F13wpr (1).pdf

MODIFIKASIMODIFIKASIMODIFIKASIMODIFIKASI INCINERATORINCINERATORINCINERATORINCINERATOR UNTUKUNTUKUNTUKUNTUKMENINGKATKANMENINGKATKANMENINGKATKANMENINGKATKANFAKTORFAKTORFAKTORFAKTORKEAMANANKEAMANANKEAMANANKEAMANAN SAATSAATSAATSAAT PENGOPERASIANPENGOPERASIANPENGOPERASIANPENGOPERASIAN

WAHYUWAHYUWAHYUWAHYU PRASTIKASARIPRASTIKASARIPRASTIKASARIPRASTIKASARI

TEKNIKTEKNIKTEKNIKTEKNIKMESINMESINMESINMESIN DANDANDANDAN BIOSISTEMBIOSISTEMBIOSISTEMBIOSISTEMFAKULTASFAKULTASFAKULTASFAKULTAS TEKNOLOGITEKNOLOGITEKNOLOGITEKNOLOGI PERTANIANPERTANIANPERTANIANPERTANIAN

INSTITUTINSTITUTINSTITUTINSTITUT PERTANIANPERTANIANPERTANIANPERTANIAN BOGORBOGORBOGORBOGORBOGORBOGORBOGORBOGOR2013201320132013

PERNYATAANPERNYATAANPERNYATAANPERNYATAANMENGENAIMENGENAIMENGENAIMENGENAI SKRIPSISKRIPSISKRIPSISKRIPSI DANDANDANDANSUMBERSUMBERSUMBERSUMBER INFORMASIINFORMASIINFORMASIINFORMASI SERTASERTASERTASERTA PELIMPAHANPELIMPAHANPELIMPAHANPELIMPAHANHAKHAKHAKHAKCIPTACIPTACIPTACIPTA

Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Modifikasi Incineratoruntuk Meningkatkan Faktor Keamanan Saat Pengoperasian adalah benar karyasaya dengan arahan dari pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa punkepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutipdari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telahdisebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhirskripsi ini.

Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada InstitutPertanian Bogor.

Bogor, Desember 2013

Wahyu PrastikasariNIM F14090103

ABSTRAKABSTRAKABSTRAKABSTRAK

WAHYU PRASTIKASARI. Modifikasi Incinerator untuk Meningkatkan FaktorKeamanan Saat Pengoperasian. Dibimbing oleh Sri Endah Agustina.

Modifikasi incinerator rancangan Pradipta (2011) diperlukan untukmeningkatkan faktor dan kinerja alat. Modifikasi didasarkan pada hasil penelitianPradipta (2011) dan penelitian pendahuluan. Modifikasi dilakukan denganmenginsulasi dinding incinerator setebal 2.2 cm menggunakan glasswool,mengubah tinggi cerobong dari 117.5 cm menjadi 200 cm, membuat penyanggapada sistem loading menggunakan pipa dengan diameter 0.5 inchi sepanjang 60cm, menambah jumlah lubang udara dari 25 lubang menjadi 31 lubang, danmemanfaatkan panas pada ruang pengendapan zat padat untuk memanaskan airmenggunakan pipa sepanjang 414 cm dengan diameter 0.5 inchi. Modifikasi yangdilakukan berhasil menurunkan suhu dinding incinerator dimana suhu tertinggi337.3 °C menjadi 61.4 °C dan rata-ratanya menjadi 42.6 °C dari 114.3 °Csehingga aman bagi operator. Tinggi cerobong setinggi 2 m berhasil membuatasap tidak turun ke bawah sehingga tidak mengganggu kinerja operator danlingkungan sekitar. Hasil uji kinerja menunjukkan kinerja incinerator mengalamipenurunan pada suhu ruang pembakaran. Rata-rata suhu ruang bakar turun dari212.9 °C menjadi 195.9 °C walaupun suhu tertinggi mencapai 718.2 °C lebihtinggi dibandingkan sebelum dimodifikasi (596.8 °C).

Kata kunci: incinerator, keamanan, kinerja

ABSTRACTABSTRACTABSTRACTABSTRACT

WAHYU PRASTIKASARI. Modification of Incinerator to Improve itsOperational Safety. Supervised by Sri Endah Agustina.

Incinerator performance usually evaluate not only its successfully oncombustion process but also its safety condition while operated. The aim of thisresearch is to improve performance of small batch type incinerator designed byPradipta (2011), by some modification on loading part, air inlet, heat utilization,chimney, and wall insulation. Result of modification are loading part supportedby metal pipe, number of air inlet holes has been added to 31 (origin 25 holes),chimney height 200 cm (origin: 117.5 cm), and the wall was insulated by 2.2 cmthickness glasswool. The performance test shows that the wall averagetemperature has been successfully decrease from 114.3 °C (origin condition) to42.6 °C (after insulated), and the smoke flow was not disturbing operatoranymore due to the higher chimney. After modified, the highest combustiontemperature (718.2 °C) was higher, but the average combustion temperature(195.9 °C) was lower than before modified.

Keyword: incinerator, safety, performance

Skripsisebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknologi Pertanianpada

Departemen Teknik Mesin dan Biosistem

TEKNIKTEKNIKTEKNIKTEKNIKMESINMESINMESINMESIN DANDANDANDAN BIOSISTEMBIOSISTEMBIOSISTEMBIOSISTEMFAKULTASFAKULTASFAKULTASFAKULTAS TEKNOLOGITEKNOLOGITEKNOLOGITEKNOLOGI PERTANIANPERTANIANPERTANIANPERTANIAN

INSTITUTINSTITUTINSTITUTINSTITUT PERTANIANPERTANIANPERTANIANPERTANIAN BOGORBOGORBOGORBOGORBOGORBOGORBOGORBOGOR2013201320132013

MODIFIKASIMODIFIKASIMODIFIKASIMODIFIKASI INCINERATORINCINERATORINCINERATORINCINERATORUNTUKUNTUKUNTUKUNTUKMENINGKATKANMENINGKATKANMENINGKATKANMENINGKATKANFAKTORFAKTORFAKTORFAKTORKEAMANANKEAMANANKEAMANANKEAMANAN SAATSAATSAATSAAT PENGOPERASIANPENGOPERASIANPENGOPERASIANPENGOPERASIAN

WAHYUWAHYUWAHYUWAHYU PRASTIKASARIPRASTIKASARIPRASTIKASARIPRASTIKASARI

Judul Skripsi : Modifikasi Jf. ~ 11 n t/OF untuk Meningkatkan Faktor Keamanan Saat Pengo rasi n

Nama : Wahyu Prasrik~ ari

NIM :F14090103

Disetujui oleh

Ir Sri Endah Agustina, MS Pembimbing

esrial, MEng Ketua Departemen

Tanggal Lulus: ( [, "0 O[C 2013 )

Judul Skripsi : Modifikasi Incinerator untuk Meningkatkan Faktor KeamananSaat Pengoperasian

Nama : Wahyu PrastikasariNIM : F14090103

Disetujui oleh

Ir Sri Endah Agustina, MSPembimbing

Diketahui oleh

Dr Ir Desrial, MEngKetua Departemen

Tanggal Lulus:

PRAKATAPRAKATAPRAKATAPRAKATA

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atassegala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yangdipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan April 2013 ini ialah alatpembakar sampah (incinerator), dengan judul Modifikasi Incinerator untukMeningkatkan Faktor Keamanan Saat Pengoperasian.

Terima kasih penulis ucapkan kepada:1. Ibu Ir Sri Endah Agustina, MS selaku dosen pembimbing atas segala arahan

dan dukungannya.2. Bapak Dr Muhamad Yulianto dan Bapak Prof Dr Ir Bambang Pramudya, MEng

selaku dosen penguji atas segala saran yang diberikan3. Bapak Harto, Bapak Firman, Bapak Ahmad, dan Bapak Darma yang telah

banyak membantu selama pelaksanaan penelitian.4. Teman-teman TMB dan orion 46 yang telah membantu selama pengumpulan

data. Atas doa dan dukungan kalian. Nama kalian terukir dihati yang terdalam.5. Bapak, Ibun, Mbak Rita, Mas Wawo' serta seluruh keluarga, atas segala doa,

dukungan dan kasih sayangnya.Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.

Bogor, Desember 2013

Wahyu Prastikasari

DAFTARDAFTARDAFTARDAFTAR ISIISIISIISI

DAFTAR TABEL viiiDAFTAR GAMBAR ixDAFTAR LAMPIRAN ixPENDAHULUAN 1

Latar Belakang 1

Perumusan Masalah 2

Tujuan Penelitian 2

Ruang Lingkup Penelitian 2

TINJAUAN PUSTAKA 3

METODE 26

Tahapan Penelitian 26

Pendekatan Masalah 27

Penentuan Parameter Faktor Keamanan Incinerator dan Unjuk Kerjanya

pada Penelitian Pendahuluan 29

Penelitian Pendahuluan 30

Modifikasi Alat 32

Pengujian Unjuk Kerja Incinerator Hasil Modifikasi 32

Tempat dan Waktu Penelitian 36

Alat dan Bahan Penelitian 37

Analisis Data 37

HASIL DAN PEMBAHASAN 39

Hasil Penelitian Pendahuluan 39

Hasil Modifikasi 40

Hasil Uji Kineja 50

SIMPULAN DAN SARAN 65

Simpulan 65

Saran 66

DAFTAR PUSTAKA 66

LAMPIRAN 71

DAFTARDAFTARDAFTARDAFTAR TABELTABELTABELTABEL

1 Besarnya timbulan sampah berdasarkan sumbernya 32 Sebaran suhu yang dapat dihambat oleh beberapa bahan insulasi 133 Karakteristik glasswool sebagai bahan insulasi 144 Ketebalan sebuah insulasi yang diajurkan untuk permukaan plat datar

yang panas 145 Teknologi untuk mengatasi polutan dan rentang pengurangan polusi

yang dapat diatasi 156 Pemisahan abu terbang dan karbon aktif (AC) dengan beberapa

teknologi pengendali polutan 167 Baku mutu emisi untuk kegiatan lain selain industri besi dan baja,

industri pulp dan kertas, pembangkit listrik tenaga uap berbahan bakarbatubara, dan industri semen serta gas buang kendaraan bermotor 19

8 Suhu dan kualitas asap hasil uji kinerja Pradipta (2011) 259 Titik pengukuran pada penelitian pendahuluan 3110 Titik pengambilan data pada pengujian unjuk kerja setelah

modifikasi 3411 Debit aliran air pada pipa ruang bakar dan penendapan zat padat 3612 Komposisi sampah yang dibakar pada unjuk kerja setelah modifikasi 3613 Akurasi alat ukur 3714 Debit aliran air pada penelitian pendahuluan 3915 Data rata-rata hasil penelitian 3916 Data suhu maksimum pada ruang bakar 3917 Perbandingan hasil modifikasi dan sebelum dilakukan modifikasi

pada alat 4918 Perbandingan suhu dinding incinerator sebelum dan setelah

dilakukan modifikasi 5119 Sebaran suhu rata-rata pada sistem loading dan unloading sebelum

dan setelah dilakukan modifikasi 5520 Perbandingan nilai tertinggi sebaran suhu ruang pembakaran,

dinding luar ruang pembakaran, suhu inlet cerobong, dan suhu outletcerobong sebelum dan setelah modifikasi 57

21 Perbandingan suhu rata-rata ruang pembakaran, dinding luar ruangpembakaran, suhu inlet cerobong, dan suhu outlet cerobong sebelumdan setelah modifikasi 57

22 Perbandingan nilai laju pembakaran sebelum dan setelah dilakukanmodifikasi 58

23 Persen pengurangan berat sampah sebelum dilakukkan modifikasi 5924 Persen pengurangan berat sampah setelah dilakukan modifikasi 5925 Perbandingan suhu rata-rata dari suhu pipa, suhu air masuk, suhu air

keluar, dan perubahan suhu air sebelum dan setelah dilakukanmodifikasi 60

26 Perbandingan lama waktu pembakaran, debit air, dan massa total airsebelum dan setelah dilakukan modifikasi 61

27 Nilai suhu tertingi pada ruang pengendapan zat padatdengan jumlah arang yang dihasilkan hasil uji kineja Pradipta (2011) 62

28 Nilai suhu tertingi pada ruang pengendapan zat padat dengan jumlaharang yang dihasilkan pada penelitian pendahuluan 62

29 Sebaran suhu ruang pengendapan zat padat setelah ditambahkaninsulasi 62

30 Sebaran suhu ruang pengndapan zat padat, suhu pipa, suhu keluarpipa, perbedaan suhu air masuk dan keluar pipa 64

31 Energi yang dimanfaatkan untuk memnasakan air pada ruangpengendapan zat padat 65

DAFTARDAFTARDAFTARDAFTARGAMBARGAMBARGAMBARGAMBAR

1 Skematis berat bahan 32 Klasifikasi teknologi termal pada MSW (Municipal Solid Waste)

(DEFRA, 2007) 53 Incinerator tipe batch (i), tipe continue (ii), tipe fluidized bedincinerator dan rotary kiln incinerator (iv) 8

4 Skema incinerator 105 Incinerator rancangan Pradipta (2011) 246 Bagan alir penelitian 277 Penempatan alat ukur pada penelitian pendahuluan 318 Penempatan alat ukur pada uji kinerja setelah modifikasi 359 Prosedural pengujian incinerator 3810 Proses pemasangan insulasi 4011 Aliran pindah panas pada dinding majemuk 4112 Perbandingan warna asap sebelum dan setelah dilakukan modifikasi 5213 Standar warna asap UNL Eviromental Health and Safety (2011) 5214 Sketsa fabric filter (FFs) 5315 Sudut bukaan pintu pemasukan sampah 5416 Kondisi pintu pemasukan sampah setelah ditambahkan penyangga 5417 Pipa pada ruang pengendapan zat padat 63

DAFTARDAFTARDAFTARDAFTAR LAMPIRANLAMPIRANLAMPIRANLAMPIRAN

1 Contoh perhitungan debit aliran air pada penelitian pendahuluan 712 Data pengukuran nilai konduktivitas termal glasswool 713 Perhitungan kecepatan aliran cerobong setelah modifikasi 714 Contoh perhitungan pemanfaatan energi panas pada ruang bakar 715 Contoh perhitungan pemanfaatan energi panas pada ruang

pengendapan zat padat 72

PENDAHULUANPENDAHULUANPENDAHULUANPENDAHULUAN

LatarLatarLatarLatar BelakangBelakangBelakangBelakang

Salah satu cara untuk mengelola sampah yang dihasilkan oleh suatuperkotaan yakni dengan memanfaatkan alat pembakaran sampah (incinerator).Selain untuk membakar sampah, panas yang dihasilkan dari proses pembakaransampah pada incinerator dapat dimanfaatkan untuk memanaskan air untukkeperluan rumah tangga sehingga akan menghemat bahan bakar gas elpiji atauminyak tanah yang umumnya digunakan untuk memanaskan air pada skala rumahtangga. Pradipta (2011), telah merancang incinerator tipe batch untuk sampahperkotaan yang dilengkapi dengan pemanas air dengan kapasitas 0.294 m3. Airpanas yang dihasilkan tersebut diharapkan dapat digunakan untuk keperluansehari-hari seperti mandi.

Dalam merancang sebuah alat pembakar sampah perlu memperhatikanfaktor keamanan agar hasil rancangan aman bagi pengguna dan lingkungan sekitarsaat dioperasikan. Suhu dinding incinerator harus aman ketika kontak langsungdengan kulit pada saat dioperasikan, sistem loading dan unloading harus mudahdan aman bagi pengguna saat pengoperasian, dan asap pembakaran tidakmengganggu kesehatan pengguna dan lingkungan sekitar.

Pada penelitian ini dilakukan modifikasi untuk meningkatkan faktorkeamanan dari alat. Modifikasi dilakukan pada insulasi dinding, cerobong asap,dan sistem loading. Insulasi pada dinding incinerator sudah banyak dilakukansalah satunya incinerator yang dirancang oleh Maxpell Technology (2008)dimana dinding incinerator Maxpell Technology dilapisi oleh karbon silika sertabahan-bahan khusus lain yang mempunyai kemampuan meredam panas yangditimbulkan. Dinding ini akan menetralkan suhu di luar ruangan karena sifatnyayang tidak menghantarkan panas. Sehingga pada saat terjadinya pembakarandalam incinerator, dinding luar incinerator akan aman untuk disentuh ataudipegang walaupun incinerator bekerja secara optimal (Maxpell Technology2008). Selain itu, suhu lingkungan yang tinggi akan menyebabkan tekanan kerjayang akan menurunkan produtivitas kerja (EPA 1989). Selain karbon silikasebagai bahan insulan untuk mereduksi suhu dinding incinerator dapat jugadigunakan bahan insulan glasswool yang dapat menahan suhu sampai 350 °C(UPA Direct 2002) dimana incinerator tipe batch untuk sampah perkotaan yangdilengkapi dengan pemanas air rancangan Pradipta (2011) yang dimodifikasimemiliki suhu tertinggi 230 °C berdasarkan hasil uji kinerja yang dilakukan olehPradipta (2011).

Menurut EPA (1990), UNDP (2003), dan De Montfort di dalam BattermanS (2004) untuk incenerator intermittent skala kecil dengan kapasitas 12 kg/minggu setara dengan 1.714 kg/ hari harus meniliki tinggi cerobong 4-5 m untukmengurangi ganggunan asap pembakaran baik untuk operator maupun lingkungansekitar. Oleh karena itu, dilakukan modifikasi pada tinggi cerobong setinggi 1.175m dengan menambah tinggi cerobong tersebut untuk mengurangi gangguan asaphasil pembakaran sampah bagi operator saat pengoperasian alat.

2

Setelah dilakukan modifikasi akan dilakukan uji kinerja dan dianalisispeningkatan faktor keamanan dari alat sehingga diperoleh perbandingan faktorkeamanan sebelum dan setelah dilakukan modifikasi. Dari modifikasi yangdilakukan tersebut, diharapkan faktor keamanan, kesehatan dari alat meningkatsehingga lebih aman bagi pengguna dan lingkungan sekitar saat dioperasikan.

PerumusanPerumusanPerumusanPerumusan MasalaMasalaMasalaMasalahhhh

Dalam ilmu ergonomika suatu alat harus dapat dioperasikan dengan amandan tidak mengganggu kesehatan. Dari hal tersebut dapat dirumuskan masalah:

1. Apakah suhu pada dinding incinerator cukup aman bagi operator saatdioperasikan? Perlukah dilakukan insulasi untuk meningkatkankeamanan dan kinerja dari incinerator tersebut?

2. Apakah sistem loading dan unloading incinerator tersebut sudah cukupaman bagi operator? Perlukah dilakukan modifikasi untuk meningkatkankeamanan dan kemudahan saat pengoperasian?

3. Apakah posisi cerobong dan kualitas asap yang dihasilkan sudah cukupaman? Apakah perlu dilakukan modifikasi pada cerobong untukmeminimumkan gangguan asap terhadap operator dan meningkatkankualitas asap?

TujuanTujuanTujuanTujuan PenelitianPenelitianPenelitianPenelitian

Berdasarkan rumusan masalah penelitian tersebut, tujuan penelitian iniadalah:1. Melakukan modifikasi incinerator tipe batch untuk perkotaan yang dilengkapi

dengan pemanas air yang dirancang oleh Pradipta (2011), untuk meningkatkanfaktor keamanan dari incinerator tersebut.

2. Menganalisis unjuk kerja incinerator tersebut setelah modifikasi.

RuangRuangRuangRuang LingkupLingkupLingkupLingkup PenelitianPenelitianPenelitianPenelitian

Adapun modifikasi yang akan dilakukan adalah pada sistem loading,insulasi dinding ruang pembakaran, dan cerobong asap.

3

TINJAUANTINJAUANTINJAUANTINJAUAN PUSTAKAPUSTAKAPUSTAKAPUSTAKA

SampahSampahSampahSampah

Definisi sampah menurut UU-18/2008 tentang Pengelolaan Sampah(World Bank 1999) adalah sisa kegiatan sehari-hari manusia dan/ atau proses alamyang berbentuk padat. Timbulan (generation) sampah masing-masing sumbertersebut bervariasi satu dengan yang lain, seperti terlihat dalam standar pada Tabel1.

Tabel 1 Besarnya timbulan sampah berdasarkan sumbernyaNo. Komponen sumber

sampahSatuan Volume (Liter) Massa (kg)

1. Rumah permanen /orang/hari 2.25 – 2.50 0.350 – 0.4002. Rumah semi permanen /orang/hari 2.00 – 2.25 0.300 – 0.3503. Rumah non-permanen /orang/hari 1.75 – 2.00 0.250 – 0.3004. Kantor /pegawai/hari 0.50 – 0.75 0.025 – 0.1005. Toko/ruko /petugas/hari 2.50 – 3.00 0.150 – 0.3506. Sekolah/murid /murid/hari 0.10 – 0.15 0.010 – 0.0207. Jalan arteri sekunder /m/hari 0.10 – 0.15 0.020 – 0.1008. Jalan kolektor sekunder /m/hari 0.10 – 0.15 0.010 – 0.0509. Jalan lokal /m/hari 0.05 – 0.10 0.005 – 0.025

10. Pasar /m2/hari 0.20 – 0.60 0.100 – 0.300Sumber: Damanhuri E et al. 1989 dan SNI S04-1993-03

Karakteristik sampah dapat dikelompokkan menurut sifat-sifatnya, seperti:- Karakteristik fisika: densitas, kadar air, kadar volatil, kadar abu, nilai kalor,

distribusi ukuran. Gambar 1 menunjukkan skematis berat bahan.- Karakteristik kimia: khususnya yang menggambarkan susunan kimia sampah

tersebut yang terdiri dari unsur C, N, O, P, H, S, dsb.

Gambar 1 Skematis berat bahan

Berat basah

Berat kering

Abu pada550 °C

4

PembakaranPembakaranPembakaranPembakaran SampahSampahSampahSampah

Pembakaran merupakan reaksi kimia eksotermis bersama denganpenghasilan panas yang besar dan luminesens, dan merupakan fenomena yangmana reaksi dapat berkelanjutan secara spontan melalui panas yang dihasilkandari rekasi tersebut. Pada reaksi pembakaran terjadi dua jenis pambakaran, yaitupembakaran sempurna dan pembakaran habis. Pembakaran habis merupakanreaksi pembakaran yang terjadi hingga seluruh bahan bakar mengalami prosespembakaran. Sedangkan pembakaran sempurna terjadi ketika semua karbonberaksi dengan oksigen sehingga karbon yang mengalami proses oksidasi akanmenjadi CO2. Proses pembakaran dimulai dengan reaksi fase gas, reaksipermukaan, atau keduanya diikuti dengan proses-proses lain seperti peleburan,penguapan, dan pirolisis. Dalam rekasi pembakaran yang sebenarnya, fenomenayang kompleks seperti penguapan, campuran, difusi, konveksi, konduksi panas,radiasi, dan luminesens akan terjadi pada kecepatan yang sangat tinggi. Bentuk-bentuk pembakaran dari pembakaran biomassa dalam bentuk padat termasukpembakaran penguapan, pembakaran dekomposisi, pembakaran permukaan, danpembakaran membran. Dalam pembakaran penguapan, bahan bakar yangmengandung komponen sederhana dengan struktur molekul yang memiliki titikpeleburan yang rendah akan melebur dan menguap melalui pemanasan, danbereaksi dengan oksigen dalam fase gas dan terbakar. Dalam pembakarandekomposisi, gas yang diproduksi dari dekomposisi termal melalui pemanasan(H2, CO, CmHn, H2O, dan CO2) akan bereaksi dengan oksigen dalam fase gas,membentuk api dan terbakar. Biasanya arang akan tersisa setelah pembakaran inidan akan terbakar melalui pembakaran permukaan. Pembakaran permukaan akanterjadi apabila komponen yang hanya terdiri atas karbon yang mengandungsebagian kecil bahan volatil seperti arang dan oksigen, CO2 atau uap yang terserapke dalam pori-pori yang ada di dalam atau pada permukaan padat komponen itu,dan akan terbakar melalui reaksi permukaan. Pembakaran membran merupakanreaksi dekomposisi termal yang terjadi pada suhu yang lebih rendah dari suhupenyalaan komponen volatil bahan bakar reaktif seperti kayu. Jika api dipaksauntuk terbakar atau suhu di atas titik api, pembakaran akan mudah terjadi(Yokoyama S 2008).

Dalam proses pembakaran yang baik harus memperhatikan parameterseperti pencampuran (mixing) udara, temperatur, waktu, dan kerapatan. Jumlahudara pembakaran secara sempurna dipengaruhi oleh jumlah udara yangdibutuhkan untuk proses pembakaran di incinerator. Jumlah udara yangdibutuhkan dapat didekati melalui perbandingan kebutuhan udara dan bahandalam reaksi pembakaran biomassa dan melalui pendekatan kandungan karbondan hidrogen dalam bahan bakar.

Menurut Pichtel (2005) reaksi pembakaran biomassa secara umum adalahsebagai berikut:CaHbOcNd + (a+b/4-(c-d)/2 O2�aCO2 +b/2H2O + dNO......................................(1)

Incineration adalah sebuah proses pembakaran pada suhu tinggi denganoksidasi yang lebih sempurna dari limbah padat, cairan atau gas. Sistempembakaran yang sangat kompleks yang melibatkan simultan gabungan panas dan

5

transfer massa, reaksi kimia dan aliran fluida. Sebuah persamaan umum untukreaksi pembakaran dari limbah, dapat mengikuti bentuk ( Jenkins et al 1998 ):

Cx1Hx2Ox3Nx4Sx5Clx6Six7Kx8Cax9Mgx10Nax11Px12Fex13Alx14Tix15 + n1 H2O + n2

(1+e)(O2+3.76N2)→ n3 CO2 + n4 H2O + n5 O2 + n6 N2 + n7 CO + n8 CH4 + n9 NO+ n10 NO2 + n11 SO2 + n12 HCl+ n13 KCl + n14 K2 SO4 + n15 C + …………...........(2)

Rumus empiris yang diwakili dalam Pers. (2) tidak lengkap karena hanyamencakup 15 elemen sedangkan limbah sebenarnya mungkin berisi lebih banyakelemen. Indeks molar x1-x15 dapat bervariasi, n1 sesuai dengan kelembaban limbah;n2 berkaitan dengan jumlah udara (dianggap sebagai campuran biner dari O2 danN2) yang digunakan dalam pembakaran; (1 + e) adalah kelebihan udara dalamkaitannya dengan jumlah stoikiometri, biasanya berkisar 1.2-2.5 (tergantungbahan bakar (gas, cair atau padat)) (BREF 2006); n3- n15 sesuai dengan koefisienstoikiometri dari jenis yang berbeda yang dapat dihasilkan sebagai reaksi produk,antara lain banyak yang bisa dilepas dalam bentuk emisi. Jika bahan dibakardiwakili oleh rumus sederhana, seperti CuHvOwNxSy, maka persamaanpembakaran dapat disederhanakan menjadi

CuHvOwNxSy + (u + v/4-w/2 + y) O2 → CO2 + u v / 2 H2O + x / 2 N2 + ySO2……………………………………………………………………………… (3)

Dalam lingkup perlakuan termal limbah padat, Gambar 2 menunjukkanperbedaan dalam hal pirolisis, gasifikasi dan pembakaran dengan memperhatikanjumlah udara yang ada. Pada proses pirolisis limbah padat tidak memerlukanjumlah udara dan proses gasifikasi diperlukan sebagian jumlah udara, sedangkanpada proses pembakaran limbah padat diperlukan jumlah udara berlebih.

Gambar 2 Klasifikasi teknologi termal pada MSW (Municipal Solid Waste)(DEFRA, 2007)

Kebutuhan oksigen untuk proses pembakaran dipengaruhi oleh presentasekandungan karbon dan hidrogen dalam bahan bakar. Volume O2 yang dibutuhkanuntuk pembakaran 1 kg karbon adalah 1.96 m3 sedangkan O2 yang dibutuhkanuntuk membakar 1 kg hidrogen adalah 5.85 m3. Dalam pembakaran, oksigenbiasanya didapat dari udara bebas. Oksigen yang terkandung di dalam udaraadalah 21 % dari total udara bebas. Kebutuhan udara minimum untuk prosespembakaran dapat dihitung melalui persamaan berikut (Perry dan Chilton 1973):Wmin = (100/21) x ((1.96 x C) + (5.85 x H)) (m3/kg bahan bakar).....,..…(4)Wmin = kebutuhan udara minimum (m3/kg bahan bakar)C = kandungan karbon dalam bahan bakar (%)H = kandungan hidrogen dalam bahan bakar (%)

6

Laju pembakaran (Bbt) dapat dihitung melalui perbandingan bobot bahanbakar yang akan dibakar (m) dengan waktu pembakaran (t) (Perry dan Chilton1973):Bbt = m/t (kg/jam)..................................................... (5)Bbt = laju pembakaran (kg/jam)m = bobot bahan bakar (kg)t = waktu pembakaran (kg/jam).

Debit udara yang dibutuhkan untuk pembakaran dapat dihitung denganmengalikan jumlah kebutuhan udara minimum dengan laju pembakaran (Perrydan Chilton 1973):.Qud = WminxBbt (m3/jam)......................................................(6)Qud = debit udara (m3/jam)Wmin = kebutuhan udara minimum (m3/kg bahan bakar)Bbt = laju pembakaran (kg/jam)

Menurut Abdullah et al. (1998) debit udara pada proses perancangan untukpembakaran perlu ditambahkan kelebihan udara sebesar 40% dari total debit udarayang dibutuhkan secara teoritis.

Q = Qud (1+40%) (m3/detik)....................................................(7)Q = debit udara perancangan (m3/detik)

Pembakaran sampah dalam alat pembakar sampah, sejumlah oksigen harusmasuk ke dalam ruang pembakaran. Karena hal tersebut akan mampengaruhikesempurnaan pembakaran. Selain itu permulaan pembakaran juga harusdiperhatikan baik jenis dan panas yang dibutuhkan untuk memulai pembakaran.

Energi panas pembakaran yang dihasilkan oleh suatu proses pembakarandapat diduga besarnya melalui beberapa pendekatan diantaranya melaluipendekatan pancaran panas dari hasil pembakaran dan pendekatan nilai kalor yangdikandung oleh bahan bakar per massa bahan bakar.a. Pendekatan jumlah energi panas pembakaran berdasarkan pancaran gas hasil

pembakaran didekati melalui sifat radiasi gas yang menyerap. MenurutMcCabe et al. (1999) gas-gas yang dihasilkan dalam proses pembakaranmemiliki kemampuan untuk memancarkan atau menyerap panas. Besarnyaenergi yang dipancarkan atau diserap tersebut dapat dicari melalui persamaanberikut:

Q = A σ Tg4 ε (W)…………………………………………….....……………...(8)q = energi panas (Watt)σ = tetapan Boltzman (95.672 X 10-8 Watt/m2K4)Tg = duhu absolut gas (K)εg = emisivitas gasA = luas permukaan yang menyerap panas (m2)

b. Pendekatan energi panas yang dihasilkan oleh suatu proses pembakaran adalahmelalui nilai kalor yang dikandung oleh bahan bakar. Besarnya energi panashasil pembakaran tersebut dapat dicari melalui persamaan berikut:

q = ṁ x Nkl x effisiensi pembakaran (J/kg)……………..(9)ṁ = laju massa bahan bakar (kg/s)Nkl = nilai kalor bahan bakar (J/kg)Penanganan gas hasil pembakaran proses pembakaran yang dihasilkan gas-

gas buang (asap) yang memiliki kandungan bahan padat diperlukan agar gasbuangan tersebut bersih dan tidak mencemari lingkungan. Penanganan gas

7

tersebut dapat dilakukan dengan menambahkan cerobong dan ruanganpenyaringan bahan padatan pada gas.

Menurut Porges dan Porges (1979) di dalam Budiman (2001) luas cerobongasap dapat didekati dengan persamaan berikut:

A = Qc/V (m2).......…….…………...……....(10)A = luas lubang cerobong (m2)Qc = debit gas hasil pembakaran pada cerobong (m3/detik)V = kecepatan gas (m/detik)

Sedangkan tinggi cerobong dapat dihitung dengan persamaan berikut:hd = 354 Hc ((1/T1) - (1/T2) (mm.air)………………................(11)

hd = tekanan udara dalam ruang pembakaran (mm.air)Hc = tinggi cerobong (m)T1 = suhu diluar cerobong (K)T2 = duhu didalam cerobong (K)

AlatAlatAlatAlat PembakarPembakarPembakarPembakar SampahSampahSampahSampah ((((Incinerator)Incinerator)Incinerator)Incinerator)

IncineratorIncineratorIncineratorIncinerator

Incinerator adalah sebuah alat yang menggunakan sistem insenerasi.Metode yang digunakan dalam sistem ini adalah mendisposisi sampah padat (solid)dengan membakar sebagian atau komponen bahan bakar. Bahan-bahan yangdigunakan adalah sampah padatan. Proses insenerasi ini dilakukan denganmembakar sampah pada temperatur yang tinggi 600 °C-1000 °C, sehinggasampah padat tersebut berubah bentuk menjadi abu.

Menurut Patrick PK (1980) dalam Budiman (2001) menyatakan bahwaincinerator adalah alat yang digunakan untuk proses pembakaran sampah. Alat iniberfungsi untuk mengubah bentuk sampah menjadi lebih kecil dan praktis sertamenghasilkan sisa pembakaran yang steril sehingga dapat dibuang langsung ketanah. Menurut Hadiwiyoto (1983) dalam Budiman (2001) untuk merancang alatpembakar sampah diperlukan beberapa pertimbangan, yaitu jumlah udarapembakaran, sisa hasil pembakaran, dan desain incinerator. Alat pembakarsampah terdapat dua jenis berdasarkan metode pembakaran yang berlangsungpada alat tersebut, yaitu alat pembakar sampah tipe kontinyu dan tipe batch. Padaalat pembakar sampah tipe kontinyu, sampah dimasukkan secara terus menerusdengan debit tetap. Sedangkan pada alat pembakar sampah tipe batch, sampahdimasukkan sampai batas maksimum kemudian dibakar bersamaan. Gambar 3menyajikan jenis incinerator tipe batch (i), tipe continue (ii), fluidized bedincinerator (iii) dan rotary kiln incinerator (iv).

8

(i) (ii)Sumber : www.ec.gc.ca

(iii) (iv)

Sumber: infohouse.p2ric.org Sumber: www.polutionissues.com

Gambar 3 Incinerator tipe batch (i), tipe continue (ii), fluidized bed incinerator(iii) dan rotary kiln incinerator (iv)

9

PPPPrinsiprinsiprinsiprinsip KerjaKerjaKerjaKerja IncineratorIncineratorIncineratorIncinerator

Prinsip kerja incinerator adalah sebagai tempat pembakaran dengan suhutinggi (> 800°C) sehingga bahan yang dibakar tidak dapat didaur ulang lagi(incineration = insenerasi). Proses insinerasi atau pembakaran yang merupakanprinsip utama dari sebuah incinerator digunakan untuk mereduksi sampah yangtergolong mudah terbakar (combustible) dan tidak boleh didaur ulang lagi karenaberbagai alasan. Sasaran insinerasi adalah untuk mereduksi massa dan volumebuangan, membunuh bakteri dan virus, mereduksi materi kimia toksik, sertamemudahkan penanganan limbah selanjutnya. Insinerasi dapat mengurangivolume buangan padat domestik sampai 85 %-95 % dan pengurangan beratsampai 70 %-80 %.

Proses insinerasi berlangsung melalui tiga tahap, yaitu:- Mula-mula membuat air dalam sampah menjadi uap air, hasilnya limbah

menjadi kering yang akan siap terbakar pada suhu 105 °C.- Selanjutnya terjadi proses pirolisis, yaitu pembakaran tidak sempurna, dimana

temperatur belum terlalu tinggi (150 °C-300 °C).- Fase berikutnya adalah pembakaran sempurna (>800 °C).

Agar terjadi proses yang optimal maka ada beberapa aspek yang harusdiperhatikan dalam menjalankan suatu incinerator, antara lain:- Aspek keterbakaran: menyangkut nilai kalor, kadar air, dan kadar abu dari

buangan padat, khususnya sampah.- Aspek keamanan: menyangkut titik nyala, tekanan uap, deteksi logam berat, dan

operasional incinerator.- Aspek pencegahan pencemaran udara : menyangkut penanganan debu terbang,

gas toksik, dan uap metalik.Teknologi insinerasi mempunyai beberapa sasaran, yaitu:

a. Mengurangi massa atau volume: proses insinerasi adalah proses oksidasi(oksigen atau udara) dengan limbah combustible pada temperatur tinggi. Akandikeluarkan abu, gas, limbah sisa pembakaran dan abu, dan diperoleh pulaenersi panas. Bila pembakaran sempurna, akan tambah sedikit limbah tersisadan gas yang belum sempurna terbakar (seperti CO). Panas yang tersedia daripembakaran limbah sebelumnya akan berpengaruh terhadap jumlah bahanbakar yang dipasok. Incinerator yang bekerja terus menerus akan menghematbahan bakar.

b. Mendestruksi komponen berbahaya: incinerator tidak hanya untuk membakarsampah kota. Sudah diterapkan untuk limbah non-domestik, seperti dariindustri (termasuk limbah B3), dari kegiatan medis (untuk limbah infectious).Incinerator tidak hanya untuk membakar limbah padat. Sudah digunakan untuklimbah non-padat, seperti sludge dan limbah cair yang sulit terdegradasi.Teknologi ini merupakan sarana standar untuk menangani limbah medis darirumah sakit. Sasaran utamanya adalah mendestruksi patogen yang berbahayaseperti kuman penyakit menular. Syarat utamanya adalah panas yang tinggi(dioperasikan di atas 800 °C). Dalam hal ini limbah tidak harus combustible,sehingga dibutuhkan subsidi bahan bakar dari luar

c. Insinerasi adalah identik dengan combustion, yaitu dapat menghasilkan enersiyang dapat dimanfaatkan. Faktor penting yang harus diperhatikan adalah

10

kuantitas dan kontinuitas limbah yang akan dipasok. Kuantitas harus cukupuntuk menghasilkan enersi secara kontinyu agar suplai enersi tidak terputus.

Unjuk kerja sebuah incinerator diukur berdasarkan destruction and removalefficiency (DRE). Destruction atau pemusnahan sampah mengacu pada prosespembakaran dan removal efficiency mengacu pada gas hasil pembakaran harusbebas polutan ketika meninggalkan cerobong (McGuinn YC dan Louis T 1992).Incinerator dapat menghancurkan sampah secara permanen baik secara kimia,biologi, dan fisik. Terdapat tiga parameter utama dalam operasi incinerator yangharus diperhatikan untuk mencapai pembakaran yang efektif, yaitu 3-T(Temperature, Time dan Turbulence) (Wilson DG 1977):- Temperature (suhu): berkaitan dengan pasokan oksigen (melalui udara). Udara

yang dipasok akan menaikkan temperatur karena proses oksidasi materi organikbersifat eksotermis. Temperatur ideal untuk sampah kota tidak kurang dari 800oC.

- Time (waktu): berkaitan dengan lamanya fasa gas yang harus terpapar denganpanas yang telah ditentukan. Biasanya sekitar 2 detik pada fase gas, sehinggaterjadi pembakaran sempurna.

- Turbulensi: Limbah harus kontak sempurna dengan oksigen. Incinerator besardiatur dengan kisi-kisi atau tungku yang dapat bergerak, sedang incineratorkecil (modular) tungkunya adalah statis.

Bagian-bagianBagian-bagianBagian-bagianBagian-bagian IncineratorIncineratorIncineratorIncinerator

Skema incinerator kapasitas besar untuk sampah kota umumnya terdiriatas bagian-bagian sebagai berikut (Damahuri E dan Padmi T 2010) (lihat Gambar4):

Gambar 4 Skema incinerator

- Unit penerima: perlu untuk menjaga kontinuitas suplai sampah.- Sistem feeding atau penyuplai: agar instalasi terus bekerja secara kontinyu tanpa

tenaga manusia.- Tungku pembakar: harus bisa mendorong dan membalik sampah.- Suplai udara: agar tetap memasok udara sehingga sistem dapat terbakar.

Pasokan udara dari bawah adalah suplai utama. Udara sekunder perlu untukmembakar bagian-bagian gas yang tidak sempurna.

11

- Kebutuhan udara: tergantung dari jenis limbah.- Pembubuhan air: mendinginkan residu atau abu dan gas yang akan keluar dari

cerobong agar tidak mencemari lingkungan.- Unit pemisah: memisahkan abu dari bahan padat yang lain.- APC (Air Pollution Control): terdapat beragam pencemaran yang akan muncul,

khususnya:- Debu atau partikulat- Air asam- Gas yang belum sempurna terbakar: CO- Gas-gas hasil pembakaran seperti CO2, NOx , SOx,- Dioksin- Panas

Setiap jenis pencemar membutuhkan APC yang sesuai pula, sehingga bilaseluruh jenis pencemar ini ingin dihilangkan, maka akan dibutuhkan serangkaianunit-unit APC yang sesuai. Pada incinerator modular yang sering digunakan dikota-kota di Indonesia, dapat dikatakan sarana ini belum dilengkapi unit APC,paling tidak untuk mengurangi partikel-partikel debu yang keluar.- Cerobong (stack): semakin tinggi akan semakin baik, terutama untuk daerah

sekitarnya, tetapi tidak berarti tidak mengotori udara. Dengan cerobong yangtinggi maka terjadi pendinginan-pengenceran.

- Dinding incinerator harus tahan panas, dan tidak menyalurkan panas keluar.Nilai kalor sampah Indonesia mencapai 1.000 kkal/kg-kering–2.000

kkal/kg-kering. Dapat dicapai proses insinerasi yang ekonomis bila sampahmemiliki nilai kalor paling tidak 2.000 kkal/kg-kering sehingga tidak dibutuhkanenersi tambahan dari luar. Kebutuhan oksigen dan nilai kalor yang dikandungnyadapat dihitung berdasarkan metode pendekatan kadar unsur sampah, misalnyadengan rumus kimia sampah Indonesia dengan dominasi rata–rata kandungansampah organik sekitar 60 %, sampah plastik 17 %, dan sampah kertas 16 %adalah C351.42H2,368.63O1,099.65N13.603S.

Incinerator dapat dibagi berdasarkan perbedaan (Damahuri E dan Padmi2010):a. Cara pengoperasian: batch atau kontinub. Tungku yang digunakan:

- Statis (incinerator modular atau kecil, seperti insinerator RS)- Mechanical stoker : biasanya untuk sampah kota- Fluiduized bed : biasanya untuk limbah homogeny- Rotary kiln : untuk limbah industri (limbah padat atau cair)- Multiple hearth : untuk limbah industri

c. Cara penyuplaian limbah: dikaitkan dengan fasa limbah (padat, gas, sludge,slurry)

Masing-masing jenis kemudian berkembang lagi, misalnya dalamincinerator modular dikenal incinerator kamar-jamak, yang kemudian dibagi lagimenjadi multi chamber dan multi chambere – starved control-air.

12

FaktorFaktorFaktorFaktor KeamananKeamananKeamananKeamanan IncineratorIncineratorIncineratorIncinerator

Faktor keamanan incinerator terdiri dari tiga komponen yaitu, suhu dindingincinerator, kualitas asap, dan sistem loading dan unloading. Ketiga komponentersebut juga berkaitan dengan teknik pengoperasiannya. Faktor keamanan,kesehatan, dan keselamatan pada dinding incinerator berhubungan dengan bahaninsulasi termal sedang kualitas asap berhubungan dengan teknologi penangananasap pembakaran. Berikut uraian tentang bahan insulasi termal dan teknologipenanganan asap pembakaran pada incinerator untuk meningkatkan faktorkeamanan, kesehatan, dan keselamatan dari incinerator baik bagi operatormaupun lingkungan.

DefinisiDefinisiDefinisiDefinisi dandandandan PentingnyaPentingnyaPentingnyaPentingnya InsulasiInsulasiInsulasiInsulasi TermalTermalTermalTermal

Insulasi termal adalah bahan atau kombinasi bahan yang digunakan untukmenghambat aliran panas (Ҫengel AY dan Robert TH 2001). Bahan dapatdisesuaikan dengan bentuk, ukuran atau permukaan. Insulasi termal berfungsisebagai penghambat panas dan berperan dalam desain dan pembuatan semuaperangkat hemat energi atau sistem dan biasanya menjadi landasan dalamkonservasi energi. Alasan untuk melakukan insulasi panas bukan untukmenyimpan sisa panas dari suatu mesin atau alat tetapi untuk melindungseseorang dari luka bakar ketika menyentuh permukaan yang panas dimanapermukaan tersebut terlalu panas jika tidak dilakukan insulasi. Berikut beberapaalasan penggunaan insulasi:a. Konservasi energi.

Konservasi energi dilakukan dengan mengurangi laju aliran panas. Bahaninsulasi dapat menahan panas rata-rata – 268 °C-1000 °C (-450 °F-1800 °F).

b. Perlindungan dan kenyamanan operator.Suhu permukaan yang terlalu panas akan berbahaya bagi operator ketikapermukaan tersebut kontak langsung dengan kulit sehingga menyebabkan lukabakar. Untuk mencegah bahaya tersebut OSHA (Occupational Safety andHealth Administration) memberikan standar bahwa suhu permukaan yangaman harus dikurangi sampai dibawah 60 °C (140 °F) dengan caramenginsulasi. Selain itu, jika suhu permukaan terlalu panas akan berpengaruhpada suhu lingkungan yang berdampak pada produktivitas kerja.

c. Menjaga suhu suatu proses.Suhu menjadi penting bagi beberapa industri kimia. Oleh karena itu,diperlukan insulasi untuk menjaga agar suhu konstan.

d. Mengurangi perubahan dan variasi suhu.Suhu didalam suatu alat akan bervariasi antara bagian dalam dan tepi jikatidak dilakukan insulasi. Insulasi meminimalkan ketidakseragam suhu didalam suatu alat dan memperlambat perubahan suhu.

e. Mencegah kondesasi dan korosi.Cairan di permukaan terbuka dari tangki logam atau pipa dapat mempercepatproses korosi serta pertumbuhan alga.

f. Melindungi dari kebakaran.

13

Kerusakan selama kebakaran dapat diminimalkan dengan menjaga dalamkotak pengaman yang terisolasi dengan baik. Insulasi dapat menurunkan lajualiran panas ke tingkat sedemikian rupa sehingga suhu di dalam kotak tidakpernah naik ke tingkat yang tidak aman selama kebakaran.

g. Melindungi dari pembekuan.Suhu sub beku dapat menyebabkan air di pipa atau tempat penyimpananmembeku dan meledak sebagai akibat dari perpindahan panas dari air keambien dingin. Meledaknya pipa sebagai akibat dari pembekuan dapatmenyebabkan kerusakan besar. Isolasi yang memadai akan menurunkanhilangnya panas dari air dan mencegah pembekuan.

h. Mengurangi kebisingan dan getaran.Bahan insulasi mempunyai kemampuan mengurangi kebisingan dan getaran.

BahanBahanBahanBahan Insulasi:Insulasi:Insulasi:Insulasi: GlasswoolGlasswoolGlasswoolGlasswool

Bahan insulasi memiliki dua sifak fisik yaitu:a. Insulasi massa

Untuk jenis insulasi massa, sifat fisik yang paling penting adalahkonduktivitas termal. Bahan dengan konduktivitas termal yang rendahmemungkinkan lebih sedikit panas yang akan dipindahkan per satuan waktu, persatuan perbedaan temperatur per inci ketebalan. Konduktivitas termal rendahadalah isolator yang lebih baik. Insulasi massa yang tersedia secara komersialmemiliki konduktivitas termal pada 75 °F (24 °C) suhu rata-rata kurang dari 0,5Btu in / (hr, SF, ° F) (Khandelwal M 2007).b. Insulasi reflektif

Untuk jenis isolasi reflektif, sifat fisik yang penting adalah daya pancarpermukaan rendah. Permukaan dengan daya pancar rendah memiliki reflektansiyang tinggi. Isolasi reflektif memiliki nilai daya pancar di kisaran 0.04-0.1 W/m K(Khandelwal M 2007).

Glasswool terbuat dari serat kaca panjang dan tangguh yang berikatandengan resin pada pengaturan termal. Glasswool dapat menahan suhu sampai350°C (UPA Direct 2002). Bahan ini cocok untuk insulasi duting AC, atapgudang atau rumah, perdam suara partisi atau ruang genset dan industir oven (CV.Mekar Jaya Technic). Tabel 2 menunjukkan sebaran suhu yang dapat dihambatoleh beberapa bahan insulasi. Karakteristik glasswool sebagai bahan insulasidisajikan pada Tabel 3.

Tabel 2 Sebaran suhu yang dapat dihambat oleh beberapa bahan insulasi

Bahan insulasi TemperaturRendah (°C) Tinggi (°C)

Calcium silicate -18 650Cellular glass -260 480Elastomeric foam -55 120Fiberglass -30 540Mineral wool 0 1000Phenolic foam 150Polyisocyanurate or polyiso -180 150

14

Bahan insulasi TemperaturRendah (°C) Tinggi (°C)

Polystyrene -50 75Polyurethane -210 120

Sumber: www.EngineeringToolBox.com

Tabel 3 Karakteristik glasswool sebagai bahan insulasi

Sumber: UPA Direct 2002

KetebalanKetebalanKetebalanKetebalan OptimumOptimumOptimumOptimum untukuntukuntukuntuk InsulasiInsulasiInsulasiInsulasi

Insulasi bukan menghilangkan pindah panas tetapi hanya mengurangiproses pindah panas. Tebalnya bahan insulasi menurunkan laju pindah panastetapi biaya insulasi tinggi. Oleh karena itu, diperlukan ketebalan insulasi yangoptimum dengan menyesuaikan biaya dan hilangnya panas yang terjadi. Biayainsulasi meningkat secara linier terhadap ketebalan insulasi sedangkan biayainsulasi terhadap hilangnya panas menurun secara eksponensial. Tabel 4menunjukkan ketebalan sebuah insulasi yang diajurkan untuk permukaan platdatar yang panas.

Tabel 4 Ketebalan sebuah insulasi yang diajurkan untuk permukaan plat datayang panas

Ketebalan (in/cm) Suhu (°C)2/5.1 150/ 663/7.6 250/ 121

4/10.2 350/ 1776/15.2 550/ 2889/22.9 750/ 343

10/25.44 950/510Sumber: Ҫengel A Y dan Robert T H 2001

Proses pindah panas pada dinding yang terdiri dari dua lapis (misal denganinsulasi brick) dapat didekati dengan rumus (Ҫengel AY dan Robert TH 2001):

total

2

RTT

Q 1 ∞∞ −=

(W)..........…………………………..……….........……...(12)dimana Rtotal adalah total tahanan panas yang dirumuskan sebagai (Ҫengel AY danRobert TH 2001):Rtotal = Rconv, 1 + Rwall, 1 + Rwall, 2 + Rconv, 2………………………………….….....(13)

Karakteristik KriteriaDensitas (kg/m3) 64Suhu maksimum (°C) 350Tahanan panas (W/m K) 1.2-2.1Penyerapan air (%) < 5Alkalinitas pH=9, sedikit basaKorosif Tidak mudah untuk baja, aluminium, tembagaBau Tidak adaTahanan terhadap jamur atau bakteri Tidak ada

http://www.engineeringtoolbox.com

15

2222

2

11

1

11 Ah1

AkL

AkL

Ah1

+=......………………………………………………(14)

TeknologiTeknologiTeknologiTeknologi PenangananPenangananPenangananPenanganan PolusiPolusiPolusiPolusi padapadapadapada IncineratorIncineratorIncineratorIncinerator

Polusi yang dihasilkan dari pembakaran sampah yang menggunakanincinerator umumnya terdiri dari tiga macam yakni polutan primer (particulatematter (PM), SOx, NOx, volatile organic compounds (VOC), CO), polutansekunder ((xNO3), sulfates (xSO4) dan ozone (O3)), dan mikropolutan (metal beratdan dioksin). Polutan tersebut akan mencemari udara yang akan mengganggukesehatan manusia jika tidak diatasi. Tabel 5 menunjukkan teknologi untukmengatasi polutan dan rentang pengurangan polusi yang dapat diatasi.

Tabel 5 Teknologi untuk mengatasi polutan dan rentang pengurangan polusi yangdapat diatasi

Polutan Alat Penurunan (%)SOx Wet scrubber atau dry multicyclone 50 - 90HCl Wet scrubber atau semi-dry 75 - 95NOx Selective catalytic reduction 10 - 60Metal berat Dry scrubber + electrostatic precipitator 70 - 95Abu terbang* Electrostatic precipitator + fabric hose filter 95 - 99.9Dioksin dan furan Activated carbon + fabric hose filter 50 - 99.9*Sering diserap oleh polutan lain seperti dioksin dan logamSumber: BREF 2006

Wet scrubberWet scrubber adalah perangkat yang dirancang untuk menghilangkan gas

asam, terutama SOX. Pada prinsipnya, gas asam hilang karena kontak langsungdengan suspensi air kapur yang ditumbuk halus yang bereaksi dengan batu kapuryang memproduksi gipsum dan garam lainnya. Larutan tersebut membantumengurangi emisi dioksin atau furan dalam bentuk uap dan partikel.

Dry srubberDry scrubber atau spray dryer adsorpsi dapat menghilangkan gas asam dan

partikel setelah pembakaran. Proses ini didasarkan pada reaksi gas asam danpartikel dengan campuran kapur atau kalsium oksida dan air yang disemprotkanke dalam aliran gas buang yang membentuk garam kalsium. Dengan sendirinyaunit scrubber memiliki efek pada dioksin atau furan. Teknologi dry scrubberdapat dikombinasikan dengan ESPs. Dry scrubber mengurangi suhu inlet ESPsdan kombinasi keduanya dapat mengurangi dan mengendalikan dioksin atau furanmencapai lebih besar dari 95 % pada incinerator MSW di USA.(Peteves S D dan E Tzimas 2000)

Selective catalytic reduction (SCR)Dalam sistem SCR, gas buang dari proses pembakaran didinginkan dan

amonia yang mengandung udara disemprotkan ke dalam gas buang yangsebelumnya telah melewati katalis. Katalis membantu reaksi antara NOx danamonia untuk membentuk nitrogen dan uap air. Ketika dirancang dan

16

dioperasikan, sistem SCR biasanya mengurangai NOx pada kisaran 50 %-90 %.Keterbatasan dalam menggunakan sistem SCR yaitu pembuangan katalis, modaldan biaya operasi yang tinggi, dan kompleksitas sistem (USEPA Control ofNitrogen Oxides Emmisions 2000 ).

Electrostatic precipitator (ESPs )Electrostatic precipitator (ESPs ) umumnya digunakan untuk

mengumpulkan dan mengontrol partikulat dengan menggunakan medan listrikyang kuat dalam aliran gas buang. Plat besar berbentuk piringan mengumpulkandan menerima muatan berlawanan dengan menarik dan mengumpulkan partikeltersebut. Pembentukan dioksin atau furan dapat terjadi dalam ESPs pada suhu 150°C-350 °C. Di atas 300 °C, tingkat pembentukan dioksin atau furan akanmengalami penurunanan. Tabel 6 menunjukkan pemisahan abu terbang dankarbon aktif (AC) dengan beberapa teknologi pengendali polutan.

Tabel 6 Pemisahan abu terbang dan karbon aktif (AC) dengan beberapa teknologipengendali polutan

Peralatan Efisiensiuntuk abuterbang

Efisiensiuntuk karbon

aktif

Tekanan (Pa) Suhu maksimumpengoperasian

(ºC)

Ukuranpartikel

(μm)Cyclone hingga 80 % hingga

50 %10-1000 1300 ≥ 20

ESPs hingga 99 % hingga80 %

50-300 450 0.08-20

Fabric hosefilter

hingga 99 % hingga99 %

500-2000biasanyadengankipas

pendorong

240 0.04-50

Sumber: Bordado JCM dan Gomes JFP 1999 dalam Quina MJ, Bordado JCM, Quinta FRM 2011

Karbon aktifKarbon aktif dapat digunakan sebagai "add-on" untuk pengendalian organik

pada partikel dioksin atau furan dan merkuri pada gas buang dari unit pembakaranuntuk limbah kota, limbah medis, dan incinerator limbah berbahaya. Berbagaimekanisme telah disarankan untuk proses tersebut termasuk adsorpsi fisik dalampori-pori karbon dan adsorpsi kimia dimediasi berdasarkan adanya oksigen danatau klorin.

Prinsip rancangan karbon aktif harus memiliki permukaan pori yangsangat besar (luas permukaan terhadap volume) yang dapat diserap oleh suatu zat.Karbon aktif memiliki luas permukaan 300 m2/g-800 m2/g. Karbon aktif kelastinggi dapat memiliki luas permukaan dari 1500 m2/g. Selain itu, memiliki sifatkatalitik yang dapat digunakan untuk simultan pengendali NOx jika diperlukan.Dua jenis karbon aktif yang umum digunakan adalah formasi kokas (berdasarkanbatubara) dan lignit coke. Lignit coke lebih sering digunakan karena biayanyamurah. Karbon aktif dapat digunakan dengan beberapa cara yang berbeda untukkontrol dioksin dan furan dalam gas buang dari sistem pembakaran yaitu:- Fixed bed process

17

Dalam metode ini, gas buang mengalir melalui satu atau lebih beds darikarbon aktif yang disusun secara seri, gas tersebut dikeluarkan dengan caraditarik dari bawah pada setiap beds. Kadar karbon monoksida terus dipantau padasetiap beds untuk meminimalkan risiko kebakaran. Untuk mencegah kontaminasi,beds tersebut biasanya ditempatkan setelah perangkat kontrol partikulat gas buang.Meskipun kinerjanya cenderung meningkat pada suhu yang lebih rendah, gastidak harus di bawah suhu penguapan untuk menghindari kondensasi uap airketika karbon aktif cenderung kehilangan kapasitas adsorpsinya. Fixed bedprocess beroperasi pada suhu 120 °C-150 °C.- Fluidized bed process

Dalam metode ini, gas buang mengandung karbon aktif. Proses inimenggunakan batu arang lebih sedikit dibandingkan dengan fixed bed tetapimemiliki penurunan tekanan yang lebih tinggi. Sirkulasi beds juga telahdigunakan dan menunjukkan pengurangan dioksin atau furan yang sangat tinggi.Fluidised bed process beroprasi pada suhu 120 °C-150 °C.- Duct injection

Dalam proses duct injection, karbon aktif disuntikkan ke dalam gas buanghulu dari perangkat kontrol partikulat, biasanya fabric filter atau electrostaticprecipitator. Karena sifatnya mudah terbakar dari karbon aktif, electrostaticprecipitator tidak pilih sebagai pengumpul partikulat dengan metode ini. Ductinjection mengkonsumsi karbon aktif paling sedikit dibandingkan dengan tigametode lainnya, biasanya 50 mg/m3-400 mg/m3 gas buang untuk pembakaransampah kota.

Fabric hose filter (FFs)FFs adalah perangkat kontrol materi partikulat yang menghilangkan dioksin

atau furan yang berhubungan dengan partikel dan setiap uap yang terkondensasimenyerap partikel. Secara umum, keberadaan partikel dalam gas buang memicupembentukan dioxin atau furan pada reaksi permukaan, sehingga pengumpulanpartikel tersebut meminimalkan tingkat emisi dioksin dan furan. Kantong dengandiameter 15 cm-20 cm, terbuat dari bahan fiberglass yang disusun secara seri.Kipas memaksa gas pembakaran melalui susunan yang terjalin erat. Sifat porositasstruktur tersebut memungkinkan kantong untuk bertindak sebagai mediapenyaring dan mempertahankan berbagai ukuran partikel. Fabric filter munculsebagai pengendali dioksin dan furan. (Peteves SD dan Tzimas E 2000).

Selain teknologi insulasi untuk mengatasi suhu dinding incinerator danteknologi penanganan asap untuk mengendali polusi udara terdapat prosedurkeselamatan yang umum untuk mencegah cidera ketika bekerja di sekitarincinerator seperti (EPA 1990):

1. Wadah dari cairan yang mudah terbakar atau bahan peledak tidak bolehdimasukkan ke incinerator.

2. Pintu pemasukan incinerator tidak boleh dibuka jika incinerator berada dibawah tekanan positif. Selalu perhatikan saat membuka pintu pemasukan.Mengenakan kacamata keselamatan, berada pada jarak tertentu dari pintupemasukan dan membuka pintu dengan sempurna.

3. Jangan pernah membuka pintu pembersihan untuk melihat ke dalamincinerator selama operasi.

18

4. Jangan masuk ke ruang pengumpan ram mekanik, konveyor abu, atauincinerator tanpa terlebih dahulu mematikan semua sumber daya danmemastikan bahwa unit "terkunci". Jika harus memasuki ruangan setelahmengunci unit keluar, pastikan seseorang untuk berjaga.

5. Perhatikan disekitar sabuk yang bergerak, silinder hidrolik, dan pintu.6. Untuk sistem yang membutuhkan pembuang abu, harus hati-hati saat

membuang abu. Jangan masuk ke ruang pembakaran untuk menghilangkanabu. Sebagai gantinya, gunakan ram abu mekanis atau konveyor (jikatersedia) atau garu atau sholvels dengan gagang cukup panjang untukmencapai bagian belakang kompartemen abu incinerator. Bilamenggunakan garu atau sholves, gunakan dengan hati-hati agar tidakmerusak perangkat incinerator.

7. Menggunakan peralatan keselamatan pribadi yang tepat saatmengoperasikan incinerator dan penanganan abu untuk mencegah lukabakar, luka, tusukan, atau cedera mata. Peralatan keselamatan tersebutmeliputi sarung tangan, sepatu boot, dan kacamata keselamatan.

8. Hindari kontak langsung dengan suhu permukaan ruang pembakaran,peralatan heat exchanger, ductwork, dan cerobong asap.

9. Cairan scrubber dari wet scrubber kemungkinan akan dapat membakarkulit. Hindari kontak dengan cairan tersebut dan gunakan pelindung matajika berada di sekitar wet scrubber.

10. Venturi scrubber beroperasi pada tekanan positif tinggi. Berhati-hatilahdari kebocoran scrubber vessel, ductwork, atau pipa.

11. Hindari daerah fabric filter kecuali saat perawatan. Hanya orang-orangyang telah terlatih yang dapat memasukkan fabric filter, dan mereka haruswaspada terhadap bahaya seperti:a. Sebelum seseorang memasuki unit, bags filter harus dibersihkan,

saringan debu harus dilepas dan getaran mekanis dari hopperdihentikan untuk mencegah emisi dan debu yang berterbangan. Pintuhopper hanya boleh dibuka ketika unit (termasuk sistem pemindahhopper seperti skrup dan rantai drag) dalam keadaan mati.

b. Kekurangan oksigen umumnya terjadi pada pembakaran dalamincinerator yang membuat fabric filter sangat berbahaya.Membersihkan unit tidak selalu dengan menggantikan gas buangdengan udara ambien. Pengguna harus mengetahui bahaya darikekurangan oksigen tersebut.

c. Ledakan mungkin terjadi di dalam ruang tertutup seperti fabric filter.Ventilasi atau pembersihan sebelum pengoperasian sangat dianjurkan.

d. Alat pelindung diri seperti respirator harus dipakai karena bahan kimiaberacun dalam debu yang terkumpul dapat masuk ke fabric filter..

12. Pelindung mata, pelindung telinga, kemeja lengan panjang, dan sarungtangan harus dipakai selama pemeriksaan fabric filter. Pengguna jugaharus menyadari suhu tinggi terkait dengan lamanya waktu yangdibutuhkan untuk pemeriksaan atau perbaikan karena kondisi berdebu,lembab dan akses yang terbatas, serta efek termal yang berbahaya.

Keputusan Menteri Lingkungan Hidup tentang Baku Mutu Emisi SumberTidak Bergerak (KEP- 13/MENLH/3/1995) menyediakan BME yang dikhususkan

19

untuk industri besi dan baja, industry pulp dan kertas, pembangkit listrik tenagauap berbahan bakar batubara, dan industri semen. Selain itu, Kepmen ini jugamenyediakan BME untuk jenis kegiatan lainnya. Untuk sumber bergerak, KLHmenyediakan BME-nya dalam Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hiduptentang ambang batas emisi gas buang kendaraan bermotor (KEP-35/MENLH/10/1993) (Roosita H 2007). Tabel 7 menunjukkan baku mutu emisiuntuk kegiatan lain selain industri besi dan baja, industri pulp dan kertas,pembangkit listrik tenaga uap berbahan bakar batubara, dan industri semen sertagas buang kendaraan bermotor yang diijinkan.

Tabel 7 Baku mutu emisi untuk kegiatan lain selain industri besi dan baja,industri pulp dan kertas, pembangkit listrik tenaga uap berbahan bakarbatubara, dan industri semen serta gas buang kendaraan bermotor

Parameter Batas maksimum(mg/m3)Bukan logam

1. Amonia (NH3) 12. Gas klorin (Cl2) 153. Hidrogen Klorida (HCl) 104. Hidrogen Fluorida (HF) 205. Nitrogen Oksida (NO2) 17006. Opasitas 40 %7. Partikel 4008. Sulfur Dioksida (SO2) 15009. Total Sulfur Tereduksi (H2S) 70Logam10. Air raksa (Hg) 1011. Arsen (As) 2512. Antimon (Sb) 2513. Kadmium (Cd) 1514. Seng (Zn) 10015. Timah Hitam (Pb) 25

Sumber: Roosita H 2007

StandarStandarStandarStandar PengoperasianPengoperasianPengoperasianPengoperasian IncineratorIncineratorIncineratorIncinerator

Incinerator tipe batch menerima satu kali masukan sampah ke ruangpembakaran dalam satu kali proses pembakaran. Laju pelepasan panas dikontroldengan mengendalikan volume awal sampah dan udara yang tersedia untukpembakaran. Ukuran ruang pembakaran dirancang untuk volume tertentu danlimbah dengan kandungan Btu tertentu pula. Jika incinerator diisi dengan limbahyang memiliki nilai Btu tinggi meskipun volume tidak melebihi kapasitas,kapasitas termal dari incinerator dapat terlampaui. Akibatnya, diperlukanpengurangan pemasukan volume sampah.

Incinerator tipe batch adalah unit kecil dengan kapasitas kapasitas kuranglebih 200 lb/h-500 lb/h. Incinerator ini dioperasikan dalam periode 12 jam-24 jam.Berikut adalah prosedur pengoperasian incinerator:

1. Pembuangan abu

20

Awal pengoperasian incinerator dimulai dengan pembuangan abu yangdihasilkan dari siklus operasi sebelumnya. Berikut ini adalah pedomanuntuk pengoperasian yang baik:a. Secara umum, incinerator membutuhkan waktu satu malam untuk

proses pendinginan dan menghilangkan abu. Pendinginan dapatmemakan waktu selama 8 jam (EPA 1990).

b. Operator harus membuka pintu pengeluaran abu dengan pelan untukmeminimalkan kemungkinan kerusakan pada pintu, segel gasket danuntuk mencegah abu berterbangan.

c. Operator harus berhati-hati karena kemungkinan abu masih dalamkondisi yang panas pada titik tertentu serta adanya benda tajam.

d. Ruang abu dan pembakaran tidak boleh disemprot dengan air dinginkarena pendinginan cepat dari semprotan air dapat mempengaruhiruang refraktori.

e. Sebuah sekop tumpul datar dan tidak tajam dan tahan api harusdigunakan untuk pembersihan.

f. Hindari mendorong abu ke udara terbuka.g. Tempatkan abu panas ke dalam wadah yang tidak mudah terbakar

(logam). Basahi abu dengan air untuk mendinginkan dan mengurangiabu berterbangan.

h. Setelah abu dibuang dan sebelum menutup pintu pengeluaran abu,operator harus memeriksa gasket seal pintu. Jika rusak lakukanpergantian.

i. Untuk mencegah kerusakan pada segel pintu, operator harus menutuppintu pengeluaran abu dengan pelan dan tidak boleh overtighten klempintu. Champs pintu yang overtightened dapat menyebabkan gasketseal menjadi permanen dan memungkinkan infiltrasi udara luardisekitar permukaan pintu.

2. Proses pemasukan sampahOperator memiliki pilihan untuk memilih jenis sampah yang akan

dimasukkan. Sifat sampah yang harus diperhatikan diantaranya: nilai kalor,kadar air, kandungan plastik, dan jumlah limbah patologis. Nilai kalor dankadar air sampah mempengaruhi kinerja incinerator. Sampah dengan nilaikalor yang tinggi dapat melebihi kapasitas termal dari incinerator.Hasilnya adalah pembakaran suhu tinggi yang dapat merusak incineratordan dapat menghasilkan emisi yang berlebihan. Demikian pula, sampahdengan kadar air yang sangat tinggi tidak akan memberikan masukantermal yang baik dan memerlukan penggunaan bahan bakar tambahanlebih dari biasanya.

3. Pembakaran sampahPanas yang dihasilkan harus diperkirakan dengan tepat jika tidak

dapat merusak incinerator.4. Habis terbakar/ burndown

Lamanya waktu yang dibutuhkan untuk sampah habis terbakardipengaruhi oleh desain incinerator, karakteristik sampah, dan derajatkejenuhan yang diinginkan. Periode habis terbakar adalah 2 sampai 4 jam.Kualitas habis terbakar dapat dilakukan dengan memeriksa abu yangdihasilkan. Pemeriksaan abu oleh operator adalah salah satu cara untuk

21

mengevaluasi kinerja incinerator. Operator harus mencari abu halus yangditemukan disekitar lingkungan pengoperasian incinerator. Abu yangberisi potongan besar bahan yang tidak terbakar (selain bahan yang tidakmudah terbakar, seperti kaleng) menunjukkan bahwa kinerja incineratorburuk. Warna abu juga merupakan indikator kualitas abu. Warna putihatau abu-abu pada abu menunjukkan bahwa persentase karbon rendah danwarna hitam menunjukkan persentase karbon yang tinggi.

5. Pertimbangan khususJika limbah patologis sedang dibakar, alat pembakar harus diatur

agar sampah benar-benar terbakar. Untuk menghancurkan limbahpatologis yang efisien, limbah harus langsung terkena api dari alatpembakar. Mengisi seluruh ruang pembakaran akan menghasilkanpembakaran yang tidak efisien. Jika limbah patologis yang harus dibakardalam volume besar, incinerator harus didesain khusus untuk limbahpatologis tersebut.

SistemSistemSistemSistem PindahPindahPindahPindah PanasPanasPanasPanas

Panas adalah bentuk energi yang dapat dipindahkan dari satu sistem kesistem yang lain sehingga menghasilkan perbedaan suhu. Laju energi yangdipindahkan disebut pindah panas. Proses perpindahan energi panas tersebutbiasanya dari temperatur tinggi ke rendah dan proses pindah panas akan berhentiketika suhu dua medium sama. Panas dipindahkan melalui proses konduksi,konveksi, dan radisai. Pada incinerator tipe batch yang dilengkapi pemanas airpindah panas terjadi pada dua geometri yaitu pada dinding incinerator (plat datar)dan pada pipa pemanas air (silinder). Pindah panas pada pipa yang dipanaskansecara langsung akan mengalami pindah panas secara konduksi dan konveksi.Proses pindah panas berlangsung secara mantap (steady) dengan asumsi tidak adaperubahan suhu sehigga Q cond, cyl = konstan (Ҫengel AY dan Robert TH 2001).

KonduksiKonduksiKonduksiKonduksi

Konduksi adalah proses transfer energi dari partikel yang memiliki energiyang tinggi ke partikel dengan energi yang lebih rendah sehingga menghasilkaninteraksi antara dua partikel tersebut. Laju pindah panas ke dalam plat datar harussama dengan laju pindah panas yang keluar dari plat datar. Dengan kata lain lajupindah panas tersebut terjadi secara konstan, Qcond, wall = konstan. Panas konduksitersebut dapat didekati dengan persamaan (Ҫengel AY dan Robert TH 2001):

LTT

kAQ 21wall,cond

−=

(W)............................................................(15)dimana: L = tebal plat datar pada sumbu x (m)

k = panas konduktivitas (W/m K)T1, T2= temperatur (K)A = luas permukaan pindah panas (m2)

22

Pindah panas pada pipa (silinder) harus memperhatikan lapisan pipa yangakan digunakan, maka terdapat r1 = jari-jari dalam, r2 = jari-jari luar, L = panjangdan k = konduktivitas termal. Dua permukaan dari suatu pipa dengan suhu T1 danT2 yang konstan, tidak ada perubahan panas dan konduktivitas termalnya konstan,panas konduksi dapat dihitung dengan menggunakan Fourier’s law (Ҫengel AYdan Robert TH 2001):

drdTkAQ cyl,cond −=

(W)............................................................(16)dimana A = 2πrL adalah pindah panas pada luas permukaan di r, A dipengaruhioleh r dan perubahan arah dari proses pindah panas. Pemisahan variabel padapersamaan diatas dengan mengintegerasi dari r = r1, T (r1) = T1 ke r = r2, T (r2) =T2 sehingga (Ҫengel AY dan Robert TH 2001):

∫∫==

−=2

1

2

1

T

TT

r

rr

cyl,cond kdTdrA

Q

..................…………………...………………………...(17)dengan subtitusi A= 2πrL dan menyelesaikan integerasi diperoleh (Ҫengel AYdan Robert TH 2001):

)r/rln(TTrL2Q

12

21cyl,cond

−π=

(W)…………….....……………………...(18)Q cond, cyl = konstan sehingga persamaan menjadi

cyl

21cyl,cond R

TTQ

−=

(W)…………….…………………….......(19)dimana

Lk2)r/rln(

R 12cyl π

=(°C/W)……...……………………………(20)

KonveksiKonveksiKonveksiKonveksi

Konveksi adalah model transfer energi antara dua permukaan padat danterbatas pada pergerakan fluida atau gas termasuk efek dari konduksi danpergerakan fluida. Pindah panas pada plane wall dapat didekati dengan rumus:

Q conv = h A (Ts-T∞) (W)…..……………......…………(21)Menurut Lienhard IV dan Lienhard V (2011) konveksi dapat dibedakan

menjadi dua yaitu konveksi bebas dan konveksi paksa. Konveksi bebas adalahperpindahan panas yang terjadi dimana aliran fluida bergerak dengan pengaruhgravitasi tanpa pengaruh eksternal yang lain. Sedangkan konveksi paksa adalahproses pindah panas dimana fluida bergerak dengan disengaja dan diaturkecepatan dan debitnya. Berdasarkan jenis aliranya konveksi dapat dibagi menjadidua, yaitu konveksi pada aliran laminer dan konveksi pada aliran turbulen.

Menurut Lienhard IV dan Lienhard V (2011) konveksi pada pipadipengaruhi oleh bilangan reynold yang dapat dicari dengan persamaan berikut:

vDVRe ⋅

=………………………………………………………………………(22)

23

Menurut Lienhard IV dan Lienhard V (2011) konveksi pada pipa denganjenis aliran turbulen secara konveksi paksa dipengaruhi NuD dan nilai St melaluipersamaan berikut :

n8.0d PrRe023.0Nu = ........................……………..........………………………(23)

32

2.0 PrRe023.0St −= ..................…………………………………………….......(24)Persamaan tersebut berlaku jika memenuhi syarat sebagai berikut:a. Semua nilai dari sifat panas fluida berdasarkan suhu rata-ratab. Nilai n = 0.3 jika fluida didinginkan, sedangkan nilai n = 0.4 jika fluida

dipanaskan.c. Nilai Re harus lebih besar dari 104

d. Nilai Pr terletak antara 0.7 sampai 100e. Perbandingan antara L dengan D lebih dari 60

Nilai koefisien pindah panas secara konveksi dapat dihitung melaluipersamaan berikut (Ҫengel AY dan Robert TH 2001):

DkNu

h d=(W/m2 K)……………………………....……..(25)

h = koefisien pindah panas secara konveksi (W/m2 K)k = koduktivitas panas fluida (W/m K)D = diameter pipa (m)

Suhu rata-rata pindah panas yang terjadi dapat dihitung dengan persamaanberikut (Purwadaria et al. 1996):

22

TTTT

1

f

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +

+=

∞∞

(K)…...….……………………………………(26)Tf = suhu rata-rata (K)T∞ = suhu pemanasan bahan (K)Ti = suhu fluida saat masuk (K)To = suhu fluida saat keluar (K)

Menurut Purwadaria et al. (1996) panjang pipa dalam suatu sistem pindahpanas secara konveksi dapat didekati melalaui persamaan berikut:

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−−

∞

∞

DL4St

TTTTln

0

1

……………………………………………………….....(27)St = bilangan StantonL = panjang pipa (m)D = diameter pipa (m)T∞ = suhu pemanasan bahan (K)Ti = suhu fluida masuk (K)To = suhu fluida keluar (K)

24

IncineratorIncineratorIncineratorIncinerator RancanganRancanganRancanganRancangan PradiptaPradiptaPradiptaPradipta (2011)(2011)(2011)(2011)

Incinerator rancangan Pradipta (2011) terdiri atas 6 bagian yaitu, ruangpembakaran, kasa penyulut api, cerobong asap, lubang udara, sistem penukarpanas, dan ruang pengendapan zat padat. Gambar 5 menyajikan incineratorrancangan Pradipta (2011).

Hasil rancangan Pradipta (2011) Konstruksi pipa pemanas air

Gambar 5 Incinerator rancangan Pradipta (2011)

Spesifikasi incinerator rancangan Pradipta (2011):- Ukuran incinerator: 60x70x70 cm- Kapasitas ruang bakar: 0.294 m3

- Tebal dinding incinerator menggunakan plat eser 3 mm- Tebal lantai incinerator menggunakan plat eser 5 mm- Tinggi cerobong: 117.5 cm- Diameter cerobong: 15 cm- Panjang pipa pemanas air: 4 m- Diameter pipa pemanas air: 0.5 inchi

Hasil uji kinerja yang dilakukan oleh Pradipta (2011) pada incinerator tipebatch untuk sampah perkotaan yang dilengkapi dengan pemanas air diantaranya:

1. Volume ruang pembakaran sebesar 0.294 m3 dengan kapasitas 10.5 kg-18.3 kg.

2. Suhu ruang pembakaran berkisar 413 °C-748 °C.3. Laju pembakaran sebesar 2.18 kg/jam-6.82 kg/jam.4. Suhu dan kualitas asap ditunjukkan pada Tabel 8.5. Pemanfaatan energi untuk memanaskan air, suhu air meningkat 14 °C-18

°C.

25

6. Ruang pengendapan zat padat dapat mengarangkan 200 g dari 500 g batokkelapa.

7. Suhu dinding incinerator bervariasi antara 123 °C-242 °C. Suhu cerobongasap 51 °C-263 °C.

8. Lama pembakaran berkisar 2 jam-5 jam.

Tabel 8 Suhu dan kualitas asap hasil uji kinerja Pradipta (2011)Percobaan Suhu tertinggi

pada cerobong(°C)

Warna asap Bau asap Zat terbangpada asap

I 253 Lebih banyakputih daripada

hitam

Bau asap Tidak ada zatterbang

II 210 Lebih banyakputih daripada

hitam


III 239 Lebih banyakputih daripada

hitam


IV 317 Lebih banyakputih daripada

hitam


TeknikTeknikTeknikTeknik PengoperasianPengoperasianPengoperasianPengoperasian IncineratorIncineratorIncineratorIncinerator RancanganRancanganRancanganRancangan PradiptaPradiptaPradiptaPradipta (2011)(2011)(2011)(2011)

Incinerator yang dirancang oleh Pradipta (2011) merupakan incineratortipe batch yang menerima satu kali masukan sampah ke ruang pembakaran dalamsatu kali proses pembakaran. Laju pelepasan panas dikontrol denganmengendalikan volume awal sampah dan udara yang tersedia untuk pembakaran.Berikut adalah teknik pengoperasian incinerator tipe batch untuk perkotaan yangdilengkapi dengan pemanas air rancangan Pradipta (2011):

1. Pembuangan abuAwal pengoperasian incinerator dimulai dengan pembuangan abu yangdihasilkan dari siklus operasi sebelumnya. Berikut ini adalah pedomanuntuk pengoperasian yang baik:a. Pembuangan dapat dilakukan setelah 5 jam-8 jam proses pembakaran

agar abu hasil pembakaran benar-benar dingin sehingga tidakmenimbulkan luka bakar. Ketika melakukan pembuangan abu gunakankacamata agar abu tidak terbang ke mata, gunakan sarung tangan untukmencegah luka dan gunakan masker agar abu tidak masuk ke saluranpernapasan yang dalam jangka waktu tertentu dimungkinkanmengganggu kesehatan.

b. Operator harus membuka pintu pengeluaran abu dengan pelan untukmencegah abu berterbangan.

c. Operator harus berhati-hati karena kemungkinan abu masih dalamkondisi yang panas pada titik tertentu serta adanya benda tajam.

26

d. Ruang abu dan pembakaran tidak boleh disemprot dengan air dinginkarena pendinginan cepat dari semprotan air dapat mempengaruhidapat mempercepat korosi.

e. Sebuah sekop tumpul datar, panjang, tidak tajam dan tahan api harusdigunakan untuk pembersihan.

f. Hindari mendorong abu ke udara terbuka.g. Setelah abu dikeluarkan tutup kembali pintu pengeluaran abu.

2. Proses pemasukan sampahSifat sampah yang harus diperhatikan diantaranya: nilai kalor, kadar

air, kandungan plastik, dan jumlah limbah patologis. Nilai kalor dan kadarair sampah mempengaruhi kinerja incinerator. Sampah dengan nilai kaloryang tinggi dapat melebihi kapasitas termal dari incinerator. Hasilnyaadalah pembakaran suhu tinggi yang dapat merusak incinerator dan dapatmenghasilkan emisi yang berlebihan. Demikian pula, sampah dengankadar air yang sangat tinggi tidak akan memberikan masukan termal yangbaik dan memerlukan penggunaan bahan bakar tambahan lebih daribiasanya.

3. Memasang selang pada lubang pemasukan air menuju ke pipa pemanas airdi ruang bakar dan ruang pengendapan zat padat kemudian membuka kranagar air mengalir pada pipa pemanas air.

4. Pembakaran sampahPanas yang dihasilkan harus diperkirakan dengan tepat jika tidak

dapat merusak incinerator.5. Habis terbakar/ burndown

Lamanya waktu yang dibutuhkan untuk sampah habis terbakardipengaruhi oleh desain incinerator, karakteristik sampah dan derajatkejenuhan yang diinginkan. Periode habis terbakar adalah 2 sampai 4 jam.Kualitas habis terbakar dapat dilakukan dengan memeriksa abu yangdihasilkan. Abu yang berisi potongan besar bahan yang tidak terbakar(selain bahan yang tidak mudah terbakar, seperti kaleng) menunjukkanbahwa kinerja incinerator buruk. Warna abu juga merupakan indikatorkualitas abu. Warna putih atau abu-abu pada abu menunjukkan bahwapersentase karbon rendah dan warna hitam menunjukkan persentasekarbon yang tinggi.

METODEMETODEMETODEMETODE

TahapanTahapanTahapanTahapan PenelitianPenelitianPenelitianPenelitian

Pada penelitian ini dilakukan modifikasi incinerator tipe batch untuksampah perkotaan yang dilengkapi dengan pemanas air yang dirancang Pradipta(2011) kemudian dilakukan uji kinerja alat sebagai hasil modifikasi dan dilakukan

27

analisa peningkatan faktor keamanan dan unjuk kerja dari alat sebelum dansetelah dilakukan modifikasi. Gambar 6 menyajikan bagan alir penelitian.

Gambar 6 Bagan alir penelitian

PendekatanPendekatanPendekatanPendekatan MasalahMasalahMasalahMasalah

Incinerator harus memiliki suhu ruang bakar yang tinggi 982.2 °C-1204.4 °C untuk dapat membakar sampah dengan sempurna (Mc Guinn Y C danLouis T 1992). Suhu ruang bakar incinerator untuk sampah perkotaan harus lebihbesar dari 800 °C. Dengan suhu ruang bakar lebih besar dari 800 °C maka dindingincinerator diperkirakan memiliki suhu yang tinggi. Menurut OSHA(Occupational Safety and Health Administration) suhu aman suatu permukaanketika sebuah proses berlangsung harus dibawah 60 °C yang merupakan suhuaman bagi operator untuk menghindari luka bakar. Selain itu, suhu permukaan

Selesai

Penentuan parameter faktor keamanan dari alat

Melakukan penelitian pendahuluan

Melakukan modifikasi

Melakukan uji kinerja setelah modifikasi

Menganalisa perbedaan faktor keamanan dan unjuk kerja alat sebelum dansetelah dilakukan modifikasi

Pendekatan masalah

Selesai

Komposisi sampah yangdibakar:uji I : 66 % kertasuji II : 66 % plastikuji III : 70 % plastikuji IV : 60 % plastik

28

yang terlalu tinggi akan berpengaruh pada suhu lingkungan yang berdampak padaproduktivitas kerja (Ҫengel AY dan Robert TH 2001).

Incinerator tipe batch untuk perkotaan yang dilengkapi dengan pemanasair yang dirancang Pradipta (2011) dari hasil uji kinerja memiliki suhu ruangbakar rata-rata 303.91 °C dan suhu tertinggi yang dapat dicapai sebesar 748 °C.Dengan kisaran suhu ruang bakar tersebut, suhu dinding incinerator ketikaberoperasi antara 26 °C-230 °C dengan rata-rata 70.13 °C. Suhu tersebut kurangaman bagi operator karena dapat menyebabkan luka bakar ketika kontak langsungdengan kulit operator. Untuk itu perlu dilakukan insulasi untuk mereduksi suhudinding incinerator sehingga aman bagi operator ketika dioperasikan. Tujuandilakukan insulasi selain untuk mereduksi suhu dinding incinerator hingga dibawah 60 °C juga diharapkan dapat meningkatkan suhu ruang bakar menjadi lebihdari 800 °C untuk memusnahkan sampah sampai terjadi pembakaran sempurnakarena suhu tertinggi yang dapat dicapai incinerator rancangan Pradipta (2011)masih dibawah 800 °C dimana dengan suhu tersebut sampah yang dibakar belumterbakar dengan sempurna.

Asap hasil pembakaran merupakan masalah utama yang dihasilkan dariproses pembakaran sebuah incinerator karena asap mengandung polutan yangdapat mengganggu kesehatan operator dan lingkungan sekitar. Asap hasilpembakaran harus bebas polutan ketika meninggalkan cerobong. Polutan yangterkandung dari asap hasil pembakaran incinerator diantaranya gas asam (HCl,SO2, NO2), CO, hidrokarbon, CO2, dioksin, dan furan. Pembakaran 1 tonMunicipal Solid Waste (MSW) di dalam sebuah Municipal Solid WasteIncinerators (MSWI) menurut World Bank Report (1999) dapat menghasilkanemisi berupa debu (11 g-19 g), SO2 (40 g-50 g), NOx (800 g-900 g), HCl (30 g-40g), Hg (5 mg-40 mg). Teknologi APC (Air Pollution Control) untuk mengatasiemisi hasil pembakaran dari sebuah incinerator sudah banyak berkembang danbiasanya diterapkan untuk incinerator kapasitas besar. Incinerator yang dirancangPradipta (2011) adalah incinerator skala kecil sehingga teknologi APC kurangcocok untuk diterapkan karena memerlukan biaya yang tidak sedikit. Selain itu,memerlukan keahlian khusus untuk perawatan. Untuk mengurangi pencemaranudara tersebut dapat dilakukan dengan membuat cerobong pengeluaran asapcukup tinggi sehingga asap langsung bercampur dengan udara di atmosfer dantidak turun ke bawah yang kemungkinan dapat dihirup oleh operator yang manadalam jangka waktu tertentu dapat menggangu kesehatan operator dan lingkungan.Tinggi cerobong pada incinerator yang dirancang Pradipta (2011) setelahdilakukan pengukuran memiliki tinggi 1.175 m dimana asap masih dimungkinkanturun ke bawah yang mana mengganggu kinerja operator. Dengan menambahtinggi cerobong diharapkan asap pembakaran tidak lagi turun ke bawah danmengganggu kinerja operator.

Pintu pemasukan sampah pada incinerator yang dirancang Pradipta (2011)sering menutup dengan sendirinya ketika dilakukan proses pemasukan sampahdan pengeluaran abu karena ketika pintu dibuka membentuk sudut 90°. Selain itu,operator mengalami kesulitan ketika proses penutupan saat proses pembakaran dimulai karena api sudah memulai menyebar. Hal tersebut kurang aman bagioperator. Untuk mengatasi hal tersebut pada pintu pemasukan sampah akanditambahkan penyangga sehingga pintu tersebut tidak menutup dengan sendirinya

29

dan memudahkan penutupan ketika awal proses pembakaran karena sudut yangterbentuk < 90 °.

PenePenePenePenennnntuantuantuantuan ParameterParameterParameterParameter FaktorFaktorFaktorFaktor KeamananKeamananKeamananKeamanan IncIncIncInciiiinnnneeeeratorratorratorrator dandandandan UnjukUnjukUnjukUnjuk KerjaKerjaKerjaKerjanyanyanyanyapadapadapadapada PenelitianPenelitianPenelitianPenelitian PendahuluanPendahuluanPendahuluanPendahuluan

Parameter faktor keamanan dari incinerator tipe batch untuk perkotaanyang dilengkapi dengan pemanas air rancangan Pradipta (2011) diantaranya:a. Suhu dinding luar incinerator

Menurut OSHA (Occupational Safety and Health Administration) suhuaman suatu permukaan ketika sebuah proses berlangsung harus dibawah 60 °Cyang merupakan suhu aman bagi operator untuk menghindari luka bakar. Selainitu, suhu permukaan yang terlalu tinggi akan berpengaruh pada suhu lingkunganyang berdampak pada produktivitas kerja.b. Asap hasil pembakaran

Proses pembakaran berlangsung dengan baik atau mendekati sempurnaketika keberadaan asap dapat diminimalisir. Selain itu jika terdapat asap, asaptersebut menimbulkan dampak negatif yang relatif kecil. Kualitas asappembakaran dapat dilihat dari warna asap, bau asap, dan kadar zat yang dibawaterbang. Penentuan kualitas asap akan dilakukan dengan melakukan pengamatanpada proses pembakaran. Parameter yang diuji menurut Susanto (2001) adalahwarna asap, bau asap, kadar zat terbang, serta gangguan yang ditimbulkan olehasap yang dihasilkan dari pembakaran.

Parameter unjuk kerja dari incinerator tipe batch untuk perkotaan yangdilengkapi dengan pemanas air rancangan Pradipta (2011):a. Suhu ruang bakar

Suhu ruang bakar harus lebih besar dari 800 °C agar sampah dapat terbakardengan sempurna. Selain itu, pembakaran sampah dengan sempurna dapatmeminimalisir kandungan polutan yang dihasilkan dari proses pembakaran.b. Pemanfaatan energi panas

Parameter yang diukur untuk mengetahui pemanfaatan energi panasdiantaranya: suhu pipa pemanas air, suhu air masuk pipa pemanas air, suhu keluarpipa pemanas air, dan suhu ruang pengendapan zat padat.c. Laju aliran udara

Laju aliran udara diketahui dari fenomena chimney effect pada cerobongsehingga dilakukan pengukuran suhu inlet cerobong, suhu aliran cerobong, dansuhu outlet cerobong sehingga diketahui laju aliran udara yang keluarmeninggalkan cerobong. Laju aliran udara ini mempengaruhi jumlah panas yangada pada ruang bakar.d. Laju pembakaran

Parameter yang diukur dalam analisa laju pembakaran adalah bobotsampah sebagai bahan bakar dan lama pembakaran. Laju pembakaran tersebutdihitung dengan membandingkan bobot sampah (m) yang dibakar dengan waktupembakaran (t).

30

( )(jam)t (kg) m jamkg/ pembakaran Laju =

e. Jumlah dan kualitas arang yang dihasilkan pada ruang pengendapan zat padatKualitas arang yang baik ketika dipatahkan akan mengkilap dan terdengar

suara dentingan.f. Menimbang abu hasil pembakaran

Jumlah abu yang dihasilkan dari proses pembakaran untuk mengetahuibesar persen mengurangan sampah setelah dibakar. Incinerator dapat menurangiberat sampah 70 %- 80 %

% 100awal massa

bakarsampah ter massa sampah massan penguranga % ×=

PenelitianPenelitianPenelitianPenelitian PendahuluanPendahuluanPendahuluanPendahuluan

Penelitian pendahuluan dilakukan untuk mengetahui metode pengukuranunjuk kerja dari incinerator tipe batch untuk perkotaan yang dilengkapi denganpemanas air dan mengetahui kualitas asap. Adapun prosedur pengukuran unjukkerja dari incinerator tipe batch untuk perkotaan yang dilengkapi dengan pemanasair pada penelitian pendahuluan yakni:

1. Memasang alat ukur. Tabel 9 menunjukkan titik pengukuran padapenelitian pendahuluan dan Gambar 7 menunjukkan penempatan alatukur pada penelitian pendahuluan.

2. Menimbang sampah kering yang telah disiapkan untuk dibakar.3. Mengukur kadar air sampel sampah kering yang akan dimasukkan ke

dalam alat pembakar sampah dan batok kelapa yang akan diarangkan.4. Memasukkan sampah ke dalam alat pembakar sampah hingga 5 cm dari

permukaan ruang pembakaran.5. Memasukkan batok kelapa ke dalam ruang pengendapan zat padat asap.6. Mengukur debit aliran air. Rata-rata debit air yang mengalir melalui pipa

sebesar 4.74 L/menit. Pengukuran debit dilakukan sebelum prosespembakaran dimulai.

7. Kemudian mulai menyalakan recorder. Pengukuran suhu dilakukansetiap 5 menit sekali.

8. Mulai membakar sampah dengan menggunakan korek api danmemasukkannya ke kasa pembakaran.a. Pada percobaan I massa sampah 14.1 kg (89.36 % kertas) dengankadar air 9.9 % dan II massa sampah 4.99 kg (45.68 % plastik) dengankadar air 9.2 %. Setelah api menyala pada bagian bawah kemudianmenutup pintu alat pembakar sampah.b. Pada percobaan III massa sampah 4.365 kg (65.63 % plastik) dengankadar air 10 % dan IV massa sampah 4.04 kg (66.83 % plastik) dengankadar air 14.14 %. Setelah api menyala kemudian tunggu hingga apimerata sampai ada jilatan api keluar pintu, kemudian menutup pintupemasukan sampah.

31

9. Tunggu hingga api pada ruang pembakaran mati dan semua titikpengukuran suhu menunjukkan dibawah 60 °C sebagai indikator prosespembakaran telah selesai.

10. Tunggu 5 sampai 8 jam kemudian timbang abu hasil pembakaran untukmengetahui besar berat penurunan sampah.

11. Menganalisa faktor keamanan alat berdasarkan data yang diperoleh.

Gambar 7 Penempatan alat ukur pada penelitian pendahuluan

Tabel 9 Titik pengukuran pada penelitian pendahuluanNo. Bagian Jumlah titik pengukuran1. Ruang pembakaran 22. Pipa penukar panas 13. Dinding ruang pembakaran 2

8

11

3

10

1

9

7 2

12

4

6

5

32

No. Bagian Jumlah titik pengukuran4. Ruang pengendapan zat padat/ ruang pengarangan 15.6.7.8.

Suhu air masukSuhu air keluarCerobong asapSuhu lingkungan

1111

9. Pintu pemasukan sampah 110. Pintu pengeluaran abu 111. Pintu pemasukan batok kelapa 112. Pintu pengeluaran arang 1

ModifikasiModifikasiModifikasiModifikasi AlatAlatAlatAlat

Modifikasi alat didasarkan pada hasil penelitian Pradipta (2011) dan hasilpenelitian pendahuluan. Berdasarkan hasil penelitian Pradipta (2011) perludilakukan modifikasi pada dinding incinerator untuk mereduksi suhu dinding agaraman bagi operator saat kontak langsung dengan dinding incinerator ketika prosespembakaran sedang berlangsung dengan cara menginsulasi, mengubah tinggicerobong agar asap hasil pembakaran langsung bercampur dengan udara diatmosfer sehingga tidak mengganggu operator dan lingkungan sekitar areapengoperasian serta pemanfaatan energi panas pada ruang zat padat. Dari hasilpenelitian pendahuluan perlu dilakukan modifikasi pada sistem loading untukkeamanan dan kemudahan pengoperasian.

PengujianPengujianPengujianPengujian UnjukUnjukUnjukUnjuk KerjaKerjaKerjaKerja IncineratorIncineratorIncineratorIncineratorHasilHasilHasilHasil MMMModifikasiodifikasiodifikasiodifikasi

ParamaterParamaterParamaterParamater PengujianPengujianPengujianPengujian IncineratorIncineratorIncineratorIncineratorHasilHasilHasilHasil ModifikasiModifikasiModifikasiModifikasi

Parameter pengujian incinerator hasil modifikasi dibagi menjadi dua yaituparameter faktor keamanan incinerator dan unjuk kinerja incinerator sebagai hasilmodifikasi. Parameter untuk faktor keamanan incinerator diantaranya:a. Suhu dinding luar incinerator

Menurut OSHA (Occupational Safety and Health Administration) suhuaman suatu permukaan ketika sebuah proses berlangsung harus dibawah 60 °Cyang merupakan suhu aman bagi operator untuk menghindari luka bakar. Selainitu, suhu permukaan yang terlalu tinggi akan berpengaruh pada suhu lingkunganyang berdampak pada produktivitas kerja.b. Asap hasil pembakaran

Proses pembakaran berlangsung dengan baik atau mendekati sempurnaketika keberadaan asap dapat diminimalisir. Selain itu jika terdapat asap, asaptersebut menimbulkan dampak negatif yang relatif kecil. Kualitas asappembakaran dapat dilihat dari warna asap, bau asap, dan kadar zat terbang.Penentuan kualitas asap akan dilakukan dengan melakukan pengamatan padaproses pembakaran. Parameter yang diuji menurut Susanto (2001) adalah warna

33

asap, bau asap, kadar zat terbang, serta gangguan yang ditimbulkan oleh asapyang dihasilkan dari pembakaran.

Parameter unjuk kerja dari incinerator tipe batch untuk perkotaan yangdilengkapi dengan pemanas air rancangan Pradipta (2011) diantaranya:a. Kesempurnaan pembakaran

Kesempunaan pembakaran meliputi suhu pada ruang bakar, lajupembakaran, abu hasil pembakaran, dan laju aliran udara. Suhu ruang bakar haruslebih besar dari 800 °C agar sampah dapat terbakar dengan sempurna. Selain itu,pembakaran sampah dengan sempurna dapat meminimalisir kandungan polutanyang dihasilkan dari proses pembakaran.

Laju pembakaran adalah perbandingan bobot sampah sebagai bahan bakardan lama pembakaran. Laju pembakaran tersebut dihitung denganmembandingkan bobot sampah (m) yang dibakar dengan waktu pembakaran (t).

( )(jam)t (kg) m jamkg/ pembakaran Laju =

Abu hasil pembakaran adalah jumlah abu yang dihasilkan dari prosespembakaran untuk mengetahui besar persen mengurangan sampah setelah dibakar.Incinerator dapat mengurangi berat sampah 70 %-80 %.

% 100awal massa

bakarsampah ter massa sampah massan penguranga % ×=

Laju aliran udara mempengaruhi jumlah udara masuk ke ruang bakar danmeninggalkan cerobong yang akan berpengaruh pada jumlah panas yang ada padaruang bakar. Laju aliran udara diketahui dari fenomena chimney effect padacerobong sehingga dilakukan pengukuran suhu inlet cerobong, suhu alirancerobong, dan suhu outlet cerobong sehingga diketahui laju aliran udara yangkeluar meninggalkan cerobong.b. Pemanfaatan energi panas

Parameter yang diukur untuk mengetahui pemanfaatan energi panasdiantaranya: suhu pipa pemanas air (suhu pipa pada ruang bakar dan suhu pipapada ruang pengendapan zat padat), suhu air masuk pipa pemanas air, suhu keluarpipa pemanas air, dan suhu ruang pengendapan zat padat.

MetodeMetodeMetodeMetode PengambilanPengambilanPengambilanPengambilan DataDataDataData

Pengambilan data dilakukan dengan menempatkan alat pengukur suhu(termokopel) pada 21 titik pengukuran seperti yang ditunjukkan pada Tabel 10dan Gambar 8 menunjukkan penempatan alat ukur pada uji kinerja setelahmodifikasi. Hal tersebut dilakukan untuk mengetahui sebaran suhu yangdihasilkan selama proses pembakaran sampah. Pada ruang pembakaran terdapatdua titik pengukuran hal tersebut dilakukan agar dapat dilihat perbandingan suhupada ruang pembakaran bagian atas dengan ruang pembakaran bagian bawah.Pengukuran suhu pada ruang pengedapan zat padat asap dilakukan untukmengetahui suhu pada ruangan tersebut sehingga dapat dianalisis pemanfaatannya.Pencatatan data dilakukan setiap 5 menit sekali. Waktu ke nol dihitung pada saatapi mulai dinyalakan. Proses pembakaran dinyatakan selesai jika seluruh titikpengukuran suhu dibawah 60 °C.

34

Tabel 10 Titik pengambilan data pada pengujian unjuk kerja setelah modifikasiNo. Bagian Jumlah titik pengukuran1. Ruang pembakaran 22. Pipa penukar panas pada ruang bakar 13. Suhu inlet cerobong/ ruang pengendapan zat padat 14. Suhu aliran cerobong 15. Suhu outlet cerobong 16. Dinding dalam kiri dan depan ruang pembakaran 27. Dinding luar kiri dan depan ruang pembakaran 28. Pintu pemasukan sampah 19. Pintu pengeluaran abu 1

10. Pintu pemasukan batok kelapa 111. Pintu pengeluaran arang 112. Pipa pada ruang pengendapan zat padat 113. Suhu air masuk pipa pada ruang bakar dan ruang

pengendapan zat padat 1

14. Suhu air keluar pada pipa ruang pengendapan zatpadat 1

15. Suhu air keluar pada pipa ruang bakar 116. Suhu bola basah 117. Suhu bola kering 118. Kecepatan angin 1

1

16, 17

7

14 26

35

Gambar 8 Penempatan alat ukur pada uji kinerja setelah modifikasi

PengujianPengujianPengujianPengujian AlatAlatAlatAlat

Pengujian ini dilakukan dengan melakukan proses pembakaran padaincinerator. Proses pembakaran dilakukan sebanyak 4 kali percobaan. Setiappercobaan dilakukan satu hari sehingga tidak ada pengaruh sebaran suhu setelahpembakaran sebelumnya. Percobaan dilakukan 4 kali seperti yang dilakukan

89

10

11

3

15

1113

12

4

5

36

Pradipta (2011) karena hasil uji kinerja akan dibandingkan sebelum dan setelahdilakukan modifikasi kemudian akan dilakukan analisa peningkatan faktorkeamanan dan unjuk kerja dari alat. Sampah yang dibakar berupa sampahperumahan yang terdiri dari sampah kertas, plastik dan daun kering. Sedangkanair yang dipanaskan dalam pipa pemanas air berupa air sumur dengan debit 3.52L/menit. Tabel 11 menyajikan komposisi sampah yang dibakar dan Tabel 12menunjukkan debit aliran air pada pipa ruang bakar dan ruang pengendapan zatpadat.

Tabel 11 Debit aliran air pada pipa ruang bakar dan pengendapan zat padat

Percobaan Ruang bakar (L/menit) Ruang pengendapan zat padat(L/menit)

I 4.182 13II 3.525 10.4III 3.625 13.82IV 3.700 12.13

Tabel 12 Komposisi sampah yang dibakar pada uji kinerja setelah modifikasiPercobaan Massa sampah (kg) Kadar air (%) Jenis sampah

I 4.182 13 66% kertasII 3.525 10.4 66% plastikIII 3.625 13.82 70% plastikIV 3.700 12.13 60% plastik

Pengujian I dan II setelah api menyala pada bagian bawah kemudiandilakukan penutupan pintu alat pembakar sampah dan pada pengujian III dan IVsetelah api menyala tunggu hingga api merata sampai ada jilatan api keluar pintualat pembakar sampah baru dilakukan penutupan pintu pemasukkan sampah.Bagan alir pengujian alat incinerator tipe batch tersebut dilakukan beberapa tahapyang ditunjukkan pada Gambar 9.

TempatTempatTempatTempat dandandandanWaktuWaktuWaktuWaktu PenelitianPenelitianPenelitianPenelitian

Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Siswadhi Soepardjo danLaboratorium Energi dan Elektrifikasi Pertanian, Departemen Teknik Mesin danBiosistem, Institut Pertanian Bogor. Modifikasi alat akan dilakukan pada bulanApril 2013 sampai dengan bulan Juli 2013. Sedangkan uji kinerja dilakukan padabulan Juli 2013.

37

AlatAlatAlatAlat dandandandan BahanBahanBahanBahan PenelitianPenelitianPenelitianPenelitian

BahanBahanBahanBahan

Bahan yang digunakan dalam modifikasi alat adalah plat seng ukuran 1 mm,besi siku 4x4, dan glasswool. Bahan yang digunakan dalam pengujian alat terdiridari plastik, kertas, dan daun kering. Dengan kadar air 9 %-14 %. Sampah padattersebut diperoleh dari rumah tangga di kampung Babakan, Darmaga, Bogor.Sedangkan air yang digunakan untuk memanfaatkan energi panas melalui pipapemanas air menggunakan air yang berasal dari fasilitas kampus IPB Darmaga.

AlatAlatAlatAlat

Peralatan yang digunakan dalam uji faktor keamanan, kesehatan, dankeselamatan alat adalah termokopel batang tipe K untuk suhu pembakaran,termokopel tipe CA dan termokopel tipe CC. Hybrid Recorder, timbangan, digitalmoisture tester, anemometer merek Kinomax, termometer alkohol, dan peralatanpelengkap lainnya. Tabel 13 menunjukkan akurasi alat ukur.

Tabel 13 Akurasi alat ukurAlat Akurasi

Termokopel CA: temokopel batang tipe K dantermokopel kabel

-200 °C-1370 °C

Temokopel tipe CC -200 °C-400 °CTimbangan Maksimum pengukuran 2 kg. Nst = 0.01 kg

AnalisaAnalisaAnalisaAnalisa DataDataDataData

Analisa data akan dilakukan dengan membandingkan hasil unjuk kerjaincinerator tipe batch untuk perkotaan yang dilengkapi dengan pemanas air yangtelah dirancang oleh Pradipta (2011) sebelum dan setelah dilakukan modifikasi.Data sebelum dilakukan modifikasi diperoleh dari hasil penelitian pendahuluan.Dari perbandingan tersebut dapat diketahui perbedaan faktor keamanan dan unjukkerja alat dari alat sebelum dan setelah modifikasi.

38

Gambar 9 Prosedural pengujian incinerator

Gambar 9 Prosedural pengujian incinerator

Mulai

Memasang alat ukur pada incinerator

Menimbang sampah kering yang telah disiapkan untuk dibakar

Mengukur kadar air sampel sampah kering yang akan dimasukkan kedalam incinerator

Mulai membakar sampah menggunakan korek api dengan memasukkannya kekasa pembakaran. Komposisi ditunjukkan pada Tabel 12

Mengukur debit aliran air pada pipa pemanas air di ruang bakar dan ruangpengendapan zat padat lihat Tabel 11

Memasang selang air ke pipa pemanas air pada ruang bakar dan ruangpengendapan zat padat

Timbang abu sisa pembakaran untuk mengetahui besar penurunanberat sampah

Menganalisa faktor keamanan dan unjuk kerja alat berdasarkan hasil ujikinerja

Selesai

Mulai

39

HASILHASILHASILHASIL DANDANDANDAN PEMBAHASANPEMBAHASANPEMBAHASANPEMBAHASAN

HasilHasilHasilHasil PenelitianPenelitianPenelitianPenelitian PendahuluanPendahuluanPendahuluanPendahuluan

Tabel 14 menunjukkan debit aliran air pada penelitian pendahuluan, Tabel15 menyajikan data rata-rata hasil penelitian pendahuluan dan Tabel 16menunjukkan data maksimum suhu ruang bakar. Contoh perhitungan debit aliranair pada penelitian pendahuluan terlampir pada Lampiran 1.

Tabel 14 Debit aliran air pada penelitian pendahuluan

Tabel 15 Data rata-rata hasil penelitian pendahuluanParameter P1 P2 P3 P4 Rata-rata

Ruang bakar atas (°C) 88.2 229.62 217.62 246.92 212.89Ruang bakar bawah (°C) 251.46 202.77 226.72 239.83Pipa ruang bakar (°C) 59.34 62.53 84.25 87.6 73.43Suhu inlet cerobong/ruang zatpadat (°C) 88.52 125.94 102.7 138.25 113.85

Suhu outlet cerobong (°C) 133.37 116.99 137.62 59.71 111.92Dinding luar depan (°C) 147.33 136.74 75.4 137.36 114.26Dinding luar kiri (°C) 95.53 115.13 108.01 98.61Pintu masuk sampah (°C) 72.6 78.39 86.83 87.49 81.32Pintu abu (°C) 116.4 85.01 98.96 78.32 94.67Pintu masuk arang (°C) 103.11 91.02 104.86 91.33 97.58Pintu keluar arang (°C) 50.4 52.37 56.49 40.81 50.01Suhu air masuk (°C) 28.32 28.16 26.42 27.33 27.56Suhu air keluar (°C) 35.01 33.11 31.83 32.6 33.14ΔT (°C) 6.69 4.95 5.41 5.27 5.58Tbb (°C) 26.96 29.05 29.11 28.07 28.29Tbk (°C) 28.65 33.47 31.39 32.35 31.46Vangin (m/ s) 0.39 0.31 0.57 0.19 0.36

Tabel 16 Data suhu maksimum pada ruang bakar

Percobaan Debit (L/s) Debit (L/menit)I 0.07 4.62II 0.07 4.74III 0.08 4.80IV 0.08 4.86

Rata-rata 0.08 4.76

Percobaan Ruang bakar atas (°C) Ruang bakar bawah (°C)I 107.22 441.50II 597.80 665.40III 589.40 647.60IV 592.60 698.90

40

HasilHasilHasilHasil ModifikasiModifikasiModifikasiModifikasi

Modifikasi yang dilakukan pada alat pembakar sampah (incinerator) tipebatch untuk perkotaan yang dilengkapi dengan pemanas air yang telah dirancangoleh Pradipta (2011) diantaranya menginsulasi dinding incinerator, mengubahtinggi cerobong, modifikasi sistem loading, pemanfaatan energi panas pada ruangpengendapan zat padat untuk memanaskan air melalui pipa pemanas air,penggantian pipa pemanas air pada ruang bakar, dan penambahan jumlah lubangudara. Modifikasi tersebut dilakukan untuk meningkatkan faktor keamanan alat.

Insulasi pada dinding incinerator diperlukan untuk mereduksi panas padadinding incinerator sampai dibawah 60 °C sehingga aman bagi operator saatkontak langsung dengan dinding incinerator ketika proses pembakaran sedangberlangsung. Selain itu, hal ini dimaksudkan untuk mencegah kehilangan panashasil pembakaran sehingga diharapkan terjadi peningkatan suhu pembakaranincinerator, laju pembakaran, energi yang dimanfaatkan untuk memanaskan pipapemanas air, suhu air panas yang dihasilkan, dan suhu ruang pengendapan zatpadat untuk dimanfaatkan panasnya. Proses insulasi pada tahap pertama yaknimengkombinasikan antara sabut kelapa dan glasswool. Sabut kelapa memilikikonduktivitas termal 0.048 W/mK (Rodriguez et al. 2011) dan glasswoolmemiliki nilai konduktivitas termal 0.0407 W/mK dari hasil pengukuran (datapengukuran terlampir pada Lampiran 2). Penggunaan sabut kelapa sebagai bahaninsulan karena memiliki nilai konduktivitas termal mendekati glasswool sehinggadimungkinkan sabut kelapa dapat menahan suhu yang cukup tinggi sepertiglasswool. Selain itu, sabut kelapa merupakan bahan insulan yang alami danmudah diperoleh serta ramah lingkungan karena memanfaatkan limbah sabutkelapa. Proses pemasangan bahan insulasi dimulai dengan glasswool ditempelkanpada dinding incinerator menggunakan lem kemudian dilapisi alumunium foiluntuk memudahkan pemasang sabut kelapa. Tebal insulasi glasswool setelahdirekatkan menjadi 0.3 cm dari 2.5 cm. Sabut kelapa yang digunakan sudah dalambentuk keset untuk memudahkan pemasangan dengan tebal 1.8 cm. Setelah bahaninsulan terpasang dinding incinerator kemudian dilapisi dengan seng. Dengantebal insulasi 2.1 cm tersebut diharapkan suhu dinding incinerator turun sampaidibawah 60 °C. Gambar 10 menyajikan proses pemasangan insulasi.

Gambar 10 Proses pemasangan insulasi

Setelah dilakukan uji kinerja dengan insulasi pertama, pada saat pengujianinsulasi terbakar karena ruang insulasi tidak kedap udara dimana udara masuk

41

melalui celah-celah yang ada dibagian bawah. Adanya udara, panas dan sabutkelapa menyebabkan insulasi terbakar karena sabut kelapa tidak dapat menahanpanas langsung yang dihasilkan oleh dinding incinerator. Suhu rata-rata dindingincinerator berkisar 94.13 °C.

Setelah insulasi yang pertama gagal. Insulasi yang kedua digunakanseluruhnya glasswool karena pada saat proses pembongkaran insulasi yangpertama bahan insulasi glasswool tidak terbakar. Hal ini menunjukkan bahwabahan tersebut mampu menahan suhu dinding incinerator. Secara teori glasswooldapat menahan suhu sampai 350 °C dan suhu tertinggi dinding incinerator padaproses pembakaran hasil penelitian pendahuluan sebesar 337.30 °C dengan rata-rata 114.26 °C. Dalam melakukan insulasi pada dinding incinerator dilakukanperhitungan tebal insulasi untuk mereduksi dinding incinerator menjadi dibawah60 °C. Gambar 11 menunjukkan aliran pindah panas pada dinding majemuk.Berikut perhitungan tebal insulasiSuhu yang digunakan dalam perhitungan adalah suhu rata-rataDiketahui:T∞1 = suhu ruang bakar = 213 °CT1 = suhu dinding dalam = 150 °CT2 = suhu dinding luar 1 = 114 °CT3 = suhu dinding luar 2 (setelah diinsulasi) = 40 °C (suhu yang diharapkan)T∞2 = suhu lingkungan = 31.5 °Ck1 = konduktivitas besi = 80.2 W/mKk2 = konduktivitas glasswool = 0.0407 W/mKL1 = tebal dinding = 2 mm = 2x10-3 mL2 = tebal glasswool

Gambar 11 Aliran pindah panas pada dinding majemuk

Mencari h1 = koefisien pindah panas konveksi pada dinding dalam

K 454.5 C 5.1812

1502132

TTT 1

f1 =°=

+=

+= ∞

3102.25.454

11 −=== xT f

β

Sifat gas pada tekanan 1 atmT (K) k (W/m°C ) v (m2/s) Pr450 0.0363 3.18x10-5 0.700454.5 0.0365 3.23x10-5 0.69991500 0.0395 3.80x10-5 0.699Bilangan Nusselt untuk konveksi alami pada permukaan plat vertikal

L2

T3

T∞1

T1

L1

T2

T∞2

Rconv1 R2R 1 Rconv 2

L2

42

( )Pr

vTTg

Ra 2

311 ⋅

σ⋅−⋅β⋅= ∞

( )( )

69991.01023.3

)70.0(150213102.281.925

33

⋅×

⋅−⋅×⋅−

−

810128.3 ×=

41

Ra59.0Nu =

41

8 )10128.3(59.0 ×⋅=463.78=

Nukh1 ×σ

=

643.7870.0

0365.0×=

C W/m091.4 2 °=Mencari h2 = koefisien pindah panas konveksi pada dinding luar

K 308.75 C 75.352

5.31402

TTT 3

f1 =°=

+=

+= ∞

3

f

10238.375.308

1T1 −×===β

Sifat gas pada tekanan 1 atmT (K) k (W/m°C ) v (m2/s) Pr300 0.0261 1.57x10-5 0.712308.75 0.0267 1.6575x10-5 0.71125310 0.0268 1.67x10-5 0.711

Bilangan Nusselt untuk konveksi alami pada permukaan plat vertikal( )

Prv

TTgRa 2

33 2 ⋅

σ⋅−⋅β⋅= ∞

( )( )

711125.0106775.1

)70.0(5.314010238.381.925

33

⋅×

⋅−⋅×⋅=

−

−

810397.2 ×=

41

Ra59.0Nu =

41

8 )10397.2(59.0 ×⋅=412.73=

Nukh1 ⋅σ

=

412.7370.0

0267.0⋅=

C W/m2.8 °=2m 0.42 0.600.70A =×=

43

C/W 582.042.0091.4

1Ah

1R1

conv1°=

×=

⋅=

C/W 10937.542.02.80

102Ak

LR 3

3

1

11 °×=

××

=⋅

= −−

C/W 0170.0L

42.0407.0L

AkLR 22

2

22 °=

×=

⋅=

C/W 850.042.08.2

1Ah

1R2

conv2°=

×=

⋅=

850.00170.0L10937.5582.0RRRRR 25

conv21convtotal 21++×+=+++= −

0170.0024.0 2L+=

22total L024.0085.30170.0

L024.0)5.31213(

RTT

Q 21

+=×

+−

=−

= ∞∞

222

322 L

258.10170.0L

)40114(R

TTQ =×

−=

−=

2QQ =

22 L258.1

L024.0085.3

=+

cm 1.64 m 0164.0L 2 ==Tebal insulasi= 1.64 cm

Dengan ketebalan tersebut diharapkan suhu dinding incinerator menjadidibawah 60 °C yang merupakan suhu aman saat pengoperasian. Tebal insulasidinding incinerator setelah dipasang sebesar 2.2 cm. Hasil perhitungan tebalinsulasi sebesar 1.6 cm. Jika 2 m2 glasswool dengan tebal 2.5 cm setelahterpasang akan menjadi 0.3 cm maka dibutuhkan 6 m2 glasswool sehinggadiperoleh tebal 1.8 cm selisih 0.2 cm dari hasil perhitungan. Nilai hasilperhitungan berbeda dengan hasil pengukuran setelah insulasi terpasang karenaglasswool belum terpadatkan dengan sempurna saat terpasang. Seiring denganpenggunaan glasswool akan memadat dengan sempurna.

Modifikasi pada cerobong asap dilakukan dengan mengubah tinggicerobong menjadi 2 m. Hal ini dimaksudkan untuk mengurangi asap yangmengandung polutan turun ke bawah yang dapat mencemari udara yang akanberdampak pada kesehatan operator, pengguna, dan lingkungan sekitar areapengoperasian. Berikut perhitungan tinggi cerobong:Menghitung Indeks Polutan (Anzola M 2012)

BGDPI−

=

D = tingkat debit polutan (mg/s)G = batas nilai konsentrasi yang diijinkan (mg/m3)B = konsentrasi kontaminan pada daerah studi kasus (mg/m3)Polutan (SO2, CO, NO2)

44

Bedasarkan penelitian Istam YC (2007) yang berlokasi di Kebun Raya Bogor nilaidiperoleh nilai B

Polutan B (ppm) B (mg/m3) Berat molekul (g/mol)SO2 0.01 0.026 64.066CO 1.37 1.593 28.01NO2 0.02 0.038 46.0055

Nilai D diperoleh dari literatur (EURIST, 2002)Polutan t/yr mg/s

SO2 60.6 1921.61CO 76.2 2409.94NO2 1191 37766.362

Perbandingan nilai D, G dan BPolutan D (mg/s) G (mg/m3) B (mg/m3)

SO2 1921.61 1500 0.026CO 2409.94 2.26 1.593NO2 37766.362 1700 0.038

s /m 281.1026.01500

61.1921BG

DPI 3SO2

=−

=−

=

s/ m 103.3613593.11500

94.2409B-G

D PI 3CO =

−==

s/ m 216.22038.01500

362.37766B-G

D PI 3NO2

=−

==

s/m 6.3636216.22103.3613281.1PI 3total =++=

7total 10PI50 <<

Kecepatan aliran udara cerobong sebelum dilakukan modifikasiTi = suhu aliran cerobong = 142.3 °C = 415.3 KTo = suhu lingkungan = 31.5 °C = 304.5 KD = diameter cerobong = 0.15 m

222cerobong m0176.0)15.0(

41D

41A =×π×=×π×=

Q = Debit aliran udara (m3/s)Δh = Tinggi cerobong = 1.175 m

s/m 028.03.415

5.3043.415175.181.920176.065.0T

TThg2AkQ 3

i

oi =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −

×××××=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ −×∆××××=

AvQ ×=

m/s 590.10176.0028.0

AQv ===

Kondisi aliran cerobong belum memenuhi aliran cerobong yang baik yakni15.24 m/s-20.32 m/s (Vatavuk WM, 1995) sehingga dalam perhitungan untukmendapatkan aliran udara dalam cerobong yang baik diasumsikan alirancerobong 17.78 m/s diperoleh dari:

78.172

32.2024.15=

+

SehinggaDiketahui:

45

v = kecepatan aliran cerobong =17.78 m/sA = diameter cerobong = 0.0176 m2

V = debit aliran udara = 0.312 m3/sQ = nilai dari bouyancyTa = suhu lingkungan = 31.5 °C = 304.5 KTf = suhu aliran cerobong = 142.3 °C = 415.3 K

MW 028.09.2

3.4155.3041

312.09.2TT

1VQ f

a

=⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⎟⎠⎞

⎜⎝⎛−

×=⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−

×=

Q<0.03 MW maka Ub (Uncorrected discharge stack height for bouyancy) tidakdapat dihitung sehingga U=UmM (Uncorrected discharge stack height for momentum)

067.4312.078.173.4155.304Vv

TT

Mf

a =××=××=

1<M<104

( ) ( ) 059.3067.4log7.3Mlog7.3x 9.09.0 −=+−=+−=519.5067.4log624.09.5Mlog624.09.5y =−=−=

( ) 32 )M(log07.0Mlog47.1Mlog7.924.4z −+−=

( ) 32 )067.4(log07.0067.4log47.1067.4log7.924.4 −+−=0158.0545.0909.524.4 −+−=

139.1−=5.0)zPIlogy(xUmlog ++=

5.0))139.1(6.3636log519.5(059.3 −++−=234.1=

523.17Um =1<Um<200Maka U=Um=17.523H = tinggi bangunan = 0.7 mK = nilai terendah dari lebar atau tinggi bangunanLebar = 0.9 mTinggi = 0.7 mTmax = H+1.5xK= 0.7+(1.5 x 0.7)= 1.75Jika U>Tmax, maka C=TmaxC= Tinggi cerobong = 1.75 m = 2 m

Modifikasi sistem loading perlu dilakukan karena pada desain yang ada,ketika dilakukan pembersihan abu atau pemasukan sampah pintu tersebut seringmenutup dengan sendirinya. Hal ini kurang aman bagi operator saat prosespemasukan sampah ke ruang bakar dan saat pembersihan abu sisa pembakaran.Pada sisem loading dilakukan modifikasi pada pintu pemasukan sampah ke ruangpembakaran dengan menambahkan penyangga dari pipa besi yang memilikidiameter 0.5 inchi dan panjang 60 cm sehingga sudut bukaan pintu pemasukansampah yang awalnya 90° menjadi < 90°. Dengan demikian pintu pemasukantidak menutup dengan sendirinya ketika proses pemasukan sampah danmemudahkan operator untuk melakukan penutupan saat proses pembakaransampah dimulai.

46

Pemanfaatan energi panas pada ruang pengendapan zat pada awalnyadigunakan untuk proses pengarangan batok kelapa. Namun, setelah dilakukanpenelitian pendahuluan suhu pada ruang pengendapan zat padat tidak dapatmengarangkan batok kelapa. Rata-rata suhu ruang pengendpan zat padat sebesar113.85 °C. Suhu tersebut berkisar 33.1 °C-281.8 °C. Sedangkan suhu untukmelakukan pengarangan berkisar 150 °C-500 °C. Oleh karena itu, energi panastersebut dimanfaatkan untuk memanaskan air melalui pipa dengan harapan airyang dihasilkan lebih bersih karena pipa tidak kontak langsung dengan sampahpada ruang pembakaran dan untuk mencegah terjadinya korosi pada pipa pemanasair. Panjang pipa pemanas air yang dipasang pada ruang pengendapan zat padatsepanjang 4.14 m yang merupakan panjang maksimum yang dapat diinstalasikanpada ruangan tersebut. Perhitungan perkiraan suhu air yang keluar dari pipapemanas air pada ruang pengendapan zat padat sebagai berikut:Diketahui:Tg = suhu rata-rata ruang pengendapan zat padat = 114 °C = 387 KTp = suhu pipa = 50 °C (target)Ta = suhu rata-rata air masuk = 27.5 °CD2 = diameter dalam pipa pemanas air = 0.0127 mr2 = jari-jari dalam pipa pemanas air = 6.35 x 10-3 mD1 = diameter luar pipa pemanas air = 0.0137 mr1 = jari-jari luar pipa pemanas air = 6.85 x 10-3 mL = panjang pipa = 4.14 mC = kalor jenis air = 4200 J/g°CMenghitung koefisien pindah panas konveksi antara ruang pengendapan zat padatdan pipa pemanas air

K 355 C 822

501142

TTT pg

f =°=+

=+

=

3

f

10816.23551

T1 −×===β

Sifat gas pada tekanan 1 atm

T k (W/m°C) v (m2/s) Pr

350 0.0297 2.06 x 10-5 0.706

355 0.0300 2.11 x 10-5 0.705

400 0.0331 2.60 x 10-5 0.703

( )Pr

vTTg

Ra 2

3pg ⋅

σ⋅−⋅β⋅=

( ) 705.0)1011.2(

)0127.0(5011410816.281.925

33

⋅×

⋅−⋅×⋅= −

−

6118.5736=

47

( )

2

278

65

61

a

Pr/559.01

R387.06.0Nu

⎟⎟⎟⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎜⎜⎜

⎝

⎛

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡ +

×+=

( )

( )

2

278

65

61

705.0/559.01

6118.5736387.06.0Nu

⎟⎟⎟⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎜⎜⎜

⎝

⎛

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡ +

×+=

836.3=

C W/m061.0836.30127.00300.0Nu

Dkh 2

g °=×=⋅=

Menghitung koefisien pindah panas konveksi antara air dan pipa pemanas airT∞ = suhu rata-rata air masuk = 27.5 ˚CTs = suhu pipa = 50 °C (target)Q = debit aliran air = 0.079 L/s= 0.079 x 10-3 m3/s = 4.74 x 10-3 m3/menitD2 = diameter dalam pipa pemanas air = 0.0127 m

C 75.382

5.27502

TTT sf °=

+=

+= ∞

Sifat air pada tekanan 1 atm

T ρ (kg/m3) k (W/m°C) µ (kg/ms) Pr

35 994 0.623 0.720x 10-3 4.83

38.75 992.575 0.629 0.669 x 10-3 4.4475

40 992.1 0.631 0.653 x 10-3 4.32

24222 m 10266.1)0127.0(

41)D(

41 pipa penampang luas Ac −×=⋅π⋅=⋅π⋅==

22 m 165.014.40127.0LDLp pipapermukaan luas A =⋅⋅π=⋅⋅π=⋅==

ṁ = laju aliran massa (kg/s)

kg/s 078.0079.0575.992Qm =×=×ρ=⋅

νm = kecepatan aliran air

m/s 0.624 m/menit 440.3710266.11074.4

AV

4

3

cm ==

××

==ν −

−•

ʋ = viskositas kinematis

s /m 1074.6575.99210669.0 27

3−

−

×=×

=ρµ

=υ

Re = Reynold number

48

863.115751074.6

0127.00.624 DRe 7

2m =××

=υ⋅ν

= −

Re > 104 (aliran turbulen)4.08.0 PrRe023.0Nu ⋅⋅=

( ) ( ) 441.744475.4863.11575023.0Nu 4.08.0 =××=

C W/m881.3686441.740127.0629.0Nu

Dkh 2

2a °=×=⋅=

2 konveksikonduksi1 konveksitotal RRRR ++=

2a

12

1g Ah1

Lk2)r/rln(

Ah1

⋅+

××π×+

⋅=

LDh1

Lk2)r/rln(

LDh1

2a

12

1g ××π×+

××π×+

××π×=

14.40127.0881.36861

14.42.802)1035.6/1085.6ln(

14.40137.0061.91 33

××π×+

××π×××

+××π×

=−−

35 10642.110633.3619.0 −− ×+×+=620.0=

J/s 139.516 W516.139620.0

5.27114R

TTQ

total

agtotal ==

−=

−=

TCmQ total ∆××=⋅

T CJ/kg 4200 kg/s 0.078 J/s 139.516 ∆×°×=C 425.0T °=∆

inout TTT −=∆5.27T425.0 out −=

C 28925.27Tout °==Jari-jari kritis untuk insulasi pipa silinder dapat diketahui dari persamaan:

khr cylinder,cr =

..............................................................................................(28)dimana k adalah konduktivitas termal dan h adalah koefisien pindah panaskonveksi. Laju pindah panas dari pipa silinder meningkat dengan penambahaninsulasi untuk r2<rcr, mencapai nilai maksimum ketika r2=rcr dan akan mengalamipenurunan saat r2>rcr (Ҫengel A Y dan Robert T H 2001).

Selain modifikasi di atas, ditambahkan pula jumlah lubang udara padadinding incinerator masing-masing tiga buah pada sisi kiri dan kanan atas dinding.Hal ini dilakukan untuk menambah jumlah udara yang masuk ke ruang bakarkarena lubang udara pada bagian bawah incinerator banyak yang tertutup olehsisa pembakaran sampah yang sulit dibersihkan. Dengan ditambahkan jumlahlubang udara diharapkan proses pembakaran dapat berlangsung lebih sempurna.Pada lubang udara tersebut dipasang dop yang dapat dilepas dan dipasangsehingga memudahkan pengaturan udara yang masuk ke dalam incinerator danmengurangi kehilangan panas melalui lubang udara pada saat proses pembakaranakan berakhir sehingga suhu pembakaran tidak cepat mengalami penurunan.

49

Pipa pemanas air pada ruang bakar setelah dilakukan beberapa kali ujicoba mengalami kebocoran karena terjadi korosi karena adanya suhu tinggi, air,dan oksigen saat proses pembakaran berlangsung sehingga dilakukan penggantianpipa pemanas air dengan pipa baru dimana memiliki spesifikasi yang sama dengansebelumnya yakni diameter 0.5 inchi dengan tebal 1 mm. Tabel 17 menyajikanperbandingan hasil modifikasi dan sebelum dilakukan modifikasi pada alat.

Tabel 17 Perbandingan hasil modifikasi dan sebelum dilakukan modifikasi padaalat

No. Sistem kerja Nama bagianIncinerator (Pradipta,2011) Incinerator modifikasi

Kondisi Ukuran Kondisi Ukuran

1.Sistempengumpanan(loading)

Pintu masuk

Tidak terdapatpenyangga. Saatterbuka membentuksudut 90 °

70 x 70 x0.2 cm

Terdapat penyangga daripipa besi sepanjang 60 cmdengan diamter 0.5 inchi.Saat terbuka membentuksudut <90°

70 x 70 x0.2 cm

2.

Sistempemanfaatanpanas padaruangpengendapanzat padat

Ruangpengendap zatpadat

Untuk mengarangkanbatok kelapa

70 x 20 x70 cm

Dipasang pipa pemanas airsepanjang 4.14 m dengandiameter 0.5 inchi untukmemanaskan air.

70 x 20 x70 cm

3.Sistempembuanganasap

Cerobong asap Tinggi: 1.175 m

Diameter: 15 cm

Tinggi :117. 5cm

Tinggi: 200 cm

Diameter :15 cmTinggi :200 cm

4. Pemasukkanudara Lubang Udara

Samping kiri (6 buah),samping kanan (6buah), depan (4 buah),dan bawah (9 buah)

Diameter: 2 cm

Jumlah :25 buah

Samping kiri (9 buah),samping kanan (9 buah),depan (4 buah), dan bawah(9 buah)

Diameter :2 cmJumlah :31 buah

5. Insulasidinding Insulasi dinding Tidak ada - Insulasi menggunakan

glasswool

Tebalinsulasi:2.2 cm

Spesifikasi incinerator rancangan Pradipta (2011) setelah modifikasi:- Ukuran incinerator: 60x70x70 cm- Kapasitas ruang bakar: 0.294 m3

- Tebal dinding incinerator menggunakan plat eser 3 mm- Bahan insulasi dinding: glasswool- Tebal insulasi: 2.2 cm- Tebal lantai incinerator menggunakan plat eser 5 mm- Tinggi cerobong: 2 m- Diameter cerobong: 15 cm- Panjang pipa pemanas air pada ruang bakar: 4 m- Panjang pipa pemanas air pada ruang pengendapan zat padat: 4.14 m- Diameter pipa pemanas air pada ruang bakar dan ruang pengendapan zat

padat: 0.5 inchi- Diameter lubang udara: 2 cm- Jumlah lubang udara: 31 buah

50

HHHHasilasilasilasil UUUUjijijiji KKKKinerjainerjainerjainerja

Modifikasi incinerator yang dirancang oleh Pradipta (2011) dilakukanuntuk meningkatkan faktor keamanan dari alat. Modifikasi yang dilakukan selainuntuk meningkatkan faktor keamanan, diharapkan dapat meningkatkan kinerjadari incinerator. Modifikasi dilakukan pada sistem loading, insulasi dindingincinerator, mengubah tinggi cerobong, pemanfaatan panas pada ruangpengendapan zat padat untuk memanaskan air, dan penggantian pipa pemanas airpada ruang bakar karena mengalami kebocoran disebabkan terjadi korosi padapipa. Penggantian tersebut menggunakan spesifikasi pipa yang sama dengan pipasebelum dilakukan penggantian. Hasil unjuk kerja setelah modifikasi akandibandingkan dengan unjuk kerja sebelum dilakukan modifikasi untukmengetahui peningkatan faktor keamanan dan unjuk kerja alat.

Aspek keamanan perlu diperhatikan dari sebuah incinerator adalah suhudinding incinerator karena berpotensi menimbulkan luka bakar, polusi udara yangdihasilkan dari proses pembakaran yang berpotensi mengganggu operator, sistemloading dan unloading, dan prosedur keamanan untuk mencegah kecelakaan padasaat pengoperasian.

SuhuSuhuSuhuSuhu DindingDindingDindingDinding IncineratorIncineratorIncineratorIncinerator

Menurut OSHA (Occupational Safety and Health Administration) suhuaman suatu permukaan ketika sebuah proses berlangsung harus dibawah 60 °Cyang merupakan suhu aman bagi operator untuk menghindari luka bakar. Selainitu, suhu permukaan yang terlalu tinggi akan berpengaruh pada suhu lingkunganyang berdampak pada produktivitas kerja.

Rata-rata suhu dinding incinerator sebelum dilakukan modifikasi ketikasedang dioperasikan sebesar 114.26 °C dan suhu tertinggi mencapai 337.30 °Cdimana suhu tersebut kurang aman bagi operator karena dapat menyebabkan lukabakar ketika operator menyentuh dinding incinerator. Untuk mereduksi suhutersebut dilakukan modifikasi dengan menambahkan insulasi pada dindingincinerator menggunakan glasswool setebal 2.2 cm. Dari hasil uji kinerja setelahdilakukan modifikasi suhu rata-rata dinding incinerator turun menjadi 42.64 °Cdan suhu tertinggi yang dicapai sebesar 61.4 °C. Suhu tersebut sedikit berbedadengan standar dari OSHA untuk suhu aman suatu permukaan ketika sebuahproses berlangsung. Namun, dengan suhu tersebut resiko operator untuk terkenaluka bakar ketika sedang mengoperasikan alat dapat dihindari. Tabel 18menyajikan perbandingan suhu dinding incinerator sebelum dan setelah dilakukanmodifikasi.

51

Tabel 18 Perbandingan suhu dinding incinerator sebelum dan setelah dilakukanmodifikasi

ParameterSebelum modifikasi Setelah modifikasi

Percobaan Percobaan

I II III IV Rata-rata I II III IV Rata-

rataRata-rata suhuruang bakar (°C) 169.83 216.20 222.17 243.38 212.89 163.88 207.61 183.89 228.41 195.90

Suhu maksimumdinding luar (°C) 251.65 303.20 225.95 306.90 271.93 49.70 54.35 55.00 76.55 57.68

Suhu rata-ratadinding luar (°C) 121.43 125.93 91.70 117.98 114.26 40 42.77 42.98 44.81 42.64

AsapAsapAsapAsap HasilHasilHasilHasil PembakaranPembakaranPembakaranPembakaran

Alat pembakar sampah (incinerator) dirancang untuk mengurangi polusiyang dapat ditimbulkan pada proses pembakaran sampah secara terbuka. Polusitersebut antara lain zat terbang dalam asap, warna asap, dan bau asap yang dapatmengganggu lingkungan sekitar tempat proses pembakaran sampah berlangsung.Pada alat pembakar sampah yang dirancang Pradipta (2011) telah dilengkapiruang pengendapan zat padat dan cerobong asap untuk mengurangi gangguantersebut. Cerobong asap didesain masuk ke ruang pengendapan zat padat. Haltersebut dilakukan agar asap yang membawa partikel-partikel padat tersebut dapatberputar-putar terlebih dahulu (proses siklomisasi) sehingga partikel-partikelpadat yang terbawa asap dapat mengendap terlebih dahulu di ruang pengendapanzat padat. Selain itu, ruang pengendapan zat padat oleh Pradipta (2011)dimanfaatkan untuk mengarangkan batok kelapa.

Modifikasi yang dilakukan pada cerobong asap yaitu mengubah tinggicerobong dari 1.175 m menjadi 2 m agar asap hasil pembakaran tidak turun kebawah tetapi langsung bercampur dengan udara di atmosfer sehingga tidakmengganggu kinerja operator. Pada penelitian pendahuluan dimana belumdilakukan modifikasi ketika awal pembakaran, asap hasil pembakaran masih turunke bawah dan banyak keluar dari celah pintu pemasukan sampah. Setelahdilakukan penambahan tinggi cerobong asap pembakaran ketika diawalpembakaran berkurang karena aliran udara semakin cepat dan asap tidak turun kebawah yang mana mengganggu kinerja operator. Selain mengubah tinggicerobong juga ditambahkan jumlah lubang udara pada bagian atas dindingincinerator sisi kanan dan kiri untuk memperlancar aliran udara pada bagian atasruang bakar agar asap pembakaran tidak keluar melalui celah pintu pemasukkansampah.

Kualitas asap hasil pembakaran lebih baik setelah dilakukan modifikasipada cerobong dengan menambah tinggi cerobong dari 1.175 m menjadi 2 m.Warna asap setelah dimodifikasi memiliki standar warna asap 20 %-40 % dansebelum dimodifikasi 40 %-80 % berdasarkan standar warna asap UNLEnviromental Health and Safety (2011) dimana nilai kadar asap 20 % adalah nilaiyang diijinkan. Gambar 12 menyajikan perbandingan warna asap sebelum dansetelah dilakukan modifikasi dan Gambar 13 menyajikan standar warna asap dari

52

UNL Eviromental Health and Safety (2011). Untuk bau asap hasil pembakaranbaik sebelum dan setelah dilakukan modifikasi dominan bau asap pembakaransecara umum dan kadar zat terbang hasil pembakaran baik sebelum dan setelahdilakukan modifikasi tidak ada zat terbang yang keluar dari cerobong asap.

Sebelum dimodifikasi Setelah dimodifikasi

Gambar 12 Perbandingan warna asap sebelum dan setelah dilakukan modifikasi

Gambar 13 Standar warna asap UNL Eviromental Health and Safety (2011)

Suhu ruang bakar baik sebelum dan setelah dilakukan modifikasi tidakmelebihi angka 800 °C dimana nilai tersebut adalah suhu yang harus dicapaisebuah incinerator untuk membakar sampah. Suhu ruang bakar maksimum yangdapat dicapai sebelum dimodifikasi sebesar 698.9 °C dan setelah dilakukanmodifikasi sebesar 718.2 °C. Pembakaran dengan menggunakan incinerator padatemperatur 400 °C-600 °C sudah dapat menghancurkan sampah organik. Namunpada suhu tersebut merupakan kondisi yang optimum untuk pembentukansenyawa dioksin. Dimana senyawa tersebut bersifat karsiogenik (menyebabkankanker). Karena suhu ruang bakar belum mencapai lebih dari 800 °C maka masihada kemungkinan senyawa dioksin dapat terbentuk. Untuk mengurangi senyawadioksin hasil pembakaran dari incinerator dapat dilakukan dengan menambahkan

53

unit Air Polution Control (APC) berupa fabric filter (FFs). Selain dapatmengendalikan dioksin, FFs juga disebut sebagai pengontrol particulat matter(abu terbang hasil pembakaran). Adanya partikel dalam aliran gas buang biasanyadisertai dengan pembentukan dioksi atau furan pada rekasi permukaan. Olehkarena itu, pengumpulan partikel ditujukan untuk mengurangi kadar dioksin danfuran. Bags dalam bentuk lingkaran dengan diameter 15 cm-20 cm yang terbuatdari fibreglass yang berbentuk anyaman tersusun secara seri. Adanya kipas akanmemaksa gas pembakaran melewati fabric filter yang tersusun rapat. Pori-poridari fabric filter sebagai media untuk mengumpulkan partikel dan menahannyamemiliki diameter kurang dari 1µm. Gambar 14 menyajikan sketsa fabric fliter.

Gambar 14 Sketsa fabric filter (FFs)Sumber: www.eimisi.vito.be

SistemSistemSistemSistem LLLLoadingoadingoadingoading dandandandan UUUUnloadingnloadingnloadingnloading

Sistem loading dan unloading pada incinerator yang dirancang Pradipta(2011) sudah cukup baik. Namun, ada kelemahan saat proses pemasukan sampahke ruang bakar dan pembersihan abu dari ruang bakar yaitu pintu untuk sistemloading sering menutup dengan sendirinya ketika terbuka karena sudut bukaanpintu 90°. Hal ini membahayakan operator karena adanya resiko kecelakaan ataucedera ketika proses pemasukan sampah dan pembersihan abu. Selain itu, pintupemasukan sampah yang terbuka tegak lurus seperti terlihat pada Gambar 15operator akan kesulitan untuk melakukan penutupan ketika proses pembakarandimulai dimana sebaran api mulai menyebar melalui celah bukaan pintu yangberesiko menimbulkan luka bakar. Untuk itu dilakukan modifikasi pada pintupemasukan sampah dengan menambahkan penyangga menggunakan pipaberdiameter 0.5 inchi sepanjang 60 cm sehingga sudut bukaan pintu menjadi 60°.Hal ini memudahkan operator ketika melakukan pemasukan sampah ke ruangbakar dan penutupan pintu pemasukan sampah ketika proses pembakaran sampahdimulai. Untuk memudahkan proses pengeluran abu ganggang pintu pemasukansampah dikaitkan dengan cerobong sehingga tidak menutup dengan sendirinyaketika proses pembersihan abu berlangsung walaupun sudut bukaan pintu yang

54

terbentuk 90°. Gambar 16 menyajikan kondisi pintu pemasukan sampah setelahditambahkan penyangga.

Gambar 15 Sudut bukaan pintu pemasukan sampah

Gambar 16 Kondisi pintu pemasukan sampah setelah ditambahkan penyangga

Sebaran suhu rata-rata pada sistem loading dan unloading sebelum dansetelah dilakukan modifikasi ditunjukkan pada Tabel 19. Dari tabel tersebutterlihat bahwa suhu pintu pemasukan sampah, pintu pengeluaran abu, dan pintupemasukan arang rata-rata diatas 60 °C. Pintu pemasukan sampah hanya kontaklangsung dengan operator ketika proses pemasukan sampah dan awal pembakarandimana selama proses pembakaran berlangsung pintu pemasukan sampah tidakdibuka tutup lagi sehingga hal tersebut tidak menimbulkan resiko kecelakaan ataumenyebabkan luka bakar bagi operator. Untuk pintu pengeluaran abu, walaupunsuhu diatas 60 °C pintu tersebut dibuka ketika proses pengeluran abu berlangsungyakni 5 jam-8 jam setelah proses pembakaran dimana incinerator sudahmengalami pendinginan sehingga tidak menimbulkan resiko luka bakar bagioperator. Untuk pintu pemasukan arang, dioperasikan pada saat proses pemasukanarang dimana proses pembakaran belum dimulai sehingga tidak membahayakanoperator. Pintu pemasukan arang terletak pada ruang pengendapan zat padat dandioperasikan saat belum dilakukan modifikasi pada alat. Setelah dilakukanmodifikasi pada alat dimana ruang pengendapan zat padat dipasang pipa pemanasair untuk memanaskan air yang sebelumya ruangan tersebut dimanfaatkan untuk

Penyangga

55

mengarangkan batok kelapa sehingga setelah dilakukan modifikasi pintu tersebuttidak digunakan lagi untuk sistem loading batok kelapa. Dan untuk pintupengeluaran arang memiliki suhu rata-rata dibawah 60 °C karena pintu tersebutterletak pada sisi bawah ruang pengendapan zat padat sehingga aman bagioperator. Selain itu, setelah dilakukan modifikasi pintu tersebut tidak dioperasikanlagi untuk pengeluaran arang karena ruangan tersebut tidak lagi digunakan untukmengarangkan batok kelapa melainkan untuk memanaskan air melalui pipapemanas air.

Tabel 19 Sebaran suhu rata-rata pada sistem loading dan unloading sebelum dansetelah dilakukan modifikasi

ProsedurProsedurProsedurProsedur KeamananKeamananKeamananKeamanan

Prosedur keamanan, kesehatan, dan keselamatan perlu dilakukan untukmengurangi resiko kecelakaan bagi operator. Berikut prosedur keamanan dalammengoperasikan incinerator:1. Alat pelindung diri (APD)

Operator harus selalu memiliki alat pelindung diri yang memadai untukmengurangi resiko terluka saat mengoperasikan incinerator. Standar APDumumnya:

- Sarung tangan: gunakan sarung tangan saat menangani sampah.Sarung tangan tahan panas harus dipakai saat mengoperasikanincinerator.

- Boots: sepatu keselamatan atau sepatu kulit memberikan perlindunganekstra untuk kaki dari cedera oleh benda tajam atau benda berat yangmungkin secara tidak sengaja jatuh.

- Gunakan pakaian yang menutup seluruh tubuh saat pengoperasian.- Celemek: celemek tahan panas harus dipakai saat mengoperasikanincinerator.

- Goggles: kacamata tahan panas dapat melindungi mata dari percikanapi, kecelakaan atau cedera lainnya.

- Respirator mulut untuk mengurangi gangguan asap atau abu terbang.

Parameter

Sebelum modifikasi Setelah modifikasi

Percobaan Percobaan


rata

Pintu masuk sampah(°C) 72.60 78.39 86.83 87.49 81.32 49.69 69.41 79.72 79.38 69.55

Pintu pengeluaranabu(°C) 116.4 85.01 98.96 78.32 94.67 58.68 55.96 64.57 70.18 62.34

Pintu masuk arang (°C) 103.11 91.02 104.86 91.33 97.58 82.88 152.97 157.26 144.75 134.46

Pintu keluar arang (°C) 50.4 52.37 56.49 40.81 50.01 42.99 47.73 43.86 50.27 46.21

56

2. Tindakan menjaga kesehatan dan keselamatan operator- Kebersihan tangan

Mencuci tangan untuk menjaga kebersihan merupakan tindakanpencegahan terhadap penyebaran penyakit karena operator kontaklangsung dengan sampah. Operator harus selalu menjaga kebersihansetelah penanganan sampah untuk mengurangi resiko terkontaminasi olehberbagai penyakit.

- Pemeriksaan kesehatanOperator incinerator harus rutin melakukan pemeriksaan kesehatan

setiap 6 bulan sekali dan harus diimunisasi tetanus dan hepatitis B.- Pertolongan pertama saat terjadi luka

Operator harus: - membiarkan darah terlebih dahulu mengalir dari luka- mencuci luka dengan air dan sabun- menggunakan antiseptik untuk membersihkan luka

3. Tindakan terhadap keadaan daruratMenyediakan peralatan pemadam kebakaran seperti standar pemadam

kebakaran, tumpukan pasir, dan air. Operator harus mengerti prosedurpenggunaan alat pemadam kebakaran. Jauhkan bahan yang mudah terbakar dariincinerator. Operator harus memastikan pintu loading dan unloading tertutupsaat proses pembakaran agar api tidak keluar dari ruang pembakaran.

KesempurnaanKesempurnaanKesempurnaanKesempurnaan PembakaranPembakaranPembakaranPembakaran

Modifikasi yang dilakukan selain untuk meningkatkan faktor keamanan darialat juga ditujukan untuk meningkatkan unjuk kerja dari alat. Unjuk kerjaincinerator ditentukan oleh kemampuan incinerator dalam memusnahkan sampahdan meminimalkan polutan yang dihasilkan dari pembakaran. Unjuk kerjaincinerator yang dirancang oleh Pradipta (2011) ditentukan berdasarkan duaparameter yaitu kesempurnaan pembakaran dan pemanfaaatan energi panas hasilpembakaran.

Kemampuan incinerator untuk memusnahkan sampah ditandai dengankesempunaan proses pembakaran. Kesempurnaan proses pembakaran dipengaruhioleh suhu pada ruang bakar, laju pembakaran, abu hasil pembakaran, dan lajualiran udara. Suhu ruang bakar harus lebih dari 800 °C agar sampah dapat terbakardengan sempurna. Selain itu, pembakaran sampah dengan sempurna dapatmeminimalisir kandungan polutan yang dihasilkan dari proses pembakaran. Lajupembakaran berkaitan berapa lama waktu yang dibutukan untuk membakarsampah dan berapa banyak sampah yang dapat dibakar. Abu hasil dari prosespembakaran untuk mengetahui besar persen pengurangan berat sampah setelahdibakar. Incinerator dapat mengurangi berat sampah 70 %-80 %. Laju aliranudara mempengaruhi jumlah udara yang masuk ke ruang bakar dan meninggalkancerobong yang akan berpengaruh pada jumlah panas yang ada pada ruang bakar.

Modifikasi yang dilakukan untuk meningkatkan suhu ruang bakar adalahdengan menginsulasi dinding incinerator menggunakan glasswool setebal 2.2 cmselain untuk mengurangi resiko operator terkena luka bakar juga untuk mencegahkehilangan panas. Perbandingan nilai tertinggi sebaran suhu ruang pembakaran,dinding luar ruang pembakaran, suhu inlet cerobong, dan suhu outlet cerobong

57

sebelum dan setelah modifikasi disajikan pada Tabel 20 dan Tabel 21 menyajikanperbandingan rata-rata sebaran suhu ruang pembakaran, dinding luar ruangpembakaran, suhu inlet cerobong, dan suhu outlet cerobong sebelum dan setelahmodifikasi.

Tabel 20 Perbandingan nilai tertinggi sebaran suhu ruang pembakaran, dindingluar ruang pembakaran, suhu inlet cerobong, dan suhu outlet cerobongsebelum dan setelah modifikasi

Parameter

Sebelum modifikasi Setelah modifikasiPercobaan Percobaan

I II III IVRata-rata I II III IV

Rata-rata

Suhu maksimum ruangbakar atas (°C) 107.22 596.80 589.40 592.60

542.43

372.60 616.70 718.20 539.60

598.66Suhu maksimum ruangbakar bawah (°C) 441.50 665.40 647.60 698.90 696.60 653.70 697.70 494.20

Suhu maksimumdinding luar (°C) 251.65 303.20 225.95 306.90 271.93 49.70 54.35 55.00 76.55 57.68

Suhu inlet cerobong(°C) 167.00 280.90 232.60 281.80 240.58 114.20 73.60 50.80 205.80 111.10

Suhu outlet cerobong(°C) 239.10 251.90 302.10 141.20 233.58 108.70 225.60 280.50 312.70 231.87

Tabel 21 Perbandingan suhu rata-rata ruang pembakaran, dinding luar ruangpembakaran, suhu inlet cerobong, dan suhu outlet cerobong sebelumdan setelah modifikasi

Parameter


I II III IVRata-rata I II III IV

Rata-rata

Suhu ruang bakar atas(°C) 88.20 229.62 217.62 246.92

212.89131.03 198.56 173.7 242.59

195.90Suhu ruang bakarbawah (°C) 251.46 202.77 226.72 239.83 196.73 216.66 193.67 214.23

Suhu dinding luar (°C) 121.43 125.93 91.70 117.98 114.26 40.00 42.77 42.98 44.81 42.64Suhu inlet cerobong(°C) 88.52 125.94 102.7 138.25 113.85 55.53 46.84 40.76 90.62 58.43

Suhu outlet cerobong(°C) 133.37 116.99 137.62 59.71 111.92 52.21 93.15 124.94 142.25 103.13

Rata-rata suhu ruang bakar setelah dilakukan modifikasi sebesar 195.89 °C.Nilai tersebut lebih kecil dari sebelum dilakukan insulasi sebesar 212.89 °C. Halini disebabkan oleh chimney effect karena penambahan tinggi cerobong menjadi 2m dari sebelumnya 1.175 m menyebabkan kecepatan aliran udara yang keluarmelalui cerobong lebih cepat dari 1.590 m/s menjadi 1.794 m/s (perhitungan padaLampiran 3) sehingga terjadi penurunan suhu ruang bakar. Fenomena chimneyeffect adalah udara dengan suhu lebih rendah dan kerapatan lebih tinggi berada dibagian bawah sedangkan udara dengan suhu lebih tinggi dan kerapatan lebihrendah berada di bagian atas. Fenomena ini terlihat setelah dilakukan modifikasidengan mengubah tinggi cerobong menjadi 2 m dimana suhu rata-rata inletcerobong setelah modifikasi sebesar 58.43 °C lebih kecil daripada suhu outlet

58

cerobong sebesar 103.13 °C. Sebelum dimodifikasi suhu inlet sebesar 113.85 °Clebih besar dari suhu outlet cerobong sebesar 111.92 °C.

Selain itu, penurunan suhu tersebut juga dikarenakan jumlah udara yangmasuk ke ruang bakar mengalami penurunan karena kondisi lubang udara tidaksebaik sebelum dilakukan modifikasi yang mana banyak lubang udara padabagian bawah incinerator yang tertutup oleh sisa-sisa pembakaran sampah yangsulit dibersihkan. Walaupun sudah ditambahkan lubang udara sebanyak tigalubang pada sisi kanan dan kiri atas dinding. Namun, udara yang masuk ke ruangbakar tidak mencukupi kebutuhan jumlah udara yang dibutuhkan untuk prosespembakaran pada ruang bakar karena proses pencampuran antara udara dengansampah tidak merata dimana sebelum dilakukan modifikasi udara yang masuk kebagian bawah ruang bakar berasal dari 9 lubang udara dan pada uji kinerja setelahmodifikasi hanya menerima masukan udara dari 3 lubang udara.

Suhu tertinggi yang dapat dicapai sebelum modifikasi sebesar 698.90 °Cdan setelah modifikasi sebesar 718.2 °C. Suhu tertinggi ruang bakar atas yangdapat dicapai setelah dilakukan modifikasi sebesar 718.2 °C lebih besar darisebelum dilakukan modikasi sebesar 596.80 °C dan untuk ruang bakar bawahsebesar 697.7 °C lebih kecil 698.9 °C dari sebelum dilakukan modifikasi. Hal inidisebabkan oleh adanya efek insulasi karena selain untuk melindungi operator dariterkena luka bakar ketika kontak langsung dengan dinding incinerator juga untukmencegah kehilangan panas melalui dinding incinerator. Hal tersebut dibuktikandengan nilai suhu dinding luar tertinggi setelah dilakukan insulasi menurunmenjadi 61.4 °C dari 337.30 °C dan rata-rata suhu dinding luarnya menjadi 42.64°C dari 114.26 °C. Nilai tersebut menunjukkan bawah kehilangan panas dapatdireduksi dengan menambahkan insulasi. Nilai suhu tertinggi ruang bakar yangdapat dicapai setelah dilakukan modifikasi lebih besar daripada sebelumdilakukan modifikasi. Namun, nilai tersebut belum cukup baik untuk sebuahincinerator yang harus mencapai suhu diatas 800°C untuk sampah rumah tangga.Suhu tertinggi yang dicapai tidak dapat dipertahankan dalam waktu yang lamakarena aliran udara yang meninggalkan cerobong lebih cepat setelah dilakukanmodifikasi.

Kesempurnaan pembakaran dipengaruhi laju pembakaran yang merupakanperbandingan massa sampah yang dibakar dengan lama waktu pembakaran. Tabel22 menyajikan perbandingan nilai laju pembakaran sebelum dan setelah dilakukanmodifikasi.

Tabel 22 Perbandingan nilai laju pembakaran sebelum dan setelah dilakukasimodifikasi


Percobaan PercobaanI II III IV Rata-rata I II III IV Rata-rata

Massa sampah (kg) 14.1 4.99 4.37 4.04 6.87 4.182 3.53 3.63 3.70 3.76

Jenis sampah 89.36% K

45.68% P

65.38% P

66.83 %K - 66 %

K66 %

P70 %

P60 %

P -

Kadar air sampah (%) 9.90 9.20 10 14.40 10.87 13 10.4 13.82 12.13 12.33

Waktu pembakaran(menit) 165 90 85 70 102.5 145 90 115 145

59


Percobaan PercobaanI II III IV Rata-rata I II III IV Rata-rata

Laju pembakaran(kg/jam) 5.13 3.33 3.08 3.46 3.75 3.35 2.35 1.89 1.72 2.33

Keterangan: P = plastikK = kertas

Waktu yang dibutuhkan untuk proses pembakaran dan massa sampah yangdibakar berpengaruh terhadap laju pembakaran sampah. Dari hasil uji kinerja alatpembakar sampah setelah dilakukan modifikasi, rata-rata laju pembakaran lebihkecil dari sebelum dilakukan modifikasi. Rata-rata laju pembakaran sampahsetelah dilakukan modifikasi sebesar 2.327 kg/jam lebih kecil dari sebelum alatdilakukan modifikasi sebesar 3.749 kg/jam. Hal ini disebabkan karena rata-ratasuhu ruang bakar mengalami penurunaan setelah dilakukan modifikasi sehinggamempengaruhi berlangsungnya proses pembakaran sampah. Hal ini ditunjukkanoleh rata-rata waktu pembakaran setelah dilakukan modifikasi sebesar 123.75menit lebih lama dari sebelum dilakukan modifikasi sebesar 102.5 menit.

Abu yang dihasilkan dari proses pembakaran menunjukkan apakahincinerator dapat berfungsi dengan baik atau tidak. Abu yang dihasilkan dariproses pembakaran merupakan parameter kinerja incinerator dimana incineratorharus dapat mengurangi berat sampah 70 %-80 %. Tabel 23 menujukkan persenpengurangan berat sampah sebelum dilakukan modifikasi dan Tabel 24menyajikan persen pengurangan berat sampah setelah dilakukan modifikasi.

Tabel 23 Persen pengurangan berat sampah sebelum dilakukan modifikasi

Percobaan Massa awal (kg) Massa abu (kg)Massa tidak terbakar

(kg)% pengurangan massa

I 14.1 1.95 0.02 86.19

II 4.99 0.51 0.01 89.76

III 4.37 0.55 0.13 82.15

IV 4.04 0.50 0.06 87.44

Tabel 24 Persen pengurangan berat sampah setelah modifikasiPercobaan Massa total (kg) Massa abu (kg) Tidak terbakar (kg) Pengurang massa (%)

I 4.182 0.715 0.095 82.51II 3.525 0.380 0.445 87.66III 3.625 0.460 0.69 84.33IV 3.700 0.435 0.040 88.11

Kedua tabel tersebut menunjukkan bahwa incinerator yang dirancangPradipta (2011) baik sebelum maupun setelah dilakukan modifikasi dapatmengurangi persen berat sampah lebih dari 80 % .

60

PemanfaatanPemanfaatanPemanfaatanPemanfaatan EnergiEnergiEnergiEnergi PanasPanasPanasPanas

PemanfaatanPemanfaatanPemanfaatanPemanfaatan EnergiEnergiEnergiEnergi PanasPanasPanasPanas padapadapadapada RuangRuangRuangRuang BakarBakarBakarBakar

Pemanfaatan energi panas pada incinerator yang dirancang oleh Pradipta(2011) terdapat pada ruang bakar dan ruang pengendapan zat padat. Energi panasyang dihasilkan dari proses pembakaran sampah digunakan untuk memanaskan airmenggunakan pipa pemanas air yang terpasang pada ruang bakar. Pada pengujiansebelum dilakukan modifikasi rata-rata debit air yang mengalir pada pipa pemanasair di ruang bakar sebesar 4.75 liter/menit dan pada uji kinerja setelah dilakukanmodifikasi rata-rata debit air yang digunakan sebesar 3.48 liter/menit. Perbedaandebit disebabkan karena debit aliran air yang mengalir dari sumber air utama tidakkonstan. Tabel 25 menyajikan perbandingan suhu rata-rata dari suhu pipa, suhu airmasuk, suhu air keluar, dan perubahan suhu air sebelum dan setelah dilakukanmodifikasi dan Tabel 26 menyajikan perbandingan lama waktu pembakaran, debitair, dan massa total air sebelum dan setelah dilakukan modifikasi. Dari tabel 25tersebut terlihat bahwa rata-rata perbedaan suhu air yang masuk dan keluar pipa(Δ suhu air) serta energi yang dapat dimanfaatkan untuk memanaskan air lebihtinggi sebelum dilakukan modifikasi. Hal ini dipengaruhi oleh pemanfaatanenergi panas pada ruang bakar yang dapat dimanfaatkan pipa untuk memanaskanair lebih besar sebelum dilakukan modifikasi dengan rata-rata 11.771 MJdibandingkan setelah dilakukan modifikasi sebesar 7.511 MJ. Energi yangdihitung untuk memanaskan air adalah jumlah energi total yang dapatdimanfaatkan selama proses pembakaran berlangsung. Contoh perhitungan energiyang dimanfaatkan untuk memanaskan air terlampir pada Lampiran 4. Penurunanrata-rata energi yang dapat dimanfaatkan untuk memanaskan air disebabkan olehrata-rata suhu ruang bakar mengalami penurunan setelah dilakukan modifikasikarena efek penambahan tinggi cerobong yang mempercepat aliran udara keluardari incinerator.

Tabel 25 Perbandingan suhu rata-rata dari suhu pipa, suhu air masuk, suhu airkeluar, dan perubahan suhu air sebelum dan setelah dilakukanmodifikasi

Parameter



rataSuhu pipa (°C) 59.34 62.53 84.25 87.6 73.43 92.71 56.93 194.06 74.22 104.48

Suhu air masuk (°C) 28.32 28.16 26.42 27.33 27.55 25 26.97 27.15 27.42 26.64

Suhu air keluar (°C) 35.01 33.11 31.83 32.60 33.13 29 30.47 32.75 32.9 31.28Δ suhu air (°C) 6.69 4.95 5.41 5.27 5.58 4 3.5 5.6 5.48 4.65

Energi pemanasanair (MJ) 21.42 8.87 9.27 7.53 11.77 4.8 4.76 7.63 12.83 7.51

61

Tabel 26 Perbandingan lama waktu pembakaran, debit air, dan massa total airsebelum dan setelah dilakukan modifikasi

Hasil uji kinerja setelah dilakukan modifikasi menunjukkan bahwa energipanas yang dapat dimanfaatkan untuk memanaskan air pada percobaan satu lebihkecil daripada sebelum dilakukan modifikasi. Walaupun suhu pipa setelahdilakukan modifikasi lebih tinggi dari sebelum modifikasi. Hal ini dipengaruhioleh delta suhu air, lama waktu pembakaran, dan debit air yang mengalir yangakan berpengaruh pada massa total air. Pada percobaan satu, uji kinerja sebelumdilakukan modifikasi waktu pembakaran berlangsung lebih lama daripada ujikinerja setelah dilakukan modifikasi sehingga delta suhu air yang dihasilkan lebihbesar. Selain itu, debit aliran air yang mengalir juga lebih besar yang berpengaruhpada massa total air.

Hasil percobaan kedua menunjukkan lama waktu pembakaran percobaansebelum dan setelah dilakukan modifikasi sama. Energi yang dapat digunakanuntuk memanaskan air setelah dimodifikasi lebih kecil daripada sebelumdilakukan modifikasi. Hal ini dipengaruhi oleh suhu pipa sebelum dilakukanmodifikasi lebih besar daripada setelah dilakukan modifikasi yang berpengaruhpada delta suhu air yang dihasilkan dan dipengaruhi oleh debit aliran air sebelumdimodifikasi juga lebih besar daripada setelah dimodifikasi yang berpengaruhpada massa total air.

Hasil percobaan ketiga energi yang dimanfaatkan untuk memanaskan airlebih besar sebelum dilakukan modifikasi. Hal ini dipengaruhi oleh debit aliran airyang mengalir sebelum dimodifikasi lebih besar daripada setelah dilakukanmodifikasi dimana akan berpengaruh pada massa total air yang dihasilkan.

Hasil percobaan keempat, delta suhu air dan energi yang dimanfaatkanuntuk memanaskan air lebih besar setelah dilakukan modifikasi. Hal inidipengaruhi oleh lama waktu pembakaran setelah dilakukan modifikasi lebih lamadaripada sebelum dilakukan modifikasi dan delta suhu air pada uji kinerja setelahdilakukan modifikasi lebih besar daripada sebelum dilakukan modifikasi.

Dari empat percobaan tersebut yang mempengaruhi jumlah energi yangdimanfaatkan untuk memanaskan air yaitu debit aliran air dan suhu pipa. Debitaliran air memengaruhi jumlah massa total air yang dipanaskan. Semakin besardebit air semakin besar massa air yang keluar semakin banyak energi yangdikeluarkan untuk memanaskan air. Suhu pipa mempengaruhi delta suhu air,semakin tinggi suhu pipa semakin tinggi delta suhu air yang dihasilkan sehinggasemakin tinggi energi yang dapat dimanfaatkan untuk memanaskan air. Hal iniditunjukkan oleh data setelah dilakukan modifikasi.


Percobaan PercobaanI II III IV I II III IV

Lama waktu pembakaran(menit) 165 90 85 70 75 90 115 145

Debit aliran air (L/menit) 4.62 4.74 4.8 4.86 3.84 3.6 2.82 3.86Massa total air (kg) 762.3 426.6 408 340.2 288 324 324.3 556.8

62

PemanfaatanPemanfaatanPemanfaatanPemanfaatan EnergiEnergiEnergiEnergi PanasPanasPanasPanas padapadapadapada RuangRuangRuangRuang PengendapanPengendapanPengendapanPengendapan ZatZatZatZat PadatPadatPadatPadat

Alat pembakar sampah yang dirancang Pradipta (2011) dilengkapi denganruang pengendapan zat padat asap. Ruangan tersebut digunakan untukmengendapkan zat padat yang terbawa oleh asap sehingga tidak ikut keluardengan asap melalui cerobong. Pemanfaatan energi panas pada ruangpengendapan zat padat sebelum dilakukan modifikasi, ruang pengendapan zatpadat digunakan untuk mengarangkan batok kelapa. Namun, setelah dilakukanpenelitian pendahuluan suhu yang dihasilkan pada ruangan tersebut tidak dapatmengarangkan batok kelapa sehingga dilakukan modifikasi dengan memasangpipa pemanas air pada ruang pengendapan zat padat. Selain untuk memanfaatkanenergi panas pada ruang pengendapan zat padat hal ini dilakukan untuk mencegahpipa pemanas air kontak langsung dengan sampah sehingga air yang dihasilkanlebih bersih dan untuk mencegah percepatan korosi pada pipa. Tabel 27menyajikan nilai suhu tertinggi pada ruang pengendapan zat padat dengan jumlaharang yang dihasilkan dari hasil uji kineja Pradipta (2011), Tabel 28 menyajikannilai suhu tertingi pada ruang pengendapan zat padat dengan jumlah arang yangdihasilkan pada penelitian pendahuluan, dan Tabel 29 menyajikan sebaran suhuruang zat padat setelah ditambahkan insulasi.

Tabel 27 Nilai suhu tertinggi pada ruang pengendapan zat padat dengan jumlaharang yang dihasilkan hasil uji kinerja Pradipta (2011)

Percobaan Suhu ruang zat padat (°C) Jumlah arang yangdihasilkan (g)

Suhu rata-rata ruang zat padat (°C)

I 405 500 121.69II 381 400 122.16III 390 250 136.64IV 317 200 167.42

Rata-rata 373.25 337.5 136.97

Tabel 28 Nilai suhu tertingi pada ruang pengendapan zat padat dengan jumlaharang yang dihasilkan pada penelitian pendahuluan

Percobaan Suhu ruang zat padat(°C)

Jumlah arang yangdihasilkan (g)

Suhu rata-rata ruangzat padat (°C)

I 167 0 88.52II 280.90 0 125.94III 232.60 0 102.7IV 281.80 0 138.25

Rata-rata 240.57 0 113.85

Tabel 29 Sebaran suhu ruang pengendapan zat padat setelah ditambahkan insulasiPercobaan Suhu maksimum ruang zat padat (°C) Suhu rata-rata ruang zat padat (°C)

I 44.40 30.28II 182.30 70.38III 54.80 43.91IV 63.90 36.94

Rata-rata 86.35 45.38

Suhu ruang pengendapan zat padat yang dihasilkan ketika dilakukanpengujian setelah ditambahkan insulasi mengalami penuruan seperti terlihat tabel

63

29. Hal ini terjadi karena terjadi penurunan suhu ruang bakar dan efek daripenambahan tinggi cerobong yang mempercepat aliran udara meninggalkancerobong. Suhu maksimum yang dapat dicapai ruang zat padat mengalamipenurunan dari rata-rata 373.25 °C menjadi rata-rata 86.35 °C dan suhu rata-rataruang pengendapan zat padat mengalami penurunan dari 136.97 °C menjadi45.38 °C dimana penurunan suhu yang terjadi tidak dapat digunakan untukmengarangkan batok kelapa. Selain itu, berdasarkan data pada penelitianpendahuluan dimana belum dilakukan modifikasi, ruang pengendapan zat padattidak berhasil untuk mengarankan batok kelapa. Suhu maksimum yang dicapaisebesar 280.90 °C dengan rata-rata 113.85 °C. Suhu untuk proses pengaranganberkisar 150 °C-300 °C. Oleh sebab itu, pada ruang pengendapan zat padatditambahkan pipa pemanas air untuk mencoba memanfaatkan energi panas yangada. Diameter pipa yang digunakan 0.5 inchi sama dengan diameter pipa pemanasair pada ruang bakar sehingga hasilnya dapat dibandingkan. Pipa pemanas airpada ruang pengedapan zat padat memiliki panjang 4.14 m. Gambar 17menyajikan pipa pada ruang pengendapan zat padat.

Gambar 17 Pipa pada ruang pengendapan zat padat

Tabel 30 menyajikan rata-rata suhu ruang pengendapan zat padat, suhu pipa,suhu keluar pipa, perbedaan suhu air masuk dan suhu keluar pipa. Rata-rata debitair yang mengalir pada pipa zat padat sebesar 3.81 L/menit. Suhu air yang keluardari pemanas air tertinggi dapat dicapai pada percobaan empat karena padapercobaaan empat suhu ruang pengendapan zat padat, pipa pemanas air, danperbedaan suhu air masuk dan suhu keluar pipa juga mencapai suhu tertinggi. Halini disebabkan karena pada percobaan empat nilai suhu ruang zat padat jugamencapai suhu tertinggi. Dari tabel tersebut terlihat bahwa perbedaan suhu airmasuk dan keluar pipa tertinggi sebesar 6 °C dimana suhu tertinggi air panas yangdihasilkan sebesar 31 °C dari suhu awal 25 °C dan perbedaan suhu rata-rata airmasuk dan keluar sebesar 1.57 °C dimana suhu rata-rata air panas yang dihasilkansebesar 27.9 °C dari suhu awal 25 °C. Hal ini menunjukkan bahwa ruang tersebutdapat dimanfaatkan untuk memanaskan air. Suhu air keluar dapat ditingkatkandengan mengurangi laju aliran air dari kran sumber air agar kecepatan aliran airyang mengalir dalam pipa berkurang sehingga waktu untuk memutari pipa lebihlama.

64

Tabel 30 Sebaran suhu ruang pengendapan zat padat, suhu pipa, suhu keluar pipa,perbedaan suhu air masuk dan keluar pipa

Percobaan Suhu ruangpengendapan zat

padat (°C)Suhu pipa (°C) Suhu air masuk

(°C)Suhu keluar

(°C)

Perbedaan suhuair masuk dan

keluar pipa (°C)Rata-rata

Maksi-mum

Rata-rata

Maksi-mum

Rata-rata

Maksi-mum

Rata-rata

Maksi-mum

Rata-rata

Maksi-mum

I 55.53 114.2 43.26 78.30 25 25 27.9 31 2.9 6

II 46.84 73.60 44.41 78.30 26.97 27 27.47 28.5 0.5 1.5

III 40.76 50.80 54.59 97.90 27.15 27.5 28.58 30.5 1.43 3

IV 90.62 205.80 62.45 122.60 27.42 27.5 28.88 32 1.46 4.5

Rata-rata 58.43 111.1 51.17 94.28 26.63 26.75 28.20 30.5 1.57 3.75

Energi yang dapat dimanfaatkan untuk memanaskan air dapat dilihat padaTabel 31. Perhitungan energi yang dimanfaatkan adalah energi total dan data yangdigunakan dalam perhitungan adalah data rata-rata. Contoh perhitungan terlampirpada Lampiran 5. Pada percobaan satu, energi yang dimanfaatkan untukmemanaskan air pada pipa pemanas air yang terpasang di ruang pengendapan zatpadat merupakan nilai terbesar. Hal ini dipengaruhi oleh delta suhu air dan massatotal air yang dipanaskan pada percobaan satu lebih besar dibandingkan denganpercobaan lain. Pada percobaan dua, energi yang dapat dimanfaatkan untukmemanaskan air pada pipa pemanas air merupakan nilai terkecil. Hal inidipengaruhi oleh delta suhu air dan massa total air yang dipanaskan padapercobaan dua paling kecil dibandingkan dengan percobaan lain. Hal inimenunjukkan bahwa energi yang dapat dimanfaatkan untuk memanaskan airdipengaruhi oleh delta suhu air yang merupakan perbedaan suhu air keluar dansuhu air masuk serta massa total air yang dipengaruhi oleh debit aliran air danlama waktu pembakaran. Semakin besar debit air dan semakin lama waktupembakaran maka semakin besar energi yang digunakan untuk memanaskan airdalam pipa pemanas air.

Energi rata-rata yang dapat dimanfaatkan untuk memanaskan pada ruangpengendapan zat padat sebesar 3.492 MJ lebih kecil dari pipa pemanas air ruangbakar dengan nilai pemanfaatan energi sebesar 7.511 MJ. Hal ini dipengaruhisebaran suhu ruang dimana pipa pemanas air dipasang dan suhu pipa. Rata-ratasuhu ruang pengendapan zat padat sebesar 58.43 °C lebih kecil dari suhu ruangbakar sebesar 195.90 °C dan suhu rata-rara pipa pemanas air pada ruangpengendapan zat padat sebesar 51.17 °C lebih kecil dari suhu pipa pemanas airpada ruang bakar dengan rata-rata 104.48 °C. Namun demikian, hal ini dapatmenjadi alternatif dalam memasang pipa pemanas air karena ketika pipa pemanasair dipasang pada ruang pengendapan zat padat, pipa tidak kontak langsungdengan sampah pada saat proses pembakaran sampah sedang berlangsungsehingga lebih bersih dibandingkan dengan pipa pemanas air yang dipasang padaruang bakar dan dapat mencegah percepatan korosi pada pipa pemanas air.

65

Tabel 31 Energi yang dimanfaatkan untuk memanaskan air pada ruangpengendapan zat padat

Ulangan Q(L/menit)

Waktu(menit)

Volumeair (m3)

Massa air(kg) ΔT (°C)

Energi yangdimanfaatkan

(MJ)1 4.02 145 0.5829 582.90 2.9 7.102 3.60 90 0.3240 324.00 0.5 0.683 4.02 115 0.4623 462.30 1.43 2.784 3.84 145 0.5568 556.80 1.46 3.41

Rata-rata 3.49

SIMPULANSIMPULANSIMPULANSIMPULANDANDANDANDAN SARANSARANSARANSARAN

SimpulanSimpulanSimpulanSimpulan

Berdasarkan penelitian yang dilakukan, dapat disimpulkan bahwa:1. Modifikasi yang dilakukan adalah menginsulasi dinding incinerator

menggunakan glasswool dengan tebal insulasi 2.2 cm, mengubah tinggicerobong menjadi 2 m, membuat penyangga pada sistem loadingmenggunakan pipa sepanjang 60 cm dengan diameter 0.5 inchi,memanfaatkan ruang pengendapan zat padat untuk memanaskan air melaluipipa pemanas air sepanjang 4.14 m dengan diameter 0.5 inchi yang manaruang ini sebelumya dimanfaatkan untuk mengarangkan batok kelapa,penggantian pipa pemanas air pada ruang bakar, dan penambahan lubangudara sebanyak 3 buah pada sisi atas kanan dan kiri dinding incinerator.

2. Modifikasi yang telah dilakukan tersebut berhasil menurunkan suhu dindingincinerator dimana suhu dinding luar tertinggi setelah dilakukan insulasimenurun dari 337.30 °C menjadi 61.4 °C dan rata-rata suhu dinding luarnyadari 114.263 °C menjadi 42.64 °C. Dimana penurunan suhu tersebutmenjadikan suhu aman bagi operator saat pengoperasian suatu proses.Penambahan tinggi cerobong menjadi 2 m berhasil membuat asap tidak turunke bawah saat proses pembakaran sampah berlangsung yang mana dapatmengganggu kinerja operator dan lingkungan sekitar. Penambahanpenyangga pada pintu pemasukkan sampah menggunakan pipa sepanjang 60cm menjadikan pintu pemasukan sampah tidak menutup dengan sendirinyasaat proses pemasukan sampah dan pengeluaran abu sehingga lebih mudahdan aman saat dioperasikan.

3. Hasil uji kinerja sebagai hasil modifikasi insulasi dinding dan penambahantinggi cerobong menunjukkan kinerja incinerator mengalami penurunanterutama pada suhu ruang pembakaran yang menjadi bagian utama darisebuah alat pembakar sampah mengalami penurunan. Rata-rata suhu ruangbakar turun dari 212.89 °C menjadi 195.89 °C. Suhu tertinggi ruang bakaratas yang dapat dicapai setelah dilakukan modifikasi sebesar 718.2 °C lebihbesar dari sebelum dilakukan modikasi sebesar 596.80 °C. Suhu ruang bakar

66

yang baik untuk incinerator harus mencapai > 800°C untuk sampah rumahtangga. Modifikasi pada sistem loading tidak mempengaruhi unjuk kerjaincinerator setelah modifikasi tetapi meningkatkan faktor keamanan alat saatdioperasikan.

SaranSaranSaranSaran

Dari hasil uji kinerja setelah dilakukan modifikasi disarankan beberapa hal;sebagai berikut:1. Pemasangan teknologi APC pada cerobong untuk mereduksi gas polutan

terutama dioksin karena suhu pembakaran yang ada merupakan suhu dimanagas dioksin terbentuk dimana gas tersebut bersifat karsiogenik. Teknologi APCyang dapat diterapkan diantaranya fabric hose filter (FFs) dan activated carbonyang dapat mereduksi polutan dioksin dan furan 50 %- 99.9%.

2. Membuat desain penempatan lubang udara pada bagian bawah ruang bakarsehingga mengurangi kemungkinan lubang tersebut tertutup oleh sisapembakaran sampah sehingga diharapkan proses pembakaran lebih sempurna.

3. Suhu air keluar dapat ditingkatkan dengan mengurangi laju aliran air dari kransumber air agar kecepatan aliran air yang mengalir dalam pipa berkurangsehingga waktu untuk memutari pipa lebih lama.

DAFTARDAFTARDAFTARDAFTAR PUSTAKAPUSTAKAPUSTAKAPUSTAKA

Abdullah et al. 1998. Energi Listrik Pertanian. Bogor (ID): JICA.Anzola M. 2012. Biomass boiler emissions and chimney height- A review of

practice in the UK and other EU countries. University of StrathclydeEngineering.

Batterman S. 2004. Findings on an Assessment of Small-scale Incinerators forHealth-care Waste. Geneva (CH): World Health Organization [internet].[diunduh 2013 April 13]. Tersedia pada: http://smincinerator.pdf.

Bordado JCM, Gomes JFP. 1999. Practical determination of the efficiency ofelectrostatic precipitators. Powder and Bulk Engineering, 2 , 37-42. Didalam: Quina MJ, Bordado JCM, Quinta FRM. 2011. Air Pollution Controlin Municipal Solid Waste Incinerators, The Impact of Air Pollution onHealth, Economy, Environment and Agricultural Sources. Khallaf M,editor, ISBN: 978-953-307-528-0, InTech, Available [internet]. [Waktu dantempat tidak diketahui]. [diunduh 2013 Februari 27]. Tersedia pada:http://www.intechopen.com/books/the-impact-of-air-pollutionon healtheconomy-environment-andagricultural-sources/air-pollution-control inmunicipal-solid-waste-incinerators.

http://smincinerator.pdf

http://www.intechopen.com/books/the-impact-of-air-pollution-on-health-economy-environment-andagricultural-


67

[BREF] The BAT (Best Available Techniques) Reference Document. 2006.Integrated pollution prevention and control – reference document on the bestavailable techniques for waste incineration. Di dalam: Quina MJ, BordadoJCM, Quinta F RM. 2011. Air Pollution Control in Municipal Solid WasteIncinerators, The Impact of Air Pollution on Health, Economy,Environmentand Agricultural Sources. Khallaf M, editor, ISBN: 978 953-307-528-0,InTech, Available [internet]. Portugal (PT): n Tech Europe. hlm. 339;[diunduh 2013 Februari 27]. Tersedia pada:http://www.intechopen.com/books/the-impact-of-air-pollution-on- healtheeconomy-environment-andagricultural-sources/air-pollution-controlinmunicipal -solid-waste-incinerators.

Budiman A. 2001. Modifikasi desain dan uji unjuk kerja alat pembakar sampah(incinerator) tipe batch. [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.

Ҫengel AY, Robert TH. 2001. Fundamentals of Thermal-Fluid Sciences. NewYork: Mc-Graw-Hill.

CV Mekar Jaya Technic. [tahun tidak diketahui]. Rockwool [internet]. Diunduh2013 Februari 18. Tersedia pada: rockwool.html.

Damanhuri E, Padmi T, Azhar N , Meilany LT . 1989 : Pengkajian laju timbulansampah di Indonesia. Bandung: Pus.Lit.Bang.Pemukiman Dept PU-LPMITB. Didalam: Damanhuri E, Tri P. 2010. Diktat Kuliah TL-3104Pengelolaan Sampah [internet]. Bandung (ID): Program Studi TeknikLingkungan, Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut TeknologiBandung. hlm 13; [diunduh 2013 Februari 13]. Tersedia pada:http://hmtl.itb.ac.id/wordpress/wp-content/uploads/2011/03/DiktatSampah-2010.pdf.

Damanhuri E, Padmi T. 2010. Diktat Kuliah TL-3104 Pengelolaan Sampah[internet]. Bandung (ID): Program Studi Teknik Lingkungan FakultasTeknik Sipil dan Lingkungan, Institut Teknologi Bandung. hlm 75; [diunduh2013 Februari 13]. Tersedia pada: http://hmtl.itb.ac.id/wordpress/wp-content/uploads/2011/03/DiktatSampah-2010.pdf.

DEFRA. 2007 . Incineration of municipal solid waste, Report of Department forEnvironment, Food & Rural Affairs, UK. Di dalam: Quina M J1, Bordado JC M2, Quinta F RM. 2008a, Air pollution control in municipal solid wasteincinerators [internet]. [Waktu dan tempat tidak diketahui]. Portugal (PT):1Research Centre on Chemical Processes Engineering and Forest Products,Department of Chemical Engineering, University of Coimbra dan2Department of Chemical and Biological Engineering, IBB, InstitutoSuperior Técnico. hlm 2; [diunduh 2013 Februari 27]. Tersedia pada:www.intechopen.com/download/pdf/18646.

[EPA] Environmental Protection Agency. 1989. Operation and maintenance ofhospital medical waste incinerators. North Carolina (NC): EPA. hlm: 48;[internet]. [diunduh 2013 November 22]. Tersedia pada:http://www.epa.gov/osw/nonhaz/industrial/medical/mwpdfs/rti3/6.pdf.

[EPA] Environmental Protection Agency. 1990. Handbook Operation andMaintenance of Hospital Medical Waste Incinerator. United States (US):Office of air quality planning and standards and air and energy engineeringresearch laboratory, U. S. enviromental protection agency research triangle



http://www.epa.gov/osw/nonhaz/industrial/medical/mwpdfs/rti3/7.pdf

68

park, center for environmental research information, office of research angdevelopment, U. S. enviromental protection agency, cincinnati.

[EPA] Environmental Protection Agency (1990), UNDP (2003), dan De Montfort.Didalam Batterman S. 2004. Findings on an Assessment of Small-scaleIncinerators for Health-care Waste. Geneva (CH): World HealthOrganization. hlm: 26; [internet]. [diunduh 2013 April 13]. Tersedia pada:http://smincinerator.pdf.

EURITS. 2002. Overview of information on Eurits members. Di dalam: [BREF]The BAT (Best Available Techniques) Reference Document. 2006.Integrated pollution prevention and control – reference document on the bestavailable techniques for waste incineration [internet]. Spain (ES): EuropeanCommission. hlm 200; [diunduh 2013 Maret 12]. Tersedia pada:http://eippcb.jrc.ec.europa.eu/reference/BREF/wt_bref_0806.pdf.

Hadiwiyoto S. 1983. Penanganan dan Pemanfaatan Sampah [internet]. Jakarta(ID): Yayasan Idayu. [diunduh 2013 Maret 30]. Tersedia pada:books.google.com/books?id=KmbqGwAACAAJ.

Istam YC. 2007. Respon lumut kerak pada vegetasi pohon sebagai indikatorpencemaran udara di kebun raya bogor dan hutan kota manggala wana bakti.[skripsi]. Bogor: Departemen Konservasi Sumberdaya Hutan dan Ekowisata,Fakultas Kehutanan, Institut Pertanian Bogor.

Jenkins BM, Baxter LL, Miles Jr TR , Miles TR. 1998. Combustion properties ofbiomass, Fuel Processing Technology, 54, pp. 17–46. Di dalam: Quina MJ,Bordado JCM, Quinta FRM. 2008a, Air pollution control in municipal solidwaste incinerators [internet]. [Waktu dan tempat tidak diketahui]. Portugal(PT): 1Research Centre on Chemical Processes Engineering and ForestProducts, Department of Chemical Engineering, University of Coimbra dan2Department of Chemical and Biological Engineering, IBB, InstitutoSuperior Técnico. hlm 2; [diunduh 2013 Februari 27]. Tersedia pada:www.intechopen.com/download/pdf/18646.

Khandelwal M. 2007. Thermal insulation [Internet]. [Waktu dan temparpertemuan tidak diketahui]. Gujarat (IN): Nirma Limited. hlm 1-13;[diunduh 2013 Februari 14]. Tersedia pada:www.energymanagertraining.com/Documents/Manish-(A)-EE07.pdf.

Lienhard IV John H, Lienhard V John H. 2011. A Heat Transfer Textbook.Massaclucetts (US): Philogiston Pr.

Maxpell Technolgy. 2008. Incinerator alat pembakar sampah ramah lingkunganMaxpell Technology. Bandung: Maxpell Technology [internet]. [diunduh2013 Februari 12]. Tersedia pada: www.maxpelltechnology.com.

McCabe Warren L et al.2005. Unit Operation of Chemical Engineering [internet].7th edition. McGraw-Hill: Singapore (SG). [diunduh 2013 Maret 30].Tersedia pada: books.google.com/books?isbn=0071247106.

McGuinn YC, Louis T. 1992. Pollution Prevention. New York (GB): VanNostrand Reinhold.

Patrick PK. 1980. WHO activities in the field of solid waste management.Didalam: Schelhaas RM, Solid waste disposal and utilization in developingcountries: proceedings of the VAM/ KIT Workshop [internet]. [Amsterdam,13-17 Oktober 1980]. Amsterdam (NL): Koninklijk Instituut voor de Tropen;

http://www.intechopen.com/download/pdf/18646.

69

[diunduh 2013 Maret 30]. Tersedia pada:http://trove.nla.gov.au/work/19247078?selectedversion=NBD4788997.

Perry RH, Chilton CH. 1973. Chemical Engineer’s Handbook Fifth Edition[internet]. Kogakusha (JP): Mc Graw-Hill LTD. [diunduh 2013 Maret 30].Tersedia pada: books.google.com/books?isbn=0071593136.

Peteves SD, Tzimas E . 2000. NOx and dioxin emissions from waste incinerationwaste. [internet]. [Waktu dan tempar pertemuan tidak diketahui]. European(EUR): Energy Technology Observatory Institute for Energy. hlm 32-41;[diunduh 2013 Februari 27]. Tersedia pada:www.prewin.eu/index.php/download/category/47-infodocs?...14...

Pichel J. 2005. Waste Management Practices Municipal,Hasardous, andIndustries.CRC Pr: New York (GB). [diunduh 2013 Maret 30]. Tersediapada: books.google.com/books?isbn=0849335256.

Porges J, Porges F. 1979. Handbook of Heating and Air Conditioning SeventhEdition. Newwes Butterworth, London (GB): U.K.

Pradipta ANG. 2011. Desain dan uji kinerja alat pembakar sampah (incinerator)tipe batch untuk perkotaan dilengkapi dengan pemanas air. [skripsi]. Bogor:Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Fakultas Teknologi Pertanian,Institut Pertanian Bogor.

Purwadaria H et al. 1996. Termodinamika Teknik dan Pindah Panas. Bogor (ID):FATETA IPB Bogor.

Rodriguez NJ, Yanez-Limon M, Gutierrez-Miceli FA, Gomez-Guzman O,Matadamas-Ortiz TP, Lagunez-Rivera L, Feijoo JAV. 2011. Assessment ofcoconut fibre insulation characteristics and its use to modulate temperaturesin concrete slabs with the aid of a finite element methodology. Mexico[MX]. Elsevier B. V.

Roosita H. 2007. Memprakirakan Dampak Lingkungan Kualitas Udara [internet].Jakarta (ID): Deputi Bidang Tata Lingkungan-Kementerian NegaraLingkungan Hidup Republik Indonesia. hlm 23; [diunduh 2013 Maret 9].Tersediapada:http://www.esp2indonesia.org/sites/default/files/publications/ESP1_udara.pdf.

The Engineering ToolBox. [tahun tidak diketahui]. Insulation material andtemperature ranges [internet]. Diunduh 2013 Februari 18. Tersedia pada:The Engineering ToolBox.insulation-temperatures-d-922.html.

[UNL] University of Nebraska Lincoln. 2011. Safe operating procedure [internet].Nebraska (NE): University of Nebraska Lincoln. hlm 7; [diunduh 2013 Mei03]. Tersedia pada: http://ehs.unl.edu/sop/s-opacity_emissions.pdf.

UPA Direct. 2002. Glasswool Insulation Batts [internet]. North Malbourne (AU):UPA Direct. hlm 1-2; [diunduh 2013 Februari 27]. Tersedia pada:www.upadirect.com.au/files/UPA%20Insulation%20Batt.pdf.

USEPA Control of Nitrogen Oxides Emmisions. 2000. NOx reduction techniqueand control measures. [internet]. [Waktu dan tempat]. North Tryon: MCAQ.hlm 2; [diunduh 2013 Februari 27]. Tersedia pada:charmeck.org/mecklenburg/.../NOxReductionhandoutFINAL.pdf.

Vatavuk WM. 1995. Generic Equipment and Device. [internet]. North Carolina(NC): Enviromental protection and agency. hlm 36: EPA/452/B-01-001.[diunduh 2013 April 23]. Tersedia pada:http://www.epa.gov/ttn/catc/dir1/cs2ch1.pdf.

http://ehs.unl.edu/sop/s-opacity_emissions.pdf

http://www.upadirect.com.au/files/UPA%20Insulation%20Batt.pdf

http://www.epa.gov/ttn/catc/dir1/cs2ch1.pdf

70

WILSON DG (Editor). 1977. Handbook of solid waste management. [tempattidak diketahui]: Van Nostrand Reinhold Company. Didalam: Damanhuri E,Tri P. 2010. Diktat Kuliah TL-3104 Pengelolaan Sampah [internet]. Bandung(ID): Program Studi Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik Sipil danLingkungan, Institut Teknologi Bandung. hlm 74; [diunduh 2013 Februari13]. Tersedia pada: http://hmtl.itb.ac.id/wordpress/wp-content/uploads/2011/03/DiktatSampah-2010.pdf.

World Bank Technical Guidance Report. 1999. Municipal Solid WasteIncineration. WB Washington DC (US): World Bank. Didalam: DamanhuriE, Tri P. 2010. Diktat Kuliah TL-3104 Pengelolaan Sampah [internet].Bandung (ID): Program Studi Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik Sipil danLingkungan, Institut Teknologi Bandung. hlm 5; [diunduh 2013 Februari 13].Tersedia pada: http://hmtl.itb.ac.id/wordpress/wp-content/uploads/2011/03/DiktatSampah-2010.pdf.

Yokoyama S. 2008. A Guaide for Biomass production and utilization [internet].Japan (JP): The Japan Institute of Energy. [diunduh 2013 Maret 30].Tersedia pada:http://www.jie.or.jp/biomass/AsiaBiomassHandbook/English/Part-0_E-080917.pdf.

71

LAMPIRANLAMPIRANLAMPIRANLAMPIRAN

Lampiran 1 Contoh perhitungan debit aliran air pada penelitian pendahuluan

Percobaan I:Volume (L) Waktu (detik) Debit (L/s) Debit (L/ menit)1 12.75 0.07 4.21 12.94 0.07 4.21 12.76 0.07 4.2Rata-rata 0.07 4.2

menit/L 2.4s/L 07.075.12

1tV s)(L/ Q ====

Lampiran 2 Data pengukuran nilai konduktivitas termal glasswool

Ulangan T1 (°C) ΔT (°C) T (°C) k (W/ m K)1 27 18 36 0.04022 27 18 36 0.04133 28 18 37 0.0406Rata-rata 27.33 18 36.33 0.0407≈ 0.040

Lampiran 3 Perhitungan kecepatan aliran cerobong setelah modifikasi

Ti = suhu aliran cerobong = 109.69 °C = 110 °C = 383 KTo = suhu lingkungan = 30.5 °C = 303.5 KDiameter cerobong = 0.10 m

222cerobong m 00785.0)10.0(

41D

41A =⋅π⋅=⋅π⋅=

Q = debit aliran udara (m3/s)Δh = tinggi cerobong = 2 m

s/m 014.0383

5.303383281.920078.065.0T

TThg2AkQ 3

i

oi =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −

×××××=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ −×∆××××=

AvQ ⋅=

m/s 794.10078.0014.0

AQv ===

Lampiran 4 Contoh perhitungan pemanfaatan energi panas pada ruang bakar

Pemanfaatan energi panas pada ruang bakar sebelum modifikasi

Ulangan Q(L/menit)

Waktu(menit)

Volumeair (m3)



(MJ)1 4.62 165 0.7623 762.30 6.69 21.422 4.74 90 0.4266 426.60 4.95 8.873 4.80 85 0.4080 408.00 5.41 9.274 4.86 70 0.3402 340.20 5.27 7.53

72

7623.01016562.410waktuQ)(mair Volume 333 =××=××= −−

ρair = 1000 kg/m3

vm

=ρ

kg30.7627623.01000vm =×=×ρ=Energi yang dimanfaatkan (Q)cair = 4200 J/kg°CΔT (°C) = Tout -Tin = 35.01-28.32=6.69 °C

MJ42.21kJ40.2141910569.6420030.762TcmQ ==××=∆××=

Lampiran 5 Contoh perhitungan pemanfaatan energi panas pada ruangpengendapan zat padat

Ulangan Q(L/menit)

Waktu(menit)

Volumeair (m3)



(MJ)1 4.02 145 0.5829 582.90 2.9 7.102 3.60 90 0.3240 324.00 0.5 0.683 4.02 115 0.4623 462.30 1.43 2.784 3.84 145 0.5568 556.80 1.46 3.41

Rata-rata 3.49

5829.01014502.410waktuQ)(mair Volume 333 =××=××= −−

ρair = 1000 kg/m3

vm

=ρ

kg90.5825829.01000vm =×=×ρ=Energi yang dimanfaatkan (Q)cair = 4200 J/kg°CΔT (°C) = Tout -Tin = 27.90-25=2.9 °C

MJ10.7kJ00.70997229.2420090.582TcmQ ==××=∆××=

73

RIWAYATRIWAYATRIWAYATRIWAYATHIDUPHIDUPHIDUPHIDUP

Penulis dilahirkan di Wonogiri pada tanggal 15 Juni 1991 dari ayah Suyadidan ibu Warsini. Penulis adalah putri kedua dari dua bersaudara. Tahun 2009penulis lulus dari SMA Negeri 1 Wonogiri dan pada tahun yang sama penulislulus seleksi masuk Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur Undangan SeleksiMasuk IPB dan diterima di Departemen Teknik Pertanian, Mayor TeknikPertanian yang mana pada tahun 2010 berubah nama menjadi Departemen TeknikMesin dan Biosistem, Fakultas Teknologi Peratanian.

Selama mengikuti perkuliahan, penulis menjadi asisten praktikum FisikaTPB pada tahun 2010/2011. Penulis juga aktif mengajar privat untuk siswa SD,SMP, dan SMA. Penulis juga pernah aktif sebagai bendahara Departemen Bisnisdan Kewirausahaan BEM FATETA 2010/2011 dan sekretaris DepartemenAkademi dan Profesi BEM FATETA 2011/202. Bulan Juni-Agustus 2012 penulismelaksanakan Praktik Lapangan di PT Sido Muncul, Semarang dengan judulMempelajari Proses Produksi Bioetanol di PT Sido Muncul, Semarang.

Penulis juga aktif mengikuti lomba menulis surat untuk rektor tingkat IPBdan meraih juara III. Selain itu juga mengikuti Program Kreativitas Mahasiswa(PKM) dan berhasil didanai dikiti untuk PKM-K (Pekan Kreativitas Mahasiswa-Kewirausahaan) dengan judul Dodol Agar-agar Waran-Warni sebagai JajananSehat Kaya Akan Serat dan PKM-T (Pekan Kreativitas Mahasiswa-Teknologi)dengan judul Mesin Cassava Rutris Solusi Hemat Sahabat Usaha Kecil Menengah(UKM) Opak dan Kripik Singkong Indonesia.