PERANCANGAN DESAIN ALAT PIROLISIS
UNTUK MENGKONVERSI LIMBAH PLASTIK TIPE
POLYETHYLENE (PE) DAN POLYPROYLENE (PP)
BERBAHAN BAKAR BIOMASSA DI TPSA MANGGAR
SKRIPSI
Diajukan Kepada Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Malang
Sebagai Salah Satu Persyaratan untuk Memperoleh
Gelar Sarjana Teknik Mesin
Oleh :
MOCHAMMAD WISNU MAULANA
201410120311106
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2018
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr. Wb.
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, yang telah
melimpahkan rahmat serta hidayat-Nya sehingga dapat menyelesaikan skripsi ini
yang berjudul “PERANCANGAN DESAIN ALAT PIROLISIS UNTUK
MENGKONVERSI LIMBAH PLASTIK TIPE POLYETHYLENE (PE) DAN
POLYPROYLENE (PP) BERBAHAN BAKAR BIOMASSA DI TPSA
MANGGAR“ dimana skripsi ini telah disusun dan selesai untuk memenuhi serta
melengkapi syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik Mesin, fakultas teknik pada
Universitas Muhammadiyah Malang.
Seiring penyusunan Skripsi ini penulis menyadari akan kemampuan dan
keterbatasan pengetahuan serta pengalaman penulis. Skripsi ini tidak akan
terselesaikan tanpa adanya bantuan serta dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu
penulis mengucapkan terima kasih kepada yang terhormat:
1. Ayahanda Sukarmin dan Ibunda Hanifah yang selalu memberikan saya bantuan
material maupun non material, mendo’akan, meningatkan akan pesan-
pesannya yang tak akan terlupakan. Kakak perempuan ku Yuli yang selalu
mengingatkan, abang wilis yang selalu memberi dukungan dan abang arry yang
menjadi inspirasi, selama menempuh pendidikan di Program Studi Teknik
Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang.
2. Bapak Dr. Ahmad Mubin, ST., MT. selaku dekan Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Malang.
3. Bapak Murjito, ST., MT. selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin.
4. Bapak Ir. Sudarman, MT. Selaku dosen pembimbing I yang telah memberikan
bimbingan serta arahan secara intensif selama penyusunan skripsi ini
dilakukan.
5. Ibu Dra. Rr. Heni Hendrayati, MT Selaku dosen pembimbing II yang telah
memberikan saran sehingga terselesaikannya skripsi ini.
6. Ir. Daryono, MT selaku Dosen Wali kelas C angkatan 2014.
7. Bapak/Ibu dosen, TU Jurusan Teknik Mesin, Lab mesin telah bersedia
memberikan bantuan berupa bimbingan teoritis secara langsung maupun tidak
langsung.
8. Keluarga besar yang selalu memberikan semangat dan doa’nya selama
penepuhan studi.
9. Kawan-kawan sebimbingan, serta teman-teman seangkatan Teknik Mesin
2014 A, B, C, D dan E
10. Dimas Pranata yang selalu memberikan dukungan fasilitas untuk pengerjaan
tugas akhir.
11. Keluarga besar Teater Cremona, UKM Komunitas Teater UMM terimakasih
atas kebersamaannya selama ini, berbagi suka-duka, dan semoga silaturahmi
tidak pernah putus.
12. Bang Johan, Mas Codet, dan mba Ratna yang selalu memberikan masukan dan
ide-ide penyemangat.
13. Keluarga besar Kost 164 yang selama ini menemani saya belajar mulai
semester 1 sampai sekarang, terimakasih telah mengajarkan banyak pelajaran
dan pengalaman.
14. Kawan-kawan Immo terimakasih atas dukungannya dan motivasi.
15. Teman-teman KKN 141 desa Urek-urek 2016 yang selalu mendukung demi
kelancaran tugas akhir.
16. Seluruh pihak yang tidak dapat saya sebutkan satu persatu, yang telah
membantu selama penyusunan skripsi ini.
Terima kasih atas semua yang telah mereka berikan kepada penulis semoga
mendapat balasan dari Allah SWT, dan penulis berharap semoga skripsi ini
bermanfaat baik bagi penulis sendiri maupun perkembangan ilmu teknik mesin.
Wassalamualaikum Wr. Wb.
Malang, 26 Oktober 2018
Mochammad Wisnu Maulana.
DAFTAR ISI
LEMBAR JUDUL i
POSTER ii
LEMBAR PENGESAHAN iii
BERITA ACARA PEMBIMBINGAN TUGAS AKHIR iv
LEMBAR PERNYATAAN vi
ABSTRAK vii
ABSTRACT viii
KATA PENGANTAR ix
DAFTAR ISI xii
DAFTAR TABEL xv
DAFTAR GAMBAR xvi
BAB I. PENDAHULUAN 1
1.1 LATAR BELAKANG 1
1.2 RUMUSAN MASALAH 4
1.3 TUJUAN PENULISAN 4
1.4 MANFAAT PENULISAN 4
1.5 BATASAN MASALAH 5
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA 6
2.1 DESAIN PAHL DAN BEITZ 6
2.1.1 Perencanaan Proyek dan Penjelasan Tugas 8
2.1.2 Perancangan Konsep Produk 8
2.1.3 Perancangan Bentuk (Embodiment Desaign) 9
2.1.4 Perancangan Detail 10
2.2 PLASTIK 10
2.1.1 Thermoplastic 10
2.1.2 Thermosett 12
2.3 DAUR ULANG PlASTIK 12
2.4 TUNGKU BIOMASSA 14
2.5 NILAI KALOR KAYU 16
2.6 PIROLISIS PLASTIK 17
2.6.1 Hydro Cracking 18
2.6.2 Thermal Cracking 19
2.6.3 Catalytic Cracking 21
2.7 JENIS REAKTOR PADA PIROLISIS 22
2.8 PROSES PERPINDAHAN PANAS 26
2.8.1 Konduksi 27
2.8.2 Konveksi 29
2.8.3 Radiasi 31
2.9 ALAT PENUKAR KALOR 32
2.9.1 Klasifikasi Alat Penukar Kalor 32
2.9.2 Apk Jenis Shell Dan Tube Berdasarkan Tema 34
2.9.3 Konstruksi Alat Penukar Kalor 35
2.9.4 Ukuran Alat Penukar Kalor 37
2.9.5 Standar 38
2.9.6 Kriteria Seleksi Dari Segi Mekanikal 39
BAB III. METODE PERANCANGAN 43
3.1 PERANCANGAN TUNGKU BIOMASSA 43
3.2 REAKTOR 47
3.2.1 Bahan Reaktor 48
3.2.2 Badan reaktor 48
3.2.3 Tutup Reaktor 49
3.2.4 Proses Rambat Panas Reaktor 49
3.2.5 Volume Uap Pirolisis 50
3.2.6 Tekanan Uap Akibat Temperatur 50
3.3 PIPA SALURAN UAP 51
3.3.1 Aliran Uap Di Dalam Pipa 51
3.3.2 Aliran Dalam Pipa Trianguler 51
3.3.3 Kecepatan Aliran Uap 52
3.3.4 Koreksi Daya Tahan Pipa 52
3.3.5 Harga Harga Reynold Number (Re) 52
3.3.6 Harga Angka Nusselt (NU) 52
3.4 ALAT PENUKAR KALOR TIPE BEM 53
3.4.1 Laju Aliran 54
3.4.2 Konveksi Dalam Pipa 55
3.4.3 Koefisien Perpindahan Panas Keseluruhan 56
3.4.4 Kondisi Aliran Searah Pada Kondensor 56
3.4.5 Menentukan Panjang Pipa Kondensor 57
BAB IV. PEMBAHASAN DAN PERANCANGAN 58
4.1 RANCANGAN STRUKTURAL 58
4.2 PERHITUNGAN DIMENSI TUNGKU BIOMASSA 59
4.2.1 Tungku Biomassa 59
4.2.2 Bahan Tungku Pembakaran 60
4.2.3 Analisis Kebutuhan Bahan Bakar 60
4.3 PERHITUNGAN DIMENSI REAKTOR 63
4.3.1 Badan Reaktor 63
4.3.2 Dimensi Tutup Reaktor Berbentuk Kerucut 65
4.3.3 Perhitungan Daya Tahan Dinding Tabung Reaktor 66
4.3.4 Proses Rambat Panas 67
4.3.5 Volume Uap Pirolisis 68
4.3.6 Tekanan Uap Akibat Temperatur 69
4.4 PERANCANGAN PIPA SALURAN UAP 70
4.5 PERENCANAAN APK TIPE BEM 71
4.5.1 Aliran Air Luar Pipa 71
4.5.2 Aliran Fluida Dalam Pipa 73
4.6 KOEFISIEN PERPINDAHAN PANAS 75
4.7 RANCANGAN FUNGSIONAL 77
BAB V. KESIMPULAN 78
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
DAFTAR TABEL
Tabel 1 jenis plastik thermoplastic dan penggunaannya 11
Tabel 2 Data temperatur transisi dan temperatur lebur plastik 13
Tabel 3 Konduktivitas Termal Berbagai Bahan 29
Tabel 4 Bagian-bagian tungku dan fungsinya 43
Tabel 5 Bagian-bagian reaktor dan fungsinya 48
Tabel 6 Bagian-bagian kondensor dan fungsinya 54
Tabel 7 Spesifikasi stainless steel 304 66
Tabel 8 spesifikasi tembaga type K 70
Tabel 9 spesifikasi kondensor 71
Tabel 10 Air jenuh 190 o F 72
Tabel 11 sifat-sifat udara pada suhu 378,5 o K 73
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2. 1 Diagram Alir Perancangan Menurut Pahl And Beitz 7
Gambar 2. 2 Nilai Kalor Pada Beberapa Jenis Kayu Bahan Baku Energi 16
Gambar 2. 3 Reaktor Fixed Moving Bed (Sentilkumar, 2015) 22
Gambar 2. 4 Reaktor Bubbling Fluidized Bed ( Basu, 2010) 23
Gambar 2. 5 Reaktor Circulating Fluidized Bed (Grabouski, 2004) 24
Gambar 2. 6 Reaktor Ultra-Rapid Pyrolyzer (Basu, 2010) 24
Gambar 2. 7 Reaktor Rotating Cone (Basu, 2010) 25
Gambar 2. 8 Reaktor Ablative Pyrolyzer (Basu, 2010) 25
Gambar 2. 9 Reaktor Vacuum Pyrolyzer (Basu, 2010) 26
Gambar 2. 10 Skema Perpindahan Panas Konduksi Pada Dinding 27
Gambar 2. 11 Skema Perpindahan Panas Konveksi 30
Gambar 2. 12 Skema Perpindahan Panas Konveksi 31
Gambar 2. 13 Skema Perpindahan Panas Radiasi 31
Gambar 2. 14 Bagian-Bagian Dari Apk (Berdasarkan Standar Tema) 36
Gambar 2. 15 Tipe Susunan Tube Alat Penukar Kalor 40
Gambar 3. 1 Diagram Alir Perancangan Tungku Biomassa 45
Gambar 3. 2 Diagram Alir Perancangan Reactor 47
Gambar 3. 3 Diagram Alir Perancangan Apk 53
Gambar 4. 1 Skema Desain Alat Pirolisis 58
Gambar 4. 2 Tungku Pembakaran 60
Gambar 4. 3 Tabung Reaktor 64
Gambar 4. 4 Segitiga Sama Kaki 65
DAFTAR PUSTAKA
Bajus M, Hájeková E. 2010. Thermal Cracking of the Model Seven Components
Mixed Plastics into Oil/Waxes. Petroleum & Coal. 52(3): 164-172, 2010.
ISSN 1337- 7027.
Budi, Surono Untoro, 2013. Berbagai Metode Konversi Sampah Plastik Menjadi
Bahan Bakar Minyak. Vol. 3. No. 1. Available from URL :
(http://jurnalteknik.janabadra.ac.id/wp-content/uploads/2014/03/05-
Artikel-Untoro-Revisi.pdf).
Clemens, Stanley R. 1984. Geometry. USA: Addison-Westley Publishing
Company, inc.
Hanun, Faitha, 2014 . Nilai Kalor Kayu Yang Memiliki Kerapatan Dan Kadar
Lignin Berbeda. Available from URL :
(https://repository.ipb.ac.id/jspui/bitstream/123456789/69873/1/E14fha.pd
f).
Haufan, Fathurrahman, 2016. DESAIN ALAT PIROLISIS UNTUK
MENGKONVERSI LIMBAH PLASTIK HDPE MENJADI BAHAN
BAKAR. available from URL :
(https://repository.ipb.ac.id/jspui/bitstream/123456789/84027/1/F16fna.pdf.)
Holman J.P, Jasjfi. E. 1994. Perpindahan Kalor Edisi ke Enam. Jakarta : Erlangga,
1994.
Holman JP. 2010. Heat Transfer Tenth Edition. Department of Mechanical
Engineering Southern Methodist University (US). McGraw-Hill.
Koestoer, Raldi, Antono. 2002. Perpindahan Kalor. Jakarta: Salemba Teknika,
2002.
Murjianto, I. 2015. Sifat Dan Karakteristik Material Plastik dan Bahan Aditif
Traksi. Vol. 2. No. 2.
Sariyanto, Angga Bagus Ferry, 2013. Perancangan Alat Distilasi Etanol Dari Bahan
Baku Singkong.
Sarker M, Rashid MM, Rahman MS, Molla M. 2012. Envirnmentally Harmful Low
Density Waste Plastik Conversion into Kerosene Grade Fuel. Journal of
Environmental Protection. 2012, 3, 700 – 708.
Suhartono, Gasela & Anis khoirunnisa, 2018. Kajian kinerja Kompor Limbah
Biomassa Padat Skala Industri Rumah Tangga. Available from URL :
(http://jurnal.upnyk.ac.id/index.php/kejuangan/article/viewFile/2319/2019)
Tubnonghee R, Sanongraj S, Sanongraj W. 2010. Comparative Characteristics of
Derived Plastik Oil and Commercial Diesel Oil. The 8th Asian-Pacific
Regional Conference on Practical Environmental Technologies
(APRC2010). Ubon Atchathani University. Ubonratchathani. Thailand.
Trisunaryanti, Wega. 2018. Dari Sampah Plastik Menjadi Bensin & Solar. UGM
PRESS. Available from URL :
(https://books.google.co.id/books?id=TzFTDwAAQBAJ&pg=PR24&lpg=
PR24&dq=Diketahui+bahwa+setiap+individu+rata#v=onepage&q=Diketa
hui%20bahwa%20setiap%20individu%20rata-&f=false.)
Wahyu, Prianto Damar. Pyrolysis of Instant Noodle Wrap Plastic Waste with Mount
Merapi Ash as Alternative Catalyst. Available from URL :
(https://dspace.uii.ac.id/bitstream/handle/123456789/10654/08.%20Naskah
%20Publikasi.pdf?sequence=12&isAllowed=y)
Top Related