BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Tanaman jarak pagar telah lama digunakan oleh masyarakat pedesaan di

daerah Mataram, Nusa Tenggara Barat. Pohonnya digunakan sebagai pagar kandang

hewan ternak dan bijinya yang kering digunakan untuk pengganti lampu pelita dan

sebagai obor suluh, dimana bahan bakarnya dari biji jarak yang ditumbuk atau

digiling kemudian dicampur dengan buah jamplung. Hasil tumbukan itu diletakan

pada rautan bambu kemudian dinyalakan sebagai penerang bagi warga pedesaan di

daerah Mataram.

Pengembangan minyak bumi dari tanaman jarak melalui pendekatan Ilmiah di

Indonesia, dipelopori oleh Dr. Robert Manurung dari Institute Teknologi Bandung

(ITB) sejak tahun 1997 dengan fokus ektrasi minyak dari tanaman jarak. Sejak tahun

2004 yang lalu, penelitian ini mendapat dukungan dari Mitsubishi Research Institute

(MIRI) dan New Energi dan Industrial Technologi Derelopments Organication

(NEDO) dari Jepang. Kemudian akhir-akhir ini tanaman jarak tengah di kembangkan

oleh masyarakat sebagai bahan bakar kompor.

Pola pemanfaatan energi pada umumnya menggunakan energi yang tidak

dapat diperbaharui seperti; batu bara, minyak bumi dan gas alam yang terkandung

dalam perut bumi dimana persediaannya terbatas. Dengan mempertimbangkan hal di

atas, dipandang sangat perlu untuk dikembangkan sumber-sumber energi alternatif,

1

untuk bisa memanfaatkan sumber-sumber energi secara optimal dalam jangka waktu

relatif panjang. Pengembangan sumber energi alternatif melalui bahan bakar biji jarak

yang digunakan sebagai bahan bakar kompor mempunyai beberapa kelebihan bila

dibandingkan dengan bahan bakar minyak khususnya minyak tanah yaitu; biji jarak

dapat dikembangkan dalam jumlah yang banyak, mudah diperoleh, harganya relaif

lebih murah dan tanaman jarak cocok tumbuh di daerah tropis serta ramah

lingkungan.

Dengan demikian pemanfaatan bahan bakar alternatif khususnya biji jarak

perlu dikembangkan untuk mengatasi kelangkaan dan mahalnya harga bahan bakar

minyak khususnya minyak tanah yang semakin meresahkan masyarakat.

1.2 Rumusan Masalah

Penggunaan kompor bahan bakar biji jarak telah dikembangkan di masyarakat,

akan tetapi masih banyak kendala-kendala yang ada dalam penggunaan kompor

seperti :

1. Bagaimana pengaturan besar kecilnya api

2. Bagaimana cara penambahan bahan bakar biji jarak

3. Bagaimana menempatkan tempat stock bahan bakar biji jarak

4. Bagaimana cara memadamkan apinya

5. Bagaimana cara pembuangan sisa pembakarannya

2

1.3 Batasan Masalah

Dalam pembahasan mengenai kompor biji jarak cukup luas materinya, maka

dengan ini untuk dapat menyelesaikan penelitian ini dengan baik tentang kompor biji

jarak harus memberikan batasan-batasan pembahasan pada :

1. Rancangan ruang bakar kompor biji jarak untuk memperbesar dan

memperkecil api serta untuk memadamkan api pada saat kompor menyala

2. Rancangan sistem pembuangan sisa pembakar (ampas) biji jarak agar tidak

menumpuk pada ruang pembakaran

3. Rancangan tempat penyediaan bahan bakar biji jarak

4. Membandingkan penggunaan bahan bakar kompor biji jarak dengan kompor

minyak tanah

5. Analisa laju perpindahan panas yang terjadi pada kompor biji jarak

1.4 Tujuan dan Manfaat

1.4.1 Tujuan

Adapun tujuan yang diharapkan dalam perancangan kompor berbahan bakar

biji jarak sebagai berikut :

1. Untuk menghemat penggunaan bahan bakar biji jarak, dimana sebelumnya

biji jarak yang masuk kedalam ruang pembakaran harus habis terbakar untuk

bisa memadamkan kompor

2. Untuk memudahkan memperbesar dan memperkecil api serta untuk

memadamkan api kompor

3

3. Untuk memudahkan penambahan bahan bakar yang ada pada ruang

pembakaran

1.4.2 Manfaat

Adapun manfaat yang di harapkan dalam pembuatan kompor bahan bakar biji

jarak yaitu :

1. Diharapkan biji jarak dapat digunakan secara maksimal, sehingga dapat

menghemat bahan bakar biji jarak

2. Dapat dimanfaatkan dengan baik dan aman

3. Dapat memanfaatkan tanaman jarak sebagai bahan bakar

4. Dengan adanya kompor biji jarak dapat dimanfaatkan oleh masyarakat dengan

aman terhindar dari bahaya kebakaran dan ledakan

5. Dapat menambah bahan bakar biji jarak dengan tidak memadamkan api

kompor sebelumnya

1.5 Sitematika Penulisan

Penulisan tugas akhir ini disusun dengan menggunakan sistematika penulisan

sebagai berikut :

1. BAB I Pendahuluan, membahas tentang latar belakang, batasan masalah,

tujuan, manfaat dan sistematika penulisan.

2. BAB II Teori Dasar, memuat tentang penggunaan energi alternatif bahan

bakar biji jarak, perpindahan panas secara konduksi dan konveksi, proses

terjadinya pembakaran padat, Penggunan Ulir Sekrup Penambat

4

3. BAB III Metode Penelitian, membahas tentang rancangan penelitian, alat

dan bahan, variable penelitian, desain alat, cara pengumpulan data, serta

waktu dan tempat penelitian

4. BAB IV Hasil dan Pembahasan, membahas tentang hasil rancangan, analisa

aliran panas yang terjadi, hasil ujicoba

5. BAB V Penutup, membahas tentang kesimpulan dan saran

5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Dalam bab ini membahas berbagai teori-teori sebagai penunjang dalam

kelancaran dan menjamin kelayakan penelitian untuk bisa menghasilkan satu

penelitian yang berguna bagi masyarakat dan mendapat pengakuan secara Ilmiah.

2.1. Pustaka Terdahulu

Kompor biji jarak pagar UB-16 rancangan Ir. Eko Widaryanto, Ms., dosen

Fakultas Pertanian Universitas Brawijaya Malang, pada penelitian uji kelayakan 200

gram kernel (biji tanpa kulit) jarak pagar yang dinyalakan pada kompor ini

menghasilkan energi panas (nyala api) selama satu jam (60 menit). Untuk

memanaskan air (H2O) sebanyak 1,5 liter (1,47 Kg) sampai mendidih (100°C)

memerlukan waktu delapan menit. Ini berarti untuk mendidihkan air 1,5 liter

membutuhkan biji jarak pagar sebanyak (200 gram per 60 menit) x 8 menit sama

dengan 26,67 gram per 1,47 kg air atau 18,14 gram kernel per kg air.

Dalam praktek, panas yang dihasilkan melalui pembakaran tidak digunakan

seluruhnya untuk memanasi air, tetapi sebagian digunakan untuk memanasi wadah air

dan lingkungan. Perbandingan antara kuantitas biji yang diperlukan secara teoritis

(10,475 gram) dengan kuantitas biji yang digunakan (18,141 gram) merefleksikan

efisiensi penggunaan energi panas biji jarak pagar, yaitu 10,475/18,141 sama dengan

0,58 atau 58% energi biji jarak yang efektif digunakan untuk meningkatkan suhu.

6

Apabila keutuhan energi untuk memasak dari suatu rumah tangga dengan

empat anggota keluarga disamakan secara kasar dengan kebutuhan energi untuk

mendidihkan air 10 sampai 15 kg, ini berarti (10-15) x 0,314250 = 3,14250 – 4,7138

MJ = 1147,01 – 1720,52 MJ per tahun. Energi ini dapat dipenuhui dari 98,88 sampai

148,32 kg biji per tahun. (Pusat Penelitian dan Pengembangan Perkebunan, Badan

Penelitian dan Pengembangan Pertanian)

Jika usaha tani tanaman jarak mampu menghsialkan produktivitas 4000

kilogram per hektar per tahun dengan populasi tanaman 2000 pohon jarak pagar.

Maka energi yang dihasilkan adalah ; 4000 kliogram dikali 20 MJ per kilogram dikali

0,58 sama dengan 46.400 MJ per tahun. Ini cukup untuk memenuhi kebutuhan 27

sampai 40 keluarga selama satu tahun. Hal ini sebanding dengan kebutuhan tanaman

jarak untuk menghidupi keluarga yang menggunakan kompor biji jarak sebagai alat

memasak adalah 99 sampai 148 kilogram per keluarga per tahun atau 0,27 sampai

0,41 kilogram biji perhari.

Spesifikasi kompor biji jarak pagar UB-16 yaitu :

1. Ukuran kompor 27 x 27 x 27 centimeter, berat kompor 2 kg

2. Kapasitas tangki maksimum 300 gram

3. Bahan dari plat dengan ketebalan 0,6 mm

4. Permukaan luar dicat dengan duco warna silver

5. Komponen kompor terdiri dari : sarang luar dan dalam, stoom, laci penampung

abu, tuas pengatur udara, tutup untuk mematikan api dan badan kompor

6. Ketahanan kompor lebih kurang dua tahun dan masih dalam pengkajian

7

7. Kemampuan menyala adalah : 200 gram biji kupasan mampu menyala selama 60

menit (dengan kadar air biji 5%)

8. Ketahanan nyala tergantung kadar minyak biji (makin tinggi makin lama

nyalanya)

9. Nyala api 80 % biru (dipengaruhi kadar air biji)

10. Kalor panas yang dihasilkan masih dalam pengkajian (berdasarkan demo-demo

yang telah dilakukan, kompor ini menghasilkan panas yang lebih besar

dibandingkan dengan kompor minyak tanah, sebagai contoh untuk mendidihkan

air 1500 mililiter hanya dibutuhkan waktu delapan menit).

2.2. Teori Dasar

2.2.1. Dasar Kontruksi Gigi

Pada suatu kontruksi roda gigi yang baik harus diusahakan supaya

perpindahan gerakannya terjadi secara merata, artinya tanpa kejutan. Ini juga dapat

sebagai berikut; perbandingan kecepatan sudut ω1 dan ω2 harus sama tiap saat: i =

ω1/ω2 sama dengan konstan.

Kalau syarat ini diperhatikan, maka dasar konstruksi gigi dapat diuraikan

seagai berikut :

8

1 l1

A

2

l2

Gambar 2.1 Dasar kontruksi gigi

Rodagigi 1 gambar 2.1 mengerakan rodagigi 2; profil gigi saling

bersinggungan di titik A. Titik ini yang dianggap yang termasuk dalam rodagigi 1,

mempunyai kecepatan V1 tegaklurus l1 dan kalau dianggap sebagai termasuk dalam

rodagigi 2, titik tersebut mempunyai kecepatan V2 tegaklurus pada l2. Maka V1 = l1 . ω1

dan V2 = l2 . ω2. Kecepatan keliling dapat diuraikan dalam arah garis tegak bersam

(garis normal) pada kedua profil gigi dan dalam arah tegaklurus pada garis tegak

bersama tersebut, artinya dalam arah garis-singgung bersama.

Adapun nama bagian gigi yang terlihat pada gambar 2.2. yaitu :

A b

h e s

B

Gambar 2.2. Bagian-bagian gigi

A = puncak gigi b = lebar gigi

B = akar gigi h = tinggi gigi

9

e = tebal gigi, diukur pada lingkaran jarak-bagi

s = lebar luaran, diukur pada lingkaran jarak-bagi

2.2.2. Prinsip-Prinsip Pembakaran

2.2.2.1 Proses Pembakaran

Pembakaran merupakan oksidasi cepat bahan bakar disertai dengan produksi

panas atau panas dan cahaya. Pembakaran sempurna bahan bakar terjadi hanya jika

ada pasokan oksigen yang cukup. Oksigen (O2) merupakan salah satu elemen bumi

paling umum yang jumlahnya mencapai 20.9% dari udara. Bahan bakar padat atau

cair harus diubah ke bentuk gas sebelum dibakar. Biasanya diperlukan panas untuk

mengubah cairan atau padatan menjadi gas. Bahan bakar gas akan terbakar pada

keadaan normal jika terdapat udara yang cukup. Hampir 79% udara (tanpa adanya

oksigen) merupakan nitrogen dan sisanya merupakan elemen lainnya. Nitrogen

dianggap sebagai pengencer yang menurunkan suhu yang harus ada untuk mencapai

oksigen yang dibutuhkan untuk pembakaran. Nitrogen mengurangi efisiensi

pembakaran dengan cara menyerap panas dari pembakaran bahan bakar dan

mengencerkan gas buang.

Nitrogen mengurangi transfer panas pada permukaan alat penukar panas,

meningkatkan volume hasil samping pembakaran. Nitrogen juga dapat bergabung

dengan oksigen (terutama pada suhu nyala yang tinggi) untuk menghasilkan oksida

nitrogen (NOx), yang merupakan pencemar beracun. Karbon, hidrogen dan sulfur

dalam bahan bakar bercampur dengan oksigen di udara membentuk karbon dioksida,

10

uap air dan sulfur dioksida, melepaskan panas masing-masing 8.084 kkal, 28.922 kkal

dan 2.224 kkal. Pada kondisi tertentu, karbon juga dapat bergabung dengan oksigen

membentuk karbon monoksida, dengan melepaskan sejumlah kecil panas (2.430

kkal/kg karbon). Karbon terbakar yang membentuk CO2 akan menghasilkan lebih

banyak panas per satuan bahan bakar daripada bila menghasilkan CO atau asap.

C + O2 CO 2 + 8.084 kkal/kg Karbon

2C + O2 2 CO + 2.430 kkal/kg Karbon

2H 2 + O2 2H2O + 28.922 kkal/kg Hidrogen

S + O2 SO2 + 2.224 kkal/kg Sulfur

Setiap kilogram CO yang terbentuk berarti kehilangan panas 5654 kKal (8084 –

2430). (United Nations Environment Programme)

2.2.2.2 Pembakaran Tiga T

Tujuan dari pembakaran yang baik adalah melepaskan seluruh panas yang terdapat

dalam bahan bakar. Hal ini dilakukan dengan pengontrolan “tiga T” pembakaran

(United Nations Environment Programme) yaitu :

1. Temperature/suhu yang cukup tinggi untuk menyalakan dan menjaga

penyalaan bahan bakar

2. Turbulence/Turbulensi atau pencampuran oksigen dan bahan bakar yang baik

3. Time/Waktu yang cukup untuk pembakaran yang sempurna.

11

Bahan bakar yang umum digunakan seperti gas alam dan propan biasanya

terdiri dari karbon dan hidrogen. Uap air merupakan produk samping pembakaran

hidrogen, yang dapat mengambil panas dari gas buang, yang mungkin dapat

digunakan untuk transfer panas lebih lanjut.

Gas alam mengandung lebih banyak hidrogen dan lebih sedikit karbon per

kilogram daripada bahan bakar minyak, sehingga akan memproduksi lebih banyak

uap air. Sebagai akibatnya, akan lebih banyak panas yang terbawah pada pembuangan

saat membakar gas alam. Terlalu banyak atau terlalu sedikitnya bahan bakar pada

jumlah udara pembakaran tertentu, dapat mengakibatkan tidak terbakarnya bahan

bakar dan terbentuknya karbon monoksida.

Jumlah O2 tertentu diperlukan untuk pembakaran yang sempurna dengan

tambahan sejumlah udara (udara berlebih) diperlukan untuk menjamin pembakaran

yang sempurna. Walau demikian, terlalu banyak udara berlebih akan mengakibatkan

kehilangan panas dan efisiensi. Tidak seluruh bahan bakar diubah menjadi panas dan

diserap oleh peralatan pembangkit. Sehingga tantangan utama dalam efisiensi

pembakaran adalah mengarah ke karbon yang tidak terbakar (dalam abu atau gas

yang tidak terbakar sempurna), yang masih menghasilkan CO selain CO2.

12

Gambar 2.3 Pembakaran yang sempurna, yang baik dan tidak sempurna

2.2.3. Energi Alternatif Biji Jarak

Biji jarak merupakan bahan bakar biomassa yang termasuk dalam sumber

energi terbarukan yang tengah dikembangkan oleh masyarakat saat ini. Sumber daya

energi t erbarukan adalah sumber-sumber energi yang output-nya akan konstan dalam

rentang waktu jutaan tahun. Tanaman jarak pagar sudah dibudidaya oleh masyarakat,

sehingga penyedian bahan bakar biji jarak nantinya akan berlimpah ruah. Biji jarak

berpotensi sebagai pengganti minyak tanah (kerosin) untuk dimanfaatkan sebagai

bahan bakar kompor biji jarak yang digunakan alat masak di dapur. Namun, desain

kompor minyak tanah harus diubah karena biji jarak langsung digunakan sebagai

bahan bakar masih dalam bentuk butiran, hanya ada yang sebagian harus ditumbuk

untuk mempermudah dalam penyalaan kompor.

Cara untuk memperoleh bahan bakar biji jarak yang baik cukup mudah hanya

dengan langkah-langkah seperti; jika tanaman jarak pagar ditanam sendiri maka

langkah awal hanya cukup memilih bibit yang unggul, cara perawatanya tidak

melelahkan karena tanaman jarak pagar mudah tumbuh di daerah tropis. Kemudian

pada saat pegambilan buahnya cukup memilih buah yang sudah tua dengan melihat

13

pada bagian kulitnya yang kehitam-hitaman, setelah itu dipisahkan dari kulitnya satu

persatu dan terlebih dahulu dikeringkan dengan tujuan untuk menggurangi kadar air

yang terkandung didalam biji jarak, setelah itu biji jarak siap untuk digunakan sebagai

bahan bakar kompor. Sedangkan kalau biji jarak yang dijual dipasaran yang masih

dalam bentuk butiran bisa langsung digunakan sebagai bahan bakar.

2.2.4. Proses Perpindahan Panas

Perpindahan panas dapat didefinisikan sebagai berpindahnya energi dari suatu

daerah ke daerah lainnya sebagai akibat dari beda suhu antara daerah-daerah tersebut.

Karena beda suhu terdapat di seluruh alam semesta, maka aliran panas bersifat

universal yang berkaitan dengan tarikan gravitasi. Tetapi tidak sebagaimana halnya

gravitasi, aliran panas tidak dikendalikan oleh hubungan yang unik, namun oleh

kombinasi dari berbagai hukum fisika yang tidak saling bergantung. Perpindahan

panas pada umumnya mengenal tiga macam perpindahan panas yang berbeda:

konduksi (conduction; yang biasa dikenal dengan istilah hantaran), radiasi

(radiartion) dan konveksi (convection).

Konduksi adalah proses dengan panas mengalir dari daerah yang bersuhu

lebih tinggi ke daerah yang bersuhu lebih rendah di dalam suatu medium (padat, cair

atau gas) atau antara medium-medium yang berlainan yang bersinggungan secara

langsung (Prinsip-Prinsip Perpindahan Panas). Dalam aliran panas konduksi,

perpindahan energi terjadi karena hubungan molekul secara langsung tanpa adanya

perpindahan molekul yang cukup besar. Menurut teori kinetik, suhu elemen suatu zat

14

sebanding dengan energi kinetik rata-rata molekul-molekul yang membentuk elemen

itu. Energi yang dimiliki oleh suatu elemen zat yang disebabkan oleh kecepatan dan

posisi relatif molekul-molekulnya disebut energi dalam.

Konveksi adalah proses transport energi dengan kerja gabungan dari konduksi

panas, penyimpanan energi dan energi mencampur (Prinsip-Prinsip Perpindahan

Panas). Perpindahan energi dengan cara konveksi dari suatu permukaan yang

suhunya di atas suhu fluida sekitarnya berlangsung dalam beberapa tahap. Panas akan

mengalir dengan cara konduksi dari permukaan partikel-partikel fluida yang

berbatasan. Kemudian partikel-partikel fluida akan bergerak ke daerah yang bersuhu

lebih rendah di dalam fluida dimana akan bercampur dan memindahkan sebagian

energinya kepada partikel-partikel fluida lainnya. Dalam hal ini aliranya adalah aliran

fluida maupun energi. Energi sebenarnya disimpan dalam partikel-partikel fluida dan

diangkut sebagai gerakan massa partikel-partikel tersebut. Mekanisme ini untuk

operasinya tidak tergantung hanya pada beda suhu.

2.2.4.1 Konduksi Melalaui Dinding Datar

Hubungan dasar untuk perpindahan panas dengan cara konduksi diusulkan

oleh ilmuwan perancis, J.B.J. Fourier dalam tahun 1882. hubungan ini menyatakan

bahwa qk, laju aliran panas dengan cara konduksi dalam suatu bahan, sama dengan

hasil kali dari tiga besaran berikut :

1. k, Konduksi termal bahan (W/m . 0C)

15

2. A, luas penampang melalui panas mengalir dengan cara konduksi, yang

harus diukur tegak lurus terhadap aliran panas (m²)

3. dT/dx, gradien suhu pada penampang tersebut, yaitu laju perubahan suhu

T terhadap jarak dalam arah aliran panas x (0C/m)

Untuk menulis persamaan konduksi panas dalam bentuk matematik, kita harus

mengadakan perjanjian tentang tanda. Kita tetapkan bahwa arah naiknya jarak x

adalah arah aliran positif. Mengingat menurut hukum termodinamika II bahwa panas

akan mengalir secara otomatik dari titik yang bersuhu lebih tinggi ke titik yang

bersuhu lebih rendah, maka aliran panas akan menjadi aliran positif bila gradien suhu

negatif, seperti tanpak pada gambar 1. Jika pada suatu benda terdapat gradien suhu

(temperatur gradient), maka menurut pengalaman akan terjadi perpidahan energi dari

bagian bersuhu tinggi ke bagian bersuhu rendah. Dikatakan bahwa eergi erpindah

secara konduksi (conduction) atau hantaran dan bahwa laju perpindahan kalor itu

berbanding dengan gradient suhu normal

qk ~ ∂T A ∂x

Jika dimasukan konstanta proporsionlitas (proportionality constant) atau

tetapan kesebandingan, maka sesuai dengan hal diatas. Persamaan dasar untuk

konduksi dapat ditulis sebagai berikut;

qk = - kA ∂T (1) ∂x Sesuai dengan hukum fourier (persamaan 1). Jika persamaan ini

diintegrasikan, maka akan didapatkan :

16

q = - kA (T2 – T1) (2) ∆x Bilamana konduktivitas termal (thermal conductivity) dianggap tetap. Tebal

dinding adalah ∆x, sedang T1 dan T2 adalah suhu muka dinding. Jika konduktivitas

termal berubah menurut linear dengan suhu, seperti k = k0 (1 + βT), maka persamaan

aliran kalor menjadi:

q = - k 0A (T2 – T1) + β (T22 – T1

2) (3) ∆x 2Jika dalam sistem itu terdapat lebih dari satu macam bahan, seperti dalam hal

dinding lapis-rangkap pada Gambar 2.4, analisisnya akan menjadi sebagai beikut: jika

gradient suhu (temperature gradient) padan ketiga bahan ialah seperti Gambar 2.4,

aliran kalor dapat dituliskan sebagai

q = - kA A T2 – T1 = - kB A T2 – T1 = - kC A T2 – T1

∆xA ∆xB ∆xC

A

A B C

q q

1 2 3 4

Gambar 2.4. Perpindahan kalor melalui dinding datar

Untuk kosistensi dimensi dalam persamaan (1), laju perpindahn panas qk

dinyatakan dalam J/s, luas A dalam m² dan gradien suhu dT/dx dalam 0C/m.

17

Konduktivitas termal k adalah sifat bahan dan menunjukkan jumlah panas yang

mengalir suatu satuan luas jika gradinnya satu.

arah aliran panas arah aliran panas

+T Tx +T Tx+ dT + dT dx + T - T dx

+ x + x

+x +x

Gambar 2.5. Sketsa yang melukiskan perjanjian tanda untuk aliran panas konduksi

Perhatikan suatu sistem satu dimensi sebagaimana ditunjukkan pada Gambar

2.6, jika sistem ini berada dalam keadaan tunak yaitu jika suhu tidak berubah menurut

waktu, maka hanya perlu melaksanakan integrasi atas persamaan (1) dan

mensubstitusi nilai-nilai yang sesuai untuk memecakan soal. Tetapi suhu zat padat itu

berubah menurut waktu atau jika ada sumber panas dalam zat padat itu, maka

situasinya akan lebih rumit. Perhatikan suatu situasi dimana suhu berubah menurut

waktu dan terdapat pula sumber panas dalam zat padat itu. Seperti tampak pada

Gambar 2.6, yaitu;

T profil suhu q gen = q'A

dx

18

qx qx + dx

qx

x dx x Gambar 2.6. Gambar 2.7.

Bagan yang menunjukan arah panas Volume Unsur untuk analisis konduksi

Energi yang dihantarkan di muka kiri + energi yang dibangkitkan dalam unsur

itu = perubahan energi dalam (internal energi) + energi yang dihantarkan keluar unsur

itu melalui muka kanan.

Kuantitas energi yaitu;

Energi dimuka kiri = qx = - kA ∂T ∂x

Energi yang dibangkitkan di dalam unsur = q'A dx

Perubahan energi dalam = ρcA ∂T dx ∂τ

Energi yang keluar dari muka kanan = qx + dx = -kA ∂T ∂x x + dx

= -A k ∂T + ∂ k ∂T dx ∂τ ∂x ∂x

Dimana q' = energi yang dibangkitkan per satuan volume, (W/m³)

c = kalor spesifik bahan, (J/kg. 0C)

ρ = kerapatan, (kg/m³)

Jika hubungan-hubungan ini digabungkan, maka kita mendapatkan

-kA ∂T + qA dx = ρcA ∂T dx -A k ∂T + ∂ k ∂T dx ∂x ∂τ ∂x ∂x ∂x

19

∂ k ∂T + q = ρc∂T (4) ∂x ∂x ∂τ

2.2.4.2 Konduksi Melalui Selinder Berlubang

Aliran panas radial dengan cara konduksi melalui selinder berpenampang

lingkaran yang berlubang merupakan satu persoalan konduksi satu dimensi yang

besar arti penting dalam pengembangan kompor biji jarak. Jika selinder itu homogen

dan cukup panjang sehingga pengaruh ujung-ujungnya dapat diabaikan dan suhu

permukaan dalamnya pun konstan pada Ti, sedangkan suhu luarnya dipertahankan

seragam pada To.

Untuk selinder berlubang yang tanpak pada gambar di bawah ini, luasnya

merupakan fungsi jari-jari.

A = 2 πrl (5)

Maka laju aliran panas dengan cara konduksi dapat dinyatakan sebagai

qk = - kA dT (6) dr

Dimana : qk = laju aliran panas konduksi (J/s)

k = kondutivitas termal (w/m² 0C)

r = jari-jari (m)

l = panjang (m)

A = luas permukaan aliran panas (m²)

dT/dr = gradien suhu pada penampang tersebut yaitu laju perubahan suhu T

terhadap jarak dalam arah aliran panas r. (0C/m)

20

2.2.4.3 Perpindahan Panas Secara Konveksi

Seperti telah diketahui mengenai pengertiaan perpindahan panas konveksi

hanya membahas sejauh masalah itu berhubungan dengan kondisi batas dan proses

yang terjadi pada perpindahan panas konveksi. Pada umumnya plat logam panas akan

menjadi dingin lebih cepat bila ditaruh di depan kipas angin dibandingkan dengan

ditempatkan di udara tenang. Dimana kecepatan udara yang ditiupkan ke plat panas

ini akan mempengaruhi laju perpindahan panas. Tetapi, apakah pengaruh ini

berlangsung dalam perbandigan lurus, artinya jika kecepatan dilipat duakan apakah

laju perpindahan kalor juga akan menjadi dua kali lebih cepat? Seperti tampak pada

Gambar 2.8, yaitu;

Arus bebas

Aliran ll ∞ T∞

ll q TW

Dinding

Gambar 2.8. Perpindahan panas konveksi dari suatu plat

Dari gambar diatas dapat dilihat bahwa, suhu plat ialah Tw dan suhu fuida T∞.

Kecepatan aliran seperti tergambar yaitu, nol pada muka plat karena kecepatan

lapisan fluida pada dinding adalah nol, maka disini kalor hanya dapat berpindah

dengan cara konduksi saja. Dengan demikian dapat menentukan harga laju

perpinahan dengan cara konveksi antara batas benda padat dan fluida dengan

persamaan sebagai berikut :

21

q = hA (Tw – T∞) (7)

Dimana ; q = laju perpindahan panas konveksi (J/s)

h = koefisien perpndahan kalor (W/m² 0C)

A = luas permukaan (m²)

TW = suhu plat (0C)

T∞ = suhu fluda (0C)

2.2.5. Proses Pembakaran Bahan Bakar Padat

Bahan bakar padat sebagian besar terdiri dari karbon hidrogen dan oksigen.

Udara pembakaran yang diperlukan untuk menggegaskan atau outgassing dari karbon

C, disebut udara primer, sedangkan udara pembakaran yang digunakan untuk

membakar gas-gas CO2, disebut udara sekunder. Jika, susunan bahan bakar diketahui,

maka dapat dihitung jumlah kebutuhan udara pembaran untuk pembakran yang

sempurna.

Karbon C ternakar sempurna menjadi CO2 menurut persamaan :

C + O2 = CO2 (8)

12 Kg C + 32 Kg O2 = 44 Kg CO2

1 Kg C + 32 + Kg O2 = 44 Kg CO2 12 12

Hidrogen (H) terbakar menjadi H2O menurut persamaan :

22

1 Kg C + 2,67 Kg O2 = 3,67 Kg CO2

4 H + O2 = 2H2O (9)

4 kg H + 32 Kg O2 = 2 x 18 kg H2O

1 Kg H + 32 + Kg O = 2 x 18 Kg H2O 4 4

BAB III

METODE PENELITIAN

23

1 Kg H + 8 Kg O = 9 Kg H2O

Dalam pembahasan bab ini, menjelaskan tentang rancangan penelitian, alat

dan bahan yang digunakan dalam pembutan alat, variabel penelitian, desain alat,

menentukan waktu dan tempat selama pembutan alat sampai pada saat uji coba alat

1.%2%. Rancangan Penelitian

Sebagai bahan penelitian dalam pemanfaatan kompor bahan bakar biji jarak

sebagai alat masak dalam melakukan persiapan untuk keperluan penelitian dari

perancangan alat sampai dengan tahap uji coba alat diantaranya meliputi :

a. Tinjauan bahan-bahan yang akan di gunakan

b. Tahap perancangan kompor biji jarak

c. Tahap pengumpulan alat dan bahan

d. Tahap pembuatan kompor biji jarak

e. Tahap uji coba kompor biji jarak

Setelah tahap-tahap rancangan penelitian di atas terpenuhi, maka selanjutnya

akan dilakukan pengumpulan data untuk menjadi acuan keberhasilan dalam

menyelesaikan penelitian untuk bisa dipergunakan oleh masyarakat sebagai alat

memasak yang layak dipergunakan dengan aman terhindar dari bahaya kebakaran dan

ledakan.

Skema perancangan dan pembuatan proyek akhir ;

24

Faktor keamanan

Star

Studi Kelayakan

Analisa Perancangan

Pemilihan Bahan

Analisis Sistem Kerja

Pembuatan Alat :Pembuatan ruang pembakaranPembuatan tempat sisa pembakaranPembuatan tempat persediaan bahan

bakar

Pengecekan

Gambar Teknik

Uji Coba

Stop

tidak

Ya

2.%2%. Alat dan Bahan

2.2.1. Alat

25

Dalam pembuatan kompor agar hasilnya maksimal maka dibutuhkan alat-alat

dalam pengerjaannya. Adapun alat-alat yang dibutuhkan dalam pembuatan kompor

biji jarak antra lain:

1. Gunting plat

Gunting plat, digunakan untuk menggunting plat aluminium yang akan

dipakai pada pembuatan kompor biji jarak sesuai dengan desain yang ada.

2. Bor

Dalam pembuatan kompor dengan bahan bakar biji jarak, bor di gunakan

untuk melubangi bagian penyambungan plat untuk lubang paku klem,

melubangi saluran pembuangan sisa pembakaran, melubanggi saringan udara

bagian dalam dan bagian luar, lihat lampiran 4

3. Gelas ukur

Dalam penelitian kompor biji jarak, gelas ukur dipergunakan sebagai alat

penggukur volume biji jarak yang akan dimasukan pada penyediaan (stock)

bahan bakar dan volume air dalam ujicoba alat sebagai satuan dalam volume

4. Gergaji besi

Gergaji besi digunakan sebagai alat pemotong besi yang telah diukur seperti

pemotongan pada besi penyetelan ruang pembakaran dan tempat dudukan

panci.

5. Mesin Las dan Elektroda

Mesin Las dan elektroda digunakan untuk menyambung besi seperti pada

tempat tumpuan panci dan meyambung pada penyetelan ruang pembakaran.

26

6. Tang

Tang digunakan untuk melipat bagian-bagian plat yang perlu dilipat seperti

dibagian tepi plat yang tajam, agar dapat digunakan dengan aman. Juga tang

dipergunakan untuk memegang besi-besi pada saat pegelasan yang ukurannya

kecil/pendek.

7. Palu

Palu digunakan untuk meluruskan bagian-bagian plat yang permukaannya

tidak rata dan digunakan untuk membuka kotoran pada las.

8. Mistar

Mistar digunakan untuk mengukur panjang plat yang dibutukan pada kompor

dan komponen-kmponennya sesuai dengan ukuran desain yang ada.

9. Jangka sorong

Jangka sorong digunakan sebagai alat pengukur ketebalan plat, mengukur

tingginya ruang pembakaran, mengukur diameter dalam dan diameter luar

pada saringan udara dalam dan luar

10. Kuas

Kuas digunakan untuk mengecat kompor agar tampilan kompor terlihat lebih

menarik

11. Stopwatch

Stopwatch dipergunakan untuk menentukan waktu proses pembakaran dan waktu

untuk mendidihkan air dalam pengambilan data ujicoba alat.

27

2.2.2. Bahan

Dalam melakukan penelitian mengenai pemanfaatan biji jarak sebagai bahan

bakar kompor, maka diperlukan bahan-bahan yaitu:

1. Plat aluminium dengan tebal 0,4 mm

2. Plat seng 0,3 mm

3. Paku klem .

4. Biji jarak

5. Cat

6. Besi plat

7. Kompor bekas

8. Mur

9. Bejana (panci), lihat lampiran

3.%2%. Variabel Penelitian

Variabel penelitian dalam pemanfaatan biji jarak sebagai bahan bakar kompor

dalam memunculkan ide kreatif dalam penggunan bahan bakar alternatif adalah:

1. Merancang ruang pembakaran pada kompor biji jarak

2. Merancang tempat penampung sisa pembakar biji jarak

3. Memanfaatkan panas yang dihasilkan kompor pada saat menyala untuk

mengurangi kadar air yang terkandung dalam bahan bakar biji jarak

4. Merancang tempat persediaan bahan bakar biji jarak

4.%2%. Desain Alat

28

Desain kompor biji jarak sama halnya dengan desain kompor minyak tanah

akan tetapi ada beberapa komponen dan sistem kerja yang berbeda seperti pada :

Gambar 3.1. Sketsa kompor biji jarak

1. Tempat stock bahan bakar biji jarak, dimana bahan bakarnya ditempatkan di atas

di sekeliling kompor agar pada saat pengisian bahan bakar jatuh secara merata

keseluruh permukaan ruang pembakaran,

2. Ruang pembakaran, dimana sistem kerja ruang pembakar naik-turun dengan

beberapa tujuan yaitu; ruang pembakar diturunkan secukupnya untuk memasukan

bahan bakar dari tempat penyediaan (stock) bahan bakar biji jarak, ruang bakar

diturunkan semaksimalnya untuk menggurangi nyala api dan sekaligus untuk

memadamkan api pada saat kompor tidak dipergunakan lagi dan ruang pembakar

dilubangi secukupnya sebagai tempat pembuangan sisa pembakaran,

29

3. Tempat penampung sisa pembakaran, dimana diletakan pada bagian bawah ruang

pembakar dengan tujuan agar setiap sisa pembakaran langsung jatuh pada

penampung sisa pembakaran melalui lubang-lubang yang dibuat pada ruang

pembakar.

4. Penyetelan ruang pembakaran, diantara ruang pembakaran dengan tempat sisa

pembakaran terdapat penyetelan yang terbuat dari roun bar dengan diameter 8

mm dan diujungnya disambung dengan sekrup, agar ruang pembakaran bisa

tertahan dalam posisi yang diinginkan.

5.%2%. Teknik Pengumpulan Data

Adapun teknik pengumpulan data dalam penelitian pemanfaatan biji jarak

sebagai bahan bakar kompor yaitu:

1. Mengukur temperatur kompor saat menyala pada setiap 15 menit selama 2

jam

2. Menentukan jumlah bahan bakar yang terpakai dengan alat ukur volume

(liter) selama waktu tertentu saat kompor menyala atau pada saat uji coba

3. Menghitung laju perpindahan panas saat kompor menyala selama masa uji

coba

4.

BAB IV

30

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Rancangan Kontruksi

Perancangan kontruksi kompor biji jarak dimaksudkan untuk memodifikasi

kompor biji jarak yang telah ada sebelumya, agar kendala-kendala yang ada bisa

diatasi, sehingga hasil desain dapat digunakan dengan sempurna. Adapun beberapa

hal yang menjadi sasaran dalam memodifikasi kompor biji jarak yaitu; perancangan

ruang pembakaran, rancangan saringan pembuangan, perancangan stock/cadangan

bahan bakar dan rancangan penampung sisa pembakaran, tampak pada gambar 1.4,

yaitu :

Gambar 4.1. Hasil desain kompor biji jarak

Untuk lebih jelas dan memastikan letak komponen-komponen kompor biji

jarak sesuai hasil modifikasi yaitu dapat dilihat pada gambar sketsa kompor biji jarak

(Gambar 4.2). Pada Tabel 4.1 dapat mengetahui nama-nama komponen kompor biji

jarak beserta fungsinya.

31

I

IV IV

II III II

V

VI

VII

Gambar 4.2. Gambar sketsa kompor biji jarak tampak samping

Tabel 4.1. Nama-nama bagian kompor beserta fungsi masing-masing.

Bagian Nama Fungsi

I Permukaan ruang pembakaran Sebagai tempat dudukan bejana (panci atau periuk) yang akan dipanasi

II Ruang pembakaran Sebagai tempat berlangsungnya proses pembakaran

III Saringan udara dalam Sebagai tempat sirkulasi udara dan yang memberi bentuk ruang pembakaran

IV Ruang stock/ cadangan bahan bakar

Sebagai tempat cadangan bahan bakar untuk proses pembakaran selanjutnya

V Penutup saluran stock bahan bakar

Agar bahan bakar tetap berada pada ruang stock bahan bakar saat proses pembakaran berlangsung

VI Batang penghubung ruang pembakaran dengan stelan

Untuk mengerakan ruang pembakaran saat stelan diputar

VII Stelan Sebagai pengontrol ruang pembakaran

32

saat memperkecil maupun memperbesar nyala api ataupun saat penambahan bahan bakar

4.1.1 Rancangan Ruang Pembakaran

Dalam perancangan ruang pembakaran kompor biji jarak, bermaksud

merancang ruang pembakaran yang mempunyai pengaturan besar kecilnya api dan

cara penambahan bahan bakar dengan tidak menganggu bejana yang sementara

dipanasi. Kemudian sisa pembakaran dapat terbuang langsung kedalam ruang

penampung sisa pembakaran.

Bentuk ruang pembakaran kompor biji jarak sama seperti kompor pada

umumnya yaitu berbentuk melingkar. Tujuan ruang pembakaran berbentuk melingkar

adalah agar nyala api dapat menyebar secara merata pada bagian permukaan ruang

pembakaran kompor dengan mendapatkan sirkulasi udara yang cukup untuk

pembakaran. Pada ruang pembakaran (Bagian II Gambar 4.2) terdapat saringan udara

dalam (Gambar 4.3). Pada bagian luar pembakaran terdapat pula saringan udara luar

(Gambar 4.4), dimana masing-masing saringan udara harus dilubang-lubangi sebagai

tempat sirkulasi udara seperti.

33

Gambar 4.3. Saringan udara dalam Gambar 4.4. Saringan udara luar

Jarak antara saringan udara dalam dan saringan udara luar adalah 33 mm,

dimana harus lebih besar dari biji jarak, dimana panjang rata-rata biji jarak 20 mm

dengan demikian biji jarak yang jatuh dari stock bahan bakar mendapatkan ruang

yang cukup luas dengan tidak menganggu proses pembakaran sebelumnya. Bahan

kontruksi saringan udara dalam maupun saringan udara luar ialah dengan

memanfaatkan saringan udara kompor minyak tanah karena, bentuk dan fungsinya

yang sama disamping itu untuk menimalisir biaya pembuatan kompor.

Bila pengaturan ruang pembakaran diputar, maka ruang pembakaran bergerak

naik atau turun yang mengikuti alur gigi batang penghubung ruang pembakaran

dengan pengatur ruang pembakaran. Pengaturan ruang pembakaran diputar saat

melakukan penambahan bahan bakar, menggurangi nyala api, maupun pada saat

memadamkan api kompor. Sistem pengaturan ruang pembakaran menggunakan

rodagigi yang menghubungkan antara ruang pembakaran dengan pengaturan ruang

pembakaran, seperti tampak pada Gambar 4.5, yaitu:

34

Gambar 4.5. Gigi pengatur ruang pembakaaran

4.1.2 Rancangan Saringan Pembuangan

Dalam ruang pembakaran dilengkapi dengan lubang-lubang pada bagian alas

sebagai saluran pembuangan sisa pembakaran. Lubang-lubang saluran sisa

pembakaran berada di sekeliling ruang pembakaran yang terletak diatas ruang

penampung sisa pembakaran, agar sisa pembakaran langsung jatuh di ruang

penampung sisa pembakaran, seperti tampak pada Gambar 4.6, yaitu :

I II

III

Gambar 4.6. Saringan pembuangan sisa pembakaran

35

Keterangan Gambar 4.6. :

I. : Saluran sisa pembakaran

II. : Tumpuan saringan udara dalam

III. : Penutup bahan bakar

Pada bagian tengah saringan terdapat ruang kosong sebagai tempat saringan

udara bagian dalam. Rancangan saringan pembakaran berbentuk melingkar mengikuti

ruang pembakaran yang ditempatkan sebagai tumpuan bahan bakar yang jatuh dari

ruang stock bahan bakar. Saringan pembuangan berfungsi sebagai saluran sisa

pembakaran yang sudah tidak dapat terbakar, maka secara otomatis sisa bahan bakar

jatuh ketempat pembuangan sisa pembakarsan melewati lubang-lubang tersebut.

4.1.3 Rancangan Ruang Stock Bahan Bakar

Rancangan ruang stock bahan bakar berfungsi sebagai tempat penyedian

bahan bakar untuk keperluan pembakaran selanjutnya. Bentuk ruang stock bahan

bakar berbentuk tabung yang posisinya mengelilingi ruang pembakaran yang

bertujuan untuk mempermudah pengisian bahan bakar dan dapat tersebar secara

merata ke ruang pembakaran. Pada dinding bagian dalam yang terletak di bawah dari

ruang stock bahan bakar terdapat lubang disekelilingnya yang berfungsi sebagai

saluran bahan bakar ke ruang pembakaran. Dimana jarak antara dinding bagian luar

dan dinding bagian dalam sejauh 70 mm dan tinggi dinding pada bagian luar 173

mm, sedangkan tinggi bagian dalam 233 mm termasud saluran bahan bakar.

36

I

II

III

IV

Gambar 4.7. Bagian-bagian stock bahan bakar

Keterangan Gambar 4.7. :

I : Dinding stock bahan bakar bagian dalam

II : Saluran bahan bakar

II : Badan kompor

IV : Tiang kompor

Posisi saluran bahan bakar yang berada di dalam ruang stock bahan bakar

yang berfungsi sebagai saluran bahan bakar ke dalam ruang pembakaran, seperti

tampak pada Gambar 4.7. Saluran bahan bakar berbentuk persegi panjang dengan

ukuran 35 mm x 15 mm yang terdiri dari 6 saluran, dimana di antara tiap saluran

bahan bakar terdapat tiang berfungsi sebagai penyangga bagian atas badan kompor.

Agar kompor lebih kuat bisa menahan beban yang lebih berat, maka kompor

dibuatkan 4 tiang pada tiap sudut kompor yang terbuat dari besi-L.

37

Ruang stock bahan bakar mempunyai kapasitas menampung sebanyak 5 liter

biji jarak dalam satu kali pengisian. Seperti tampak pada Gambar 4.8 dan Gambar

4.9, sebagai berikut :

I

II

III

Gambar 4.8. Ruang Stock Bahan Bakar Gambar 4.9. Ruang Stock Bahan Bakar Tampak Atas

Keterangan :

I. : Tempat masuknya bahan bakar

II. : Dinding stock bahan bakar bagian luar

III. : Kemiringan sudut 45˚

Pada bagian landasan stock bahan bakar diberi bentuk miring, dengan

kemiringan 45˚ dipergunakan sebagai tempat meluncurnya bahan bakar saat ruang

38

pembakaran diturunkan atau saat melakukan penambahan bahan bakar kedalam ruang

pembakaran, maka secara otomatis bahan bakar akan masuk ke dalam ruang

pembakaran. Pada bagian atas stock bahan bakar terdapat plat seng yang berbentuk

persegi empat di sekelilingnya yang diberi lubang sebanyak empat lubang sebagai

tempat penambahan bahan bakar kedalam stock bahan bakar. Plat seng yang ada pada

bagian atas stock bahan bakar yang sekaligus difungsikan sebagai tumpuan bejana

(panci, periuk) yang akan dipanasi.

4.1.4 Rancangan Ruang Pembuangan Sisa Pemakaran

Perancangan penampung sisa pembakaran yang terletak di bawah ruang

pembakaran tepatnya dibagian alas kompor biji jarak. Sistem kerjanya yang bisa

dibuka atau ditarik langsung (Gambar 4.12 Bagian B) saat sisa pembakaranya sudah

penuh. Kontruksi bahan ruang penampung sisa pembakaran yang terbuat plat seng

dan kontruksi landasan ruang penampung sisa pembakaran dengan memanfaatkan

bekas tengki pada kompor minyak tanah. Untuk pembuatannya memotong bagian

tengah dan bagian bawahnya dibiarkan untuk digunakan sebagai landasan keluar

masuknya ruang penampung sisa pembakaran yang ditunjukan oleh arah panah yang

tampak pada gambar 4.11, yaitu :

39

Gambar 4.10. Ruang penampung Gambar 4.11. Landasan ruang penampung sisa pembakaran sisa pembakaran

Untuk bentuk atau model pada perancangan ruang penampung sisa

pembakaran bukan menjadi masalah, akan tetapi yang perlu diperhatikan ukuran

diamerternya yang harus lebih luas dari diameter ruang pembakaran. Tujuan diameter

ruang penampung sisa pembakaran lebih besar, agar sisa pembakaran yang jatuh tepat

di dalam ruang penampung sisa pembakaran. Saat penampung sisa pembakaran

penuh, maka ruang penampung sisa pembakaran dibuka atau ditarik langsung.

Setelah selesai kemudian ruang penampung sisa pembakaran dimasukan kembali.

seperti tampak pada gambar 4.12, yaitu :

A B

Gambar 4.12. Sistem kerja ruang pembuangan sisa pembakaran

40

Seperti tampak pada Gambar 4.12 yang terjadi pada saat posisi A ruang

penampungan sisa pembakaran dalam keadan tertutup, sedangkan saat posisi B ruang

penampungan sisa pembakaran dalam keadan terbuka.

4.2 Prinsip Kerja Kompor Biji Jarak

Pada pegembangan kompor biji jarak yang merupakan hasil modifikasi

kompor sebelumnya, salah satu modifikasi yang membedakan adalah terletak pada

sistem kerjanya. Dimana sistem kerja hasil modifikasi yaitu pada saat penambahan

bahan bakar, ruang pembakaran diturunkan sampai mencapai saluran bahan bakar

(masuknya bahan bakar keruang pembakaran) dengan memutar pengaturan ruang

pembakaran sampai ujung batang gigi. Setelah bahan bakar yang masuk cukup untuk

pembakaran selanjutnya, maka ruang pembakaran kembali dinaikkan dengan

memutar pengaturan ruang pembakaran dengan berlawanan arah dengan saat

pengisian bahan bakar. Saat menaikan ruang pembakaran, maka saluaran bahan bakar

secara langsung tertutup.

A A

B

C

41

Gambar 4.13. Prinsip kerja kompor biji jarak tampak samping

Dari Gambar 4.13 dapat terliat prinsip kerja, dimana saat bagian C diputar,

maka ruang pembakaran ikut bergerak melalui batang bergigi (Bagian B). Ketika

ruang pembakaran capai ujung atas bagian B, maka bahan bakar yang ada di dalam

ruang stock bahan bakar masuk ke dalam ruang pembakaran melalui saluran bahan

bakar (Bagian A). Begitu pula saat mengembalikan posisi bahan bakar, tetapi bagian

A kembali tertutup.

Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam penggunaan kompor biji jarak

adalah :

1. Mula-mula biji jarak yang sudah kering dimasukan kedalam ruang stock bahan

bakar dan sebagian dimasukkan langsung ke dalam ruang pembakaran, dimana

posisi ruang pembakaran dinaikan supaya saluran pembakaran dalam keadaan

tertutup

2. Bahan bakar yang sudah ada pada ruang pembakaran disiramkan minyak tanah

secukupnya secara merata ke biji jarak yang ada di dalam ruang pembakaran

untuk mempermudah pembakaran awal. Lihat lampiran 5 dan untuk volume

minyak tanah tampak pada lampiran 3

3. Cara penyalaan kompor biji jarak yang dilakukan sama halnya pada kompor

biasa yaitu dengan menggunakan penghantar yang mudah dibakar. Lihat

lampiran 6

42

4. Selanjutnya proses pembakaran pembakaran berlangsung, lihat lampiran 7 dan

lampiran 8

5. Untuk menguranggi nyala api cukup menurunkan ruang pembakaan dengan tidak

mencapai lubang-lubang saluraan bahan bakar, lihat lampiran 9

6. Untuk memadamkan nyala api kompor, dengan menunggu bahan bakar pada

ruang pembakaran habis terbakar.

4.3 Analisa Perpindahan Panas

Dalam analisa perpindahan panas dimaksudkan untuk dapat mengetahui

berapa besar laju perpindahan panas dari ruang pembakaran ke ruang stock bahan

bakar pada kompor biji jarak. Untuk dapat mengetahui laju perpindahan panas yang

terjadi pada kompor biji jarak yang perlu diketahui adalah : memperhatikan

komponen - komponen kompor, mengukur temperatur pada tiap komponen kompor

(Bagian A, B, C dan D Gambar 4.14). Akan tetapi untuk menentukan berapa besar

laju perpindahannya tidak dapat ditentukan, karena keterbatasan alat pengukur

temperatu (Termometer). Untuk itu dalam pemahasan ini hanya membahas jenis

perpindahan panas yang terjadi dari ruang pembakaran ke ruang stock/cadangan

bahan bakar. Komponen-komponen kompor biji jarak yang perlu diketahui jenis

perpindahan panas dari ruang pembakaran ke dalam ruang stock bahan bakar yaitu :

1. Untuk saringan udara luar

Secara umum profil aliran panas yang terjadi dari ruang pembakaran ke

ruang stock bahan bakar, seperti pada Gambar 4.14, sebagai berikut :

43

1 2 3 4 5 q

A B C D q

0,5 15 0,3 138

Gambar 4.14. Profil aliran panas pada kompor biji jarak dari ruang pembakaran ke ruang stock bahan bakar

Kererangan :

A = Saringan udara luar

B = Ruang kosong, yang terletak antara saringan udara bagian dalam dengan

dinding stock bahan bakar bagian dalam

C = Dinding stock bahan bakar bagian dalam

D = Ruang stock bahan bakar

44

Diasumsikan untuk T1 berada pada ruang pembakaran dan untuk T 2 berada

pada permukaan luar saringan udara luar (Bagian 2 Gambar 4.14). dengan tebal

saringan udara bagian luar adalah 0,5 mm. Dari lampiran 1 terlihat konduktivitas

termal besi tempa pada suhu 0 0C adalah 59 W/m . 0C. Untuk ukuran pada gambar

menggunakan satuan milimeter, maka untuk mengetahui laju perpindahan kalor

pada saringan udara bagian luar dapat dihitung dengan hukum fourier didapatkan:

q = - k ∆T A ∆x

Dari pernyatan diatas dapat ditentukan perpidahan panas yang terjadi yaitu

perpindahan panas konduksi, karena perpindahan panas berlangsung dalam satu

medium yaitu pada saringan udara luar.

2. Ruang kosong

Untuk mengetahui aliran panas pada ruang kosong, yang terletak antara

saringan udara bagian dalam dengan dinding stock bahan bakar bagian dalam,

yang tampak Bagian B (Gambar 4.14). 10 mm. Diasumsikan bahwa T2 = Tw

adalah temperatur plat saringan udara bagian luar (Bagian A gambar 4.14), dan T∞

adalah temperatur udara (Bagian B pada Gambar 4.14). Untuk menentukan laju

perpindahan pada bagian B (Gambar 4.14) menggunakan hukum Newton tentang

pendinginan. Karena perpindahan panas yang terjadi dari temperatur saringan

udara luar dipengaruhi oleh fluida gas, maka perpindahan panas yang terjadi

adalah perpindahan panas konveksi. Untuk menentukan berapa besar laju

perpindahan panasnya dngan menggunakan persamaan berikut :

45

q = hA (Tw – T∞)

3. Dinding stock bahan bakar bagian dalam

Temperatur yang ada pada dinding stock bahan bakar bagian dalam

merupakan temperatur yang berasal dari temperatur saringan udara luar. Posisi

dinding stock bahan bakar bagian dalam yaitu berada pada posisi C (Gambar

4.14). Perpindahan panas yang terjadi pada dinding stock bahan bakar bagian

dalam sama halnya perpindahan panas yang terjadi pada saringan udara luar yaitu

perpindahan panas konduksi. Untuk mengetahui berapa besar laju perpindahan

panas, maka menggunakan persamaan berikut :

q = - k ∆T A ∆x

4. Ruang stock bahan bakar

Pada ruang stock bahan bakar perpindahan yang terjadi adalah

perpindahan panas secara konveksi seperti yang terjadi pada ruang kosong, yang

terletak antara saringan udara bagian dalam dengan dinding stock bahan bakar

bagian dalam. Untuk menghitung laju perindahan panas yang terjadi dengan

menggunakan persamaan di bawah ini ;

q = hA (Tw – T∞)

4.4 Hasil Ujicoba

46

Dalam pengujian kompor biji jarak dimaksudkan untuk mengetahui perbedaan

antara kompor biji jarak hasil modifikasi dengan kompor minyak tanah. Perbedaan itu

dapat dilihat pada tabel-tabel di bawah ini :

1. Kompor biji jarak

Saat ujicoba kompor biji jarah dilakukan, posisi ruang pembakaran

dinaikkan maksimal sampai akhir proses pembakaran (nyala api padam).

Tabel 4.2. Penggunaan kompor biji jarak dalam mendidikan air

No Volume air (liter)

Waktu mendidih air (menit)

1. 1 2,372. 2 5,15

3. 3 9,23

4 4 12,30

5. 5 16,08

Tabel 4.3. Waktu proses pembakaran pada kompor biji jarak

No Volume biji jarak (liter)

Waktu proses pembakaran (menit)

1. ½ 6,482. 1 13,063. 2 25.524. 3 38,095. 4 51,106. 5 1 jam 20,00

Dari tabel di atas dapat lihat bahwa kompor biji jarak dalam mendidikan

satu (1) liter air membutuhkan waktu 2,37 menit. Dan pada Tabel 4.3,

47

penggunaan bahan bakar biji jarak sebanyak ½ liter membutuhkan waktu proses

pembakaran selama 6,48 menit. Dari kedua tabel di atas dapat dikatakan bahwa

dalam satu (1) liter biji jarak dapat mendidikan air sebanyak empat (4) liter.

2. Kompor minyak tanah

Saat ujicoba minyak tanah dilakukan, sumbuh kompor minyak tanah

dinaikkan maksimal sampai akhir proses pembakaran (nyala api padam)

Tabel 4.4. Penggunaan kompor minyak tanah

Volume minyak tanah

Waktu proses pembakaran

Volume air(Liter)

Waktu mendidih air(Menit)

1 liter 6 jam 17 menit

1 8,132 15,453 23,284 32,515 40,65

Dari Tabel 4.4 dikatakan bahwa dalam penggunaan kompor minyak tanah

dengan volume satu (1) liter minyak tanah dapat melakukan proses pembakaran

selama 6 jam 17 menit. Kemudian untuk mendidihkan satu (1) liter air

membutuhkan waktu selama 8,13 menit.

Dari tabel hasil ujicoba penggunaan kompor biji jarak dengan hasil

ujicoba kompor minyak tanah dapat disimpulkan bahwa :

1. Kompor biji jarak lebih cepat mendidihkan air dibandingkan dengan kompor

minyak tanah

48

2. Dalam penggunaan bahan bakar, kompor minyak tanah lebih hemat

dibandingkan dengan kompor biji jarak

BAB V

PENUTUP

A. Kesimpulan

Pada akhir rancangan modifikasi kompor biji jarak ini, dapat disimpulkan

bakwa

1. Kompor biji jarak bisa dijadikan sebagai bahan bakar alternatif saat kesulitan

bahan bakar minyak tanah

2. Dari hasil ujicoba, kompor biji jarak lebih cepat mendidihkan air dibandingkan

dengan kompor minyak tanah

3. Dari hasil ujicoba antara kompor minyak tanah dengan kompor biji jarak dapat

simpulkan bahwa kompor minyak tanah lebih hemat dibandingkan dengan

kompor biji jarak,

49

B. Saran

Adapun saran dari penulis ini adalah :

1. Penulis menyarankan agar dalam tugas rancangan modifikasi kompor biji jarak

ini dapat dilanjutkan dan dijadikan sebagai suatu tugas akhir,

2. Penulis senantiasa mengharapkan masukkan-masukkan dari pembaca demi

perbaikan dan penyempurnaan tulisan ini.

DARTAR PUSTAKA

A. N. Alam Syah, Biodiesel Jarak Pagar, PT. Agro Media pustaka, Jakarta; 2006

Bureau of Energy Efficiency. Energy Efficiency in Thermal Utilities. Chapter 1. 2004

B.S. Anwir, Sambungan Ulir Sekrup Pena Dan Pasak, PT. Bhratara Karya Aksara,

Jakarta; 1984

E. J. Holmen, Perpindahan Kaloar, Erlangga, Jakarta: 1997

H. Hendarsin, A. Abdul Rachman, Elemen Mesin, Erlangga, Jakarta : 1993

Info Tek jarak pagar, Pusat Penelitian dan Pengembangan Perkebunan, Badan

Penelitian dan Pengembangan Pertanian, 2008

Kreith Frank, Prinsip-Prinsip Perpindahan Panas, Erlangga, Jakarta: 1997

Rama Prihandana dan Roy Hendroko, Petunjuk Budidaya Jarak Pagar, PT.

AgroMedia pustaka, Jakarta; 2006

50

United Nations Environment Programme (UNEP), Pedoman Efisiensi Energi untuk

Industri di Asia, 2006

51