Towards Sustainable Engineering
PROCEEDING
PROCEEDING
Dies Natalis ke-67 Pendidikan Tinggi Teknik
ANNUAL
SEMINAR 2013
ENGINEERING
SEMINAR
2013
ENGINEERING
PR
O
C
EE
D
IN
G
UNIVERSIT
Annual
Engineering
Seminar 2013
ISBN 978-602-98726-2-0
13 Februari 2013
Kantor Pusat Fakultas Teknik
Universitas Gadjah Mada
Towards Sustainable Engineering
Dies Natalis ke-67 Pendidikan Tinggi Teknik
Fakultas Teknik
Universitas Gadjah Mada
Proceeding Annual Engineering Seminar 2013
Towards Sustainable Engineering
Dies Natalis ke-67 Pendidikan Tinggi Teknik
© 2013, Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada - Yogyakarta
ISBN 978-602-98726-2-0
Alamat : Jalan Grafika No. 2 Kampus UGM, Yogyakarta 55281
Telpon
: (0274) 513665, 6492190
Fax
: (0274) 589659
KATA SAMBUTAN
Assalamu’alaikum Wr. Wb.
Puji dan syukur kita panjatkan ke hadirat Allah SWT karena dengan rahmat, taufieq,
dan hidayah-Nya, Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada dapat menyelenggarakan
Seminar Nasional 2013 dengan tema “Towards Sustainable Engineering”.
Tema ini merupakan buah pemikiran yang muncul kearah mana Fakultas Teknik
UGM akan melangkah di masa yang akan datang. Ini merupakan kesadaran global untuk
mengantisipasi dampak negatif dari berbagai kegiatan pembangunan, di mana para insinyur
harus memikirkan tentang kegitan pembangunan berkelanjutan. Kita perlu melihat fakta
sejarah ke belakang, bahwa bagian yang paling banyak memberikan dampak lingkungan
adalah bidang keteknikan. Sejak diciptakannya mesin-mesin di era revolusi industri hingga
saat ini, produk inovasi teknik sangatlah berpengaruh terhadap pertumbuhan peradaban
manusia. Untuk itu, perlu diupayakan terlaksananya pembangunan dengan memperhatikan
aspek ekonomi, sosial, dan lingkungan secara seimbang.
Seminar Nasional ini merupakan rangkaian dari acara peringatan Hari Pendidikan
Tinggi Teknik (HPTT) ke 67, dan tahun ini merupakan seminar tahunan yang ke 3. Seminar
ini dimaksudkan terutama untuk memberi kesempatan kepada para dosen Fakultas Teknik
UGM untuk mempresentasikan hasil penelitiannya yang pendanaannya bersumber dari dana
masyarakat Fakultas Teknik. Walaupun demikian, Fakultas Teknik UGM juga membuka
kesempatan seluas-luasnya kepada fakultas ataupun perguruan tinggi dan institusi lain yang
berkompeten untuk berpartisipasi dalam seminar ini.
Kami mengucapkan
terima
kasih
yang
sebesar-besarnya
kepada panitia
penyelenggara, para pemakalah, para peserta, dan semua pihak yang telah berperan aktif
dalam kegiatan seminar nasional ini, sehingga acara ini dapat terselenggara dengan baik dan
lancar.
Wassalamu’alaikum Wr. Wb.
D e k a n,
KATA PENGANTAR
Teknologi tidak bisa dipungkiri lagi merupakan pendorong kemajuan dalam
kesejahteraan kehidupan manusia. Teknologi berperan besar dalam pengolahan sumber daya
alam menjadi produk-produk yang dipergunakan dalam kehidupan manusia. Kemajuan
teknologi bisa menyebabkan sebuah negara menjadi lebih unggul dari negara lain.
Pemanfaatan teknologi untuk merubah bahan baku menjadi produk jadi yang lebih efisien
bisa mendorong peningkatan kemakmuran sebuah negara.
Dewasa ini kemajuan teknologi yang dipadukan dengan pemanfaatannya untuk
komunikasi telah banyak merubah peta politik beberapa negara. Kemajuan jejaring sosial
tidak terlepas dari pemanfaatan teknologi komunikasi. Jika dipandang dari bidangnya hal ini
merupakan integrasi dari bidang science dan bidang sosial. Sehingga bisa dilihat
perkembangan teknologi mempunyai pengaruh yang besar bagi kehidupan masyarakat. Di sisi
yang lain teknologi yang ramah lingkungan telah mulai banyak dikembangkan untuk menjaga
kelestarian dengan alam. Arah penelitian di bidang teknik nampaknya akan menuju pada
tujuan untuk melakukan peningkatan efisiensi sistem, penghematan energi dan sumber daya
serta penemuan material baru yang ramah lingkungan.
Dengan semangat meningkatkan pemanfaatan teknologi untuk kesejahteraan
kehidupan masyarakat, dan bertepatan dengan Hari Pendidikan Tinggi Teknik ke-67 Fakultas
Teknik, Universitas Gadjah Mada. Kami, Badan Pembina Penelitian Fakultas Teknik
Universitas Gadjah Mada menyelenggarakan seminar tahunan. Seminar dengan judul “Annual
Engineering Seminar” mengambil tema “Toward Sustainable Engineering”. Seminar ini akan
mempresentasikan beberapa penelitian dosen-dosen di lingkungan Fakultas Teknik – UGM,
serta beberapa peneliti dari berbagai perguruan tinggi teknik di Indonesia.
Makalah-makalah yang dipresentasikan pada “Annual Engineering Seminar”
dikumpulkan dalam buku prosiding ini. Topik-topik makalah akan dikelompokkan menjadi
empat klaster yaitu Klaster Material, Struktur dan Manufaktur; Klaster Energi, Perpindahan
Massa dan Proses; Klaster Instrumentasi, Informatika dan Sistem; Klaster Kebumian,
Perencanaan dan Lingkungan.
Mewakili panitia, kami berharap buku prosiding ini bisa memberikan manfaat bagi
perkembangan teknologi, utamanya untuk kepentingan peningkatan kesejahteraan masyarakat
Indonesia.
Ketua Panitia Seminar
SUSUNAN PANITIA
Panitia Pengarah
1.
Prof. Ir. Panut Mulyono, M.Eng., D.Eng. (Dekan FT, UGM)
2.
Ir. Muhammad Waziz Wildan, M.Sc., Ph.D. (Wakil Dekan Bid. Akademik dan
Penjaminan Mutu FT, UGM)
3.
Prof. Dr. Ir. Bambang Agus Kironoto (Wakil Dekan Bid. Administrasi Keuangan dan
SDM FT, UGM)
4.
Ir. Lukito Edi Nugroho, M.Sc., Ph.D. (Wakil Dekan Bid. Kemahasiswaan, Penelitian
dan Kerjasama FT, UGM)
Panitia Pelaksana
1.
Dr.Eng. Muh Arif Wibisono, ST., MT.
2.
Dr.Eng. F. Danang Wijaya, ST., MT.
3.
Ali Awaludin, ST., M.Eng., Ph.D.
4.
Dr. Ir. T. Aris Sunantyo, M.Sc.
5.
Dr. Ir. Aswati Mindaryani, M.Sc.
6.
Dr.-Ing. Awang N. I. Wardana, ST., M.Sc.
7.
Diananta Pramitasari, ST., M.Eng., Ph.D.
8.
Ir. Djoko Wintolo, DEA.
Mitra Bestari
1.
Dr. Ir. T. Aris Sunantyo, M.Sc.
2.
Prof. Ir. Rochmadi, SU., Ph.D.
3.
Prof. Ir. I Made Bendiyasa, M.Sc., Ph.D.
4.
Dr. Ir. Aswati Mindaryani, M.Sc.
5.
Teuku Faisal Fathani, ST., MT., Ph.D.
6.
Prof. Dr. Ir. Bambang Agus Kironoto
7.
Ali Awaludin, ST., M.Eng., Ph.D.
8.
Dr. Ir. I Wayan Warmada
9.
Ir. Djoko Wintolo, DEA
10. Dr.-Ing. Ir. Sihana
11. Dr.-Ing. Awang N. I. Wardana, ST., M.Sc.
12. Prof. Dr. Ir. Indarto, DEA.
13. Prof. Dr.-Ing. Ir. Harwin Saptoadi, MSE.
14. Dr.Eng. Muh Arif Wibisono, ST., MT.
15. Prof. Ir. Bakti Setiawan, M.A., Ph.D.
16. Prof. Ir. Sudaryono, M.Eng., Ph.D.
17. Diananta Pramitasari, ST., M.Eng., Ph.D.
18. Dr.Eng. Suharyanto, ST., M.Eng.
DAFTAR ISI
A
KLASTER STRUKTUR, MATERIAL DAN MANUFAKTUR
1
Pengaruh Perubahan Kadar Air Tanah Terhadap Parameter Kekuatan Tanah
Lempung
Agus Darmawan Adi
A - 1
2
Sifat Mekanik Beton dengan Penggunaan Epoxy (EPS) sebagai Subtitusi
Parsial Pasir Alam dalam Campuran Material Beton
Agus Setiawan
A - 7
3
Prediksi Kekuatan Lateral Sambungan Kayu Menggunakan Alat Sambung
Pasak Kayu dan Bambu
(Prediction of Lateral Resistance of Timber Joints with Wood and Bamboo
Dowel-Type Fasteners)
Ali Awaludin, Niken Palaeowati dan Septian Hariadi
A - 13
4
Kajian Kemampuan Filter Beton Pasir dalam Menurunkan Mineral Lempung
dalam Air Sungai
(Study of Concrete Sand Filter
Performance
for Removing Clay Mineral in
River Water)
Budi Kamulyan, Fatchan Nurrochmad, Radianta Triatmadja dan Sunjoto
A - 19
5
Karakterisasi Sifat Akustik Jalinan Serat Alam
Faridah dan Sentagi Sesotya Utami
A - 25
6
Kajian Modulus Reaksi Tanah Dasar Oleh Pengaruh Pemasangan Tiang pada
Pasir
Hary Christady Hardiyatmo
A - 32
7
Aplikasi
Berbagai
Damping
Layer pada
Resonator
Sintetis untuk
Mendapatkan Kualitas Suara Resonator Bambo
(Application of Various Damping Layer on Synthetic Resonator to Obtain
Sound Quality of Bamboo Resonator)
I Made Miasa dan Teguh Pudji Purwanto
A - 38
8
Sifat Mekanika Tarik Sejajar Serat Bilah Bambu Laminasi Petung
(Dendrocalamus Asper)
Diuji Berdasarkan ISO 22157
Inggar Septhia Irawati, Ashar Saputra dan Bambang Suhendro
A - 42
9
Menurunkan Cacat Pecok pada Door-Assy Inner Outer Engine Hood Pada
Shell Part Line A89B di PT XYZ
Iwan Tutuka Pambudi dan Khilmy Hidayat
A - 49
10 Perilaku Lentur Balok Komposit Castellated Bukaan Heksagonal dengan
Selimut Mortar
J. A. Pribadi, A. Aminullah dan D. Sulistyo
11 Pembuatan Piston Secara Metalurgi Serbuk Dari Bahan Aluminium Matrix
Composite Berpenguat Abu Terbang
Janu Pardadi dan Subarmono
A - 63
12 Perilaku Geser Balok Komposit
Castellated
Bukaan Heksagonal dengan
Selimut Mortar
Muslikh, A. Aminullah dan D. A. Pradipta
A - 67
13
Pengembangan Framework dan Model Kuantitatif untuk Memonitor
Kemajuan Proyek dengan Pendekatan Bayesian Networks
Nur Mayke Eka Normasari dan Budi Hartono
A - 72
14 Karakteristik Material Pengisi pada Struktur Batu Candi Siwa, Prambanan
Rifa’i Ahmad
A - 78
15 Pengaruh Suhu dan Kadar Solven terhadap Ekstraksi Enzim Papain dari
Getah Pepaya
Sang Kompiang Wirawan, Agus Prasetya dan Herianto
A - 83
16 Pengaruh Kadar Resin Pada Sifat Fisik Dan Mekanik Beton Resin
(Effect of Resin Content to the Physical and Mechanical Properties of Resin
Concrete)
Saputra Ashar, Syukroni, A. dan Putra, K.A.
A - 91
17
Desain konektor elemen struktur dalam keterpaduan dengan
knock-down and
collapsible system shelter
berbentuk
icosahedron
berbahan kayu atau bambu
di Yogyakarta
Soeleman Saragih dan Mario Lionar
A - 97
18
Pengaruh faktor inovasi pada kesuksesan produk
Subagyo, A.Y. Masura,dan F. Trapsilawati
A - 103
19 Karakteristik Panel Dinding Beton Ringan
Styrofoam
(Characteristics of Lightweight Concrete Styrofoam Wall Panel)
Suprapto Siswosukarto
A - 109
20 Kinetika Esterifikasi Asam Stearat dengan Methanol
Suprihastuti Sri Rahayu dan Sofiyah
A - 116
21 Studi Pemisahan Molibdenum dengan Metode Elektrolisis
Susetyo Hario Putero, Mondjo dan Haryono Budi Santosa
A - 123
22 Ekstraksi Minyak Bekatul dengan Menggunakan Limonen sebagai Solven
Ramah Lingkungan
Teguh Ariyanto, Imam Prasetyo dan Ragaguci
A - 127
23 Pengaruh Suhu dan Waktu sintering pada kualitas gelas keramik borosilikat
berbasis bahan local
(Impact of temperature and sintering time on the quality borosilicate glass
ceramics made from local material)
Widya Rosita dan Ferdiansjah
A - 132
2
Absorpsi CO2 dari Biogas dengan Larutan Abu Batang Pisang dalam Rangka
Persiapan untuk Pembangkit Tenaga Listrik
Aswati Mindaryani dan M.Arif Wibisono
B - 6
3
Analisis Operasi Paralel Generator Induksi Penguatan Sendiri
F. Danang Wijaya, Yusuf Susilo W, Kevin Dito G dan M Isnaeni BS
B - 12
4
Pengaruh Komposisi dan Suhu Pirolisis Terhadap Sifat-Sifat Briket Biocoal
dari Batubara dan Cangkang Kelapa
Ahmad T. Yuliansyah dan Muslikhin Hidayat
B - 18
5
Pengujian Kinerja Turbin Angin Horisontal dengan Penambahan Selubung
Dengan Metode Eksperimen di Kendaraan Roda Empat
Ridway Balaka Aditya Rachman Jenny Delly Kadir
B - 23
6
Studi Eksperimental Pengaruh Penambahan Solution Preheater Terhadap
Kinerja Mesin Refrigerasi Sistem Absorpsi Dengan Sumber Energi Panas
Bumi
Suhanan , Prajitno dan R. Kiay Demak.
B - 27
7
Karakterisasi Mekanis Lapisan Hard-Chrome Elektroplating pada Permukaan
Baja Tahan Karat AISI 410
Viktor Malau dan Soekrisno
B - 33
C. KLASTER INSTRUMENTASI, INFORMATIKA DAN SISTEM
1
Pengaruh Perubahan
Digital Elevation Model
(DEM) dalam Simulasi
Banjir Bandang di Kali Putih, Kabupaten Jember, Tahun 2006,
Menggunakan SIMLAR V.1.0
Adam Pamudji Rahardjo dan Argitalia F.K
C - 1
2
Optimasi Penjadwalan Kereta Api Jalur Selatan Pulau Jawa Untuk Minimasi
Delay
Agus Darmawan, Loretta Ollich dan Herianto
C - 7
3
Penerapan Power Meter Berbasis Web-Site pada Panel Utama Distribusi
Tegangan Rendah
Agus Sofwan S. Triatmodjo D dan A.Priyono
C - 13
4
Teknik Penambangan Data untuk Membangun Model Simulator Informasi
Geospasial berbasis Peta Historis
Ahmad Zuhdi, Aniati Murni dan Heru Suhartanto
C - 19
5
Implementasi Penginterpolasi Linear pada Pengestimasi Kanal Sistem OFDM
Budi Setiyanto dan Mulyana
C - 24
6
Pengembangan Model Layanan Angkutan Perdesaan
Dewanti
C - 31
7
Membangun Interoperabilitas Data Spasial untuk Pemenuhan Kebutuhan
Pengendalian Pertanahan di Kabupaten Sleman
Diyono dan Subaryono
C - 37
8
Evaluasi Kekuatan Geometri Jaring Pemantau Deformasi Horizontal Candi
Borobudur
Dwi Lestari dan Nurrohmat Widjajanti
C - 42
9
Klasifikasi Pola Batik Berbasis Ekstraksi Ciri Eigenimage
Indah Soesanti dan Thomas Sri Widodo
C - 49
10
Pemodelan Pola Perilaku
Perjalanan Sebelum Keberangkatan Kerja
Muhammad Zudhy Irawan dan Arumdyah Widiati
11 Pengembangan Model Tutoring Policy untuk Memaksimalkan Student
Learning dengan Menggunakan Pendekatan Analisis Keputusan
Nur Aini Masruroh, Mifthafirsty Annisa Cesarysti dan
Muhammad
Kusumawan Herliansyah
C - 61
12 Analisis Penerapan Interface X2 saat Proses Handover pada Teknologi LTE
Patrieca Eka Risty dan Uke Kurniawan Usman
C - 67
13 Pokayoke Control System Design using Programmable Logic Controller
(PLC) on Station Final Check Propeller Shaft
Syahril Ardi, Lin Prasetyani dan Reza Guntur Budianto
C - 74
D. KLASTER KEBUMIAN, PERENCANAAN DAN LINGKUNGAN
1
Mineralisasi Emas di Gunung Gupit, Magelang, Jawa Tengah: Sebuah
Penemuan Baru Prospek Emas Tipe Epitermal Sulfidasi Tinggi Pada
Rangkaian Pegunungan Kulon Progo-Menoreh
Arifudin Idrus, I Wayan Warmada dan Resty Intan Putri
D - 1
2
Identifikasi Posisi Matahari Saat Terbit Fajar Shadiq
Djawahir Fahrurrazi dan Bambang Kun Cahyono
D - 8
3
Klasifikasi Digital Berdasar Intensitas Pantulan Data Lidar
Djurdjani dan Istarno
D - 14
4
Prosentase Dan Bentuk Kerusakan Elemen Konstruksi Bangunan Kayu
Sebagai Dasar Restorasi (Studi Kasus: Bangunan Kayu Bangsal Trajumas dan
Rumah Tradisional Kudus)
Eugenius Pradipto dan Dimas Wihardyanto
D - 21
5
Analisis Prioritas Pemeliharaan Jaringan Irigasi Beberapa Daerah Irigasi
Lintas Kabupaten Sleman-Bantul
(Analysis of Maintenance Priority of Irrigation Infrastructure of Command
Areas in Kabupaten Sleman-Bantul)
Endita Prima Ari Pratiwi dan Fatchan Nurrochmad
D - 26
6
Kombinasi Fotogrametri Terestris dengan Fotogrametri Udara untuk
Pembuatan Model Bangunan Virtual 3D
Harintaka dan Christine Noegroho Kartini
D - 32
7
Ratio Abstraksi Awal Metode SCS-CN untuk Perhitungan Volume Limpasan
Joko Sujono
D - 39
8
Konsolidasi Tanah Oleh Pengembang Perumahan Di kabupaten Sleman
Prijono Nugroho D., Untung R., Ratih P.P. dan Irsyad Adhi W.H
D - 43
9
Pembuatan Model Analisis Spasial untuk Memetakan Daerah Tanah Longsor
Menggunakan DEM dan Citra Satelit
Purnama Budi Santosa dan Aryono Prihandito
D - 50
10
Evaluasi Status Mutu Air di Sungai Gadjah Wong dengan Indeks Kualitas Air
(The Evaluation of Water Quality Status in Gadjah Wong Stream by Water
Quality Index)
12 Kontribusi Banjir dari Kampus UGM Terhadap Wilayah Kota Yogyakarta
(Contribution of Flood from UGM Campus to Yogyakarta Municipality)
Sunjoto
D - 69
13 Pendefinisian Jaring Kerangka Geodetik Aktif yang dikelola oleh BPN RI:
Studi Kasus Kanwil DIY BPN RI
T. Aris Sunantyo dan Slamet Basuki
D - 75
14 Pemetaan KADASTRAL untuk Pembebasan Tanah pada Proyek Normalisasi
Kali Putih Kabupaten Magelang
Untung Rahardjo, Prijono Nugroho D. dan Binar Rona Nugraha
D - 82
15 KajianKadar Batas Optimum (Optimum Cut-off Grade) pada Penambangan
Nikel Laterit denganPenjualan dalam Bentuk Material Bijih Mentah
Wahyu Sasongko, Arifudin Idrus dan Lediyantje Lintjewas
D - 89
16 Kajian Perumahan Layak Anak di Kecamatan Depok, Kabupaten Sleman
Widyasari Her Nugrahandika dan Isti Hidayati
D - 93
17 Analisis Pergeseran Kerangka Kontrol Di Sekitar Waduk Sermo, Kulonprogo
Yulaikhah dan Parseno
D - 103
18 Eksistensi Konsep Natah pada Tata Ruang Rumah Tinggal Orang Bali di
Yogyakarta
Ahmad Saifullah Malangyudo dan T.Yoyok Wahyu Subroto
Studi Eksperimental Pengaruh Penambahan
Solution Preheater
Terhadap
Kinerja Mesin Refrigerasi Sistem Absorpsi
dengan Sumber Energi Panas Bumi
Suhanan
a*, Prajitno
adan R. Kiay Demak
b.aJurusan Teknik Mesin dan Industri, Fak. Teknik. Universitas Gadjah Mada
Jl. Grafika No.2. Yogyakarta 55528 Indonesia
b
Program Studi S2 Jurusan Teknik Mesin dan Industri, Fak. Teknik. Universitas Gadjah Mada Jl. Grafika No.2. Yogyakarta 55528 Indonesia
Email :suhanan@ugm.ac.id
Abstract
Absorption refrigeration system is a heat driven refrigeration system, therefore this system is highly dependent on the availibility of heat sourses. Indonesia has many geothermal resources such as hot springs, sometimes the rate of flow from high temperature hot spring is not sufficient whereas in the same location there is another hot spring with lower temperature whis is potential to drive absorption refrigeration system. Therefore in this ressearch we conduct experiments by utilizing two hot water sources, the secondary hot water sources (medium temperature) is used to heat the solution preheater and the primary hot water sources (high temperature) is used to heat the generator. In this experiments we compared the performances of absorption refrigeration system with solution preheater and without solution preheater.
This experiments is conduct with a water-lithium bromide absorption system which is utilizing two hot water sources in different temperature. The secondary hot water source is used to heat rich solution which flow in a single pass anulus heat exchanger (solution preheater) before the solution entered generator. In this experiments we use a solution preheater in 1 meter length and the secondary hot water sources is vary from 55oC to 70oC.
The simulation from previous experimental data shows that utilization of solution preheater can reduce generator heat load from 7% to 19% compared to normal generator heat load, and there is no significant difference of COP from both trial condition. From this result it is posible to develop a system of absorption refrigeration machine with greater cooling load in the same hot water sources.
Keywords:refrigeration, absorption systems, H20-LiBr, Geothermal, Solution Preheater.
1. Pendahuluan
Indonesia sebagai Negara kepulauan yang terletak pada garis cincin api dunia mempunyai banyak gunung berapi yang aktif dan juga mempunyai banyak potensi sumber panas bumi, menurut badan geologi Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral, Indonesia mempunyai potensi panas bumi sekitar 27.441 MW atau sekitar 40% dari total cadangan panas bumi dunia. Lokasi panas bumi umumnya terdiri dari beberapa manifestasi seperti fumarol, kolam lumpur, mata air panas, geyser dan lain sebagainya. Pengamatan di beberapa lokasi di Indonesia menunjukan bahwa terdapat beberapa sumber air panas yang memiliki temperatur cukup tinggi dengan kisaran 60oC - 100
o
C [1,2,3], dimana temperatur air panas tersebut potensial untuk menjalankan mesin refrigerasi sistem absorpsi.
Mesin refrigerasi sistem absorpsi/Absorption refrigeration system(ARS) adalah mesin refrigerasi yang bekerja dengan memanfaatkan panas/ kalor. Mesin refrigerasi sistem absorpsi menjadi menarik secara ekonomis apabila terdapat sumber panas murah / cuma-cuma dengan temperatur 50-200oC, contohnya sumber panas alternatif seperti panas sisa, panas matahari, geothermal [4]. Terdapat beberapa penelitian yang memanfaatkann energi panas bumi untuk menjalankan mesin refrigerasi sistem absorpsi seperti yang telah dilakukan oleh
peneliti sebelumnya [5,6,7], .0dimana energi panas bumi berpotensi untuk menjalankan mesin refrigerasi sistem absorpsi untuk berbagai kebutuhan seperti penyimpanan sayuran dan buah, refrigerator, dan proses pencairan hidrogen
Mesin refrigrasi sistem absorpsi secara utama dijalankan oleh panas (heat driven) sehingga kinerja dari mesin refrigerasi sistem absorpsi sangat dipengaruhi oleh potensi panas yang dimanfaatkan dalam menjalankan sistem. Umumnya manifestasi panas bumi yang terdapat di lokasi panas bumi terdiri dari beberapa sumber mata air panas, dan terkadang debit air panas dengan temperatur tinggi yang tersedia di lokasi panas bumi tidak cukup besar, sedangkan di lokasi tersebut terdapat juga mata air panas lain dengan temperatur yang lebih rendah akan tetapi masih potensial untuk dimanfaatkan sebagai sumber air sekunder dalam mengoperasikan mesin refrigerasi sistem absorpsi.
Oleh karena itu pada penelitian ini peneliti melakukan eksperimen dengan memanfaatkan dua sumber air panas geothermal
exchanger yang selanjutnya disebut dengan
solution preheater (SPH). Penambahan Solution Heat Exchanger (SHE) dan Refrigerant Heat Exchanger (RHE) yang berfungsi untuk menyerap energi yang tersimpan di dalam sistem dapat meningkatkan COP sebesar 44% untuk SHE dan 2,8% untuk RHE [8]
.
Penelitian ini akan membandingkan kinerja dari kedua macam kondisi (dengan dan tanpa menggunakan solution preheater) pada berbagai variasi temperatur air panas.2. Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh penambahan solution preheater terhadap kinerja mesin refrigerasi sistem absorpsi dan mengetahui kondisi operasional yang optimal untuk potensi sumber panas yang ada.
Dari penelitian ini diharapkan dapat mengetahui seberapa besar pengaruh pemanfaatan
solution preheater dalam mengurangi beban panas yang masuk pada generator, sehingga dengan memanfaatkan dua sumber air panas tersebut dapat dibangun sistem refrigerasi dengan daya yang lebih besar menggunakan potensi sumber air panas yang ada.
3. Metodologi Penelitian
Siklus Absorpsi
Proses inti pada siklus absorpsi adalah pada proses asbsorpsi dan desorpsi dari refrigeran. Siklus ini mempunyai lima komponen utama seperti terlihat pada Gambar 1 yaitu Generator, Kondensor, Evaporator,AbsorberdanSolution Heat Exchanger (SHE).
Pada Generator terjadi proses desorpsi dimana refrigeran akan menguap dari water-lithium bromide solution(1), sedangkan weak solution(9) akan mengalir turun menuju solution heat exchanger (SHE). Selanjutnya uap refrigeran akan terkondensasi pada kondensor sehingga berubah fasa menjadi cair (2), cairan refrigeran tersebut akan diekspansikan pada katup ekspansi sehingga temperaturnya akan turun (3) dan masuk ke evaporator. Cairan refrigeran didalam evaporator akan menyerap beban kalor pada evaporator (Qe) sehingga menguap (4) dan terabsorpsi pada
absorber. Di dalam absorber weak solution yang mengalir dari SHE (11) akan menyerap uap air (4) dari evaporator sehingga menjadi rich solution(5) yang selanjutnya akan disirkulasikan oleh pompa menuju SHE (6), pada SHE panas sisa dari weak solution akan diserap oleh rich solution sehingga efisiensi dari siklus absorpsi dapat ditingkatkan.
Siklus Absorpsi dengan Solution Preheater (SPH)
Siklus absorpsi dengan solution preheater, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2, sama dengan siklus absorpsi pada umumnya, perbedaan dari siklus ini adalah dengan ditambahkannya sebuah heat exchanger sebelum memasuki generator, heat exchanger ini akan berfungsi sebagai solution preheater (SPH) yang berfungsi untuk memanaskan rich solution dengan memanfaatkan sumber air panas sekunder yang bertemperatur lebih rendah dari sumber air panas primer yang memanaskan generator.
Analisa Termodinamika pada Siklus Absorpsi Evaporator
Kesetimbangan energi pada evaporator
)
Kesetimbangan massa pada absorber
5
Kesetimbangan energi pada absorber
)
.(
8' 77
h
h
m
Q
SPH
(3.5) Coefficient of Performance ( COP )
g
Gambar 2. Skema Siklus Absorpsi denganSolution Preheater (SPH).
COP dengan solution preheater
(2.2)
Peralatan eksperimen dalam pengujian ini dirancang menggunakan desain dari Kalogirou [9] dengan melakukan modifikasi berupa penambahan sebuah heat exchanger yang berfungsi sebagai
solution preheater.
Solution preheaterdalam ekperimen ini berupa
single pass anulus heat exchangerdengan dimensi
anulus(Panjang: 1000 mm; Di : 14.1 mm; Do: 15.8
mm) dan dimensitube(Panjang: 1100 mm;Di: 8.1 mm Do: 9.52 mm)
Gambar 3. Peralatan eksperimen
Alat pengukuran
Dalam eksperimen ini dilakukan pengukuran temperatur di setiap titik pengamatan. Temperatur diukur menggunakan termokopel tipe K yang terhubung dengan sebuah data logger yang terkoneksi ke komputer, pengukuran temperatur dilakukan secara otomatis setiap 30 detik.
Laju aliran fluida pada sistem diukur dengan menggunakanflowmetertiperotameterpada 8 titik pengamatan yaitu pada aliran refrigeran, weak solution, rich solution, generator, solution preheater, evaporator, kondensor danabsorber.
Tekanan diukur pada tekanan tinggi (kondensor) dan tekanan rendah (evaporator) menggunakan
vacuum pressure gauge.
Fluida kerja
Pengujian ini menggunakan H20-LiBr solution
dengan konsentrasi 50% sebanyak 5,5 liter.
Metodologi Penelitian
Penelitian ini dilakukan dalam tiga tahap:
1. Percobaan pengujian sistem absorpsi dengan siklus normal (tanpa menggunakan SPH) untuk mengetahui unjuk kerja dan kondisi operasional dalam sistem terebut. 2. Pengujian unjuk kerja dari solution
lpm untuk mendapatkan nilai T dari setiap variasi temperatur.
3. dari kedua data pengujian diatas dilakukan simulasi untuk mendapatkan unjuk kerja teoritis pada sistem absorpsi yang menggunakan SPH dengan variasi temperatur masuk SPH (550C -700C ). 4. Hasil dan Pembahasan
Data dari hasil pengujian sistem absorpsi dengan siklus normal (tanpa menggunakan SPH) dapat dilihat pada tabel 1, dan data dari pengujian unjuk kerja dari solution preheater (SPH) dengan variasi temperatur masuk SPH (550C-700C) dapat dilihat pada tabel 2.
Tabel 1. Hasil pengujian sistem absorpsi dengan siklus normal (tanpa penggunaan SPH)
Tabel 2. Hasil pengujian unjuk kerjasolution preheater (SPH)
Dari kedua data diatas selanjutnyaT pada tabel
Tabel 3. Data simulasi untuk temperatur dan entalpi pada setiap titik pengamatan.
Data entalpi dari tabel 3 selanjutnya digunakan untuk menghitung beban kalor pada generator, kondensor, evaporator, absorber dan solution preheater.
Tabel 4. Hasil simulasi beban kalor pada komponen utama dari sistem untuk setiap kondisi operasional.
Pada tabel 4 ditampilkan hasil simulasi untuk nilai beban kalor pada generator, kondensor, evaporator, absorber dan solution preheater serta COP untuk setiap kondisi operasional.
terdapat selisih COP sebesar 0,02. Hal ini lebih disebabkan karena adanya heat loss yang terjadi dari titik 7 ke titik 8 sehingga terjadi penurunan temperatur dari 50.3 oC ke 49.26 oC sehingga menyebabkan nilai COP pada kondisi tanpa SPH lebih kecil daripada kondisi dengan penggunaan SPH.
Hubungan beban kalor terhadap kondisi operasional ditunjukkan pada Gambar 5. Terlihat pada grafik bahwa beban kalor pada generator (Qg) cenderung menurun seiring dengan naiknya beban kalor pada SPH, sehingga total heat input (Qin) yang masuk kedalam sistem cenderung tetap.
Gambar 5. Hubungan beban kalor terhadap kondisi operasional.
Persentase pemanfaatan SPH pada setiap kondisi operasional ditunjukkan dalam Tabel 5 dan Gambar 6. Pada tabel 5 dan gambar 6 terlihat bahwa semakin tinggi temperatur air yang masuk kesolution preheaterakan berbanding lurus dengan persentase pemanfaatan SPH.
Dimana terlihat pada Tsph = 55 0C persentase pemanfaatan SPH hanya sebesar 7,5% dari total kebeutuhanheat inputpada sistem, sedangkan pada Tsph = 70 0C persentase pemanfaatan SPH dapat mencapai 19,6% dari total heat input yang dibutuhkan oleh sistem.
Tabel 5. Persentase pemanfaatan SPH pada setiap kondisi operasional
Gambar 6. Hubungan Tsph terhadap persentase pemanfaatan SPH.
Gambar 7 menunjukkan perubahan temperatur evaporator terhadap waktu untuk kondisi tanpa beban.
Gambar 6. Grafik Temperatur evaporator terhadap waktu dalam kondisi tanpa beban
Pengujian selama 107 menit menunjukan bahwa temperatur evaporator terus turun seiring dengan lamanya waktu operasi, seperti terlihat pada gambar bahwa temperatur terendah yang dapat dicapai adalah 88 0C pada waktu 105 menit, pada grafik terlihat beberapa peningkatan temperatur evaporator seperti pada menit 66 -70 dan 90-95, hal ini disebabkan pada saat operasi refrigeran yang tertumpuk pada evaporator dialirkan ke absorber melalui jalur by pass dan mengakibatkan temperatur evaporator mengalami kenaikan.
5. Kesimpulan
Dari beberapa analisa di atas dapat diambil kesimpulan bahwa:
1. Penggunaan SPH tidak menghasilkan peningkatan COP yang signifikan terhadap sistem
3. Apabila terdapat dua sumber air panas dengan temperatur yang berbeda pada sumber air panas geothermal maka memungkinkan untuk memanfaatkan kedua sumber air panas tersebut sehingga dapat menghasilkan daya refrigerasi yang lebih besar daripada hanya menggunakan sebuah sumber air panas saja.
Daftar Pustaka
[1] Poorter, R. P. E. Varekamp, J. C. Sriwana, T. Van Bergen, M. J. Erfan, R. D. Suharyono, K. Wirakusumah, A. D. and Vroon, P. Z., 1989,
Geochemistry of hot spring and fumarolic gases from the Banda Arc, Netherland Journal of Sea Ressearch,24 (2/3), 323:331.
[2] Marini, L. and Susangkyono, A., 1999, Fluid geochemistry of Ambon Island (Indonesia), Geothermics, 28, 189-204.
[3] Sundhoro, H. , Kasbani, Sulaeman, B. dan Rustama, I., 2006, Geologi dan geokimia panas bumi daerah Songa-Wayau, Halmahera Selatan, Provinsi Maluku Utara, Proceeding Pemaparan hasil-hasil dan kegiatan lapangan dan non lapangan
[4] Kececiler, A., Acar, H.I. and Dogan, A., 1999, Thermodynamic analysis of the absorption refrigeration system with geothermal energy: an experimental study, Energy conversion and management, 41, 37-48
[5] Best, R. Heard, C. L. Fernandez, H. and Holland, F.A., 1990, Developments in geothermal energy in Mexico – Part twenty-six: experimental assessment of an ammonia/water absorption cooler operating on low enthalpy geothermal energy, Heat Recovery Systems & CHP, 10(1), 61-70. [6] Ayala, R. Frias, J. L. Lam, L. Heard, C.L. and
Holland, F. A., 1993, Experimental assessment of an ammonia/lithium nitrate absorption cooler operated on low temperature geothermal energy, Heat Recovery Systems & CHP, 14 (4), pp. 437-446.
[7] Yilmaz, C., Kanoglu, M., Bolatturk, A. and Gadalla, M., 2011, Economics of hydrogen production and liquefaction by geothermal energy, International journal of hydrogen energy , XXX, 1-12.
[8] Kaynakli, O. and Kilic, M., 2007, Theoritical study on the effect of operating conditions on performance of absorption refrigeration system, Energy conversion and management, 48, 599-607.
