laporan akhir unggulan pt 2015 · laporan akhir penelitian unggulan perguruan tinggi judul :...
TRANSCRIPT
1
LAPORAN AKHIR
PENELITIAN UNGGULAN PERGURUAN TINGGI
JUDUL :
PENERAPAN MOTEDE KONDENSASI PAKSA TIPE CROSSFLOW PADA
PROSES PRODUKSI BAHAN BAKAR ALTERNATIF ARAK TERHADAP
KUALITAS DAN KAPASITAS PRODUKSI.
Tahun ke-1 dari rencana 2 tahun
Ketua/Anggota Tim
I Gusti Ketut Sukadana, ST. MT., 002008002
Dr. Ir. I Ketut Gede Wirawan, MT., 0028026204
UNIVERSITAS UDAYANA
September 2015
2
3
ABSTRAK
Perkembangan penelitian tentang proses pengolahan atau pembuatan arak sampai
saat ini sudah banyak mengalami kemajuan, terlihat dari banyaknya hasil-hasil penelitian
tentang energi alternatif dari bahan dasar arak. Kemajuan yang dicapai saat ini adalah
kualitas produksi arak yang sudah mencapai konsentrasi diatas 95%. Tetapi kapasitas
produksi arak masih rendah berkisar 1 liter dalam 4 jam waktu produksi. Jadi belum
memenuhi persyaratan sebagai bahan bakar. Target dari penelitian ini terciptanya
teknologi yang dapat menghasilkan arak dengan kapasitas produksi dan kualitas lebih.
Metode yang dipakai dalam usaha mencapai tujuan dari penelitian ini adalah :
Pertama metode perancangan yaitu merancang dan membuat secara ilmiah alat
kondensasi paksa tipe aliran melintang. Kedua, metode eksperimental dengan
melaksanakan pengujian pada berbagai variable operasional seperti variabel laju aliran
fluida pendingin yang berpengaruh terhadap laju produksi. Ketiga dilakukan pengujian
terhadap unjuk kerja mesin dengan menggunakan arak bali sebagai bahan bakar
Semakin besar laju aliran fluida pendingin mengakibatkan laju pendinginan
semakin besar, berpengaruh terhadap laju kondensasi semakin besar sehingga laju
produksi semakin besar. Tetapi berbanding terbalik dengan kualitas produksi, semakin
besar laju aliran fluida pendingin mempengaruhi kualitas produksi semakin rendah.
Untuk pengujian arak bali sebagai bahan bakar pada mesin tipe carburator, peningkatan
konsentrasi arak bali berpengaruh terhadap konsumsi bahan bakar spesifik yang semakin
besar, penurunan torsi, dan daya mesin.
Kata kunci : Kondensasi paksa, crossflow, arak, kapasitas, kualitas, bahan bakar,
alternative.
4
ABSTRACT
The development of research on the processing or manufacture of wine until it's
been a lot of progress, seen from the results of research on alternative energy from the
basic ingredients of beer. The progress made today is the quality of the wine production
has reached a concentration above 95%. But wine production capacity is still low around
1 liter within 4 hours of production time. So not qualify as a fuel . The target of this
research is the creation of a technology that can produce a wine with a production
capacity and better quality .
The method used in order to achieve the objectives of this study are : The first
method of designing is designing and making scientific instruments forced condensation
transverse flow type . Second, the experimental method to carry out testing on a variety
of operational variables such as the cooling fluid flow rate variables that affect the rate
of production . A third test on the performance of the engine by using fuel arak bali
The greater the cooling fluid flow rate results in greater cooling rate, affect the rate
of condensation getting bigger so that the rate of production increases. But inversely
proportional to the quality of production ,
the greater the cooling fluid flow rate affects the quality of the lower production . Arak
bali for testing as a fuel on the machine type carburator ,
increased concentration of arak bali affect the specific fuel consumption increasing ,
decreasing torque and engine power .
Keywords: Forced condensation , crossflow , wine , capacity , quality , fuel , alternative
5
PRAKATA
Puji syukur penulis panjatkan kehadapan Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat
rahmatNya sehingga penulis dapat melaksanakan kegiatan dan laporan penelitian ini.
Penelitian ini berjudul “Penerapan metode kondensasi paksa tipe crossflow pada
proses produksi bahan bakar alternative arak terhadap kualitas dan kapasitas
produksi”. Penelitian ini terlaksana sesuai Surat Perjanjian Penugasan dalam Rangka
Pelaksanaan Penelitian Desentralisasi, Tahun Anggaran 2015, Nomor: 311-
158/UN14.2/PNL.01.03.00/2015, Tanggal 30 Maret 2015
Dalam kesempatan baik ini, penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-
besarnya kepada:
1. Direktorat Jendral Pendidikan Tinggi yang telah mendanai penelitian ini sehingga
dapat terlaksana dengan baik dan lancar.
2. Lembaga Penelitian Pengabdian kepada Masyarakat Universitas Udayana yang telah
banyak mendukung untuk kelancaran kegiatan ini.
3. Segenap staf pengajar Teknik Mesin yang tidak dapat saya sebutkan satu persatu,
yang ikut terlibat dalam kegiatan ini.
4. Mahasiswa Teknik Mesin yang terlibat dalam kegiatan ini.
Penulis berharap penelitian ini dapat bermanfaat sebesar-besarnya terhadap
pengembangan riset dan ilmu pengetahuan di masa yang akan datang, apabila ada hal
yang kurang berkenan, pada kesempatan ini penulis memohon maaf yang sebesar-
besarnya.
Denpasar, 2015
Penulis.
6
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN SAMPUL 1
HALAMAN PENGESAHAN 2
RINGKASAN 3
ABTRACT 4
PRAKATA 5
DAFTAR ISI 6
DAFTAR TABEL 7
DAFTAR GAMBAR 8
DAFTAR LAMPIRAN 9
BAB 1 PENDAHULUAN 10
1.1. Latar Belakang 10
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 13
2.1. Road Map Penelitian 13
2.2. Penelitian Pendahuluan Yang Sudah Dilaksanakan 13
2.3. Dasar Teori 15
2.4. Destilasi 18
2.5. Evaporasi 21
2.6. Kondensor 22
BAB 3 TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN 24
BAB 4 METODE PENELITIAN 25
4.1. Bagan alir penelitian 25
4.2. Gambar umum Destilator Arak 26
4.3. Pengujian 27
BAB 5 HASIL YANG DICAPAI 30
5.1. Data Pengujian Kecepatan Aliran 30
5.1. Data Pengujian Unjuk Kerja 32
5.3. Presentasi Grafik Performansi Destilator 33
5.4. Presentasi Performansi Mesin 4 Langkah Nenggunakan Bahan Bakar 34
BAB 6 RENCANA TAHAP BERIKUTNYA 38
BAB 7 KESIMPULAN DAN SARAN 39
DAFTAR PUSTAKA 40
LAMPIRAN
Lampiran 1.Artikel (draft, bukti status atau reprint) jika ada 41
Lampiran 2. Produk Penelitian 25
7
DAFTAR TABEL
Tabel 5.1. Data Hasil Pengujian Laju Aliran I 30
Tabel 5.2. Data Hasil Pengujian Laju Aliran II 30
Tabel 5.3. Data Hasil Pengujian Laju Aliran III 31
Tabel 5.3. Data Rekapan Hasil Pengujian Laju Aliran 31
Tabel 5.5. Data Pengujian Bahan Bakar Bensin 32
Tabel 5.6. Data Pengujian Arak 81,2 % 32
Tabel 5.7. Data Pengujian Arak 88,7 % 32
Tabel 5.8. Data Pengujian Arak 93,4 % 32
Tabel 5.9. Data Pengujian Arak 95,6 % 33
8
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Fishbone roadmap penelitian 13
Gambar 2.2. Tipe Kondensor 23
Gambar 3.1. Roadmap penelitian 25
Gambar 3.2. Diagram peralatan destilator kontinu bertingkat 26
Gambar 5.1. Grafik bilangan Reynold terhadap unjuk kerja kondensor 33
Gambar 5.4. Grafik bilangan Reynold terhadap kapasitas dan kualitas produksi 34
Gambar 5.5. Grafik pengaruh variasi putaran mesin terhadap torsi 35
Gambar 5.6. Grafik pengaruh variasi putaran mesin terhadap daya 35
Gambar 5.7. Variasi putaran mesin terhadap konsumsi bahan bakar spesifik 36
Gambar 5.8. Perbandingan jenis bahan bakar terhadap SFC 37
9
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Foto-Foto Penelitian 41
10
BAB I.
PENDAHULUAN
1.1. Latar belakang
Indonesia termasuk dalam organisasi penghasil minyak dunia, yaitu pada tahun
1989 menempati urutan 10 besar sebagai penghasil minyak bumi. Tetapi seiring dengan
perkembangan jaman dan teknologi kebutuhan akan minyak setiap tahun terus
mengalami peningkatan, maka perlu adanya penghematan dalam penggunaan bahan
bakar minyak tersebut. Penggunaan bahan bakar minyak khususnya bahan bakar fosil
disamping ketersediaannya semakin terbatas juga dapat merusak lingkungan yaitu
menimbulkan polusi udara.
Penggunaan bahan bakar cair secara terus menerus mengakibatkan suatu saat akan
terjadi kelangkaan bahan bakar. Pemerintah menganjurkan untuk menggunakan bahan
bakar alternatif yang lebih ramah lingkungan. Pemerintah Indonesia mengeluarkan suatu
kebijakan dalam pengelolaan energi nasional, khususnya tentang pemanfaatan etanol,
biodisel dan gasohol sebagai energi alternative pada tahun 2022 mendatang. Pemanfaatan
bahan bakar alternative juga bertujuan untuk melindungi lingkungan hidup dari
pencemaran, disamping sebagai usaha untuk lebih memanfaatkan sumber daya alam
hayati khususnya yang berasal dari hewan dan tumbuhan. Salah satu bahan bakar
alternative tersebut khususnya di bali adalah arak. Kualiatas arak lebih besar 90 %
memiliki angka oktan di atas standar maksimal angka oktan bensin, yaitu sekitar 108,6,
sedangkan bensin memiliki angka oktan sebesar 88. Disamping itu sifat arak tidak
beracun dan ramah terhadap lingkungan. Jika arak dipadukan dengan bahan bakar bensin
dengan persentase tertentu, memungkinkan dapat meningkatkan angka oktan bahan
bakar bensin tersebut. Dengan peningkatan nilai oktan tentunya akan memperbaiki
kualitas hasil pembakaran, sisa gas hasil pembakaran akan lebih baik, dan berpengaruh
terhadap performance dari mesin akan meningkat.
Arak adalah suatu zat yang diperoleh dari alam terutama dari tumbuhan yang
mengandung zat pati (carbohidrat) dengan bantuan bakteri saccharomyces cereviceae
untuk permentasi dan dengan alat evaporator dan kondensor untuk mendestilasi menjadi
arak. Bahan-bahan yang mengandung karbohidrat adalah nira kelapa, enau, lontar dan
11
segala produk pertanian. Nira hasil petani sangat berlimpah, khusus di kecamatan Abang,
Kecamatan Kubu Kabupaten Karangasem yang sebagian besar masyarakat memiliki
kegiatan membuat nira. Hasil nira kemudian diproses secara tradisional menjadi arak
dengan kualitas < 40 %. Dengan kebijakan pemerintah daerah Bali melarang peredaran
arak akibat penyalahgunaan sebagai minuman keras, maka akan dapat menyebabkan
terancamnya mata pencaharian masyarakat petani produsen nira.
Pada tahun 2006 telah dilakukan beberapa penelitian tentang arak, pada tahap
mencoba aplikasi pemakaian sebagai bahan bakar pada mesin sepeda motor. Didapat
hasil dengan kualitas arak >85 % sudah dapat menghidupkan mesin sepeda motor. Tetapi
Performa mesin mengalami penurunan.
Tahun 2007, melanjutkan penelitian ”pemanfaatan arak terhadap emisi
kendaraan”, didapat hasil ”emisi yang dihasilkan arak lebih rendah dibandingkan dengan
bahan bakar premium”.
Tahun 2008, melakukan penelitian pengaruh ”variasi rasio kompresi mesin
terhadap emisi kendaraan dengan menggunakan arak sebagai bahan bakar”, didapatkan
hasil penelitian ”arak lebih mampu bekerja pada mesin dengan rasio kompresi lebih
tinggi dibanding bahan bakar premium”. Sehingga memungkinkan dengan penggunaan
arak sebagai bahan bakar maka unjuk kerja mesin akan lebih baik. Sehingga perlu
dilanjutkan penelitian ini dengan bagaimana menghasilakan arak dengan kualitas yang
sesuai dengan kebutuhan mesin.
Tahun 2009 dan 2010, melanjutkan penelitian dengan ”kajian teknis alat destilasi
kontinu dengan bahan dasar arak sebagai bahan bakar”. Didapat hasil destilator kontinu
pada temperatur penguapan 60 oC dihasilkan arak dengan kualitas 89 %. Dan setelah
diaplikasikan ke mesin menyebabkan kerja mesin ditinjau dari emisi lebih baik tetapi
torsi dan daya masih lebih jelek dibandingkan bahan bakar premium. Kapasitas produksi
dari alat ini masih sangat rendah sebesar 1 liter selama 4 jam. Dari analisa, diperkirakan
penyebabnya adalah proses kondensasi yang menggunakan metode kondensasi aliran
fluida alamiah.
Tahun 2011, melakukan penelitian tentang ” Kajian teknis pemanfaatan arak bali
sebagai bahan bakar alternatif mesin pembakaran tipe injeksi”. Dari penelitian ini
didapatkan hasil bahwa penggunaan arak bali sebagai bahan bakar pada mesin injeksi
12
sangat berpengaruh terhadap unuk kerja mesin yang semakin baik dibandingkan dengan
bahan bakar premium. Pada tahun 2011 juga dilakukan penelitian tambahan berupa ”
Kajian teknis distilator kolom bertingkat tipe kontinu terhadap kapasitas dan kualitas
produksi arak bali”. Dari penelitian ini dihasilakan bahwa semakin banyak tingkat kolom
destilator dapat menhasilakan arak bali dengan kualitas semakin besar, tetapi kapasitas
produksi yng sangat rendah.
Pada tahun 2013, melakukan penelitian tentang ”Peningkatan kualitas produksi
arak bali sebagai bahan bakar alternative dengan metode distilasi Kontinu bertingkat”.
Didapatkan hasil bahwa semakin banyak tingkat destilator yang dipergunakan dapat
dihasilkan kualitas produksi arak yang semakin tinggi tetapi kapasitas produksi semakin
rendah.
Maka dalam penelitian ini saya tertarik untuk melakukan penelitian dengan
Penerapan Metode Kondensasi paksa Tipe Crossflow Pada Proses Produksi Bahan Bakar
Alternatif Arak Terhadap Kualitas Dan Kapasitas Produksi.
13
TARGET AKHIR
2006 2007 2008 2009 2010 2012 2013 2014 2015
Ke
gia
tan
pe
ne
liti
an
da
n
pe
ng
ab
dia
n
PENELITIAN ARAK BALI SEMAGAI BAHAN BAKAR ALTERNATIVE
Hip
ote
sa a
wa
l "
ba
hw
a a
rak
ba
li
me
mil
iki
nil
ai
ka
lor
ya
ng
tin
gg
i d
an
me
mil
iki
sifa
t y
an
g s
am
a d
en
ga
n
pre
miu
m
Ha
sil
da
ri k
eg
iata
n
Lap
ora
n h
asi
l p
en
eli
tia
n "
Un
tuk
rasi
o k
om
pre
si y
an
g t
ing
gi
ara
k b
ali
san
ga
t b
aik
un
tuk
ba
ha
n b
ak
ar
me
sin
Jurn
al
Ilm
iah
"P
en
ga
ruh
ra
sio
ko
mp
resi
te
rha
da
p u
nju
k k
erj
a m
esi
n
em
pa
t la
ng
ka
h m
en
gg
un
ak
an
ara
k
ba
li s
eb
ag
ai
ba
ha
n b
ak
ar"
Jurn
al
Ilm
iah
Na
sio
na
l "K
aji
an
Te
kn
is D
est
ila
tor
Tip
e K
on
tin
u
Pe
ng
ha
sil
Ba
ha
n B
ak
ar
Alt
ern
ati
f
da
ri B
ah
an
Da
sar
Ara
k B
ali
"
Lap
ora
n H
asi
l p
en
eli
tia
n "
De
ng
an
de
stil
ato
r ti
pe
in
i d
en
ga
n b
erb
ag
ai
va
ria
si t
em
pe
ratu
r, p
ad
a t
em
pe
ratu
r
60
de
raja
t b
aru
dih
asi
lka
n a
rak
ba
li
de
ng
an
ku
ali
tas
85
%
La
po
ran
Ha
sil
Pe
ne
liti
an
Ku
ali
tas
ara
k b
ali
dih
asi
lka
n m
en
ca
pa
i 8
9,5
%
stu
di
aw
al
de
ng
an
co
ba
-co
ba
da
n
stu
di
lite
ratu
r
Pe
ng
aru
h v
ari
asi
ra
sio
ko
mp
resi
terh
ad
ap
em
isi
de
ng
an
ara
k b
ali
seb
ag
ai
ba
ha
n b
ak
ar
sep
ed
a m
oto
r
em
pa
t la
ng
ka
h
Pe
ma
nfa
ata
n a
rak
ba
li s
eb
ag
ai
ba
ha
n
ba
ka
r m
esi
n 4
la
ng
ka
h d
en
ga
n v
ari
asi
rasi
o k
om
pre
si.
Ka
jia
n t
ek
nis
de
stil
ato
r ti
pe
co
nti
nu
pe
ng
ha
sil
ba
ha
n b
ak
ar
alt
ern
ati
f
be
rba
ha
n d
asa
r a
rak
ba
li
Ka
jia
n t
ek
nis
dis
tila
tor
ko
lom
be
rtin
gk
at
tip
e k
on
tin
u t
erh
ad
ap
ka
pa
sita
s d
an
ku
ali
tas
pro
du
ksi
ara
k
ba
li
Ma
ka
lh i
lmia
h s
em
ina
r N
asi
on
al
"Ka
jia
n t
ek
nis
pe
ma
nfa
ata
n a
rak
ba
li s
eb
ag
ai
ba
ha
n b
ak
ar
alt
ern
ati
f
pa
da
me
sin
in
jek
si"
Jurn
al
Ilm
iah
na
sio
na
l te
rak
red
ita
si.
AR
AK
BA
LI K
UA
LIT
AS
. 9
0 %
Pe
ne
rap
an
Ara
k s
eb
ag
ai
ba
ha
n b
ak
ar
pa
da
me
sin
Ba
ha
n b
ak
ar
Ba
ru
RENCANA KEDEPANSUDAH TERLAKSANA
1. Teknologi Tepat
Guna penghasil
arak bali dengan
kualitas > 90 % .
3. menanggulangi
kelangkaan bahan
bakar pada tahun
2022
2. Bahan bakar
alternative
pengganti
premium
2011
Lap
ora
n h
asi
l p
en
eli
tia
n,
dra
ft
art
ike
l il
mia
h d
i b
erk
ala
na
sio
na
l.
La
po
ran
Pe
ne
liti
an
, A
RT
IKE
L I
LM
IAH
,
Ka
jia
n t
ek
nis
de
stil
ato
r ti
pe
co
nti
nu
pe
ng
ha
sil
ba
ha
n b
ak
ar
alt
ern
ati
f
be
rba
ha
n d
asa
r a
rak
ba
li
Ka
jia
n t
ek
nis
pe
ma
nfa
ata
n a
rak
ba
li
seb
ag
ai
ba
ha
n b
ak
ar
alt
ern
ati
f m
esi
n
pe
mb
ak
ara
n t
ipe
in
jek
si
Pe
nin
gk
ata
n k
ua
lita
s p
rod
uk
si a
rak
ba
li s
eb
ag
ai
ba
ha
n b
ak
ar
alt
ern
ati
ve
de
ng
an
me
tod
e d
isti
lasi
Ko
nti
ny
u
be
rtin
gk
at.
Pe
nin
gk
ata
n k
ua
lita
s p
rod
uk
si a
rak
ba
li s
eb
ag
ai
ba
ha
n b
ak
ar
alt
ern
ati
ve
de
ng
an
me
tod
e d
isti
lasi
Ko
nti
ny
u
be
rtin
gk
at.
Pe
ne
rap
an
Me
tod
e K
on
de
nsa
si p
ak
sa
Tip
e C
ross
flo
w P
ad
a P
rose
s P
rod
uk
si
Ba
ha
n B
ak
ar
Alt
ern
ati
f A
rak
Te
rha
da
p
Ku
ali
tas
Da
n K
ap
asi
tas
Pro
du
ksi
BAB II.
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Roadmap Penelitian
Gambar 2.1. Fishbone roadmap penelitian
2.2. Penelitian Pendahuluan Yang Sudah Dilaksanakan.
Nanda, Sukadana, 2006, melakukan peneltian uji coba campuran bahan bakar
alkohol dari salak Bali dan bensin dengan memvariasikan fraksi campuran untuk
mendapatkan sifat fisik yang mendekati bensin. Dan dilanjutkan oleh Artayana, IM,
2007, melakukan peneltian penambahan alkohol salak pada bahan bakar bensin untuk
mengetahui kualitas gas buang yang diuji pada sepeda motor. Dari penelitiannya
dihasilkan bahwa : dengan semakin besar persentase penambahan alkohol menyebabkan
gas buang yang dihasilkan seperti kandungan hidrokarbon (HC) dan oksigen (O 2 )
semakin meningkat, sedangkan untuk bahan bakar bensin gas buangnya cenderung lebih
rendah. Semakin besar putaran mesin persentase volume gas buang yang dihasilkan
mengalami penurunan.
14
Artawan, Sukadana 2007, melakukan penelitian penggunaan arak api sebagai
bahan bakar pengganti sepeda motor terhadap akselerasi dan konsumsi bahan bakar.
Hasil pengujian menunjukkan bahwa pada rasio kompresi 9,3:1 dengan bahan bakar arak
api dapat meningkatkan akselerasi dan dapat menghemat konsumsi bahan bakar yaitu
pada gigi 1 (kecepatan 0–20 km/jam) akselerasinya sebesar 2,835 m/dt2 dengan konsumsi
bahan bakar sebesar 0,091 lt/km, pada gigi 2 (kecepatan 20–40 km/jam) akselerasinya
sebesar 1,190 m/dt2 dengan konsumsi bahan bakar sebesar 0,102 lt/km, pada gigi 3
(kecepatan 40–60 km/jam) akselerasinya sebesar 0,518 m/dt2 dengan konsumsi bahan
bakar sebesar 0,117 lt/km dan pada gigi 4 (kecepatan 60–70 km/jam) akselerasinya
sebesar 0,146 m/dt2 dengan konsumsi bahan bakar sebesar 0,183 lt/km.
Ervan, sukadana 2007, Melakukan penelitian mengenai arak api sebagai bahan
bakar pengganti sepeda motor terhadap kandungan gas buang, didapat hasil penelitian
Dengan memvariasikan konsentrasi ethanol sebagai bahan bakar akan sangat
berpengaruh terhadap kandungan gas buang. Dengan konsentrasi yang semakin tinggi gas
buang yang dihasilkan akan semakin baik, seperti kandungan karbon dioksida (CO2)
semakin besar. Untuk karbon monoksida (CO), semakin besar konsentrasi ethanol emisi
CO yang dihasilkan semakin menurun. Untuk Oksigen (O2), semakin besar konsentrasi
ethanol emisi O2 yang dihasilkan akan semakin menurun. Dan untuk kandungan
hidrokarbon (HC), semakin besar konsentrasi ethanol emisi HC yang dihasilkan akan
semakin menurun.
Sukadana, Bandem 2009 dan 2010, melakukan kajian teknis unjuk kerja
destilator kontinu dan pemanfaatan arak sebagai bahan bakar pengganti bensin, dengan
cara menguji pada mesin pembakaran konvesional carburator, dengan beberapa variable
pengujian seperti variable putaran, variable rasio kompresi terhadap unjuk kerja mesin
seperti emisi. Hasil penelitian yang didapat, semakin tinggi temperatur penguapan
semakin tinggi kapasitas produk arak tetapi berbanding terbalik dengan kualitas produk
yang semakin rendah. Umumnya dibandingkan bahan bakar bensin, bahan bakar arak
menghasilkan gas CO2 lebih besar, CO lebih rendah, HC lebih tinggi dan O2 lebih tinggi.
Meningkatnya rasio kompresi berpengaruh terhadap peningkatan CO2, menurunnya CO,
peningkatan emisi HC dan semakin kecil gas O2.
15
Sukadana 2011, melakukan kajian teknis distilator kolom bertingkat tipe kontinu
terhadap kapasitas dan kualitas produksi arak. Dari penelitian ini diapatkan hasil bahwa :
kapasitas dan kualitas produksi arak sangat dipengaruhi oleh banyak jumlah tingkat
destilasi. Semakin banyak jumlah tingkat destilasi semakin rendah kapasitas produksi,
semakin tinggi kualitas produksi dan efisiensi produksi juga semakin rendah.
Sukadana 2011, melakukan kajian teknis pemanfaatan arak sebagai bahan bakar
alternatif mesin pembakaran tipe injeksi. Didapat hasil bahwa ; Torsi dan daya yang
dihasilkan pada pembakaran dengan bahan bakar arak api lebih kecil dibandingkan
dengan bahan bakar bensin, sedangkan konsumsi bahan bakar dan konsumsi bahan bakar
spesifik untuk bahan bakar arak api lebih tinggi dibandingkan dengan bahan bakar
bensin. Jadi untuk rasio kompresi mesin standar menggunakan bahan bakar arak memiliki
performa masih lebih rendah dari bahan bakar bensin.
Sukadana 2013, melakukan penelitian ” Peningkatan kualitas produksi arak bali
sebagai bahan bakar alternative dengan metode distilasi Kontinu bertingkat”. Pada
penilitian ini dilakukan variabel jumlah tingkat destilator dari satu tingkat, dua tinglkat
dan tiga tingkat. Dengan masing masing variabel memiliki seting temperatur yang
berbeda-beda. Didapatkan hasil bahwa semakin banyak tingkat destilator yang
dipergunakan dapat dihasilkan kualitas produksi arak yang semakin tinggi tetapi
kapasitas produksi semakin rendah.
2.3. Dasar Teori
Alat produksi arak adalah suatu alat yang digunakan untuk pemisahan antara
etanol dan air yang terkandung dalam larutan nira dengan cara pemanasan (evaporastion)
dan pendinginan (condensation). Berdasarkan susunan komponen alat produksi arak
terdiri dari dua komponen utama yaitu : ketel arak (evaporator) yang digunakan untuk
menguapkan nira dan kondensor sebagai alat untuk mengkondensasikan uap nira menjadi
arak.
Prinsip kerja dari alat produksi arak adalah nira yang terdapat pada ketel diuapkan
dengan cara pemanasan sehingga nira berubah menjadi uap, kemudian uap yang
terbentuk bergerak dari ketel menuju kondensor melalui saluran keluar ketel sebagai
akibat dari meningkatnya temperatur dan tekanan pada ketel. Perpindahan panas yang
16
terjadi sebagian besar terjadi secara konveksi antara fluida yang dipancarkan oleh spray
dengan uap panas yang bergerak keatas akibat dari proses pemanasan dan perpindahan
panas secara konveksi pada beberapa bagian peralatan produksi arak. Uap panas yang
keluar dari ketel kemudian di dinginkan pada kondensor sehingga berubah menjadi cairan
arak.
2.3.1. Konduksi (Difusi)
Perpindahan panas konduksi adalah perpindahan panas yang terjadi pada suatu
media padat atau media fluida yang diam akibat adanya perbedaan temperatur antara
permukaan yang satu dengan permukaan yang lain pada media tersebut. Hal ini
merupakan perpindahan energi dari partikel yang lebih energik menuju partikel yang
kurang energik. Pada gas, konduksi terjadi karena gerakan semu molekul-molekul,
sehingga kalor terdifusi dari bagian yang lebih panas kebagian yang lebih dingin. Laju
aliran panas dengan cara konduksi dirumuskan oleh ilmuan prancis J.B.J Fourier pada
tahun 1882 yang menyatakan bahwa :
( ) ΧΤ
Α=δδ
.k -q.
cond (1)
dimana :
(cond)q& = Perpindahan panas secara konduksi (W),
k = Konduktivitas thermal (W/m.K),
δT = Difrensial temperatur (K),
δX = Difrensial panjang perpindahan panas (m).
(-) = Perjanjian J.B.J Fourier
2.3.2. Konveksi (Convection)
Perpindahan panas konveksi adalah perpindahan panas yang terjadi dari suatu
permukaan media padat atau fluida yang diam menuju fluida yang mengalir atau
sebaliknya akibat adanya perubahan kecepatan aliran dan perbedaan temperatur. Laju
perpidahan panas dengan cara konveksi dapat dihitung dengan persamaan:
( ) TAhq cconv ∆⋅⋅= (2)
17
dimana :
( )convq = Perpindahan panas konveksi (W),
hc = Koefisien konveksi (W/m2.K),
A = Luas bidang perpindahan panas (m2),
T∆ = Beda temperatur antara temperatur fluida
dengan temperatur permukaan benda, (K).
Konveksi juga terdiri dari dua bagian yaitu konveksi alamiah dan konveksi paksa
a. Konveksi Alamiah : terjadi akibat adanya gaya apung yang disebabkan oleh
perbedaan densitas, dan perbedaan densitas ini adalah akibat dari adanya gradient
suhu di dalam massa fluida
b. Konveksi Paksa : pergerakan arus konveksi terjadi akibat adanya bantuan dari
peranti mekanik seperti pompa, blower, kompresor, dll
2.3.3. Radiasi (Radiation)
Radiasi ialah suatu istilah yang digunakan untuk perpindahan energi melalui
ruang oleh gelombang-gelombang elektromagnetik. Jika radisi berlangsung melalui ruang
kosong, energi tidak ditransformasikan menjadi kalor atau bentuk-bentuk energi yang
lain, dan energi tidak pula akan terbelok dari lintasannya. Sebaliknya bila terdapat zat
pada lintasannya, radiasi itu akan mengalami diteruskan (transmision), dipantulkan
(reflecsion) dan diserap (absorpsion). Laju perpidahan panas dengan cara radiasi dapat
dihitung dengan persamaan:
( )4TAq radiasi ⋅⋅=σ (3)
dimana :
( )radq = Perpindahan panas radiasi (W)
σ = Konstanta Stefan-Boltzman, ( )428 / 1067,5 KmW ⋅× −
A = Luas permukaan perpindahan panas (m2)
T = Temperatur permukaan perpindahan panas (K)
18
2.3.4. Perpindahan panas didih
Perpindahan panas didih merupakan perubahan fase dari cair ke uap. Bila suatu
permukaan bersentuhan dengan zat cair dan dipelihara pada suhu yang lebih tinggi dari
suhu jenuh zat cair itu, akan terjadi pendidihan. Bila suatu permukaan yang dipanaskan
itu terbenam dibawah permukaan-bebas zat cair, proses itu disebut didih kolam (pool
boiling). Jika suhu zat cair berada dibawah suhu jenuh, proses ini disebut didih dingin
lanjut (subcooled boiling) dan jika zat cair itu terpelihara pada suhu jenuh, proses itu
disebut didih jenuh (saturated boiling).
2.3.5. Perpindahan panas kondensasi
Perpidahan panas kondensasi bila uap jenuh bersentuhan dengan suatu permukaan
yang lebih rendah dari uap jenuh tersebut. Untuk menghitung perpindahan panas
kondensasi, nusselt telah merumuskan koefisien untuk pipa horisontal dengan garis
tengah D dengan persamaan:
( )
( )d
sv
vx
TTD
Khfggh
1
1
3
11 ..
−
−=
−
µρρρ
(4)
Dimana:
ρ1 = kerapatan cairan, dalam Kg/ 3m
ρv = kerapatan uap, dalam Kg/ 3m
g = gaya gravitasi dalam keadaan normal, dalam m/detik 2
h 'fg = panas laten kondensasi atau penguapan rata-rata dalam KJ/kg
K = vikositas termal cairan, dalam m.W/m.K
µ 1 = suhu jenuh, dalam K
T sv = suhu uap jenuh, dalam K
T s = suhu permukaan dinding, dalam K
2.4. Destilasi
Destilasi adalah cara pemisahan suatu zat dari suatu larutan menjadi dua atau
lebih zat hasil yang memiliki massa jenis yang berbeda melalui proses pemanasan atau
19
penguapan. Pada umumnya proses destilasi terdiri dari dua proses antara lain proses
penguapan (evaporasion) dan proses pengembunan (condensation).
2.4.1. Perubahan variabel proses destilasi
Variabel proses pemisahan dengan proses destilasi meliputi :
1. Temperatur proses destilasi.
2. Komposisi umpan.
Variabel-variabel diatas adalah faktor penentu atas pengendalia proses destilasi.
Produk destilasi dapat dihasilkan dengan kualitas tertentu, pada kondisi operasi proses
destilasi yang tertentu pula. Artinya produk destilasi dapat dibuat bervariasi dengan
mengubah variabel proses destilasi.
2.4.2. Perubahan kecepatan aliran
Dalam proses destilasi, berlaku kesetimbangan massa, bahwa kecepatan umpan
masuk sama dengan kecepatan aliran kedua produk destilasi tersebut. Ketidak
seimbangan akan menimbulkan gangguan kualitas produk dan proses destilasi sendiri.
Dibawah ini beberapa hal perubahan kecepatan aliran yang mempengaruhi proses
destilasi :
1. Perubahan kecepatan aliran umpan
Perubahan kecepatan aliran umpan, pada proses destilasi akan menyebabkan
jumlah fraksi ringan pada produk bawah (bottom product) akan bertambah dan
akan menyebabkan fraksi lebih berat akan berkurang pada produk atas (over head
product).
2. Perubahan kecepatan aliran produk atas
Perubahan kecepatan aliran produk atas (over head product) akan
menyebabkan :
a. Kecepatan penguapan bertambah.
b. Jumlah fraksi lebih berat bertambah.
Pengaruh perubahan kecepatan aliran produk atas, pada akhirnya akan mengubah
kualitas atau komposisi produk atas dari proses destilasi.
3. Perubahan kecepatan aliran produk bawah
20
Kecepatan aliraan umpan overhead dan bottom produk dalam kesetimbangan
massa tertentu untuk menghasilkan kualitas tertentu atas produk tertentu. Masing-
masing memiliki aliran tertentu untuk menghasilkan kualitas produk destilasi
tertentu. Dalam prakteknya, proses destilasi berlangsung berkesinambungan untuk
kepentingan komersil artinya kecepatan aliran umpan, overhead dan bottom
produk dimasukan dan dikeluarkan secara berkesinambungan dalam
kesetimbangan. Untuk kepentingan ini suplay dan pemakaian energi pemanasan
dan pendinginan berjalan secara terus menerus.
2.4.3. Perubahan suhu dan tekanan.
Suhu dan tekanan operasi kolom destilasi, merupakan dua variabel proses yang
berbanding lurus. Artinya kenaikan suhu menyababkan kenaikan tekanan atau
sebaliknya.
2.4.4. Pengaruh kenaikan suhu dan tekanan.
Kenaikan suhu dan tekanan dapat terjadi oleh pengendalian yang kurang tepat
atau disebabkan kegagalan fungsi alat pengendalian dan alat pembuat tekanan vakum.
Kenaikan suhu pada dasarnya menyebabkan kecepatan penguapan yang dipisahkan
bertambah. Keadaan ini menyebabkan komponen yang lebih berat akan menguap lebih
banyak, yang pada akhirnya dapat mengubah kualitas produk atas dan produk bawah
proses destilasi. Suhu dan tekanan operasi pada proses destilasi adalah dua varibel proses
yang tidak disahkan. Artinya kenaikan suhu akan menyebabkan kenaikan tekanan pada
destilasi. Kedua variabel proses ini tetap dalam kesetimbangan tertentu untuk
menghasilkan produk destilasi dengan kualitas yang baik. Dalam pengendalian penting
mengetahui harga kesetimbangan :
a. Suhu proses destilasi
b. Tekanan proses destilasi
c. Kualitas produk destilasi
21
2.4.5. Pengaruh penurunan suhu dan tekanan
Seperti halnya kenaikan suhu, penurunan suhu proses destilasi dapat terjadi oleh
pengendalian yang kurang baik atau disebabkan oleh kegagalan fungsi alat pengendali.
Pengaruh penurunan suhu, terhadap kualitas produk destilasi adalah kebalikan pengaruh
kenaikan suhu proses destilasi yaitu:
a. Mengurangi jumlah atau komposisi komponen yang lebih berat.
b. Menambah jumlah atau komposisi komponen yang lebih ringan.
Pengaruh penurunan tekanan yang disebabkan oleh penurunan suhu dapat berakibat :
a. Jumlah atau persentase komponen lebih berat bertambah.
b. Jumlah atau persentase komponen lebih ringan bertambah.
Dan pengaruh kenaikan tekanan yang disebabkan oleh penurunan suhu, adalah kebalikan
dari penurunan suhu.
2.5. Evaporasi
Perpidahan kalor ke zat cair mendidih yang sering ditemukan sehingga sering di
tangani sebagai operasi tersendiri, operasi itu disebut evaporasi atau penguapan
(evaporation). Tujuan evaporasi adalah untuk menguapkan larutan yang terdiri dari zat
terlarut yang tak mudah menguap dan larutan yang mudah menguap. Dalam kebanyakan
proses evaporasi, pelarutnya adalah air, evaporasi dilakukan dengan menguapkan
sebagian dari pelarut sehingga didapatkan larutan zat cair yang pekat yang memiliki
konsentrasi lebih tinggi. Biasanya dalam evaporasi, zat cair pekat itulah yang merupakan
produk yang berharga dan uapnya di kondensasikan dan dibuang. Tetapi, dalam situasi
tertentu kebalikannya yang benar.
2.5.1. Operasi efek tunggal dan efek ganda
Kebanyakan evaporator dipanaskan dengan uap yang kondensasi diatas tabung-
tabung logam. Bahan yang akan di evaporasi biasanya mengalir didalam tabung. Uap
yang digunakan biasanya uap bertekanan rendah, di bawah 3 atm abs, zat cair yang
mendidih biasanya berada dalam vakum sedang, yaitu sampai kira-kira 0.05 atm abs.
Bila kita menggunakan satu evaporator saja, uap yang mendidih dikondensasikan
dan dibuang. Metode ini biasanya disebut evaporator efek tunggal (single-effect
22
evaporation) walaupun sederhana, namun proses ini tidak efektif dalam penggunaan uap.
Untuk menguapkan 1 lb air dari larutan, diperlukan 1 sampe 1.3 lb uap. Jika uap dari
evaporator dimasukkan kedalam rongga uap (steam chest) evaporator kedua. Dan uap
yang dari evaporator ke dua dimasukan ke kondensor, maka operasi itu akan menjadi
efek dua kali atau efek dua (double efek).
2.5.2. Jenis-jenis evaporator
Jenis-jenis utama evaporator tabung dengan pemasukan uap yang banyak dewasa
ini adalah : Evaporator vertikal tabung pajang ,Aliran ke atas (film-panjat) , Aliran ke
bawah (film-jatuh), Sirkulasi paksa. Dan Evaporator film-aduk
Evaporator dapat dioperasikan menjadi satu lintas atau unit sirkulasi. Dalam
operasi satu lintas, cairan itu unit pekat dilewatkan dalam suatu tabung hanya satu kali
lewat saja, uapnya lepas dan keluar umpan seluruh dari cairan dalam evaporasi
dilaksanakan dalam satu lintas saja. Rasio evaporasi terhadap umpan pada dalam sutu
lintas itu terbatas, jadi evaporator ini cocok digunakan untuk operasi efek berganda, di
mana pemekatan total dibagi-bagi dalam beberapa efek. Pada evaporator sirkulasi
(circulation evaporator) terdapat suatu kolom zat cair di dalam alat itu. Uap masuk
bercampur dengan zat cair didalam kolam, dan campuran itu lalu dialirkan melalui
tabung- tabung evaporator. Zat cair yang tidak menguap dikeluarkan dari tabung kembali
ke kolam, sehingga sebagian saja dari keseluruhan evaporasi yang berlangsung dalam
suatu lewatan. Evaporasi paksa biasanya semuanya dioperasikan dalam cara ini
evaporator film panjat biasanya unit sirkulasi.
2.6. Kondensor
Kondensor adalah peranti penukar kalor khusus yang digunakan untuk
mencairkan uap dengan mengambil kalor. Kalor laten diambil dengan menyerapnya ke
dalam zat cair yang lebih dingin yang disebut pendingin (coolant). Karena suhu
pendingin di dalam kondensor itu meningkat karena itu, maka alat itu dengan demikian
juga bekerja sebagai pemanas. Namun sebagai fungsinya, kegiatan kondensasi itulah
yang terlebih penting , dan hal ini tercermin pada namanya. Kondensor dapat dibagi atas
dua golongan yaitu :
23
1. Dalam golongan pertama yang disebut kondensor jenis selongsong-dan-tabung
(shell and tube condenser), uap yang dikondensasi dipisahkan dari pendingin
oleh permukaan perpindahan kalor berbentuk tabung.
2. Dalam golongan kedua yang disebut kondensor kontak (contact condenser) ,arus
pendingin dan arus uap yang keduanya biasanya adalah air, bercampur secara
fisik , dan meninggalkan kondensor sebagai satu arus tunggal.
Ada berapa tipe Kondensor dan dikelompokan berdasarkan beberapa kelompok
antara lain. Berdasarkan tipe aliran Kondensor dibedakan menjadi tiga type yaitu Aliran
searah (pararel flow), aliran berlawanan arah (counter flow) dan aliran melintang (cross
flow)
a. Tipe aliran searah (pararel flow) b. Tipe aliran berlawanan arah (counter flow)
c. tipe aliran melintang (cross flow)
Gambar 2.2. Tipe Kondensor
24
BAB III
TUJUAN DAN MANFAAT
1.2. Tujuan
Tujuan Khusus :
Mengembangkan teknologi produksi arak yang dapat meningkatkan kapasitas
produksi dengan mempertahankan kualitas lebih besar 95 % yang merupakan syarat
sebagai bahan bakar pada mesin kendaraan
Tujuan Umum :
Mendukung kebijakan pemerintah dalam usaha mencegah terjadinya kelangkaan
energi bahan bakar, meningkatkan pemanfaatan energi alternative pada tahun 2022 dan
mencari sumber energi baru dan terbarukan. Meningkatkan usaha perlindungan dan
pelestarian fungsi lingkungan hidup dengan pemanfatan energi ramah lingkungan.
1.3. Target Temuan/Inovasi
Target penelitian tahun pertama adalah : satu unit Teknologi Tepat Guna yaitu
Kondensor tipe Pembuluh dan Sirif (tube and fin) aliran fluida paksa arah melintang
(crossflow), yang dapat membantu mempercepat proses kondensasi uap nira menjadi arak
cair. Produk bahan bakar alternatif yaitu arak dengan kualitas > 95 %. Publikasi di
berkala ilmiah nasional pada Jurnal Teknik Mesin.
Target penelitian tahun kedua adalah : Aplikasi Teknologi, pembuktian secara
ilmiah penggunaan arak dengan kualitas > 95 % pada mesin kendaraan dengan cara
mengaplikasikan secara langsung penggunaan arak sebagai bahan bakar pada mesin
kendaraan. Publikasi di berkala ilmiah pada Jurnal Internasional. Bahan ajar pada
Mata kuliah Bahan Bakar dan Motor Bakar Dalam.
25
BAB IV.
METODE PENELITIAN
3.1. Bagan Alir Penelitian
Penelitian dan hasil dari kegiatan penelitian yang telah dilaksanakan dengan
indikator capaian setiap kegiatan penelitian yaitu pemanfaatan arak sebagai bahan bakar
alternative pada mesin kendaraan.
TARGET AKHIR
2006 2007 2008 2009 2010 2012 2013 2014 2015
Ke
gia
tan
pe
ne
liti
an
d
an
pe
ng
ab
dia
n
PENELITIAN ARAK BALI SEMAGAI BAHAN BAKAR ALTERNATIVE
Hip
ote
sa a
wa
l "
ba
hw
a a
rak
ba
li
me
mil
iki
nil
ai
ka
lor
ya
ng
tin
gg
i d
an
me
mil
iki
sifa
t y
an
g s
am
a d
en
ga
n
pre
miu
m
Ha
sil
da
ri k
eg
iata
n
La
po
ran
ha
sil
pe
ne
liti
an
" U
ntu
k
rasi
o k
om
pre
si y
an
g t
ing
gi
ara
k b
ali
sa
ng
at
ba
ik u
ntu
k b
ah
an
ba
ka
r
me
sin
Jurn
al
Ilm
iah
"P
en
ga
ruh
ra
sio
k
om
pre
si t
erh
ad
ap
un
juk
ke
rja
m
esi
n e
mp
at
lan
gk
ah
m
en
gg
un
ak
an
ara
k b
ali
se
ba
ga
i
ba
ha
n b
ak
ar"
Jurn
al
Ilm
iah
Na
sio
na
l "K
aji
an
T
ek
nis
De
stil
ato
r T
ipe
Ko
nti
nu
P
en
gh
asi
l B
ah
an
Ba
ka
r A
lte
rna
tif
da
ri B
ah
an
Da
sar
Ara
k B
ali
"
La
po
ran
Ha
sil
pe
ne
liti
an
"D
en
ga
n
de
stil
ato
r ti
pe
in
i d
en
ga
n b
erb
ag
ai
va
ria
si t
em
pe
ratu
r, p
ad
a
tem
pe
ratu
r 6
0 d
era
jat
ba
ru
dih
asi
lka
n a
rak
ba
li d
en
ga
n k
ua
lita
s
La
po
ran
Ha
sil
Pe
ne
liti
an
Ku
ali
tas
ara
k b
ali
dih
asi
lka
n m
en
cap
ai
89
,5
%
stu
di
aw
al
de
ng
an
co
ba
-co
ba
da
n
stu
di
lite
ratu
r
Pe
ng
aru
h v
ari
asi
ra
sio
ko
mp
resi
te
rha
da
p e
mis
i d
en
ga
n a
rak
ba
li
seb
ag
ai
ba
ha
n b
ak
ar
sep
ed
a m
oto
r
em
pa
t la
ng
ka
h
Pe
ma
nfa
ata
n a
rak
ba
li s
eb
ag
ai
ba
ha
n
ba
ka
r m
esi
n 4
la
ng
ka
h d
en
ga
n v
ari
asi
ra
sio
ko
mp
resi
.
Ka
jia
n t
ek
nis
de
stil
ato
r ti
pe
co
nti
nu
p
en
gh
asi
l b
ah
an
ba
ka
r a
lte
rna
tif
be
rba
ha
n d
asa
r a
rak
ba
li
Ka
jia
n t
ek
nis
dis
tila
tor
ko
lom
b
ert
ing
ka
t ti
pe
ko
nti
nu
te
rha
da
p
ka
pa
sita
s d
an
ku
ali
tas
pro
du
ksi
ara
k
ba
li
Ma
ka
lh i
lmia
h s
em
ina
r N
asi
on
al
"Ka
jia
n t
ek
nis
pe
ma
nfa
ata
n a
rak
ba
li s
eb
ag
ai
ba
ha
n b
ak
ar
alt
ern
ati
f p
ad
a m
esi
n i
nje
ksi
"
Jurn
al
Ilm
iah
na
sio
na
l te
rak
red
ita
si.
AR
AK
BA
LI K
UA
LIT
AS
. 9
0 %
Pe
ne
rap
an
Ara
k s
eb
ag
ai
ba
ha
n b
ak
ar
pa
da
me
sin
Ba
ha
n b
ak
ar
Ba
ru
RENCANA KEDEPANSUDAH TERLAKSANA
1. Teknologi Tepat
Guna penghasil
arak bali dengan
kualitas > 90 % .
3. menanggulangi
kelangkaan bahan
bakar pada tahun
2022
2. Bahan bakar
alternative
pengganti
premium
2011
La
po
ran
ha
sil
pe
ne
liti
an
, d
raft
a
rtik
el
ilm
iah
di
be
rka
la n
asi
on
al.
Lap
ora
n P
en
eli
tia
n,
AR
TIK
EL
ILM
IAH
,
Ka
jia
n t
ek
nis
de
stil
ato
r ti
pe
co
nti
nu
p
en
gh
asi
l b
ah
an
ba
ka
r a
lte
rna
tif
be
rba
ha
n d
asa
r a
rak
ba
li
Ka
jia
n t
ek
nis
pe
ma
nfa
ata
n a
rak
ba
li
seb
ag
ai
ba
ha
n b
ak
ar
alt
ern
ati
f m
esi
n
pe
mb
ak
ara
n t
ipe
in
jek
si
Pe
nin
gk
ata
n k
ua
lita
s p
rod
uk
si a
rak
ba
li s
eb
ag
ai
ba
ha
n b
ak
ar
alt
ern
ati
ve
d
en
ga
n m
eto
de
dis
tila
si K
on
tin
yu
b
ert
ing
ka
t.
Pe
nin
gk
ata
n k
ua
lita
s p
rod
uk
si a
rak
ba
li s
eb
ag
ai
ba
ha
n b
ak
ar
alt
ern
ati
ve
d
en
ga
n m
eto
de
dis
tila
si K
on
tin
yu
b
ert
ing
ka
t.
Pe
ne
rap
an
Me
tod
e K
on
de
nsa
si p
ak
sa
Tip
e C
ross
flo
w P
ad
a P
rose
s P
rod
uk
si
Ba
ha
n B
ak
ar
Alt
ern
ati
f A
rak
T
erh
ad
ap
Ku
ali
tas
Da
n K
ap
asi
tas
Gambar 3.1. Roadmap penelitian
26
3.2. Gambaran umum peralatan destilaor dilengkapi kondensor aliran fluida paksa
aliran melintang
Gambar 3.2. Diagram peralatan destilator kontinu bertingkat
3.2.1 Proses kerja Destilator bertingkat
Bak penampung (1) sebagai tempat penampung nira atau bahan baku dengan
volume 20 liter, dengan ukuran 50 cm x 50 cm x 50 cm. Pompa (2) sebagai alat untuk
memompakan nira dari bak penampung menuju spreyer (5) melewati pipa saluran suply
(4) sehingga terjadi pengabutan pada bagian atas kolom/ketel (6), akibat berat jenis lebih
besar maka nira pada kolom (6) akan mengalir kebawah, bersamaan dengan itu juga ada
aliran uap nira dari bagian bawah kolom (6) akibat pemanasan oleh pemanas (8),
sehingga terjadilah kontak lawan arah antara uap nira dari bagian bawah kolom dengan
nira dari bagian atas kolom secara konveksi. Pemanas (8) berdaya 1000 Watt dan bekerja
sesuai dengan temperatur seting (7) yang diseting dengan thermoseting (9). Akibat
adanya pergerakan uap kebagian atas kolom dengan nira kebagian bawah kolom akan
terjadi proses penguapan untuk partikel yang mudah menguap dan terkondensasi untuk
partikel yang susah menguap secara konveksi. Cairan yang tidak menguap akan
27
tertampung pada bagian bawah kolom, dan bila jumlahnya berlebihan akan dikembalikan
ke bak (1) melalui saluran pelimpah (3). Uap yang sampai pada bagian atas kolom
selanjutnya mengalir menuju kondensor (12). Dengan bantuan aliran paksa air pendingin
oleh pompa (16) dari bak air (17) melewati kondensor, maka uap yang mengalir dalam
kondensor akan terkondensasi menjadi kondensat yang selanjutnya ditampung pada botol
(15). Proses tersebut berulang secara terus menerus (kontinu).
3.3. Pengujian Kondensor aliran melintang dengan fluida paksa pada destilator
arak
3.3.1. Mesin destilasi arak
Mesin destilasi arak terdiri dari dua bagian komponen utama yaitu ketel
Penguapan dan kondensor tipe tube and fin aliran fluida paksa arah melintang
(crossflow), dan juga beberapa bagian komponen tambahan seperti pompa untuk
mengalirkan fluida cair, blower untuk mengalirkan fluida udara. Adapun bagian dan
bahan-bahan alat tersebut adalah :
� Ketel
1. Ketel terbuat dari plat stainless stell dengan ketebalan 0,8 mm.
2. Kontruksi elemen pemanas (heater) berdaya 1000 watt.
3. Tutup ketel terbuat dari plat stainless stell dengan ketebalan 0,8 mm.
4. Tempat thermo setting terbuat dari plat stainless stell dengan ketebalan 0,8
mm.
� Kondensor pembuluh dan sirif (Tipe Tube and fin)
1. Saluran masuk kondensor terbuat dari pipa stainless stell dengan diameter
1 inch.
2. Header kondensor tebuat dari bahan stenless steel.
3. Sirif terbuat dari plat tembaga dengan tebal 0,5 mm, yang berfungsi
sebagai stager pipa dan perluasan bidang perpindahan panas serta sebagai
saluran udara pendingin..
4. Tube terbuat dari pipa tembaga diameter 10 mm, yang berfungsi untuk
tempat mengalirnya fluida cair (arak).
28
3.3.2. Alat ukur
Adapun beberapa alat-alat ukur yang digunakan dalam percobaan adalah sebagai
berikut :
1. Thermometer sebanyak 6 buah untuk mengukur temperatur fluida sisi masuk
dan sisi keluar dan temperatur medium kondensor.
2. Stopwatch sebanyak 1 buah yang digunakan sebagai alat pencatat waktu selama
percobaan.
3. Voltmete dan ampermeter masing-masing sebanyak 1 buah yang digunakan
untuk mengukur daya listrik yang masuk ke heater, daya pompa dan daya
blower.
4. Gelas ukur sebanyak 1 buah digunakan untuk mengukur debit aliran fluida yang
keluar dari kondensor
5. Thermocopel sebanyak 10 buah untuk mendeteksi distribusi temperatur pada
kondensor.
6. Thermo display sebanyak 10 buah untuk membantu pembacaan temperatur yang
di deteksi oleh thermocople.
3.3.3. Langkah pengujian destilator arak
Adapun pengujian ini dilakukan untuk mengetahui unjuk kerja destilator arak hasil
rancangan, dengan langkah pengujian yang dilakukan sebagai berikut :
1. Nira yang dipakai sebagai bahan dasar diasumsikan kualitasnya sama yaitu dari
nira pohon lontar.
2. Menempatkan alat-alat ukur.
3. Cek dan yakinkan bahwa sistem tidak ada yang bocor dan semua komponen
berfungsi dengan baik.
4. Hidupkan pompa nira (1) pada destilator tingkat ke I.
5. Hidupkan pemanas destilator 1 dan mengatur temperature pada 80 oC.
6. Hidupkan Blower kondensor I (16)
7. Tunggu 30 menit lalu hidupkan pompa nira (2) pada destilator tingkat ke II.
8. Hidupkan pemanas destilator 2 dan mengatur temperature pada 60 oC.
9. Hidupkan Blower kondensor II (16)
29
10. Tunggu sampai tetesan pertama pada botol (15)
11. Ambil data sebagai berikut :
• Waktu pengoperasian (t) dalam jam
• Volume arak hasil (V) dalam ml
• Temperatur uap masuk kondensor (Tu.in) dalam 0
C
• Temperatur medium kondensor (Teve) dalam 0
C
• Temperatur cairan arak keluar kondensor (T u.out) dalam 0C
• Temperatur fluida pendingin masuk kondensor (Tw in) dalam 0
C
• Ambil sample arak untuk diuji dai lab. Kimia Analitik.
30
BAB V.
HASIL YANG DICAPAI
5.1. Data Pengujian kecepatan aliran
Tabel 5.1. Data Hasil Pengujian Laju Aliran I
Tabel 5.2. Data Hasil Pengujian Laju Aliran II
31
Tabel 5.3. Data Hasil Pengujian Laju Aliran III
Tabel 5.3. Data Rekapan Hasil Pengujian Laju Aliran
32
5.2. Data Pengujian Unjuk Kerja Mesin
Tabel 5.5. Data Pengujian Bahan Bakar Bensin
Tabel 5.6. Data Pengujian Arak 81,2 %
Tabel 5.7. Data Pengujian Arak 88,7 %
Tabel 5.8. Data Pengujian Arak 93,4 %
33
Tabel 5.9. Data Pengujian Arak 95,6 %
5.3. Presentasi Grafik Performansi Destilator
Gambar 5.1. Grafik pengaruh bilangan Reynold terhadap unjuk kerja kondensor
Semakin besar laju aliran fluida pendingin, temperatur uap keluar semakin
rendah. Hal ini membuktikan bahwa laju pendinginan semakin besar sehingga
mempengaruhi pada laju kondensasi uap menjadi arak bali semakin tinggi. Rata –rata
penurunan temperatur uap keluar kondensor sebesar 1,23. Temperatur air keluar
kondensor juga mengalami penurunan akibat dari laju aliran air pendingi semakin besar.
Penurunan temperatur air pendingin sebesar 14%. Dengan gambaran penurunan
temperatur fluida pendingin dan fluida panas tersebut memperlihatkan bahwa laju
pendinginan semakin tinggi dan laju kondensasi juga semakin tinggi. Pemaknaan dari
analisa diatas bahwa laju aliran sangat berpengaruh terhadap bilangan Reynold, bilangan
Reynold semakin besar berpengaruh terhadap tipe aliran fluida mengarah ke pada tipe
aliran menjadi lebih turbulen, sehingga laju perpindahan panas semakin besar. Semakin
34
besar laju aliran bersrti semakin banyaknya partikel fluida yang melewati bidang
perpindahan panas sehingga semakin besar energi panas yang dapat ditransfer dari fluida
panas ke fluida dingin.
Gambar 5.4. Grafik pengaruh bilangan Reynold terhadap kapasitas dan kualitas produksi
Terlihat dari gambar 5.4 bahwa semakin besar laju aliran fluida pendingin
mengakibatkan laju pendinginan semakin besar, berpengaruh terhadap laju kondensasi
semakin besar sehingga laju produksi semakin besar. Semakin besar laju aliran fluida
mengakibatkan laju produksi meningkat sebesar 87%. Tetapi berbanding terbalik dengan
kualitas produksi, semakin besar laju aliran fluida pendingin mempengaruhi kualitas
produksi semakin rendah. Hal ini terjadi karena kecepatan kondensasi mengakibatkan
kandungan air dalam uap semakin banyak terkondensasi.
5.5. Presentasi Performansi Mesin 4 Langkah Nenggunakan Bahan Bakar Arak
5.5.1. Analisa pengaruh variasi putaran terhadap torsi mesin
Grafik pengaruh variasi putaran mesin dan konsentrasi arak bali terhadap torsi,
daya dan Konsumsi bahan bakar spesifik pada mesin empat langkah yang ditunjukkan
seperti gambar dibawah ini. Gambar 5.5 menunjukan pengaruh variasi putaran mesin
terhadap torsi, hubungan antara putaran mesin terhadap torsi menggunakan bahan bakar
bensin dan masing-masing konsentrasi bahan bakar arak bali, terlihat bahwa dengan
semakin tinggi putaran mesin torsi yang dihasilkan semakin kecil. Torsi yang paling
besar dihasilkan oleh bahan bakar arak bali konsentrasi 88,7%, pada putaran mesin 1000
35
rpm torsi yang dihasilkan sebesar 1,012619 Nm. Untuk bahan bakar arak bali dengan
konsentrasi 95,6% mengalami penurunan torsi sangat drastis, penurunan torsi yang
dihasilkan mencapai 0,175 Nm.
Gambar 5.5. Grafik pengaruh variasi putaran mesin terhadap torsi
5.3.2. Analisa pengaruh variasi putaran mesin terhadap daya
Gambar 4 menunjukan variasi putaran mesin terhadap daya dengan bahan bakar
yang berbeda-beda, semakin tinggi putaran mesin terjadi peningkatan terhadap daya yang
dihasilkan, dan terlihat pada penggunaan bahan bakar ethanol 95,6% dengan putaran
mesin 3000 rpm mengalami peningkatan daya sebesar 0,07389352 Hp.
Gambar 5.6. Grafik pengaruh variasi putaran mesin terhadap daya
36
Pada arak bali 93,4% pada putaran 3000 rpm menghasilkan peningkatan daya
sebesar 0,10439007 Hp. Untuk arak bali 88,7% mengalami peningkatan daya sebesar
0,22414858 Hp pada putaran mesin 3000 rpm.
5.3.3. Analisa pengaruh putaran mesin terhadap konsumsi bahan bakar spesifik
Dari gambar 5 pengaruh putaran mesin terhadap konsumsi bahan bakar spesifik,
menunjukkan makin tinggi putaran mesin laju konsumsi bahan bakar spesifik semakin
tinggi. Pada putaran mesin 1000 sampai 3000 rpm untuk bahan bakar ethanol 88,7%
kebutuhan bahan bakar spesifik yang diperlukan mengalami peningkatan masing-masing
sebesar 2,0128354 kg/hp.jam sampai 3,6872970 kg/hp.jam. Pada grafik juga terlihat pada
bahan bakar ethanol 81,2% dan bahan bakar bensin kebutuhan bahan bakar spesifik yang
dibutuhkan terjadi peningkatan yang hampir sama dengan bahan bakar bensin.
Gambar 5.7. Grafik pengaruh variasi putaran mesin terhadap konsumsi bahan bakar
spesifik
5.3.4. Analisa pengaruh konsentrasi arak bali terhadap torsi, daya dan konsumsi
bahan bakar spesifik.
Variasi bahan bakar sangat berpengaruh terhadap torsi yang dihasilkan. Torsi
yang paling besar terjadi pada putaran mesin dari 1000 rpm sampai 3000 rpm
menggunakan bahan bakar arak bali konsentrasi 88,7%. Karena penggunaan bahan bakar
arak bali 88,7% sangat sesuai dengan rasio kompresi mesin 7,8 untuk mencapai kinerja
mesin yang optimal.
37
Gambar 5.8. Grafik perbandingan jenis bahan bakar terhadap konsumsi bahan bakar
spesifik
Daya yang paling besar dihasilkan pada penggunaan bahan bakar ethanol 88,7%,
akan tetapi penurunan daya terjadi pada peningkatan konsentrasi ethanol. Sedangkan
pada penggunaan bahan bakar premium pada putaran mesin yang sama, daya yang
dihasilkan lebih kecil dibandingkan dengan arak bali 88,7%. Dimana bahan bakar arak
bali dengan konsentrasi semakin besar memiliki nilai oktan yang lebih tinggi pula, akan
tetapi penggunaan bahan bakar dengan nilai oktan yang semakin tinggi diperlukan rasio
kompresi yang besar. Sedangkan pada ethanol 81,2%, 93,4% dan 95,6% mengalami
penurunan daya karena terjadi peristiwa detonasi di dalam ruang silinder yang
menimbulkan suara gemelitik yang menyebabkan daya yang dihasilkan lebih kecil
dibandingkan dengan bensin. Dari keseluruhan pembahasan diatas sangat terlihat bahwa
dari hasil pengujian yang telah dilakukan menunjukkan ethanol 88,7% menghasilkan
performance yang paling efektif pada rasio kompresi yang sama.
38
BAB VI
RENCANA TAHAP BERIKUTNYA
Keberlanjutan dari penelitian ini kedepan akan dilaksanakan penelitian-penelitian
sebagai berikut: tahun 2016 akan dilaksanakan kajian terhadap karakteristik arak bali
yang berasal dari tiga sumber bahan dasar yaitu arak dari pohon kelapa, arak dari pohon
enau dan arak dari pohon lontar. Kajian ini diharapkan menghasilkan tabel karakteristik
kandungan unsur-unsur kimia dan unsur polatile serta unsur-unsur pengganggu. Sehingga
dapat dikategorikan sebagai bahan bahan bakar.
Tahun 2017 melakukan penelitian terhadap penggunaan arak bali sebagai bahan
bakar pada mesin kendaraan dan pengaruhnya terhadap karakteristik pembakaran dan
karakteristik ruang bakar mesin..
39
BAB VII
SIMPULAN DAN SARAN
7.1. Simpulan
Semakin besar laju aliran fluida pendingin mengakibatkan laju pendinginan
semakin besar, berpengaruh terhadap laju kondensasi semakin besar sehingga laju
produksi semakin besar. Tetapi berbanding terbalik dengan kualitas produksi, semakin
besar laju aliran fluida pendingin mempengaruhi kualitas produksi semakin rendah.
Untuk pengujian arak bali sebagai bahan bakar pada mesin tipe carburator, peningkatan
konsentrasi arak bali berpengaruh terhadap konsumsi bahan bakar spesifik yang semakin
besar, penurunan torsi, dan daya mesin
40
DAFTAR PUSTAKA
A.K. Shaha. 1974. “ Combustion Engineering and Fuel Technology”. Oxford & IBH
Publishing Co.,New Delhi.
Arismunandar, W. 1988. Motor Bakar Torak. ITB Bandung.
Edward, F.,1973, Internal Combustion Engine and Air Pollution. Third Edition. Harper
& Row. Publisher. New York. Hager Stownson Francisco.
Julian, C., 1990, Operasi Teknik Kimia. Edisi ke empat. Jilid 2. Erlangga.
Keenan. Kleinfelter.Dkk.1984.” Kimia Untuk Universitas”.Edisi ke enam. Erlangga
,Jakarta
Sukadana, 2007, ” Pengaruh variasi rasio kompresi terhadap emisi dengan arak bali
sebagai bahan bakar sepeda motor empat langkah”, Laporan Penelitian,
Universitas Udayana.
Sukadana, 2008, ” Pemanfaatan arak bali sebagai bahan bakar mesin 4 langkah
dengan variasi rasio kompresi”, Laporan Penelitian, Universitas Udayana.
Sukadana, 2009, 2010, ” Kajian teknis destilator tipe continu penghasil bahan bakar
alternatif berbahan dasar arak bali”, Laporan Penelitian, Universitas Udayana.
Sukadana, 2011, ” Kajian teknis pemanfaatan arak bali sebagai bahan bakar
alternatif mesin pembakaran tipe injeksi”, Laporan Penelitian, Universitas
Udayana.
Sukadana, 2011, ” Kajian teknis distilator kolom bertingkat tipe kontinu terhadap
kapasitas dan kualitas produksi arak bali”, Laporan Penelitian, Universitas
Udayana.
Sukadana, 2013, ” Peningkatan kualitas produksi arak bali sebagai bahan bakar
alternative dengan metode distilasi Kontinyu bertingkat”, Laporan Penelitian,
Universitas Udayana.
Yuli Setyo Indartono. 2005 Bioethanol, Alternatif Energi Terbarukan : Kajian Prestasi
Mesin dan Implementasi di Lapangan.
41
LAMPIRAN
Lampiran 1. Foto-Foto Penelitian
Foto Sistem Destilasi Kondesor Aliran Paksa
Foto Evaluasi System
Foto Pemasangan Alat Ukur
42
Foto Pemasangan Thermoseting dan Pemanas
Foto Pemasukan Nira/Arak ke Dalam Evaporator
43
Foto Pengambilan Produk Arak
Foto Proses Destilasi Lanjutan
Foto Arak Hasil Proses Destilasi
Foto Pengujian Kualitas Arak
44
Foto Mesin Uji Bahan Brakar Arak
Foto Instrumen Pengujian Performa Mesin
Foto Pengambilan Data