pengembangan desain dan pengoperasian alat produksi gas ... · efektif gas metana dan jumlah kalor...
Post on 15-Mar-2019
227 Views
Preview:
TRANSCRIPT
TUGAS AKHIR
PENGEMBANGAN DESAIN DAN PENGOPERASIAN ALAT PRODUKSI GAS METANA DARI
PEMBAKARAN SAMPAH ORGANIK
Disusun oleh :
NAMA : RISKI NUGROHO
NIM : D200090066
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2013
ii
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul :
Pengembangan Desain dan Pengoperasian Alat Produksi Gas
Metana dari Pembakaran Sampah Organik
Yang dibuat untuk memenuhi sebagai syarat memperoleh derajat sarjan
S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta, sejauh yang saya ketahu bukan merupakan
tiruan atau duplikasi dari skripsi yang sudah dipublikasikan atau pernah
dipakai untuk mendapat gelar kesarjanaan di lingkungan Universitas
Muhammadiyah Surakarta atau instansi manapun, kecuali bagian yang
sumber informasinya saya cantumkan sebagaimana mestinaya.
Surakarta, September 2013
Yang Menyatakan,
Riski Nugroho
iii
HALAMAN PERSETUJUAN
Tugas Akhir berjudul “PENGEMBANGAN DESAIN DAN
PENGOPERASIAN ALAT PRODUKSI GAS METANA DARI SAMPAH
ORGANIK”, telah disetujui oleh pembimbing dan diterima untuk
memenuhi sebagai persyaratan memperoleh derajat S1 pada Jurusan
Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta
Dipersiapkan oleh :
Nama : RISKI NUGROHO
NIM : D200 900 066
Disetujui pada
Hari :
Tanggal :
Pembimbing Utama Pembimbing Pendamping
Sartono Putro, Ir., MT. Tri Tjahjono, Ir., MT.
iv
HALAMAN PENGESAHAN
Tugas Akhir berjudul “PENGEMBANGAN DESAIN DAN
PENGOPERASIAN ALAT PRODUKSI GAS METANA DARI
PEMBAKARAN SAMPAH ORGANIK” , telah dipertahankan dihadapan
Tim Penguji dan telah dinyatakan sah untuk memenuhi sebagian syarat
memperoleh gelar sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Dipersiapkan oleh :
Nama : RISKI NUGROHO
NIM : D200 900 066
Disahkan pada
Hari :
Tanggal :
Tim Penguji :
Ketua : Sartono Putro, Ir., MT. ………………………
Anggota 1 : Tri Tjahjono, Ir., MT. ………………………
Anggota 2 : Amin Sulistyanto, ST. ………………………
Dekan , Ketua Jurusan,
Agus Riyanto, Ir., MT. Sartono Putro, Ir., MT.
vi
MOTTO
Sesungguhnya Allah tidak akan mengubah keadaan suatu kaum sebelum
mereka mengubah keadaan diri mereka sendiri.
( Ar-Ra’du : 11 )
Kebajikan apapun yang kamu peroleh adalah dari sisi Allah, dan
keburukan apapun yang menimpamu, itu dari kesalahan dirimu sendiri.
(An-Nisa : 79)
Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan
( QS. Al Insyirah: 6)
Jenius adalah 1 % inspirasi dan 99 % keringat. Tidak ada yang dapat menggantikan kerja keras
(Thomas Alfa Edison)
vii
PERSEMBAHAN
Alhamdulillah dengan segenap cinta dan kasih sayang, melalui
coretan yang penuh arti, kupersembahkan karya sederhana ini teruntuk :
1. Ayah dan ibunda tercinta atas kasih sayang, cinta, doa dan kesabaran
dalam membimbing dan mengarahkanku tanpa henti. Jasa dan
pengorbanan kalian tak akan pernah ananda lupakan.
2. Bapak Sartono Putro, Ir., MT, terima kasih atas kesabaran dan
bimbingannya sehingga laporan ini dapat terselesaikan.
3. Bapak Tri Tjahjono, Ir., MT, terima kasih atas saran dan masukan yang
membangun.
4. Kakakku Vicky Hendra Kurniawan, S.E tersayang, terima kasih atas
motivasi dan benang-benang pemikiran yang bersikap dewasa.
5. Sahabat - sahabatku terima kasih atas doamu dan dukunganmu.
6. Teman-teman seperjuanganku Teknik Mesin angkatan terima kasih
untuk waktu dan kenangan yang telah kalian berikan.
7. Almamaterku
viii
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr.Wb
Syukur alhamdulillah, penulis panjatkan kehadirat Allah SWT
atas berkat dan rahmat-Nya sehingga penyusunan laporan penelitian ini
dapat terselesaikan. Tugas akhir dengan judul ”Pengembangan Desain
dan Pengoperasian Alat Produksi Gas Metana dari Pem bakaran
Sampah Organik”, dapat terselesaikan atas dukungan dari berbagai
pihak. Untuk itu pada kesempatan ini, penulis dengan segala ketulusan
dan keikhlasan hati ingin menyampaikan rasa terima kasih dan
penghargaan yang sebesar-besarnya kepada:
1. Bapak Ir. Agus Riyanto, MT., selaku Dekan I Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
2. Bapak Ir. Sartono Putro, MT., selaku Ketua Jurusan Teknik
Mesin, sekaligus menjadi pembimbing utama dalam
penyusunan skripsi yang dengan kesabaran telah memberikan
pengarahan dan bimbingan sehingga penyusunan Tugas Akhir
ini dapat terselesaikan.
3. Bapak Ir. Tri Tjahjono, MT., selaku pembimbing pendamping dalam
penyusunan skripsi ini, yang dengan kesabaran telah memberikan
petunjuk dan saran dalam penyusunan Tugas Akhir ini.
ix
4. Bapak Ir. Pramuko Ilmu Purbo, MT., selaku pembimbing akademik
yang dengan kesabaran telah memberikan pengarahan dan
nasehat selama masa perkuliahan.
5. Kedua orang tua dan keluargaku yang telah memberikan segalanya
sampai Tugas Akhir ini terselesaikan.
6. Seluruh pihak yang secara langsung maupun tidak langsung
membantu kelancaran penulis dalam menyelesaikan skripsi ini
Penulis menyadari dalam penyusunan Tugas Akhir ini masih jauh
dari sempurna. Oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun
senantiasa penulis harapkan.
Wassalamu’alaikum Wr.Wb
Surakarta, September 2013
penulis
x
Pengembangan Desain dan Pengoperasian Alat Produksi Gas Metana Dari Pembakaran Sampah Organik
Riski Nugroho, Sartono Putro, Tri Tjahjono Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta
Jl. A. Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartasuro e-mail: rhiezkhai@yahoo.com
ABSTRAKSI
Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan desain dan pengoperasian alat produksi gas metana dari sampah organik dengan cara dibakar sehingga desain ini dapat menutup kelemahan desain alat terdahulu serta mengetahui pengaruh pengadukan terhadap waktu nyala efektif gas metana dan jumlah kalor pendidihan air menggunakan bahan organik sekam padi, jerami dan sampah campuran daun basah dan kering.
Alat produksi gas metana dalam penelitian ini dilengkapi dengan pengaduk yang terletak ditutup reaktor sehingga dalam proses pengadukannya tidak perlu membuka tutup reaktor pembakaran. Pembentukan gas menggunakan jenis thermal process gasification dan reaktor pembakaran menggunakan jenis updraft gasifier dan bahan yang digunakan adalah sekam padi, jerami, sampah campuran basah dan kering, masing-masing sebanyak 5 kg. Parameter yang diteliti adalah volume air, perubahan temperatur 1 liter air setiap dua menit serta lama waktu nyala efektif.
Dari hasil uji alat produksi gas metana dari pembakaran setiap 5 kg sampah organik menunjukkan dengan menggunakan bahan sekam padi didapat daya yang dihasilkan sebesar 716,34 watt, jerami sebesar 237,17 watt dan sampah campuran daun basah dan kering sebesar 182,71 watt, dengan dilakukan pengadukan akan mempercepat proses pembentukan gas metana
Kata Kunci: Desain, Updraft gasifier, Gas Metana, Sampah Organik
xi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL............................................................................ i
HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ............................... ii
HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................. iii
HALAMAN PENGESAHAN ............................................................... iv
LEMBAR TUGAS AKHIR .................................................................. v
MOTTO ............................................................................................ vi
PERSEMBAHAN .............................................................................. vii
KATA PENGANTAR ......................................................................... viii
ABSTRAKSI ..................................................................................... x
DAFTAR ISI ..................................................................................... xi
DAFTAR GAMBAR........................................................................... xiv
DAFTAR TABEL............................................................................... xvi
DARTAR SIMBOL ............................................................................ xvii
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang ............................................................. 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
xii
BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI
2.1. Tinjauan Pustaka ........................................................ 7
2.2. Dasar Teori ................................................................. 7
2.2.1 Biogas. .............................................................. 9
A. Pengertian Biogas. ....................................... 9
B. Komposisi Biogas. ........................................ 9
2.2.2 Mekanisme Pembentukan Biogas. ...................... 10
A. Tahap pembakaran. ...................................... 10
B. Tahap pemurnian gas. .................................. 11
2.2.3 Gasifikasi. .......................................................... 11
A. Pengertian Gasifikasi. ................................... 11
B. Jenis Gasifikasi Berdasarkan Pembentukan
Gas. ............................................................. 12
C. Jenis Alat Gasifikasi. ..................................... 12
D. Proses-Proses Pada Reaktor Gasifikasi. ....... 15
E. Keunggulan Gasifikasi................................... 16
2.2.4 Sampah . ........................................................... 17
2.2.5 Gas Metana. ...................................................... 19
2.2.6 Kalor . ................................................................ 19
BAB III METODE 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. ............................................... 32
3.3 Skema Alat .................................................................. 32
3.4 Tahap Penelitian. ......................................................... 33
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
xiii
4.1 Hubungan Pemasukan Bahan Bakar Sekam Padi,
Jerami, Serta Sampah Campuran Basah dan Kering
dengan Waktu Nyala Efektif.......................................... 35
4.2 perbandingan Daya Bahan Bakar Sekam Padi, Jerami
dan Sampah Campuran Basah dan Kering. .................. 37
4.3 Hubungan antara temperatur air dengan waktu
menggunakan pengadukan dan tanpa pengadukan
pada gasifikasi 5 kg sekam padi ................................... 43
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan .................................................................. 46
5.2 Saran ........................................................................... 47
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xiv
DAFTAR GAMBAR
3.1 Diagram Alir Penelitian .............................................................. 21
3.2 Reaktor Pembakaran ................................................................ 22
3.3 Detail Reaktor pembakaran ....................................................... 22
3.4 Tutup Reaktor Pembakaran ....................................................... 24
3.5 Detail Tutup Reaktor Pembakaran ............................................. 24
3.6 Pengaduk.................................................................................. 25
3.7 Detail Pengaduk ...................................................................... 26
3.8 Tangki Absorber ........................................................................ 27
3.9 Tangki Absorber ........................................................................ 27
3.10 Kompor Variasi ......................................................................... 28
3.11 Blower....................................................................................... 29
3.12 Timbangan ................................................................................ 29
3.13 Stopwatch digital ....................................................................... 30
3.14 Themometer.............................................................................. 30
3.15 Gelas Ukur ................................................................................ 31
3.15 Anemometer ............................................................................. 31
3.16 Instalasi alat pembakaran sampah organik................................. 31
xv
3.16 Instalasi alat pembakaran sampah organik................................. 31
4.1 Grafik Hubungan pemasukan bahan bakar sekam padi, jerami,
serta sampah campuran basah dan kering dengan waktu pada
gasifikasi 5 kg. .......................................................................... 35
4.2 Grafik perbandingan laju energi bahan organik sekam padi,
jerami dan sampah campuran basah dan kering pada gasifikasi
5 kg........................................................................................... 37
4.3 Grafik Hubungan antara temperatur air dengan waktu
menggunakan pengadukan dan tanpa pengadukan pada
gasifikasi 5 kg sekam padi. ........................................................ 43
xvi
DAFTAR TABEL
Tabel No Halaman
2.1 Komposisi Biogas ...................................................................... 10
4.1 Bahan Bakar Sisa Pembakaran ................................................ 36
4.2 Daya yang Dihasilkan Pengoperasian Reaktor Pembakaran
Menggunakan Pengaduk dan Tanpa Pengaduk pada Gasifikasi
Sekam Padi .............................................................................. 44
4.3 Hasil Perhitungan ..................................................................... 45
xvii
DAFTAR SIMBOL
Simbol Satuan
Q = Kalor [Joule]
M = Massa bahan bakar [kg]
∆h = Enthalphi pendidihan air [kj/kg]
T = Satuan waktu [detik]
W = Daya [Watt]
top related