, Sri Y. 2008. Strategi Bertahan

Industri Kecil Pasca Kenaikkan Haraga Pangan dan energi : Kasus Pada Industri makanan di Yogyakarta. Seminar Sains dan Teknologi-II Bandar Lampung.

Thorburn, Craig. 1982. Rice Husk as a Fuel. Bandung : PT Tekton Books Pusat Teknologi Pembangunan Institut Teknologi Bandung

Warta Penelitianan Pengembangan Pertanian.2006. Giliran Sekam untuk Bahan Bakar Alternatif.

9

Lampiran 1. Peralatan dan bahan yang digunakan

Gambar 6. Alumunium seng Gambar 7. Panci Gambar 8. Meteran

Gambar 9. Gunting Gambar 10. Kawat Gambar 11. Termometer infrared

Gambar 12. Palu Gambar 13. Drum

[image:33.612.82.492.114.681.2]

10

Lampiran 2. Skema

reservoir

dan silinder

Wadah sekam yang Belem dibentuk kerucut

Tatakan arang dan abu yang telah dibakar

11

Desain rangka besi

12

Lampiran 3.

Hasil pengukuran parameter sistem tungku sekam untuk mendidihkan 6 liter air menggunakan lubang udara

A. Lubang udara 22 cm x 24 cm, suhu lingkungan 28,0 ºC,

Ulangan

Suhu (ºC) Massa sekam (kg) Titik Waktu

Pa Be Kr Dr Kd maw mak ms mt

didih

(ºC) (jam) I 74,0 409,0 105,0 367,0 416,0 9500 8000 700 800 98,0 0,14 II 72,0 218,0 123,6 34,7 tt 5300 3500 700 1100 98,0 0,20 III 74,0 213,0 109,3 32,3 tt 3500 1700 700 1100 98,0 0,16

Pengolahan data

a. Ulangan I

t = 0,14 jam

massa sekam terpakai = 800 gram = 0.80 kg

FCR =

waktu

massa

=

jam

kg

14

,

0

80

,

0

= 5,71 kg/jam

Qn =

t

T

c

Mf

.

.



=

14

,

0

70

6

kgx

cal

= 3000,00 kcal/jam



=

f

FCRxH

Qn



=

5

,

71

3000

,

00

00

,

3000

x

x 100%

= 17,51%

b. Ulangan II

t = 0,2 jam

massa sekam terpakai = 1100 gram= 1,10 kg

FCR =

waktu

massa

=

jam

kg

2

,

0

1

,

1

= 5,50 kg/jam

Qn =

t

T

c

Mf

.

.



=

2

,

0

70

6

kgx

cal

13



=

f

FCRxH

Qn



=

5

.,

50

3000

,

00

00

,

2100

x

x 100% =

12,73%

c. Ulangan III

t = 0,16 jam

massa sekam terpakai = 1100 gram =1,10 kg

FCR =

waktu

massa

=

jam

kg

16

,

0

10

,

1

= 6,88 kg/jam

Qn =

t

T

c

Mf

.

.



=

16

,

0

70

6

kgx

cal

= 2625,00 kcal/jam



=

f

FCRxH

Qn



=

6

,

88

3000

,

00

00

,

2625

x

x 100% =

12,71%



rata-rata =

3

3 2

1











=

3

71

,

12

73

,

12

51

,

17

00



00



00

=

14,32%

B. Lubang udara ukuran 22 cm x 16 cm

Ulangan

Suhu (ºC) Massa sekam (kg) Titik Waktu

Pa Be Kr Dr Kd maw mak ms mt

didih

(ºC) (jam) I 65,3 183,0 94,6 44,3 135 2000 0 700 1300 98,0 0,16 II 86,6 198,7 100 41,3 288 2000 800 200 1000 98,0 0,18 III 64,0 150,7 58,7 34,3 200 2000 300 700 1000 98,0 0,19

Pengolahan data

a. Ulangan I

t = 0,16 jam

14

FCR =

waktu

massa

=

jam

kg

16

,

0

10

,

1

= 6,88 kg/jam

Qn =

t

T

c

Mf

.

.



=

16

,

0

70

6

kgx

cal

= 2625,00 kcal/jam



=

f

FCRxH

Qn



=

6

,

88

3000

,

00

00

,

2625

x

x 100%

= 12,72%

b. Ulangan II

t = 0,18 jam

massa sekam terpakai = 900 gram= 0,90 kg

FCR =

waktu

massa

=

jam

kg

18

,

0

90

,

0

= 5,00 kg/jam

Qn =

t

T

c

Mf

.

.



=

jam

cal

kgx

18

,

0

70

6

= 2333,33 kcal/jam



=

f

FCRxH

Qn



=

5

,

00

3000

,

00

33

,

2333

x

x 100% =

15,56%

c. Ulangan III

t = 0,19 jam

massa sekam terpakai = 1300 gram =1,30 kg

FCR =

waktu

massa

=

jam

kg

19

,

0

30

,

1

= 6,84 kg/jam

Qn =

t

MfxEs

=

19

,

0

70

6

kgx

cal

= 2120,53 kcal/jam



=

f

FCRxH

Qn



=

6

,

84

3000

,

00

53

,

2120

15



rata-rata =

3

3 2

1











=

3

33

,

10

56

,

15

72

,

12

00



00



00

=

12,87%

C. Lubang udara ukuran 22 cm x 8 cm

Ulangan

Suhu (ºC) Massa sekam (kg) Titik Waktu

Pa Be Kr Dr Kd maw mak ms mt

didih

(ºC) (jam) I 63,3 178,6 103,3 37,7 300 2000 200 700 1100 98,0 0,22 II 84,7 190,7 106,7 40,3 tt 4800 3200 700 900 98,0 0,15 III 67,7 153,0 82,0 34,3 tt 4000 2000 700 1300 98,0 0,22

Pengolahan data

a. Ulangan I

t = 0,22 jam

massa sekam terpakai = 1300 gram = 1,30 kg

FCR =

waktu

massa

=

jam

kg

22

,

0

30

,

1

= 5,91 kg/jam

Qn =

t

T

c

Mf

.

.



=

22

,

0

70

6

kgx

cal

= 1909,09 kcal/jam



=

f

FCRxH

Qn



=

5

,

91

3000

,

00

09

,

1909

x

x 100%

= 10,77%

b. Ulangan II

t = 0,15 jam

massa sekam terpakai = 1000 gram= 1,00 kg

FCR =

waktu

massa

=

jam

kg

15

,

0

00

,

1

16

Qn =

t

T

c

Mf

.

.



=

jam

cal

kgx

15

,

0

70

6

= 2800,00 kcal/jam



=

f

FCRxH

Qn



=

6

,

67

3000

,

00

00

,

2800

x

x 100% =

13,99%

c. Ulangan III

t = 0,22jam

massa sekam terpakai = 1000 gram =1,00kg

FCR =

waktu

massa

=

jam

kg

22

,

0

00

,

1

= 4,55 kg/jam

Qn =

t

T

c

Mf

.

.



=

22

,

0

70

6

kgx

cal

= 1909,09 kcal/jam



=

f

FCRxH

Qn



=

4

,

55

3000

,

00

09

,

1909

x

x 100% = 1

3,99%



rata-rata =

3

3 2

1











=

3

99

,

13

99

,

13

77

,

9

Lampiran 1. Peralatan dan bahan yang digunakan

Gambar 6. Alumunium seng Gambar 7. Panci Gambar 8. Meteran

Gambar 9. Gunting Gambar 10. Kawat Gambar 11. Termometer infrared

Gambar 12. Palu Gambar 13. Drum

[image:41.612.82.492.114.681.2]

10

Lampiran 2. Skema

reservoir

dan silinder

Wadah sekam yang Belem dibentuk kerucut

Tatakan arang dan abu yang telah dibakar

11

Desain rangka besi

12

Lampiran 3.

Hasil pengukuran parameter sistem tungku sekam untuk mendidihkan 6 liter air menggunakan lubang udara

A. Lubang udara 22 cm x 24 cm, suhu lingkungan 28,0 ºC,

Ulangan

Suhu (ºC) Massa sekam (kg) Titik Waktu

Pa Be Kr Dr Kd maw mak ms mt

didih

(ºC) (jam) I 74,0 409,0 105,0 367,0 416,0 9500 8000 700 800 98,0 0,14 II 72,0 218,0 123,6 34,7 tt 5300 3500 700 1100 98,0 0,20 III 74,0 213,0 109,3 32,3 tt 3500 1700 700 1100 98,0 0,16

Pengolahan data

a. Ulangan I

t = 0,14 jam

massa sekam terpakai = 800 gram = 0.80 kg

FCR =

waktu

massa

=

jam

kg

14

,

0

80

,

0

= 5,71 kg/jam

Qn =

t

T

c

Mf

.

.



=

14

,

0

70

6

kgx

cal

= 3000,00 kcal/jam



=

f

FCRxH

Qn



=

5

,

71

3000

,

00

00

,

3000

x

x 100%

= 17,51%

b. Ulangan II

t = 0,2 jam

massa sekam terpakai = 1100 gram= 1,10 kg

FCR =

waktu

massa

=

jam

kg

2

,

0

1

,

1

= 5,50 kg/jam

Qn =

t

T

c

Mf

.

.



=

2

,

0

70

6

kgx

cal

13



=

f

FCRxH

Qn



=

5

.,

50

3000

,

00

00

,

2100

x

x 100% =

12,73%

c. Ulangan III

t = 0,16 jam

massa sekam terpakai = 1100 gram =1,10 kg

FCR =

waktu

massa

=

jam

kg

16

,

0

10

,

1

= 6,88 kg/jam

Qn =

t

T

c

Mf

.

.



=

16

,

0

70

6

kgx

cal

= 2625,00 kcal/jam



=

f

FCRxH

Qn



=

6

,

88

3000

,

00

00

,

2625

x

x 100% =

12,71%



rata-rata =

3

3 2

1











=

3

71

,

12

73

,

12

51

,

17

00



00



00

=

14,32%

B.