i
TUGAS AKHIR
PENGARUH DINDING ISOLASI PADA TUNGKU
GASIFIKASI SEKAM PADI TERHADAP
TEMPERATUR PEMBAKARAN
Tugas Akhir Ini Disusun Untuk Memenuhi Syarat Untuk Mendapatkan Gelar Sarjana S1
Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun oleh:
ALFAN NUR ROHMAN ADITAMA
D200 080 021
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
ii
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:
“Pengaruh Dinding Isolasi Pada Tungku Gasifikasi Sekam Padi Terhadap
Temperatur Pembakaran”. Yang dibuat untuk memenuhi sebagian syarat
memperoleh gelar sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Universitas
Muhammadiyah Surakarta, sejauh yang saya ketahui bukan merupakan
tiruan atau duplikasi dari skripsi yang sudah dipublikasikan dan pernah
dipakai untuk mendapatkan gelar kesarjanaan di lingkungan Universitas
Muhammadiyah Surakarta atau instansi manapun, kecuali bagian yang
sumber informasinya saya cantumkan sebagaimana mestinya.
Surakarta, November 2012
Yang menyatakan,
iii
HALAMAN PERSETUJUAN
Tugas akhir ini berjudul “Pengaruh Dinding Isolasi Pada Tungku
Gasifikasi Sekam Padi Terhadap Temperatur Pembakaran” telah disetujui
pembimbing tugas akhir untuk dipertahankan didepan dewan penguji
sebagai syarat awal untuk memperoleh gelar sarjana S-1 teknik mesin di
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah
Surakarta.
Disusun oleh:
Nama : Alfan Nur Rohman Aditama
Nim : D200 080 021
Disetujui pada:
Hari : ...
iv
HALAMAN PENGESAHAN
Tugas akhir ini disahkan oleh dewan penguji sebagai syarat untuk
memperoleh gelar Sarjana S-1 Teknik Mesin di Jurusan Teknik Mesin Fakultas
Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta, pada:
Dipersiapkan oleh:
Nama : Alfan Nur Rohman Aditama
Nim : D 200 080 021
Disahkan pada:
Hari : ...
v
MOTTO
Mencari ilmu wajib bagi setiap orang islam.
(HR. Ibnu Majah)
Carilah ilmu mulai dari lahir sampai mati.
(Pepatah Arab)
Ketika manusia telah menimggal, maka putuslah semua amalannya
kecuali tiga perkara: shodaqoh yang mengalir, ilmu yang diambil
manfaatnya, dan anak shalih yang mendoakan orang tuanya.
(HR. Muslim)
Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan
(QS. Al insyirah)
Membaca satu kali belum faham bacalah dua kali, dua kali belum faham
bacalah tiga kali, tiga kali belum faham bacalah empat kali.
vi
RINGKASAN
Pertumbuhan penduduk yang terus bertambah di Indonesia
menyebabkan konsumsi bahan bakar semakin meningkat. Sekam padi
merupakan salah satu energi terbarukan yang berpotensi di Indonesia ini.
Sekam padi dapat diubah menjadi gas metana dengan proses gasifikasi.
Gasifikasi merupakan proses pengubahan bahan bakar menjadi bentuk
gas dengan cara pemanasan. Pada pengujian gasifikasi sekam padi ini
terdapat 3 variasi dinding isolasi, yaitu serbuk bata, pasir dan tanah liat.
Berdasarkan hal tersebut penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan
pengaruh dinding isolasi pada temperatur pembakaran dan waktu nyala
efektif gas metana.
Penelitian diawali dengan melakukan uji pembakaran pada variasi
isolasi serbuk bata, pasir dan tanah liat, dengan cara membakar sekam
padi dalam tungku gasifikasi yang disuplai udara dari fan, Kemudian
diukur temperatur nyala efektif pembakaran, temperatur air dan mengukur
temperatur dinding isolasi. Pengukuran temperatur dilakukan setiap 3
menit.
Hasil penelitian menunjukan variasi dinding isolasi berpengaruh
terhadap temperatur pembakaran yang dihasilkan. Temperatur
pembakaran pada isolasi serbuk bata mencapai 345,4°C, dengan
temperatur isolasi sebesar 53,25°C dan waktu nyala efektif selama 36
menit. Isolasi pasir temperatur pembakaran mencapai 314,75°C, dengan
temperatur isolasi sebesar 61,65°C dan waktu nyala efektif selama 31
menit. Isolasi tanah liat temperatur pembakaran mencapai 316,96°C,
dengan temperatur isolasi sebesar 59,54°C dan waktu nyala efektif
selama 32 menit. Semakin rendah temperatur dinding isolasi maka akan
semakin tinggi temperatur pembakaran yang dihasilkan dan waktu nyala
efektifnya semakin lama.
vii
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum. Wr. Wb
Syukur alhamdulillah penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas
berkah dan rahmat-NYA sehingga penyusunan laporan penelitian ini
dapat terselesaikan.
Tugas akhir berjudul “Pengaruh Dinding Isolasi Pada Tungku
Gasifikasi Sekam Padi Terhadap Temperatur Pembakaran” dapat
terselesaikan atas dukungan dari beberapa pihak. Untuk itu penulis pada
kesempatan ini dengan segala ketulusan dan keikhlasan hati
menyampaikan rasa terima kasih dan penghargaan yang
sebesar-besarnya kepada:
1. Bapak Ir. Subroto, MT selaku pembimbing utama yang telah
memberikan dukungan serta arahan dalam penulisan laporan tugas
akhir ini.
2. Bapak Wijianto, ST, MEng. Sc selaku pembimbing pendamping
yang telah memberikan bimbingan dan arahan dalam penulisan
tugas akhir ini.
3. Bapak dan Ibuku tercinta dan semua keluarga yang telah
memberikan dukungan dan doa.
4. Teman seperjuangan Dwi Prastiyo, terima kasih atas kerjasama
dan semua bantuannya.
viii
6. Semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan laporan
tugas akhir ini.
Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari
sempurna, oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat
membangun dari pembaca akan penulis terima dengan senang
hati.
Wassalamualaikum. Wr. Wb
ix
DAFTAR ISI
Halaman Judul ...i
Halaman Keaslian Skripsi ...ii
Halaman Persetujuan ...iii
Halaman Pengesahan ...iv
Motto ...v
Ringkasan ...vi
Kata Pengantar ...vii
Daftar Isi ...ix
Daftar Gambar ...xi
Daftar Tabel ...xiv
BAB I PENDAHULUAN ...1
1.1 Latar belakang masalah ...1
1.2 Perumusan masalah ...3
1.3 Pembatasan masalah ...3
1.4 Tujuan penelitian ...3
1.5 Manfaat penelitian ...4
1.6 Metodologi penelitian ...4
1.7 Sistematika penulisan ...5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ...7
2.1 Tinjauan pustaka ...7
2.2 Dasar teori ...9
2.2.1. Biogas ...9
2.2.2. Gasifikasi ...10
2.2.3. Gas Metana ...12
2.2.4. Pembakaran ...13
2.2.5. Pengertian umum tentang dinding isolasi ...14
2.2.6. Dinding isolasi dengan serbuk bata, pasir dan tanah liat ...15
x
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ...21
3.1. Diagram alir penelitian ...21
3.2. Alat dan bahan penelitian ...22
3.2.1. Peralatan penelitian ...22
3.2.2. Bahan penelitian ...30
3.2.3. Instalasi pengujian ...32
3.3. Tahap penelitian ...33
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ...34
4.1. Percobaan sekam padi dengan isolasi serbuk bata ...34
4.2. Percobaan sekam padi dengan isolasi pasir ...38
4.3. Percobaan sekam padi dengan isolasi tanah liat ...42
4.4. Perbandingan percobaan dengan isolasi serbuk bata, pasir dan tanah liat ...46
4.5. Perbandingan antara temperatur dinding isolasi serbuk bata, pasir dan tanah liat dengan waktu nyala efektif ...51
BAB IV KESIMPULAN DAN SARAN ...52
5.1. Kesimpulan ...52
5.2. Saran ...52
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Aliran gasifikasi updraft dan downdraft ... 11
Gambar 2.2. Dinding isolasi ... 15
Gambar 2.3. Isolasi serbuk bata ... 16
Gambar 2.4. Isolasi pasir ... 16
Gambar 2.5. Isolasi tanah liat ... 17
Gambar 2.6. Profil suhu konveksi-konduksi pada bidang datar ... 20
Gambar 3.1. Diagram alir penelitian ... 21
Gambar 3.2. Detail tungku sekam padi ... 22
Gambar 3.3. Burner ... 23
Gambar 3.4. Detail burner ... 23
Gambar 3.5. Reactor pembakaran ... 24
Gambar 3.6. Detail reactor pembakaran ... 25
Gambar 3.7. Ask chamber ... 26
Gambar 3.8. Detail Ask chamber ... 26
Gambar 3.9. Fan ... 27
Gambar 3.10. Termometer ... 28
Gambar 3.11. Stopwatch ... 28
Gambar 3.12. Aneometer digital ... 29
Gambar 3.13. Timbangan analog ... 29
Gambar 3.14. Thermorider ... 30
xii
Gambar 3.16. Serbuk bata ... 31
Gambar 3.17. Pasir ... 31
Gambar 3.13. Tanah liat ... 32
Gambar 3.13. Instalasi tungku gasifikasi sekam padi ... 32
Gambar 4.1. Hubungan antara waktu dengan temperatur pembakaran pada isolasi serbuk bata... 34
Gambar 4.2. Hubungan antara waktu dengan temperatur air pada isolasi serbuk bata ... 35
Gambar 4.3. Hubungan antara waktu dengan temperatur dinding isolasi pada isolasi serbuk bata ... 36
Gambar 4.4. Hubungan antara waktu dengan temperatur pembakaran, air dan dinding isolasi pada isolasi serbuk bata ... 37
Gambar 4.5. Hubungan antara waktu dengan temperatur pembakaran pada isolasi pasir ... 38
Gambar 4.6. Hubungan antara waktu dengan temperatur air pada isolasi Pasir ... 39
Gambar 4.7. Hubungan antara waktu dengan temperatur dinding isolasi pada isolasi pasir ... 40
Gambar 4.8. Hubungan antara waktu dengan temperatur pembakaran, air dan temperatur isolasi pada isolasi pasir ... 41
Gambar 4.9. Hubungan antara waktu dengan temperatur pembakaran pada isolasi tanah liat ... 42
Gambar 4.10. Hubungan antara waktu dengan temperatur air pada isolasi tanah liat ... 43
xiii
Gambar 4.12. Hubungan antara waktu dengan temperatur pembakaran, air dan
dinding isolasi pada isolasi tanah liat ... 45
Gambar 4.13. Hubungan perbandingan variasi dinding isolasi pada temperatur
pembakaran dengan waktu ... 46
Gambar 4.14. Hubungan perbandingan variasi dinding isolasi pada temperatur
air dengan waktu ... 47
Gambar 4.15. Hubungan perbandingan variasi dinding isolasi pada temperatur
dinding isolasi dengan waktu ... 48
Gambar 4.16. Perbandingan rata-rata antara temperatur pembakaran, air dan
temperatur dinding isolasi ... 49
Gambar 4.17. Hubungan antara temperatur isolasi dengan waktu nyala efektif
xiv
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Komposisi biogas ... 10
