Pro
sid
in
g
Ko
nfe
re
nsi
Na
sio
nn
al
En
gin
ee
rin
g
Pe
rh
ote
la
n
VII
I-20
17
ISSN 2338 – 414X
Nomor 1/Volume 1/Juli 2017
KONFERENSI NASIONAL
ENGINEERING PERHOTELAN
“
Teknologi Hijau Pendukung Industri Pariwisata"
Jurusan Teknik Mesin
Fakultas Teknik, Universitas Udayana
Kampus Bukit Jimbaran, Bali 80362
Telp./Fax. : +62 361 703321
http://www.mesin.unud.ac.id
ISSN 2338 - 414X
Jurusan Teknik Mesin
Fakultas Teknik
Universitas Udayana
i
ISSN: 2338-414X
Prosiding Konferensi Nasional Engineering Perhotelan
20 Juli 2017
VIII – 2017
Ketua Editor
:
Dr. Ir. I Gusti Ngurah Priambadi, M.T.
Editor Pelaksana :
I Ketut Adi Atmika, S.T., M.T.
Dr.
Wayan Nata Septiadi, ST, MT
Dr. Ir. I Ketut Gede Wirawan, MT
Ainul Ghurri, ST, MT, Ph.D
Penyunting Ahli :
Prof. Ir. I.N.G. Wardhana, MEng., PhD (Universitas Brawijaya)
Prof. Dr.-Ing. Ir. Mulyadi Bur (Universitas Andalas)
Prof. Ir. I. Nyoman Sutantra, MSc., PhD (Institut Teknologi Sepuluh Nopember)
Prof. Dr. Ir. Eddy Sumarno Siradj, MSc (Universitas Indonesia)
Prof. Dr. Ir. Yatna Yuwana Martawirya (Institut Teknologi Bandung)
Prof. Dr. I Made Kartika Dhipura, Dipl.Ing (Universitas Indonesia)
Prof. I Nyoman Suprapta Winaya,ST,MASc.Ph.D (Universitas Udayana)
Prof. Ir. NPG Suardana,MT.PhD (Universitas Udayana)
Prof. Dr. Ir. I Wayan Surata M.Erg. (Universitas Udayana)
Prof. Dr.Ir.Rudy Soenoko,M.Eng Sc (Universitas Brawijaya)
Prof. Ir.Jamasri,Ph.D (Universitas Gajah Mada)
Prof. Dr.Kuncoro Diharjo, ST.MT (Universitas Negeri Sebelas Maret)
Prof. Dr. Tjok Gde Tirta Nindhia,ST,MT (Universitas Udayana)
Dr. Mulya Juarsa, S.Si., M.Esc (PTRKN-BATAN)
Dr. Agus Sunjarianto Pamitran,ST.M.Eng (Universitas Indonesia
)
Hak Cipta @ 2017 oleh KNEP VIII – 2017
Jurusan Teknik Mesin – Universitas Udayana.
Dilarang mereproduksi dan
bagian dari publikasi ini
dalam bentuk
mendistribusi
maupun media apapun tanpa seijin Jurusan
Teknik Mesin – Universitas Udayana.
Dipublikasikan dan didistribusikan oleh Jurusan Teknik Mesin – Universitas
Udayana, Kampus Bukit Jimbaran, Bali 80362, Indonesia.
Prosiding Abstrak KNEP VIII 2017 ISSN 2338-414X
iii
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR
ii
DAFTAR ISI
iii
NARASUMBER
ix
ENERGI DAN TERMOFLUID
[ET-001]
Pengaruh Suhu dan Kecepatan Aliran terhadap Akurasi Pompa Bahan Bakar Premium dan
Pertamax
- I Ketut Suarsana, Komang Ayu Ratnawati, Wayan Nata Septiadi
1-4
[ET-002]
Analisa Performansi Kolektor Surya Pelat Datar dengan Pengganggu Aliran Berupa Pelat
Melintang yang Disusun Sebaris (Aligned)
5-7
- Komang Alit Kumara Jaya, Made Sucipta, Ketut Astawa
[ET-003]
Analisis Gaya Tahanan Aliran Fluida Melintasi Pelat Berlesung (Dimpled) Setengah Bola
Konfigurasi Sejajar
8-13
- Nasaruddin Salam, Rustan Tarakka, Jalaluddin, Muh.Setiawan
[ET-004]
Analisis Aerodinamis pada Variasi Bentuk Ekor Desain Bodi Mobil Hemat Energi
14-18
- Fitra Setiaji, MuhammadAinul Yaqin, Dewi Mariya Ulfa, Nafisah Arina Hidayati,
Moch. Agus Choiron
[ET-005]
Optimasi Energi Pada Motor Induksi 3 Phase Dalam Pendistribusian Kebutuhan Air
(Studi Kasus di IPA Petanu Kabupaten Gianyar)
19-23
- Ardikosa SW, Gede One A, Angelina PS
[ET-007]
Emisi Gas Buang Pada Sepeda Motor Dengan Rasio Kompresi Dan Bahan Bakar
Yang Berbeda
24-28
- Putu Premayana Dhama Kusuma,Ainul Ghurri
[ET-008]
Pengaruh Tekanan dan Temperatur Terhadap Ukuran Rata-Rata Droplet Minyak Jelantah
29-34
- I K.G. Wirawan, Ainul Ghurri, W. N. Septiadi
[ET-010]
Pengaruh Suction Terhadap Medan Aliran Pada Model Kendaraan Dengan Variasi
Geometri Muka
35-38
[ET-015]
Faktor Penggunaan Lebih dari Satu Nosel Terhadap Unjuk Kerja Kincir Air Sudu
174-177
Lengkung ke Belakang dan Sudu Lurus
- A.A. Adhi Suryawan, Made Suarda, I Kadek Ari Sarastawan
[ET-016]
Pirolisis Fixed Bed Berbahan Bakar Plastik Polipropilena
178-181
- IB. Alit Swamardika, I N. Suprapta Winaya, M. Agus Putrawan, , Ivan Ricardo
[ET-017]
Gasifikasi Fluidized Bed Berbahan Bakar Limbah RPH Dengan Gas Inert CO
2-Rukmi Sari Hartat
), Kadek Juliana, I N. Suprapta Winaya, A. A. I. A. Sri Komaladewi
182-185
[ET-018]
Karakteristik Pembakaran Bahan Bakar Gas dari Penguapan Arak Bali
186-191
-I Gusti Ketut Sukadana, I Gusti Ngurah Putu Tenaya
[ET-019]
Pengaruh Sudut Jet Nosel Air Pada Kincir Air Sudu Kelengkungan ke Belakang
192-195
- A.A. Adhi Suryawan, Made Suarda, I Gede Putra Jaya
[ET-020]
Studi Ekperimental Pressure Drop Pada Radiator Mobil Berfluida Kerja Nanofluid
196-200
Al
2O
3-Air
-Wayan Nata Septiadi, Ketut Asatawa, Putu Dandy Mandala S
[ET-023]
Pengaruh Variasi Sudut Kelengkungan Sudu Sepanjang Span Suatu Blower Terhadap
201-205
Kecepatan Aliran Udara yang Dihasilkan
-Anak Agung Adhi Suryawan, I Wayan Supartama
[DM-017]
Karateristik Produksi dan Retak Gamelan Bali Berbahan Perunggu
206-210
-I Ketut Gede Sugita, Cokorda Istri Putri Kusuma K, IGN Priambadi
[DM-025]
Analisis Hasil Deposisi Implantasi Ion Nitrogen Pada Lapisan D.C. Magnetron Sputtering
211-215
Aluminium
-Gaguk Jatisukamto, Viktor Malau, M. Noer Ilman, Priyo Tri Iswanto
[DM-027]
Pendekatan Ekperimental dan Numerik untuk Menentukan Sifat Plastic Material
216-220
Terdeformasi Hasil Spot Welding Joint
- I N Budiarsa, I K Suarsana, Febianto Funedi
Prosiding Konferensi Nasional Engineering Perhotelan VIII - 2017 (182-185) ISSN 2338-414X
*Korespondensi: Tel./Fax.: 081339821262 / 0361703321 E-mail: [email protected]
Teknik Mesin Universitas Udayana 2017
Gasifikasi Fluidized Bed Berbahan Bakar Limbah RPH Dengan Gas Inert CO
2Rukmi Sari Hartati
1), Kadek Juliana
2), I N. Suprapta Winaya
2)*, A. A. I. A. Sri Komaladewi
2)1)Program Studi Teknik Elektro Universitas Udayana, Kampus Bukit Jimbaran Bali 2)Program Studi Teknik Mesin Universitas Udayana, Kampus Bukit Jimbaran Bali
Abstrak
Gasifikasi ialah teknologi yang digunakan untuk mengkonversikan bahan bakar padat menjadi bahan bakar gas pada komposisi oksigen yang terkontrol. Limbah rumah potong hewan (RPH) dapat dijadikan bahan bakar gasifikasi untuk dijadikan energi alternatif. Limbah RPH mengandung beberapa komponen seperti tulang belulang, bulu, darah dll. yang tidak boleh
dibuang ke TPA. Reaktor gasifikasi fluidized bed yang digunakan untuk penelitian berdiameter 5 cm dengan tinggi 60 cm
dengan bahan platstainless steel menggunakan inert gas CO2. Variasi temperatur operasi yang digunakan dalam penelitian
ini adalah variasi I (4500C), variasi II (5000C) dan variasi III (5500C). Hasil dari pengujian diperoleh semakin tinggi temperatur
operasi reaktor (variasi III) menghasilkan performansi yang terbaik.
Kata kunci : Gasifikasi Fluidized Bed, Limbah RPH,Variasi Temperatur operasi
Abstract
Gasification is a technology used to convert solid fuel into a fuel gas under oxygen controlled. Wastefrom slaughterhouses
(RPH) can be used as fuel gasification as an alternative energy. The RPH waste containsresidual waste such as blood, feces,
feathers and bones of animals should not disposed in the landfill. Fluidized bed gasification reactor used for research with
diameter 5 cm with height 60 cm and with material of stainless steel plate using CO2as innert gas. Variations of operating
temperature used in these investigations were variation I (4500C), variation II (5000C) and variation III (5500C). The result of
the test shows as that, the highest operating temperature of the reactor (variation III) resulted in the best performance. Keywords : Fluidized Bed Gasificatoin, RPH Waste, Variation of Operating Temperature
1. Pendahuluan
Kebutuhan yang paling utama dalam kehidupan masyarakat ataupun industri saat ini adalah kebutuhan energi. Namun kepadatan penduduk dunia khususnya di negara Indonesia menyebabkan krisis energi yang disebabkan karena ketergantungan pada bahan bakar fosil yang siftanya tidak dapat diperbaharui. Oleh karena itu perlu dikembangkan energi yang bersifat baru dan terbarukan, ramah lingkungan salah satu contohnya adalah dari bahan bakar limbah biomassa.
Limbah padat seperti sampah dan biomassa merupakan suatu contoh energi yang dapat digunakan untuk proses bahan bakar yang bersumber dari bahan alami yang dapat diperbaharui. Energi dari limbah akan menjadi salah satu jalan keluar dari permasalahan krisis energi yang hanya ketergantungan dengan bahan bakar yang tidak dapat diperbaharui dan bersifat mencemari lingkungan. Kayu, limbah pertanian/perkebunan/hutan dan komponen organik dari industri adalah bahan-bahan yang termasuk biomassa. Menggunakan biomassa mempunyai keuntungan yaitu terdapatnya zat volatil yang tinggi menyebabkan mudah terbakar, selain itu biomassa juga mengandung sulfur dan nitrogen yang sangat rendah sehingga hasil pembakarannya menghasilkan SO2 dan NOx yang rendah. Di daerah
Bali khususnya limbah padat yang masih jarang dimanfaatkan yaitu limbah RPH. Limbah RPH adalah limbah dari sisa pemotongan hewan. Limbah RPH adalah salah satu limbah yang berbahaya jika tidak
terdapat proses pemanfaatnya [1]. Limbah RPH jika dibuang begitu saja di atas tanah biasanya dimakan burung atau binatang lain. Hal tersebut harus dicegah karena dapat menyebarkan penyakit dengan cepat dan dalam jarak yang jauh. Biomassa juga mempunyai kelemahan yaitu kalornya yang lemah. Limbah dapat dikonversikan dalam bentuk bahan bakar cair, gas, panas dan listrik antara lain dengan teknologi pembakaran dan gasifikasi.
Gasifikasi adalah proses konversi bahan bakar padat menjadi bahan bakar gas pada kondisi reaktan oksigen yang terkontrol [2,3]. Pada proses gasifikasi ini, biomassa dibakar dengan udara terbatas, sehingga gas yang dihasilkan sebagian besar menjadi hidrogen, karbon monoksida, dan metana. Keuntungan dari proses gasifikasi ini adalah dapat digunakannya biomassa yang mempunyai nilai kalor relatif rendah dan kadar air yang cukup tinggi. Efisiensi yang dapat dicapai dengan teknologi gasifikasi sekitar 30-40%, lebih tinggi dari teknologi pembakaran biasa 3].
Pada Teknologi gasifikasi diperlukan media untuk proses gasifikasi, media yang dapat digunakan dalam proses gasifikasi antara lain O2, CO2, H2O dan N2
untuk menghasilkan gas mampu bakar, dimana gas mampu bakar dari hasil Gasifikasi tersebut adalah CO, H2dan CH4[4].
Dalam penelitian ini akan dianalisis pengaruh sistem gasifikasi fluidized bed berbahan bakar limbah potong ternak dengan meda/inert gas CO2 gas CO2
dijadikan media gasifikasi karena dari reaksi boudart (C + CO2
2CO) dan mempercepat memperolehKadek Juliana et al Prosiding KNEP VIII - 2017 ISSN 2338-414X 183
produksi gas. Dari penelitian ini diharapkan dapat membantu mengurangi limbah potong ternak dengan memanfaatkannya sebagai sumber energi alternatif yang bersih dan ramah lingkungan. Dengan teknik gasifikasi pada sistem FB akan dihasilkan bahan bakar gas yang dapat digunakan untuk menggerakkan turbin gas yang akan menghasilkan listrik.
Agar penelitian ini mendapatkan hasil yang maksimal, maka perlu kiranya membatasi masalah. Adapun batasan masalah pada penelitian ini adalah sebagai berikut :
Media yang digunakan adalah CO2 .
Variasi temperatur reaktor mulai dari 450oC –
550oC .
Kondisi pengujian pada kondisi steady state.
2. Metode Penelitian
2.1. Variabel Penelitian
Variabel penelitian dapat dibedakan menjadi dua, yaitu:
1.
Variabel bebasVariabel bebas adalah kondisi yang mempengaruhi munculnya suatu gejala. Dalam penelitian ini yang menjadi variabel bebas adalah :
Variasi media gasifikasi :
Temperatur gasifikasi 4500C
Temperatur gasifikasi 5000C
Temperatur gasifikasi 5500C
2. Variabel Terikat
Variabel terikat adalah himpunan sejumlah gejala yang memiliki pula sejumlah aspek atau unsur yang menerima atau
menyesuaikan diri dengan variabel lain. Dalam penelitian ini variabel terikatnya adalah:
Laju konsumsi bahan bakar (FCR).
Komposisi gas hasil gasifikasi. 2.2. Deskripsi Reaktor GasifikasiFluidized BedGambar 1. Skematika GasifikasiFluidized Bed
Skema unit alat uji gasifikasi FB skala laboratorium yang digunakan pada penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 1. Reaktor gasifikasi FB mempunyai diameter 5,08 cm dengan tinggi 70 cm dan tinggi bagian reaktor yang dipanasi 70 cm. Unit gasifikasi FB ini terdiri dari beberapa komponen yaitu reaktor yang merupakan bagian terpenting yang berfungsi sebagai tempat berlangsungnya proses gasifikasi limbah RPH dengan menggunakan material
bed pasir silika. Bahan yang digunakan untuk
membuat reaktor adalah stainless steel SC 80 yang tahan panas sampai suhu 700oC.
Pada proses pengkonversian energi dengan teknologi FB, material hamparan pasir silika dimasukan dalam reaktor FB dengan ketinggian 10 cm, selanjutnya fluidisasi dilakukan dengan menggunakan gas yang dalam penelitian ini menggunakan udara lingkungan yang mempunyai kadar oksigen (O2) 21 %. Gas nitrogen (N2) digunakan
untuk menetralisir keadaan di dalam combustor. Reaktor dipanasi secara eksternal mencapai temperatur operasi 400 0C, setelah mencapai
temperatur tersebut bahan bakar limbah potong ternak dimasukan dalam reaktor. Partikel fluidisasi yang lumrah dipakai untuk menyerap panas pembakaran adalah pasir silika. Pengujian dan analisa meliputi, analisa terhadap gas hasil pembakaran yang terjadi selama pembakaran.
2.3. Karakteristik Bahan Bakar
Karakteristik bahan bakar seperti kandungan moistur, volatil, abu (ash) dan karbon tetap (fixed
carbon) dianalisis dengan menggunakan alat
Thermogravymetric Analizer (TGA) 701. Data
karakterisik bahan bakar limbah RPH dapat dilihat pada tabel 1, dimana kandunganvolatile pada limbah cukup tinggi yaitu 50,01% sehingga sangat mudah terkonversi pada proses pembakaran/gasifikasi.
Tabel 1.Data Hasil Analisa Proksimat (as recieved)
Bahan
Bakar M (%) Vol (%) Ash% FC (%)
Limbah
RPH 13,83 50,01 16,72 19,42
Sedangkan CHNSO 628 digunakan untuk mengetahui analisis ultimat dari bahan bakar seperti kandungan Karbon (C), Hidrogen (H), Oksigen (O), Nitrogen (N) dan Sulfur (S). Tabel data hasil ultimat untuk bahan bakar limbah RPH dapat dilihat pada Tabel 2 di atas. Pengujian nilai kalor limbah RPH dilakukan dengan menggunakan alatbom calorimeter.
Tabel 2. Data Hasil Analisa Ultimat
C (%) H (%) O (%) N (%) S (%) NK (kJ/kg) 35,69 5,664 5,187 0,807 15,000 13.09 T1 T2 T3
Kadek Juliana et al Prosiding KNEP VIII - 2017 ISSN 2338-414X 184
3. Hasil dan Pembahasan
Setelah melakukan preparasi bahan dan pengujian pada gasifikasi fludized bed diperoleh beberapa data hasil serta data perhitungan. Gambar 3.1 menunjukkan salah satu contoh karakteristik temperatur reaktor sepanjang reaktor FB untuk temperatur 450oC.
Data hasil setiap pengujian
gasifikasi mempunyai rentang waktu proses gasifikasi
yang berbeda-beda, namun untuk memudahkan
melakukan perbandingan maka data hasil pengujian
tersebut ditampilkan dalam bentuk grafik dengan
rentang waktu 400 detik.
Gambar 2. Grafik distribusi temperatur gasifikasi (4500C)
Berdasarkan grafik pada gambar 2 di atas dapat dilihat bahwa temperatur 4500C ditunjukkan oleh T2
yang berada diantara temperatur T1dan T3. Pada awal
T2 mencapai temperatur yang dioperasikan, kemudian
dihembuskan gas N2yang berguna untuk mensterilkan
udara di ruang reaktor yang mengakibatkan temperatur mengalami penurunan. Setelah itu bahan bakar dimasukan kedalam ruang reaktor yang dilanjutkan dengan menghembuskan gas CO2
sehingga mulai terjadi proses gasifikasi yang menyebabkan temperatur kembali naik dan akan kembali turun saat bahan bakar telah habis tergasifikasi. Waktu dari awal proses sampai akhir proses dalam penelitian ini dicatat, kemudian digunakan untuk mengetahui performansi reaktor gasifikasi (gasifier).
3.1. Perhitungan Gas Hasil Gasifikasi
Gas hasil gasifikasi yang dicari adalah karbon monoksida (CO), metana (CH4), dan hydrogen (H2).
Tabel 3. Persentase Syngas Variasi Komposisi
CO
CH
4H
2 Variasi I25,12
0,21
4,71
Variasi II
28,78
0,31
4,21
Variasi III
35,63
0,91
3,68
Dapat dianalisa dari grafik pada gambar 4.4 bahwa produksi gas CO tertinggi dihasilkan pada variasi III. Hal ini disebabkan temperature operasi reaktor yang tertinggi di variasi III, ditambahkannya gas CO2 mengacu pada siklus Bodart dimana (C +
CO2 2CO).
3.2. Analisis Perbandingan Variasi Komposisi Gas Terhadap FCRa
Tabel 4. Data Hasil Berat Arang
Variasi
Temperatur Waktu operasi (menit) Berat arang (gr) Variasi I 11,16 2,834 Variasi II 10,33 2,560 Variasi III 8,53 2,543
Dari perhitungan FCR aktual pada setiap variasi komposisi gas pada tabel 4, maka dapat dianalisis perbandingan variasi komposisi bahan bakar terhadap laju konsumsi bahan bakar aktual (FCR aktual).
Gambar 3. Perbandingan variasi komposisi bahan bakar terhadap FCR actual Berdasarkan grafik pada gambar 3, maka dapat disimpulkan bahwa variasi III dengan temperatur yang paling tinggi memiliki FCRa(Fuel Consumption Rate
Actual) yang paling besar dibandingkan variasi I dan
II. Hal ini disebabkan karena temperatur yang tinggi, sehingga limbah RPH lebih cepat habis selama proses gasifikasi.
4. Kesimpulan
Dari penelitian yang telah dilakukan pada pengaruh performansi sistem gasifikasi fluidized bed (FB) berbahan bakar limbah potong hewan (RPH) dengan variasi temperature reaktor, disimpulkan bahwa:
Semakin tinggi temperatur reactor pada maka gas CO dan CH4yang dihasilkan akan semakin meningkat,
sedangkan gas H2 yang dihasilkan akan menurun.
Dimana dalam penelitian ini gas mampu bakar yang dihasilkan pada variasi I (CO=25,12%, CH4=0,21%
dan H2=4,71%), variasi II (CO=28,78%, CH4=0,31%
dan H2=4,21%) dan variasi III (CO=35,63%,
CH4=0,91% dan H2=3,68%).
Semakin tinggi temperatur reaktor, maka performansi gasifikasi yang berupa Fuel Consumtion
Kadek Juliana et al Prosiding KNEP VIII - 2017 ISSN 2338-414X 185
Rate Aktual (FCRa) akan semakin meningkat. Dalam
penelitian ini, FCRa yang diperoleh pada variasi I =
0,042 kg/jam, variasi II = 0,045 kg/jam dan variasi III = 0,052 kg/jam
.
Daftar Pustaka
[1] Dart, 1985 “ Limbah Peternakan yang
menjadi Sumber Energi Alternatif”
Wartazoa Volume 16. Nomor : 3.
[2] Syamsiro M, 2013 “ Seri Teknologi Tepat
Guna : Pengembangan Kompor Biomassa yang Bersih dan Ramah Lingkungan”
http;//teknologi.kompasiana.com.html, diakses 23 Februari 2016.
[3] Prabir Basu (2010.“ Biomass Gasification
and Pyrolysis” Practical design and Theory.
[4] Gumanti H.G., 2012 “Studi Kandungan Tar
Pada Updraft Gasifier Dengan Double Syngas Outlet Menggunkan Bahan Bakar Kayu Karet”. Skripsi T Mesin Fakultas Teknik
Universitas Indonesia
I Kadek Juliana Menempuh
pendidikan S1 program sarjna di Jurusan Teknik Mesin Universitas Udayana. yang dimulai pada tahun 2012. Bidang penelitian yang diminati adalah topik-topik yang berkaitan dengan energi terbarukan (renewable energy)
I Nyoman Suprapta Winaya
menyelesaikan studi S1 program sarjana di Jurusan Teknik Mesin Universitas Udayana, menyelesaikan Studi S2 di Dalhousie University of Canada taun 2000 dan program Doktor di Niigata of Japan tahun 2008, sekarang menjabat Guru Besar di Universitas Udayana. Bidang penelitian yang diminati adalah Gasifikasi, Combustion dan Pyrolisis dan topik-topik yang berkaitan dengan energi baru dan terbarukan (new and
renewabel energy)
Rukmi Sari Hartati
menyelesaikan studi S1 program sarjana di Jurusan Teknik Elektro ITS , menyelesaikan S2 di Universitas Gadjah Mada dan menyelesaikan Studi S3 di Dalhousie University of Canada, sekarang menjabat Guru Besar di Universitas Udayana..
Bidang penelitian yang diminati adalah bidang kelistrikan dan topik-topik yang berkaitan dengan energi.