Studi gasifikasi downdraft berbahan bakar biomasa.

Prosiding Konferensi N

Prof.D

Pro

Prof.

Dra. Ida A

Prof. D

Prof.D

Prof. Ir.

Prof.Ir

Prof.Ir. IA Dwi Giri

Ir. IN Ary

Dr. I

Hak Cipta @ 2013 oleh KNEP I

Dilarang mereproduksi dan me

media apapun tanpa seijin Jurus

Dipublikasikan dan didistri

Udayana, Kampus Bukit Jim

i

IS

erensi Nasional Engineering Perhotelan

27 – 28 Juni, 2013

Ketua Editor

Dr. Ir. I K. G. Sugita, MT.

Editor Pelaksana

Ainul Ghurri, S.T., M.T., Ph.D.

I Made Gatot Karohika, S.T., M.T.

I Ketut Adi Atmika, S.T., M.T.

I G. Teddy Prananda, ST., MT.

Dr. I Made Parwata, ST., MT.

Penyunting Ahli

Prof.Dr. Tjok Gd. Tirta Nindhia (UNUD)

Prof.Dr. ING Antara M.Eng. (UNUD)

Prof.Dr.Ir. IGB Wijaya Kusuma (UNUD)

Prof Johny Wahyuadi M, DEA (UI)

Fauzun, S.T., M.T., Ph.D. (UGM)

ra. Ida Ayu Suryasih, M.Par .(Pariwisata,UNUD)

Prof. Dr. Kuncoro Diharjo, ST,MT. (UNS)

Dr Sularjoko (UNDIP)

Dr Caturwati (UNTIRTA)

Prof.Dr.Ing. Mulyadi Bur (Sekjen BKSTM)

Prof. Ir. I Nyoman Sutantra M.Sc., Ph.D. (ITS)

Prof.Ir. ING Wardana, M.Eng., Ph.D. (UB)

Dwi Giriantari, MEng.Sc., Ph.D. (Teknik Elektro, UNU

Ir. IN Arya Thanaya, ME, Ph.D. (T. Sipil, UNUD)

Dr. Ir. I Wayan Surata, MErg (UNUD)

KNEP IV – 2013 Jurusan Teknik Mesin – Universitas U

mendistribusi bagian dari publikasi ini dalam

ijin Jurusan Teknik Mesin – Universitas Udayana.

didistribusikan oleh Jurusan Teknik Mesin

ukit Jimbaran, Bali 80362, Indonesia.

ISSN 2338 - 414X

rhotelan IV – 2013

tro, UNUD)

versitas Udayana.

i dalam bentuk maupun

ii

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena

berkat rahmatNya acara Konferensi Engineering Perhotelan IV (KNEP-IV) bisa

terselenggara dengan sukses pada tanggal 27-28 Juni 2013 di Bali. KNEP-IV ini

diselenggarakan oleh jurusan Teknik Mesin Universitas Udayana dalam rangkaian

kegiatan BKFT ke 48 dan Dies Natalis ke 51 Universitas Udayana, didukung oleh

Badan Kerjasama Teknik Mesin (BKSTM) seluruh Indonesia.

KNEP IV – 2013 ini merupakan forum untuk mendiskusikan dan

mengkomunikasikan hasil-hasil penelitian terkini engineering dalam konteks

perhotelan; dan topik-topik pendukung lain dalam lingkup Teknik Mesin. Disamping

itu untuk meningkatkan kerja sama dengan organisasi profesi engineering perhotelan.

Hasil yang dihapakan adalah meningkatnya mutu riset-riset yang akan dilakukan,

meningkatnya daya kompetisi untuk mendapatkan grant penelitian, hubungan yang

baik inter akademisi dan antara akademisi dengan praktisi.

Konferensi ini mengangkat beberapa Grup topik yang meliputi:

1. Engineering perhotelan (EP): manajemen dan optimasi energi, manajemen

air, AC dan Chiller, pompa, perpipaan, maintenance, elektrikal, sistem

pengamanan, boiler, building service, bangunan hemat energi, dll.

2. Konversi energi (KE): Perpindahan panas, mekanika fluida, termodinamika,

sumber energi alternatif.

3. Teknik

dan

manajemen

manufaktur

(TMM): proses permesinan,

pembentukan, fabrikasi, sistem manufaktur, CAD-CAM, otomasi industri,

sistem pengontrolan.

4. Teknologi, pengujian dan pengembangan material (TPPM): Korosi,

pengelasan, pengecoran, polimer dan komposit, analisis kegagalan.

5. Bidang umum (BU): pendidikan Teknik Mesin, metode pengajaran, kebijakan

energi, pengelolaan dampak lingkungan.

Adapun jumlah artikel yang dipresentasikan dalam konferensi ini adalah

sebanyak 87 makalah yang mencakup ke lima topik di atas.

Kami mengucapkan terima kasih kepada Keynote speaker, para akademisi,

peneliti, praktisi dan professional di bidang perhotelan yang telah mengirimkan

artikelnya, serta semua pihak yang meliputi panitia pengarah, panitia pelaksana,

scientific committee dan sponsor yang telah terlibat dan membantu terselenggaranya

kegiatan ini dengan sukses.

Denpasar, Bali 28 Juni 2013

iii

DAFTAR ISI

Kata Pengantar

ii

Daftar Isi

iii

Makalah KNEP IV - 2013

iii

Grup Engineering Perhotelan

EP02

Studi perencanaan atap panel surya di hotel The Royale Krakatau Cilegon - Zawahar Islamy, Agung Sudrajad.

1

EP04

Aplikasi teknologi radio frequency identification (RFID) pada sistem monitoring kehadiran karyawan terintegrasi dengan teknologi informasi (TI) - N.M.A.E.D. Wirastuti, IGAK Diafari Djuni

5

Grup konversi energi

KE01

Kaji eksperimental penurunan tekanan air dalam filter pasir aktif - Toto Supriyono, Herry Sonawan, Rizal A. P.

13

KE02

Koefisien Perpindahan Panas dan Kerugian Jatuh Tekanan Aliran di dalam Pipa - Rr. Sri Poernomo Sari, T. Aswinsyah Hassan, D. Saputra, R. Malau

21

KE03

Pengaruh variasi pembebanan terhadap efisiensi ideal dan aktual trubin gas unit Y.Z pada PLTGU X - Yusvardi Yusuf, Santoso Budi, dan Ian Hardiyanto

27

KE04

Metoda pengukuran performansi pengujian turbin angin di terowongan angin - Subagyo

33

KE05

Studi Eksperimental Medan Aliran Hilir Dibelakang Internal Flow Double Skewed Wall Cyclone (IFC2SW) - Gede Widayana, Herman Sasongko

37

KE06

analisa performa mesin dengan biodiesel terbuat dari virgin coconut oil pada mesin diesel -

Annisa Bhikuning

43

KE07

Pengaruh bentuk mur pengunci impeller terhadap karakteristik pompa sentrifugal tipe aliran radial - Allo Sarira Pongsapan, Syamsul Arifin, Syukri Himran, Hafrison Salamba

49

KE08

Studi eksperimental pemanfaatan temperatur gas buang dari kendaran bermotor roda dua untuk pemanas kotak makanan pada layanan pesan antar (delivery service box) - Ismail Thamrin, Surya Hadi

59

KE09

Analisa karakteristik kebisingan yang ditimbulkan oleh rem drum kendaraan bermotor -

Zulkarnain

iv

KE11

Frekuensi pola aliran Vortex disekitar geometri dek jembatan - Subagyo

71

KE12

Peningkatan Kinerja Sepeda Motor 4 Tak Dengan Menambahkan Bubble Water Injection Pada Ruang Bakar Motor - NK. Caturwati

79

KE13

Studi karakteristik bahan bakar solar emulsi air - Agung Sudrajad, Ahmad Gofur.

85

KE14

Studi kemampuan tanaman rumah dalam penyerapan panas matahari untuk mengatasi panas local - Ahmad Syuhada dan Dharma Dawood

89

KE15

Waktu Ekstraksi Polutan Formaldehyde oleh Ventilasi Mekanik Aliran Sederhana, Bagian Kamar Tidur 1 untuk Rumah Tinggal dengan Menggunakan Simulasi untuk Kondisi Cuaca Perancis dan Indonesia - Dwinanto, Erni Listijorini

97

KE16

Analysis of rewetting time and temperature distributions during cooling process in vertical rectangular narrow channel - IGN. Bagus Catrawedarma, Indarto, Mulya Juarsa

103

KE17

Pemanfaatan energi angin pantai Anyer sebagai pembangkit listrik skala kecil – Erwin,Slamet Wiyono,Andri nofa

109

KE18

Simulasi numerik pemisahan aliran dingin-panas di dalam tabung vortex - Radi Suradi K, Sugianto

115

KE19

Karakterisasi sifat biolistrik lengkeng diamond river (dimocarpus longan) tambulampot terhadap perbedaan cuaca hujan dan tidak hujan - Hamdan Akbar Notonegoro, Rina Lusiani, Najmi Firdaus

123

Ke20

Pengujian nozzle flow meter sederhana dengan variasi rasio diameter - Ainul Ghurri, AA Adhi Suryawan dan IG Teddy Prananda Surya

129

KE21

Analisis performansi kolektor surya terkonsentrasi menggunakan receiver berbentuk silinder -

Ketut Astawa, I Ketut Gede Wirawan, I Made Budiana Putra

137

KE22

The influence of compression ratio to performance of four stroke engine with used arak bali as a fuel - IGK. Sukadana, IKG. Wirawan

145

KE23

Study eksperimental geometri sirif kondensor terhadap unjuk kerja refrigerator - IGA Kade Suriadi, IGK. Sukadana

153

KE24

Pengaruh Besar Butiran Biji Jarak Dan Arang Sekam Padi Pada Briket Dengan Perekat Kanji Dan Tanah Liat Terhadap Kadar Air, Nilai Kalor Dan Laju Pembakarannya - Panca Sunu Pamungkas , I Wayan Joniarta, Made Wijana

v

KE25

Pengaruh Penggunaan Cdi Standard Dangan Programmable Cdi terhadap Performance Sepeda Motor Empat Langkah 100 Cc - I GNP Tenaya, I GK Sukadana, Hendra Cipta

167

KE26

Kecepatan Api Laminar Pada Pembakaran Premixed Minyak Jatropha - I.K.G. Wirawan,I.N.G. Wardana, Rudy Soenoko, Slamet Wahyudi

175

KE27

Studi gasifikasi downdraft berbahan bakar biomasa - I Nyoman Suprapta Winaya, Made Sucipta, Nur Khotim Romadan

181

KE28

Evaluasi Sistem Pompa Booster

(Studi Kasus : di PDAM Kota Denpasar) - Made Suarda, I Putu Yasa

189

Grup Teknik dan Manajemen Manufaktur

TMM01

Redesain traktor capung meningkatkan kesehatan dan kepuasan petani di Subak Teba Mengwi Badung - I Ketut Widana

199

TMM02

Proses bubut pada berbagai jenis kayu untuk furniture - Rusnaldy, Achmad Widodo, Norman Iskandar, Berkah Fajar T.K

205

TMM03

Analisa kinerja traksi transmisi standar dan modifikasi pada berbagai kondisi jalan dengan kendaraan Suzuki Escudo 2.0 - Ketut Gunawan, I.N. Sutantra

211

TMM04

Analisa Stabilitas Kendaraan Dalam Rangka Meningkatkan Keamanan dan Kenyamanan Pengendara - Kadek Rihendra Dantes, I.N. Sutantra

219

TMM06

Pengaruh Perubahan Bentuk Bead Panel Kendaraan terhadap Frekuensi Alamiah pada Kondisi Batas Bebas-bebas - Sukanto I Made Miasa, R. Soekrisno

227

TMM07

Kaji Teoritik dan Eksperimental Defleksi Balok Dengan Penampang Yang Tidak Seragam - Mukhtar Rahman, Hammada Abbas,Ivonne Fredrika Yunita Polii

233

TMM08

Mesin pengasah batu permata - M. Yusuf dan Made Anom Santiana

241

TMM09

Online monitoring keausan cutting tool menggunakan audio signal - Ahmad Atif Fikri dan Muslim Mahardika, Teguh Pudji Purwanto, Andi Sudiarso, Herianto

247

TMM10

Pendekatan baru penentuan kemudahan proses m-EDM dengan menggunakan analisis dimensional teorema Buchingham π - Nidia Lestari dan Muslim Mahardika

vi

TMM11

Identifikasi, pemodelan dan kompensasi ketidaktelitian pada konstruksi mesin CNC milling mini 5-axis tipe tilt – rotary table - Eri Yulius Elvys, Herianto, Subarmono

259

TMM12

Analisa bentuk profil dan dimensi supporting profile terhadap defleksi dan tegangan pada base kondensor unit - Purna Anugraha Suarsana , Ahmad Hanif Firdaus, Ismi Choirotin, Moch. Agus Choiron

265

TMM13

Simulasi 2D dan 3D pada proses multi-pass equal channel angular pressing (ECAP) - Khairul Anam, Moch. Agus Choiron

273

TMM14

Pemodelan hyper elastic material untuk pengembangan desain baru gasket karet - Fikrul Akbar Alamsyah, Moch. Agus Choiron

279

TMM15

Analisa lebar kontak dan tegangan kontak untuk pengembangan desain gasket tipis - Moch. Agus Choiron, Avita Ayu Permanasari, I Made Gatot Karohika

285

TMM16

Analisis kekuatan struktur pallet menggunakan metode elemen hingga - Tria Mariz Arief, Sugianto

291

TMM17

Analisa kekuatan desain meja kursi lipat dengan simulasi computer - Jatmoko Awali, Dicky Adi Tyagita, dan Moch. Agus choiron

299

TMM19

Perancangan trolli barang yang ergonomis dan efisien untuk pramuniaga pertokoan Glodok Jakarta - I Wayan Sukania, Silvi Ariyanti, Ivan Wibowo

305

TMM20

Proses produksi pembuatan kapal layar phinisi untuk meminimalkan waktu produksi dengan model pert ( programming evaluation dan review technique ) - dirgahayu lantara

311

TMM21

karakteristik traksi dan kinerja transmisi pada sistem gear transmission dan gearless transmission - A.A.I.A. Sri Komaladewi, I Ketut Adi Atmika

319

TMM22

analisis sistem pengapian : distributor ignition system dan distributorless ignition system sebagai upaya meningkatkan kualitas pembakaran - Liza Rusdiyana, Bambang Sampurno, Syamsul hadi, I.N. Sutantra

325

TMM23

the dexterous of smooth motion for a three fingered robot gripper – Wayan Widhiada, S.S.Douglasand J.B.Gomm

333

TMM24

Teknologi Tepat Guna Peralatan Sterilisasi Baglog untuk Meningkatkan Kualitas Produk Jamur Tiram pada UKM Jamur Tiram Pacet Mojokerto - Liza Rusdiyana, Eddy Widiyono, Suhariyanto

vii

TMM25

Aplikasi Electronic Control MODULE (ECM) pada pengendalian emisi gas buang - I Ketut Adi Atmika

349

Grup Teknologi, Pengujian dan Pengembangan Material

TPPM01

Pengaruh perlakuan quench temper 600oC ,640oC, 690oC dan pengelasan terhadap sifat mekanik dan struktur mikro baja perkakas untuk aplikasi mold dan dies - Abdul Azis

355

TPPM02

Analisis karakteristik getaran pada balok jepit bebas yang terbuat dari material komposit serat bamboo - Hammada Abbas dan Mukhtar Rahman

361

TPPM03

Penerapan metode sentrifugal pada proses pengecoran produk komponen otomotif dalam rangka peningkatan fasilitas praktikum di Laboratorium Bahan dan Metalurgi Polban - Waluyo M Bintoro, Undiana B, dan Duddy YP

369

TPPM04

Kekuatan tarik komposit matrik polimer berpenguat serat alam bambu gigantochloa apus jenis anyaman diamond braid dan plain weave - Sofyan Djamil, Sobron Y Lubis, dan Hartono

377

TPPM05

Analisis perubahan laju korosi dan kekerasan pada pipa baja ASTM A53 akibat tegangan dalam dengan metode C-ring - Johannes Leonard

385

TPPM06

Pengaruh proses penghalusan butir dengan metode pengerolan panas terkontrol dan pengerolan dingin-anil terhadap struktur mikro baja SCM 445 - I Gusti Bagus Eka Nitiya

389

TPPM07

Penambahan cil pada desain sistem saluran (gating system) low pressure die casting (LDPC) untuk mereduksi kebocoran akibat hole pada produk kran hotel dengan simulasi Procast V2008 -

Muhammad Fitrullah, Koswara, dan Ricky Parmonangan

395

TPPM08

Analisis J-Integral dengan ADVENTURE System - Irsyadi Yani

405

TPPM09

Aplikasi Multichart Diagram Dalam Desain Dan Manufaktur Tungku Pengecoran Kuningan CuZn30 Menggunakan Bahan Bakar Briket Batubara Kalori Rendah - Diah Kusuma Pratiwi

411

TPPM10

Seal performance of centrifugal pump mechanical seals - Cokorda Prapti Mahandari, Ariyanto

419

TPPM11

Pengaruh komposisi larutan, variasi arus dan waktu proses pelapisan Chrome pada plastik ABS terhadap kekerasannya - Ahmad Zohari, Kusmono, Soekrisno

425

TPPM12

Pengaruh Perlakuan Alkali pada Kekuatan Tarik Serat Kenaf - Henny Pratiwi, R. Soekrisno, Harini Sosiati

viii

TPPM13

Peningkatan kekuatan tekan dan impak material rotan dengan proses laminasi resin epoksi -

Agustinus P.Irawan, Frans J. Daywin, Fanando, Tommy A.

433

TPPM14

Perancangan dan pembuatan cetakan sampel multi komposisi untuk aplikasi blok rem komposit kereta api - Agus Triono, IGN Wiratmaja Puja, Satryo Soemantri B., Aditianto R.

437

TPPM16

Sifat mekanik dan struktur mikro paduan cu-sn bahan genta dengan metode investment casting – I Made Gatot Karohika, I Nym Gde Antara

.

441

TPPM17

Sifat Mekanis Komposit Berpenguat Serat Tapis Kelapa Sebagai Bahan Alternatif Bumbung Gender Wayang - I Putu Lokantara, Ngakan Putu Gede Suardana, I Made Gatot Karohika

449

TPPM18

Pengaruh Komposisi Penguat SiC Wisker dan Al2O3 pada Aluminium Matrix Composite (AMC) terhadap Kekerasan Setelah Proses Sintering - Ketut Suarsana, Rudy Soenoko, Agus Suprapto, Anindito Purnowidodo, Putu Wijaya Sunu

459

TPPM19

Karakterisasi serbuk hasil produksimenggunakan metode atomisasi - M. Halim Asiri

465

TPPM20

identifikasi unsur utama penyusun permukaan bahan baja ringan dengan laser-induced breakdown spectroscopy (libs) - Hery Suyanto

473

TPPM21

Karakteristik kekuatan bending komposit polyester diperkuat serat pandan wangi dengan filler serbuk gergaji kayu 5% - Nasmi Herlina Sari, IGNK Yudhyadi, Emmy Dyah S

477

TPPM22

Analisa kekuatan impact komposit serat pandan wangi-polyester dengan filler serbuk gergaji kayu - IGNK Yudhyadi, Nasmi Herlina Sari

487

TPPM23

Distribusi Kekerasan Baja AISI 1045 Akibat Pemberian Proses Pack Carburizing dengan Media Karburasi Arang Batok Kelapa dan Arang Tulang Sapi - Dewa Ngakan Ketut Putra Negara, I Ketut Gde Sugita, I Dewa Made Kirshna Muku

495

TPPM24

uji fourier transform infrared spectroscopy tentang pengaruh perlakuan naoh dan koh pada serat arenga pinnata - Nitya Santhiarsa,Eko Marsyahyo, Achmad Assad Sonief, Pratikto

503

TPPM25

Keausan cylinder liner blok mesin kendaraan roda dua akibat beban kontak ring piston - I Made Widiyarta, Tjok Gde Tirta Nindhia dan Arif Widyanto

513

TPPM26

Analisis kegagalan Korosi Pada Tangki Penyimpan Air Panas Terbuat Dari Baja Nirkarat - Tjokorda Gde Tirta Nindhia, I Putu Widya Semara , I Wayan Putra Adnyana, I Putu Gede Artana

ix

TPPM27

Kekuatan Tarik dan Lentur Komposit Berpenguat Serat Bambu Orientasi Acak yang Dicetak dengan Teknik Hand Lay-Up - I Wayan Surata, I Putu Lokantara, Adhika Rakhmatullah

523

TPPM28

Fenomena beating padagamelan Bali sebagai local genius akustik musik tradisionalBali. -

I Ketut Gede Sugita, I Made Kartawan

529

TPPM29

Karakteristik sifat tarik dan mode patahan komposit polimer dengan penguat serat sabut kelapa -

I Made Astika, I Putu Lokantara, I Made Gatot Karohika dan I Gusti Komang Dwijana

535

TPPM30

Penerapan model ergo termal injektor udara pembakaran dapat mempercepat proses peleburan perunggu serta mengurangi kadar polutan pada perajin gamelan Bali di desa Tihingan –

Priambadi,Si Putu Gede Gunawan Tista

543

TPPM31

Sifat tarik komposit unsaturated polyester serat sisal local - NPG. Suardana, I Made Astika , Ikhsan Dwi Gusmanto

549

Grup Bidang Umum

BU01

Analisis profesionalisme lulusan Program Studi Teknik Mesin Politeknik Negeri Bali yang bekerja pada industry - Made Anom Santiana dan M. Yusuf

555

BU02

Tingkat Pencemaran Udara Pada Areal Parkir Bawah Tanah

Di Kota Denpasar - Cok Istri Putri Kusuma Kencanawati dan AAIA Sri Kumala Dewi

561

BU03

Penerapan desain sistem pembelajaran melalui model contextual teaching learning (CTL) untuk meningkatkan kualitas dan efektifitas pembelajaran mata kuliah fisika dasar II - I Made Dwi Budiana Penindra, I Gede Teddy Prananda Surya

565

BU04

Pengembangan media pembelajaran berbasis komputer guna meningkatkan pemahaman mahasiswa pada mata kuliah aljabar linier – I Made Gatot Karohika dan I Gusti Ngurah Putu Tenaya

571

BU05

Pembelajaran Ilmu Metrologi Industri Dengan Student Centered Learning Dan Multimedia - I Gede Putu Agus Suryawan

577

Prosiding Konferensi Nasional Engineering Hotel IV, Universitas Udayana, Bali, 27-28 Juni 2013

181

Studi gasifikasi

downdraft

berbahan bakar biomasa

I Nyoman Suprapta Winaya

1)

, Made Sucipta

1)

, Nur Khotim Romadan

1)

1)

Jurusan Teknik Mesin, Universitas Udayana University, Bali-Indonesia 80361 ins.winaya@me.unuc.ac.id

Abstrak

Gasifikasi biomasa bertujuan untuk memanfaatkan energi yang terkandung pada biomassa dengan mengkoversinya menjadi bahan bakar gas yang mampu bakar. Gasifikasi dengan reaktor downdraft mampu menghasilkan gas dengan kualitas baik karena tar yang dihasilkan relatif sedikit. Dalam penelitian ini telah didesain dan dianalisa performansi reaktor downdraft pada gasifikasi biomassa bonggol jagung dengan memvariasikan laju udara primer. Variasi laju udara yang digunakan adalah 8,7; 10,5; dan 12,2 liter/menit. Dari penelitian yang telah dilakukan dapat ditarik suatu kesimpulan, pada laju udara primer 12,2 liter/menit menghasilkan suhu operasi paling tinggi dan waktu operasi paling cepat. Semakin tinggi laju udara maka kandungan CO semakin meningkat sedangkan CO2 dan HC menurun.

Katakunci : reaktor downdraft, bonggol jagung, suhu dan waktu operasi, laju udara primer

Abstract

Biomass gasification aims to use biomass energy content by converting it into flameable gas fuel. Downdraft gasifier type is well known technology to produce high gas quality with relatively small number of tar. The laboratory scale of downdraft gasifier has been designed in this research by using a corn cob biomass as a fuel. The primary air flow rate was varieted at 8.7, 10.5, and 12.2 liters/min. The results showed that at the primary air rate of 12.2 liters/min, the operating temperature was found the highest and the operating time was the fastest. As the higher of the air flow rate the CO content was

found to increase while the CO2 and HC contents were found to decrease.

Keywords : downdraft reactor, corn cobs, temperature and time operating, primary air rate

1. Latar belakang

Gasifikasi adalah proses yang mengkonversi bahan bakar padat menjadi bahan bakar gas. Proses gasifikasi ini hampir sama dengan proses pembakaran, hanya saja udara yang dimasukkan ke sistem gasifikasi sangat terbatas. Berdasarkan arah aliran gasifikasi dibedakan menjadi tiga jenis mode operasional,

yaitu aliran gas ke atas (updraft), aliran gas ke bawah (downdraft) dan aliran gas silang (cross flow). Yang

menbedakan ketiga jenis ini adalah arah keluaran gas hasil dari gasifikasi. Pada proses gasifikasi downdraft

kandungan tar yang dihasilkan lebih sedikit sehingga kualitas gas yang dihasilkan lebih baik dibandingkan tipe

updraft dan crossdraft [1]

Bonggol jagung merupakan biomassa yang bisa dimanfaatkan dengan proses gasifikasi. Karena kurangnya pengetahuan , jumlah bonggol jagung yang berlimpah sering tidak dimanfaatkan padahal ini merupakan salah satu sumber energi alternatif. Potensi jagung di Bali khususnya, sangatlah besar sehingga bonggol jagung yang dihasilkan besar pula. Tanaman jagung tumbuh di sebagian besar kabupaten di Bali. Tanaman palawija khususnya jagung juga dapat mengembalikan kesuburan tanah setelah dua kali berturut-turut ditanami padi sehingga mendorong petani untuk menanam jagung. Produksi jagung di Bali selama 2011 diperkirakan bisa melampaui target yang sudah ditetapkan 85,852 ton karena pada catur wulan pertama sudah mencapai 68,144 ton atau 79,37 persen [2].

Dalam pemanfaatan bonggol jagung sebagai bahan baku gasifikasi ini perlu dilakukan beberapa percobaan dan analisa sehingga dapat memperoleh unjuk kerja reaktor yang baik. Pada proses gasifikasi

dengan reaktor gasifikasi (gasifier) tipe downdraft biasanya dibuat suatu daerah penyempitan yang berfungsi

untuk membuat suatu konsentrasi pembakaran sehingga menghasilkan suhu diatas 10000C yang berguna

untuk memecah tar dalam yang tercampur didalam bahan baku [3].

Bambang dan Kadarisman 2010 [4], telah melakukan penelitian tentang pengaruh faktor suhu rekator

dan ukuran partikel terhadap karakterisasi gasifikasi biomassa bonggol jagung pada reaktor downdraft,

dimana dari penelitian tersebut didapat bahwa produksi syngas pada proses gasifikasi dipengaruhi secara

signifikan oleh kedua factor tersebut. Suhu reaktor yang tinggi dan ukuran partikel biomassa yang kecil

menghasilkan produksi syngas yang maksimum. Pada suhu reaktor diatas 800 0C, pengaruh ukuran partikel

biomassa menjadi kurang signifikan. Pada penelitian tersebut pengaruh laju udara primer belum diamati sehingga perlu dilakukan penelitian lebih lanjut. Pada dasar proses gasifikasi dibagi dalam empat zona yaitu zona pengeringan, zona pirolisis, zona oksidasi, zona reduksi. Fungsi penting dari zona oksidasi, selain penghasil panas, adalah untuk mengkonversi dan mengoksidasi hampir semua produk terkondensasi dari zona pirolisis. Laju udara primer yang masuk ke dalam reaktor mempengaruhi proses oksidasi karena mempengaruhi jumlah udara yang bidutuhkan pada proses oksidasi.

Berdasarkan penelitian sebelumnya maka akan dilakukan perancangan gasifier dan penelitian secara

eksperimental pada gasifier jenis downdraft berbahan bakar biomassa bonggol jagung untuk mengetahui

Prosiding KNEP IV

• ISSN

8 - 414X

182

2. Perancangan

downdraft gasifier

Dasar perancangan mengacu pada jumlah panas yang harus dipasok oleh sebuah unit

gasifier

. Untuk contoh sederhana dapat ditentukan berdasarkan jumlah makanan yang dimasak

atau air yang direbus. Jumlah energi yang diperlukan dapat dihitung dengan persamaan:

Qn =

……….………(1)

Dimana :

Qn

= Energi yang dibutuhkan (kcal/hr)

Mf

= Massa (kg)

Es

= Energi spesifik (kcal/kg)

t

= Waktu proses (hr)

2.1 Kebutuhan bahan bakar

Energi input ini mengacu pada jumlah energi yang diperlukan dalam hal bahan bakar yang akan dimasukkan

ke dalam gasifier. Hal ini dapat dihitung dengan menggunakan rumus:

FCR =

………..(2)

Dimana :

FCR = Laju konsumsi bahan bakar (kg/hr)

Qn = Energi panas yang dibutuhkan kcal/hr

HVf = Nilai kalor bahan bakar, kcal/kg

= Efisiensi gasifier

2.2. Diameter

gasifier

Diameter gasifier mengacu pada ukuran reaktor yaitu diameter penampang silinder sebagai tempat bahan bakar biomasa. Diameter adalah fungsi dari jumlah bahan bakar yang dikonsumsi per satuan waktu untuk tingkat gasifikasi spesifik biomasa dengan persamaan sebagai berikut:

D =

………..………...…(3)

Dimana :

D = Diameter (m)

SGR = Laju gasifikasi spesifik (kg/m2-hr)

2.3.Tinggi

gasifier

Tinggi gasifier (H) adalah jarak total dari atas dan ujung bawah reaktor. Dimensi ini menentukan berapa lama

kompor mampu dioperasikan yang ditentukan oleh volume bahan bakar yang dapat dimasukkan. Pada dasarnya, ini adalah fungsi sejumlah variabel seperti waktu yang dibutuhkan untuk mengoperasikan gasifier, laju gasifikasi spesifik dan kepadatan bahan bakar. Sehingga seperti ditunjukkan di bawah, ketinggian sebuah reaktor dihitung dengan menggunakan rumus:

H = …….………..………(4)

Dimana:

t = Waktu konsumsi bahan baku (hr)

 = Massa jenis bahan baku (kg/m3)

2.4. Waktu konsumsi bahan baku

Hal ini mengacu pada total waktu yang dibutuhkan untuk benar-benar mengubah bahan bakar padat di dalam reaktor menjadi gas. Ini termasuk waktu untuk menyalakan bahan bakar dan waktu untuk menghasilkan gas, serta waktu untuk menghabiskan semua bahan bakar dalam reaktor. Kerapatan bahan bakar padat, volume reaktor dan laju konsumsi bahan bakar adalah faktor yang digunakan dalam menentukan total waktu untuk mengkonsumsi bahan bakar padat dalam reaktor. Seperti ditunjukkan di bawah, waktu konsumsi bahan baku dapat dihitung menggunakan rumus:

t =

……….……….………(5)

Dimana

Vr = Volume reaktor (m3)

Prosiding Konferensi Nasional Engineering Hotel IV, Universitas Udayana, Bali, 27-28 Juni 2013

183

2.5 Jumlah udara dibutuhkan

Hal ini mengacu pada laju aliran udara yang diperlukan untuk mengubah bahan bakar padat menjadi gas . Hal ini sangat penting dalam menentukan kapasitas blower/kompresor yang dibutuhkan untuk reaktor. Seperti ditunjukkan di bawah, laju udara yang dibutuhkanb dapat dihitung dengan menggunakan rumus:

AFR =

……….………(6)

Dimana:

AFR = Lajualiran udara (m3/jam)

= Massa jenis udara (1,25 kg/m3)

ε = Rasio ekivalensi (0,3-0,4)

SA = Udara stoikiometri

2.6. Kecepatan udara

Diameter reaktor sebagai tempat reaksi dan tingkat aliran udara menentukan kecepatan udara gasifier.

Kecepatan udara dapat dihitung dengan menggunakan persamaan:

Vs = ………(7) Dimana:

Vs = Kecepatan udara, (m/s)

AF = Rasio udara dengan bahan bakar

3. Metode penelitian

Pada penelitian ini dirancang

downdraft gasifier

skala laboratorium seperti rancangan

perhitungan sebelumnya. Setelah merancang reaktor dilakukan penelitian dengan cara eksperimental

untuk mengetahui performansi dan kualitas gas yang dihasilkan dengan menggunakan bahan baku

bonggol jagung. Variasi laju udara yang digunakan adalah laju udara pada udara stoikiometri, laju

udara pada

excess air

20% dan 40%. Dari perhitungan didapat variasi laju udara yaitu: 8,7 liter/menit,

10,5 liter/menit dan 12,2 liter/menit.Dengan kapasitas untuk mendidihkan 2 kg air maka dari

perhitungan diperoleh dimensi reaktor (dalam mm) seperti di bawah

Gambar 1. Skematik alat uji

gasifier

Produk gas terdiri atas karbonmonoksida (CO), karbondioksida (CO2), hidrogen (H2), metan (CH4), sedikit

hidrokarbon berantai lebih tinggi (etena, etana), air, nitrogen (apabila menggunakan udara sebagai oksidan), dan berbagai kontaminan seperti partikel arang, debu, tar, hidrokarbon rantai tinggi, alkali, amoniak, asam, dan

Prosiding KNEP IV

• ISSN

8 - 414X

184

4. Hasil dan Pembahasan

4.1

Analisis waktu penyalaan dan waktu operasi

Pengujian pada reaktor gasifikasi untuk mengetahui waktu mulai menyala, waktu penyalaan dan waktu operasi dari reaktor. Waktu mulai menyala adalah waktu yang dibutuhkan gas hasil gasfikasi dapat terbakar. Waktu operasi adalah lama waktu operasi gasifier dari awal mulai memasukkan udara sampai gasifier tidak memproduksi gas yang tidak dapat terbakar. Waktu Penyalaan adalah waktu lamanya gasifier menghasilkan gas yang dapat dibakar. Setelah dilakukan penelitian maka didapatkan data sebagai berikut

Gambar 2. Grafik hubungan antara laju udara dengan waktu mulai menyala, penyalaan dan operasi

Dari gambar 3 disimpulkan bahwa waktu penyalaan yang paling cepat pada laju udara primer 8.7 liter/menit. Hal ini dapat dijelaskan karena laju udara primer yang lebih kecil sehingga gas yang terbentuk awal kandungan oksigennya lebih rendah menyebabkan gas yang awal terbentuk tidak terbakar seluruhnya diproses pembakaran.

Waktu operasi yang paling lama terjadi pada laju 8.7 liter/menit. Hal ini dikarenakan laju udara yang lebih kecil menyebabkan udara pembakaran lebih sedikit, bahan bakar yang terbakar lebih sedikit namu waktu operasi terjadi lebih lama karena bahan bakar lebih lama habis.

Waktu produksi gas yang paling lama terjadi pada laju udara yang lebih kecil karena bahan bakar yang terbakar lebih sedikit sehingga bahan bakar lebih lama terbakar sampai habis.

4.2. FCR (

Fuel Consumtion Rate

) Aktual

Dari data waktu operasi di atas dapat ditentukan laju pemakaian bahan bakar aktual (FCRactual) pada

masing-masing laju udara primer dengan cara membagi massa bahan bakar dengan waktu operasi :

Gambar 3. Grafik hubungan laju udara dengan FCR

Prosiding Konferensi Nasional Engineering Hotel IV, Universitas Udayana, Bali, 27-28 Juni 2013

185

4.3. Distribusi suhu reaktor gasifikasi

Dalam penelitian ini pada reaktor gasifikasi downdraft ini dipasang empat buah termokopel untuk

mengetahui distribusi suhu yang terjadi pada reaktor. T1 diletakkan pada titik tengah reaktor untuk menunjukan

zona pengeringan yang terjadi, T2 dipasang pada zona pembakaran yaitu sejajar denga lubang saluran udara

primer, T3 dipasang pada zona reduksi untuk mengetahui suhu zona reduksi dan T4 dipasang pada saluran gas

keluaran agar kita dapat pengetahui suhu dari gas yang dihasilkan Untuk mempermudah melakukan analis maka data-data hasil pengujian dan perhitungan digambarkan dalam bentuk grafik. Gambar 4 - 7 menunjukkan distribusi suhu pada reaktor.

Gambar 4. Grafik hubungan suhu terhadap waktu operasi pada variasi laju udara

Gambar 5. Grafik hubungan suhu terhadap waktu operasi pada variasi laju udara

Prosiding KNEP IV

• ISSN

8 - 414X

186

Gambar 7. Grafik hubungan suhu T

4

terhadap waktu operasi pada variasi laju udara

Dari gambar 4 sampai 7 dapat dilihat bahwa pada masing-masing posisi termokopel pada laju udara 12,2 liter/menit meliki suhu yang paling tinggi. Hal ini disebabkan udara pada zona oksidasi lebih banyak sehingga panas yang dihasilkan paling tinggi, namun waktu operasi pada laju tersebut lebih pendek karena semakin banyak laju udara yang masuk laju konsumsi bahan bakarnya semakin tinggi sehingga waktu operasi menjadi lebih pendek.

4.4. Analisis laju udara primer dan kandungan gas

Pada penelitian ini dilakukan pengukuran kandungan gas CO, CO2 dan HC untuk mengetahui kualitas dari

gas gasifikasi.

Gambar 8. Grafik hubungan antara laju udara dengan CO dan CO

2

Dari Grafik diatas dapat disimpulkan bahwa Kandungan CO2 tertinggi dan CO terendah dihasilkan pada

laju udara 8.7 liter/menit karena panas yang dihasilkan lebih rendah sehingga CO2 lebih sedikit yang bereaksi

dengan karbon panas sehingga CO yang terbentuk lebih sedikit dan CO2 lebih banyak. Karena dalam udara

mengandung H2O, maka semakin kecil laju udara semakin sedikit H2O yang masuk dan berekasi dengan carbon

panas untuk menghasilkan CO.

Gambar 9. Grafik hubungan antara laju udara dengan HC

Dalam biomassa terdapat kandungan hidrokarbon, jadi HC pada gas hasil menunjukkan

hidrokarbon pada biomassa tidak terbakar sempurna sehingga menghasilkan HC. Apabila hidrokarbon

terbakar sempurna akan mengasilkan CO2 dan H2O.

Dari grafik diatas dapat dijelaskan bahwa nilai HC terendah terdapat pada laju udara primer

12,2 liter/menit ini dikarenakan semakin banyak udara yang masuk maka pembakaran yang terjadi

lebih baik sehingga hidrokarbon dari bomassa lebih banyak terbakar.

0

5

10

15

8.7

10.5

12.2

%

v

(

C

O

d

a

n

C

O2

)

Laju Udara (ltr/mnt)

CO

CO2

0

500

1000

1500

8.7

10.5

12.2

H

C

(p

p

m

)

Prosiding Konferensi Nasional Engineering Hotel IV, Universitas Udayana, Bali, 27-28 Juni 2013

187

4.5 Api dari gas hasil gasifikasi

Pada Proses gasifikasi laju udara primer sangat mempengaruhi api yang dihasilkan dari permbakaran gas hasil gasifikasi. Gambar 10 sampai 12 menunjukkan perbedaan api dari pembakaran gas hasil gasifikasi.

Gambar 10. Api pada laju udara primer 8,7 liter/menit

Gambar 11. Api pada laju udara primer 10.5 liter/menit

Gambar 12. Api pada laju udara primer 12,2 liter/menit

Dari ketiga gambar api di atas dapat dilihat bahwa pada laju udara primer 8,7 liter/menit api yang dihasilkan memiliki laju yang paling kecil sedangkan pada laju udara 12,2 liter/menit memiliki laju api yang lebih tinggi. Dari gambar juga dapat dilihat bahwa api pada laju udara yang tinggi mengasilkan warna api yang lebih biru.

5. Kesimpulan

Dari penelitian yang telah dilakukan pada performansi reaktor downdraft pada gasifikasi biomassa bonggol

jagung terhadap variasi laju udara primer dapat disimpulkan beberapa hal:

1. Semakin tinggi laju udara primer maka semakin cepat waktu operasi dari gasifikasi dan suhu maksimal yang bisa dicapai semakin tinggi.

2. Semakin cepat laju udara primer maka waktu mulai nyala dari gas hasil gasifikasi semakin lama dan waktu penyalaannya semakin lebih pendek.

3. Semakin tinggi laju udara primer maka kandungan CO dari gas hasil gasifikasi semakin tinggi, sedangkan

gas CO2 dan HC semakin rendah.

4. Semakin tinggi laju udara primer laju nyala api dari gas hasil gasifikasi semakin tinggi pula dan pada laju udara yang lebih tinggi menghasilkan nyala api yang lebih biru.

Daftar Pustaka

[1] Basu, Prabir, (2010),”Biomass gasification and pyrolysis”, Elsevier Inc, USA.

[2] Teneng, Ketut, (2011),”Bali Produksi Jagung 45.381 Ton”,

http://bali.antaranews.com/berita/12420/bali-produksi-jagung-45381-ton, Bali.

[3] Jean and Badeau Pierre, (2009),“Biomass Gasification, Chemistry Processes and Applications, Nova

Science”, Publisher, Inc, New York.

[4] Sudarmanta Bambang dan Kadarisman, (2010), ”Pengaruh Suhu Reaktor dan Ukuran Partikel Terhadap

Karakterisasi Gasifikasi Biomassa Tongkol Jagung Pada Reaktor Downdraft”. Jurusan Teknik