BAB III METODOLOGI PENELITIAN

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 PENDAHULUAN

Pada bab ini akan menjelaskan metode yang akan digunakan dalam Modifikasi, baik teknik dan tahap tahap yang dilakukan untuk memodifikasi. Pada bab ini juga menjelaskan teknik pengambilan data untuk menguji kinerja alat hasil modifikasi. 3.2 DIAGRAM ALIR PENELITIAN

Pada bagian ini peneliti akan menampilkan diagram alir yang akan digunakan pada modifikasi alat reaktor dan analisis limbah plastik menjadi crude plastic oil. Pada gambar 3.1 kita dapat melihat langkah-langkah yang dipakai pada penelitian ini yang diilustrasikan dalam bentuk diagram alir.

Penelitian dimulai dengan modifikasi alat menggunakan metode VDI 2222, kemudian untuk mengetahui efisiensi alat dilakukan dengan cara bahan plastik dimasukan dalam reaktor dengan temperatur yang variatif yaitu 150oC, 200oC, 250oC, 300o_{C dan 350}o_{C dalam waktu 240 menit. Setelah minyak hasil pembakaran tersebut} telah didapatkan kemudian akan di verifikasi kandungannya di lembaga minyak dan gas atau LEMIGAS. Untuk detail penjelasan langkah-langkah perancangan akan dijelaskan pada sub-bab berikutnya.

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian MULAI

NO

YES

Modifikasi Alat Reaktor Lama

Uji Kinerja Alat

Ferivikasi Hasil Minyak Dilemigas

SSelesai

Menganalisa Kerusakan Alat Reaktor Sebelumnya

Mempersiapkan Alat dan Komponen yang Diperlukan

3.3 MODIFIKASI ALAT REAKTOR LAMA

Tahapan modifikasi alat reaktor ini yang mengacu pada VDI 2222 (Verein Deutsche Ingenieur atau persatuan insinyur jerman). Pada VDI 2222 terdapat tiga tahap pokok yang harus dilakukan yaitu, merencana, mengkonsep dan merancang. Berikut ini diagram metode modifikasi untuk menyelesaikan tugas akhir ini:

3.3.1 Merencana

Perencanaan meliputi pengumpulan data spesifikasi alat, analisa kegagalan reaktor lama dan penyusunan rencana kerja.

1. Data data reaktor lama

Pengumpulan data dilakukan dengan cara pengecekan langsung terhadap komponen-komponen yang ada pada alat reaktor yang akan dimodifikasi. Dari hasil pengecekan tersebut didapatkan hasil seperti pada tabel 3.1.

Gambar 3.2 Alat Reaktor Lama Sebelum Modifikasi (Sumber: Dokumen Pribadi)

1 2 3

4

5 6 7

Keterangan : 1. Tabung reaktor 2. Element Heater 3. Kondensor 4. Pipa Penyalur 5. Blower 6. Pressure gauge 7. Thermometer

Tabel 3.1 Spesifikasi Alat Reaktor Lama

KOMPONEN SPESIFIKASI JENIS

Elemen Heater 2000 Watt Band Heater

Kondensor - Terbuka

Thermometer 0 – 500o_{c Bimetal}

Blower 110W/220V Sentrifugal

Pipa Penyalur ½ Inch Besi

Thermostat T Max 350oc Bimetal

Tabung reaktor 3 mm Besi

2. Analisa Kegagalan Alat Reaktor Lama

Untuk mengetahui kinerja pada alat reaktor, dalam tahap ini reaktor dihidupkan lalu dibiarkan selama 120 menit dan dicatat setiap permasalahan yang terjadi. Dari hasil pengujian tersebut didapatkan beberapa permasalahan, antara lain:

 Reaktor hanya mampu mencapai suhu maksimal 130o_C

 Wadah kondensor bocor.

Dari hasil tersebut dapat diketahui bahwa sistem pemanas (Heater) tidak bisa mencapai suhu yang diinginkan dan jenis kondensor dengan wadah terbuka tersebut bocor pada bagian bawah karena hanya menggunakan lem pada sambungannya.

3. Penjelasan pekerjaan

Pekerjaan yang dilakukan adalah memodifikasi alat reaktor pirolisis yang tidak berfungsi dengan baik menjadi alat reaktor yang mampu mengurai limbah plastik menjadi minyak (crude plastic oil).

3.3.2 Mengkonsep 1. Daftar tuntutan

Daftar tuntutan adalah suatu hal yang harus dipenuhi oleh peneliti dalam memodifikasi alat reaktor pirolisis. Daftar tuntutan berfungsi agar tercapainya fungsi alat dengan baik dan tidak berlebihan, tuntutan tersebut telah dirangkum dalam tabel 3.2.

Tabel 3.2 Daftar Tuntutan

NO Daftar Tuntutan Kualifikasi

1 Sumber energi Listrik

2 Konsumsi daya ≤ 2500 Watt

3 Temperatur 350oC

2. Pembagian fungsi

Setelah mengidentifikasi kebutuhan dengan menghasilkan daftar tuntutan, selanjutnya modifikasi alat reaktor diklasifikasikan berdasarkan urutan proses yang dideskripsikan melalui black box sebagai berikut:

Gambar 3.3 Black Box Modifikasi

Dari keterangan Black Box diatas telah menghasilkan Diagram fungsi Sebagai berikut:

Gambar 3.4 Diagram Fungsi Bagian

Prinsip kerja Reaktor Pirolisis sendiri adalah, limbah sampah plastik dimasukan terlebih dahulu kedalam tabung reaktor kemudian ketika saklar untuk menyalakan mesin dihidupkan arus listrik mengalir menghidupkan sistem pemanas. Sistem pemanas akan membakar plastik dan akan merubah plastik ke fase gas. Pada sistem

Energi Listrik Limbah Plastik Kerangka/Penyangga Sistem Pemanas Sistem Penyalur Sistem Pendingin Indikator/ pengontrol Energi Panas Crude oil plastic

Residu Padatan Gas Hidrokarbon

Alat Reaktor Pirolisis

Sistem Pendingin Sistem Pemanas Sistem kontrol Sistem Penyalur

pemanas terdapat pengontrol yang berfungsi untuk pemutus arus listrik yang masuk ke elemen pemanas.

Plastik yang sudah dalam fase gas tersebut dialirkan dalam sistem penyalur menuju sistem pendingin. Setelah gas hasil pembakaran berada didalam sistem pendingin, sistem pendingin akan mengkondensasikan gas tersebut dan merubahnya kembali ke fasa cair, plastik yang sudah dalam fasa cair tersebut kemudian yang akan dikumpulkan dalam sebuah wadah penampung.

3. Penilaian Fungsi Bagian

Dari hasil pengamatan kegagalan alat reaktor yang lama yang telah diuraikan pada sub BAB 3.3.1 terdapat 2 masalah pokok yaitu suhu reaktor yang hanya mampu mencapai 130o_{C dan adanya kebocoran pada kondensor. Dari data tersebut dapat} dibuatkan tabel modifikasi untuk menentukan komponen apa saja yang harus diganti.

Tabel 3.3 Kotak Modifikasi

No Fungsi Bagian Modifikasi Tidak Ya 1 Sistem Pemanas  2 Sistem kontrol  3 Sistem pendingin  4 Sistem Penyalur 

Dari tabel 3.3 menyatakan hanya ada dua sistem pada alat reaktor lama yang harus dimodikasi yaitu sistem pemanas dan sistem pendingin. Fungsi bagian yang telah ditentukan untuk dimodifikasi kemudian didefinisikan sehingga menghasilkan beberapa alternatif fungsi bagian.

Tabel 3.4 : Alternatif Sistem Pemanas

Parameter

A1

Alternatif 1

A2

Alternatif 2

A3

Alternatif 3

Ceramic Heater Tubular Heater Coil heater

Kontruksi

Heater dibuatkan breket dan diletakan dibagian bawah tabung reaktor

Heater dilas permanen di dalam tabung reaktor

Sambungan drat pipa besi di las pada tabung reaktor untuk pegangan heater

Mekanisme

Memanfaatkan radiasi panas dari gulungan nikelin yang dilapisi keramik dari luar tabung reaktor

Memanfaatkan langsung permukaan heater untuk mengurai plastik dari dalam tabung

Memanfaatkan radiasi panas langsung dari gulungan nikelin untuk mengurai plastik dari dalam tabung

Temperatur 200o_{C 800}o_{C 500}o_C

Tabel 3.5 Alternatif Sistem Pendingin

Parameter

B1

Alternatif 1 B2 Alternatif 2 B3 Alternatif 3

Shell and coil Shell and Tube Air Cooled

Kontruksi

Dibuatkan gulungan pipa aliran yang dibungkus didalam tabung yang berisi air pendingin

Beberapa pipa aliran disusun vertikal dan dilas lalu dibungkus dengan tabung berisi air

Pipa aliran aliran

dibentuk meliuk liuk lalu diberikan fan untuk mengalirkan udara sebagai pendingin

Mekanisme

Gas panas di kondensasi didalam gulungan pipa aliran yang dialiri air

Gas panas di kondensasi didalam beberapa pipa aliran yang dialiri air

Gas panas di kondensasi didalam gulungan pipa yang dialiri Udara Ekonomi Rp. 700.000 Rp. 750.000 Rp. 1.100.000

Dari beberapa kriteria yang telah diuraikan, setiap komponen memiliki kekurangan dan kelebihannya masing-masing. Berikut daftar kelebihan dan kekurangan pada setiap komponen:

Tabel 3.6 Penilaian Komponen

Sistem Pemanas Kelebihan Kekurangan Nilai (1-10)

Alt 1 Ceramic heater

 Mudah dibongkar pasang  Tidak mudah rusak  Temperatur kurang, karena kontruksinya berada diluar tabung 6,5

Alt 2 Tubular heater

 Temperatur nya tinggi  Mudah konslet karena bersentuhan langsung cairan plastik 7

Alt 3 Coil heater  Mudah dibongkar pasang  Murah  Kontruksinya sedikit rumit 7,5 Sistem Pendingin Alt 1 Shell And Coil

Condenser

 kontruksinya mudah

 murah

8,5

Alt 2 Shell and tube condenser

 Murah  Rawan _kebocoran

 kontruksinya susah

7,2

Alt 3 Air cooled condenser  Kontruksinya mudah  Mahal  Komponen susah didapat 6,8

4. Pembuatan Alternatif Fungsi Keseluruhan

Dari kotak penilaian fungsi bagian yang telah dibuat diatas, maka alternatif-alternatif fungsi bagian dikombinasikan dan membentuk kesatuan alternatif-alternatif fungsi keseluruhan yang menjadi tiga macam :

Tabel 3.7 Alternatif Fungsi Keseluruhan

Fungsi Bagian ALTERNATIF FUNGSI KESELURUHAN

ALT 1 ALT 2 ALT 3

Sistem pemanas

A1

A2

A3

Sistem pendingin

B1

B1

B1

AFK AFK1 AFK2 AFK3

5. Pengambilan keputusan

Dari hasil penilaian kuisioner yang dinilai dari beberapa aspek maka fungsi kombinasi keseluruhan yang paling ideal adalah AFK1 (Alternatif Fungsi Keseluruhan).

Setelah sudah menentukan alternatif fungsi keseluruhan maka setiap komponen divisualisasikan menggunakan software Solidwork.

Gambar 3.5 Konsep Alat Reaktor Hasil Modifikasi

Gambar 3.6 Konsep Alat Reaktor Hasil Modifikasi (render ) 3.3.3 Merancang

Pada tahap perancangan ini akan menjelaskan bagaimana proses pembuatan dan perakitan komponen alat reaktor pirolisis dari konsep yang sudah ditentukan. Tahap pelaksanaa perancangan ini berlokasi di lab universitas mercubuana, jakarta dan membutuhkan waktu dari bulan November – Desember 2016.

1. Kondensor

1. Persiapan Bahan dan alat

Adapun alat - alat yang digunakan dalam proses perancangan ini antara lain :

 Mesin Las listrik

 Gerinda tangan

 Mesin bor

 Kunci Pas/ring

 Kaca mata las

 Gunting Plat

2. Pemasangan Element Heater

Element Heater terbuat dari tiga buah gulungan kawat nikelin yang berbentuk spiral, setelah diukur menggunakan multitester pada setiap gulungan kawat mempunyai daya tahanan sebesar 60,5 Ohm. Element Heater tersebut dirangkai secara Paralel dan dihubungkan pada tegangan rumah 220 Volt. Dari data tersebut dapat dihitung daya rangkaian Element Heater tersebut menggunakan rumus:  Amplas  Pengiris siku  Spidol  Sarung tangan  Sikat kawat  Multitester (3.1)

Dimana : P = Daya (watt) R = Tahanan (Ohm) V = Tegangan (Volt)

Untuk pemasangan element Heater tabung reaktor harus dibolongi terlebih dahulu menggunakan bor tangan yang bertujuan untuk pemasangan dudukan element heater yang akan dipasang. Setelah melakukan penyesuaian pada lubang dudukan, dudukan Element Heater yang terbuat dari sambungan pipa besi ½ inch kemudian dilas pada tabung reaktor yang sudah berlubang tersebut.

3. Pemasangan Kondensor

Pipa pengalir gas kondensor menggunakan selang karet berdiameter ½ inch yang dililitkan pada pipa PVC berdiameter 76,2 mm agar membentuk spiral yang diujung-ujungnyanya dipasangkan sambungan pipa derat berukuran ½ inch. Kemudian selang yang sudah terbentuk spiral tersebut dimasukan kedalam tabung wadah air pendingin yang terbuat dari pipa besi berdiameter 127 mm, tebal 2 mm dan panjang 200 mm lalu bagian bagian atas dan bawah tabung tersebut ditutup dengan plat besi dengan cara di las. Untuk pegangan (brecket) kondensor menggunakan besi strip dengan tebal 4 mm yang dibentuk dan disesuaikan dengan kerangka penyangga.

4. Finishing

Pada proses finishing ini tabung reaktor dan kondensor kemudian diamplas dan dicat lalu Semua komponen pendukung seperti Thermometer, Pressure Gauge dan yang lainnyadirakit kembali dan dihubungkan satu sama lain.