## EVALUASI DISTRIBUSI ENERGI PADA ALAT PENGHEMAT ENERGI VERTIKAL UNTUK PENYEMPURNAAN PRODUK PATEN
M. A. Ade Saputra (1) , Muhammad Naufal Alfarros (1) dan Dendy Adanta (1*)
(1) Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya
(*) E-mail Corresponding Author : dendyadanta@gmail.com

## Abstrak
Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi distribusi energi pada alat penghemat energi vertikal (PEV)  guna  menyempurnakan  produk  paten.  Metode  yang  digunakan  meliputi  pengukuran kecepatan aliran udara, temperatur, dan entalpi pada beberapa titik menggunakan anemometer dan termometer digital. Bahan bakar yang digunakan adalah kayu bakar, dan alat diuji dengan bantuan exhaust fan untuk menarik gas hasil pembakaran.Hasil pengujian menunjukkan bahwa panas dari tungku bara api dapat dimanfaatkan untuk mengeringkan komoditi yang ditempatkan pada rak di atasnya,  sehingga  terjadi  penghematan  energi.  Kecepatan  rata-rata  aliran  udara  pada  tempat pembuangan  adalah  610  m/s,  sementara  temperatur  udara  luar  rata-rata  sebesar  285°C  dan temperatur pada pembuangan udara rata-rata sebesar 591.4°C. Analisis data menunjukkan bahwa nilai entalpi dari tempat pembakaran hingga pembuangan tidak teratur karena kualitas arang yang tidak  konsisten.  Selain  itu,  terdapat  udara  liar  yang  masuk  melalui  pintu  yang  kurang  rapat. Kesimpulan  dari  penelitian  ini  adalah  bahwa  penggunaan  alat  penghemat  energi  vertikal  dapat menghemat  panas  dari  tungku  bara  api  dengan  memanfaatkan  panas  tersebut  untuk  pengeringan komoditi lain. Namun, perlu dilakukan penyempurnaan pada desain alat untuk mengurangi udara liar yang masuk dan meningkatkan konsistensi hasil pembakaran.
Kata Kunci : Penghemat energi vertikal (PEV), distribusi energi, tungku bara api, efisiensi panas

## Abstract
This  research  aims  to  evaluate  energy  distribution  in  vertical  energy  saving  devices  in  order  to improve patented products. The method used includes measuring air flow speed,  temperature and enthalpy  at  several  points  using  an  anemometer  and  digital  thermometer.  The  fuel  used  is firewood, and the tool is tested with the help of an exhaust fan to draw in combustion gases. The test results show that the heat from the coal stove can be used to dry commodities placed on the shelves above, resulting in energy savings. The average speed of air flow at the exhaust site is 610 m/s, while the average outside air temperature is 285°C and the average exhaust air temperature is 591.4°C. Data analysis shows that the enthalpy values from the kiln to the disposal are irregular due to the inconsistent quality of the charcoal. Apart from that, there is wild air coming in through doors that are not tight enough. The conclusion of this research is that the use of vertical energy saving devices can save heat from coal stoves by utilizing this heat for drying other commodities. However,  improvements  need  to  be  made  to  the  tool  design  to  reduce  stray  air  entering  and increase the consistency of combustion results.
Keywords : Vertical energy saver, energy distribution, ember furnace, thermal efficiency

## 1 PENDAHULUAN
Dengan  meningkatnya  taraf  hidup  dan  pertambahan penduduk  yang  cepat  berkembang,  Indonesia memerlukan  teknik  yang  jitu  untuk  memenuhi kebutuhan  sehari-hari  penduduknya.  Salah  satu teknik  yang  sangat  penting  untuk  menunjang kegiatan  ekonomi  dan  aktivitas  manusia  adalah teknik  pembakaran.Kayu  bakar  merupakan  sumber energi  penting  untuk  memasak  baik  untuk  rumah tangga  maupun  industri  rumah  tangga  di  wilayah pedesaan.  Hasil  studi  RWEDP (Regional  Wood Energy  Development  Progamme) menunjukkan
bahwa  pertumbuhan  ekonomi  di  kawasan  Asia Tenggara  tidak  menurunkan  konsumsi  kayu  bakar penduduk bahkan cenderung meningkatkan. Meskipun  kebijakan  konversi  gas  telah  menyentuh wilayah  pedesaan,  fakta  menunjukkan  bahwa penggunaan kayu bakar tetap tinggi[1].
Dari  hasil  penelitian  sebelumnya,  bahan bakar yang paling banyak digunakan  adalah  kayu  bakar  dengan persentase  sebesar  82,5%  dan  bahan  bakar  yang paling  sedikit  digunakan  adalah  gas  dengan persentase  sebesar  7,5%.  Kayu  bakar  menempati posisi  tertinggi  karena  mudah  didapatkan,  murah, dan  lebih  irit,  membuat  sebagian  besar  masyarakat
menggunakan  kayu  bakar  untuk  memasak.  Selain itu, mahalnya harga bahan bakar minyak tanah serta masih  takutnya  masyarakat  menggunakan  gas mengingat  banyak  terjadi  kasus  meledaknya  gas yang  digunakan  pada  saat  memasak  merupakan salah  satu  faktor  yang  menyebabkan  masyarakat memilih menggunakan kayu bakar[2].
Kemplang  khas  Palembang  adalah  salah  satu makanan  yang  diolah  dengan  teknik  pembakaran atau  pemanggangan.  Permasalahan  yang  sering terjadi di masyarakat setempat adalah biasanya pada saat  memanggang  kemplang,  akan  menimbulkan dampak  seperti  gas  buang  dan  penggunaan  kayu bakar  yang  kurang  efektif  sehingga  mengakibatkan waktu  dan  tenaga  pada  saat  pengerjaan  juga  kurang efisien [3].
Penghemat  energi  vertikal  ( verticalenergy  saver ) merupakan alat yang berguna untuk  mengefektifkan dan mengefisienkan penggunaan panas yang berasal dari  tungku  pemanggang  terbuka.  Alat  ini  bekerja dengan  bantuan  kipas  angin  hisap  ( induced  draft fan )  yang  terletak  pada  bagian  paling  atas  alat. Dengan  alat  ini,  tungku  bara  api  diletakkan  pada bagian  bawah  alat,  sementara  pada  bagian  paling atas  terdapat  sebuah exhaustfan yang  berfungsi untuk menarik semua gas hasil pembakaran, beserta asap dan partikulat yang dihasilkan dari tungku bara api,  serta  membuangnya  keluar  kearah  yang dianggap aman. Diatas tungku bara api, terdapat dua tingkat  singgang  yang  berguna  untuk  menempatkan barang-barang yang hendak dikeringkan. Panas yang digunakan untuk pengeringan ini adalah panas yang berasal dari tungku bara api, sehingga panas tersebut tidak  terbuang  begitu  saja  ke  atmosfer,  tetapi dimanfaatkan  terlebih  dahulu  untuk  pengeringan komoditas lain. Pada titik inilah terjadi penghematan,  dimana  panas  dari  tungku  bara  api tidak untuk memanggang kemplang saja, tetapi juga untuk  pengeringan  komoditas  yang  ada  diatasnya. Jadi,  dilakukan  ekonomisasi  terhadap  panas  yang dihasilkan dari tungku bara api[4].
Kayu  bakar  atau  arang  menghasilkan  energi, dibutuhkan  banyak  kayu  bakar  atau  arang  untuk digunakan sebagai bahan bakar pada alat ini. Energi dari  kayu  bakar  atau  arang  tersebut  jika  digunakan terus-menerus  lama-kelamaan  akan  habis  dan  tidak bisa digunakan lagi. Dengan penggunaan kayu bakar atau  arang  yang  lebih  sedikit,  akan  lebih menguntungkan  untuk  para  pedagang  kemplang, untuk lebih menghasilkan kemplang panggang yang banyak  dan  menghemat  bahan  kayu  bakar  atau arang.  Dalam  penggunaan  alat  penghemat  energi vertikal  (PEV)  maka  perlu  dilakukan  evaluasi terhadap alat penghemat energi vertikal (PEV) yaitu dengan  cara  memakai  panas  dari  udara  buang  yang telah  dipakai,  dimasukkan  kembali  kedalam  bagian kompor  alat  tersebut  sehingga  terjadi  efisiensi penggunaan kayu bakar [5].

## 2 METODOLOGI
Proses  penelitian  dilakukan  sesuai  tahap-tahap  pada diagram  alir  penelitian  yang  ditunjukkan  pada Gambar 1.

## Gambar 1 Diagram Alir Penelitian

## Alat dan Bahan
Pada  penelitian  ini  alat  dan  bahan  yang  digunakan adalah sebagai berikut:
1. Anemometer Digital Alat ini digunakan untuk menghitung debit aliran udara  yang  keluar  dari  alat  penghemat  energi vertical (PEV).
2. Termometer Digital Alat  ini  digunakan  untuk  menghitung  volume udara  yang  keluar  dari  alat  penghemat  energi vertical (PEV).
3. Kayu Bakar Kayu  bakar  menjadi  bahan  bakar  yang  akan digunakan dalam pengujian.
4. Kemplang Sebagai  bahan  uji  yang  akan  digunakan  dalam pengujian.
5. Exhaust Fan Sebagai alat untuk menghisap udara keluar.
6. Alkan Sebagai cover dari alat penghemat energi vertikal (PEV).
7. Alumunium Siku Sebagai kerangka alat penghemat energi vertikal (PEV).
8. Baja Strip Sebagai kerangka alat penghemat energi vertikal (PEV).
9. Cat Menie Untuk melindungi besi dari karat.
10. Kayu
Untuk  tempat  berdirinya  alat  penghemat  energi vertikal(PEV).

## Perangkat Uji
Perangkat  uji  yang  digunakan  dalam  penelitian ditunjukkan pada Gambar 2.
Gambar 2 Bagian-Bagian Alat
Keterangan:
1. Kompor
2. Tempat panggangan
3. Tempat panggangan lain
4. Tungku bara api
5. Exhaust fan
6. Penutup

## Studi Literatur
Pada  tahapan  ini,  dilakukan  dengan  mempelajari teori  dan  membahas  hal  yang  dibutuhkan  untuk mengerjakan  penelitian.Selain  itu,  juga  melakukan pengambilan data melalui buku dan internet.

## Prosedur Pengujian
Prosedur  pengujian  dalam  penelitian  ini  adalah sebagai berikut:
1. Nyalakan  alat  penghemat  energi  vertikal  (PEV). Saat  alat  penghemat  energi  vertikal  (PEV) dinyalakan, maka exhaust fan yang terdapat pada bagian atas alat menyala.
2. Saat exhaust  fan menyala,  udara  akan  dihisap melalui  bagian  bawah  alat,  yaitu  bagian  kompor untuk  pembakaran  yang  diisi  bahan  bakar  kayu bakar  atau  arang.Suhu  udara  yang  masuk  akan naik  karena  suhu  tinggi  dari  bahan  bakar  yang menyala.
3. Udara  dengan  suhu  tinggi  tersebut  akan  naik karena exhaust  fan dan  akan  memanggang kemplang dan bahan lain yang berada diatasnya.
4. Kemudian,  data  yang  didapatkan  dari  pengujian akan dibuat perbandingan.

## 3 HASIL DAN PEMBAHASAN

## Data Hasil Pengujian Alat
Alat uji yang digunakan dalam penelitian ditunjukkan pada Gambar 3, 4, dan 5.
Gambar 3 Alat Penghemat Energi Vertikal (PEV)
Gambar 4 Alat Uji dalam 2D dan Ukurannya
Gambar 5 Alat Uji dalam 3D
Dapat  dilihat  dari  Gambar  4  didapat  ukuran-ukuran dari alat penghemat energi vertikal. Diameter lubang kipas 10 cm, tinggi alat 89 cm, dengan lebar 30 cm, untuk  mengukur  suhu  di  titik  tengah  pada  pintu pertama  dan  pintu  kedua,  maka  dibuatlah  2  lubang pada  titik  tengah  pintu  1  dan  pintu  2  pada  bagian belakang alat menggunakan paku di bagian belakang dengan  tinggi  lubang  pertama  adalah  53  cm  dari permukaan  alat  dan  jarak  diantara  lubang  pertama dan  kedua  adalah  24  cm,  tinggi  kaca  13  cm,  tinggi tungku  bara  api  29  cm,  tinggi  pada  tempat panggangan  pertama  dan  kedua  adalah  24  cm.
Didapat luas permukaan lubang kipas menggunakan rumus luas lingkaran pada Persamaan 1.
A = 𝜋 r 2 (1)
= 3,14x5 2 = 78,5 cm 2
Dapat  dilihat  dari  literaturr  bahwa  nilai  massa  jenis udara ( 𝜌 ) adalah 1,2 kg/m 3 , dan nilai konstanta udara pada  tekanan  konstan  (C p )  adalah  0,24.  Untuk  titik perhitungan  kecepatan  aliran  udara  pada  tempat pembuangan  yang  dilakukan  pada  penelitian ditunjukkan pada Gambar 6.
Gambar 6 Titik Perhitungan Kecepatan Aliran
Udara pada Tempat Pembuangan
Setelah  melaksanakan  pengujian,  didapat  data-data yang  akan  dianalisis  dan  dibahas.  Pengukuran kecepatan  aliran  udara  dilakukan  menggunakan anemometer.  Nilai  kecepatan  aliran  udara  pada tempat pembuangan udara ditunjukkan pada Tabel 1.
Tabel 1. Kecepatan  Aliran  Udara  pada  Tempat Pembuangan
Kecepatan Pada Pembuangan Udara (v air )
Titik 1 Titik 2 Titik 3 Titik 4  Titik 5 6,4 5,8 6,8 5,7 6,1 6,2 5,9 6,7 5,6 5,9 6,2 5,8 6,6 5,9 6,3 6,2 6,0 6,7 5,7 6,3 6,1 5,8 6,5 5,7 6,0 6,22 5,86 6,66 5,72 6,12 AvgVair = m/s
Dari  hasil  Tabel1,  nilai  rata-rata  kecepatan  aliran udara pada 5 titik dengan nilai rata-rata sebesar 6,10 m/s.  Hasil  data  pengukuran  pada  penelitian ditunjukkan pada Tabel 2 s/d 5.
Tabel 2. Nilai Temperatur Udara Luar

## Temperatur Udara Luar
28,6°C
28,7°C 28,5°C 28,4°C 28,3°C
Avg 28,5°C
Dari  hasil  yang  terdapat  pada  Tabel  2,  perhitungan temperatur  udara  dilakukan  5  kali  dan  didapat  nilai rata-rata temperatur udara sebesar 28,5°C (T atm ).
Tabel 3. Temperatur Udara 10 cm di Atas Bara Api

## Temperatur Arang 10 cm di Atas Bara Api
53,9°C
59,3°C
78,6°C
69,5°C 82,8°C
Avg 68,82°C
Dari  hasil  yang  terdapat  pada  Tabel  3,  perhitungan temperatur  udara  dilakukan  5  kali  dan  didapat  nilai rata-rata Temperatur udara sekitar dengan nilai rata- rata 68,82°C.

## Tabel 4. Nilai  Temperatur  pada  Pembuangan Udara

## Temperatur Lubang Pembuangan Udara
61,2°C
56,7°C
58,4°C
59,6°C 59,8°C
Avg 59,14°C
Dari  hasil  yang  terdapat  pada  Tabel  4,  perhitungan temperatur  udara  dilakukan  5  kali  dan  didapat  nilai rata-rata sebesar 59,14°C.
Tabel 5. Nilai Temperatur pada Lubang Temperatur Lubang Titik 1 Titik 2 53,7°C 66,8°C 53,2°C 74,1°C 56,1°C 74,8°C 71,1°C 68,7°C 62,7°C 63,9°C Avg 53,36°C Avg 69,66°C
Dapat dilihat pada Gambar 7 tampak belakang pada alat  penghemat  energi  vertikal  yang  telah  dilubangi paku  di  dua  titik  yang  berbeda,  dan  pada  Tabel  5 perhitungan  temperatur  udara  dilakukan  5  kali  pada tiap  lubang  dan  didapat  nilai  rata-rata  Temperatur udara pada temperatur lubang 1 sebesar 53,36°C dan pada lubang 2 sebesar 69,66°C.

## Analisis Data dan Pembahasan
Dari data yang sudah didapat, dibuatlah Gambar 8.
Gambar 8 Kecepatan Udara, Suhu, dan Nilai Entalpipada Setiap Titik
Pada Gambar 8 menjelaskan bahwa:
1. Pada tempat udara masuk atau tempat pembakaran  dengan  nilai  kecepatan  aliran  udara sebesar  0,057  cm/s,  dengan  suhu  yang  diukur pada  15  cm  diatas  bara  api  dengan  nilai  sebesar 69,66°C,  dan  luas  lubang  udara  masuk  yaitu sebesar  840  cm 2 ,  maka  didapatkan  nilai  entalpi sebesar 0,5559 g°C/s.
2. Pada titik ke dua atau pada tutup ke dua dengan nilai  kecepatan  aliran  udara  sebesar  0,053  cm/s, dengan  suhu  yang  diukur  pada  lubang  bawah yang telah dilubangi oleh paku 27 cm diatas bara api dengan  nilai sebesar 69,66°C, dan luas tutup
kedua  sebesar  900  cm 2 ,  maka  didapatkan  nilai entalpi sebesar 0,5654 g°C/s.
3. Pada titik ke satu atau pada tutup ke satu dengan nilai kecepatan aliran udara sebesar 0,0053 cm/s, dengan  suhu  yang  diukur  pada  lubang  atas  yang telah  dilubangi  oleh  paku  41  cm  diatas  bara  api dengan  nilai  sebesar  53,36°C,  dan  luas  pada tutup pertama sebesar 900 cm 2 , maka didapatkan nilai entalpi sebesar 0,3415 g°C/s.
4. Pada  lubang  kipas  untuk  pembuangan  udara dengan  nilai  kecepatan  aliran  udara  rata-rata sebesar 610 cm/s, dengan suhu yang diukur pada lima titik di area pembuangan udara dengan nilai rata- rata sebesar 59,14 °C, dan luas pada lubang pembuangan  udara  atau  lubang  kipas  yaitu sebesar  78,5  cm 2 ,  maka  didapatkan  nilai  entalpi sebesar 422,55 g °C /s
Perbedaan Prototype terhadap Prototype (Vesa-1)
Perbedaan antara prototype terhadap prototype versi (Vesa-1)  dapat  dilihat  melalui  perbandingan  ukuran dan  nilai  entalpi  antara  alat  lama  dengan  alat  yang baru. Tabel perbandingan tersebut ditunjukkan pada Tabel 6 dan 7.
Tabel 6. Perbandingan Ukuran Alat Lama dan Alat Baru Perbandingan Ukuran Alat Lama Alat Baru Luas Tungku 56,716 cm 2 840 cm 2 Pintu 1 st Shelf 300 cm 2 900 cm 2 Pintu 2 nd Shelf 300 cm 2 900 cm 2 Exhaust Fan 94,09 cm 2 78,5 cm 2 Tabel 7. Perbandingan Nilai Entalpi Alat Lama dan Alat Baru
Perbandingan Entalpi Alat Lama Alat Baru Tungku Bara Api 0,00375 g °C /s 0,5559 g °C /s Pintu 1 st Shelf 0,1884 g °C /s 0,5654 g °C /s Pintu 2 nd Shelf 0,1884 g °C /s 0,3415 g °C /s Exhaust Fan 506,57 g °C /s 422,552 g °C /s

## 4 KESIMPULAN
Setelah  dilakukan  analisis  pengujian  untuk  evaluasi distribusi energi pada alat penghemat energi vertikal dengan  luas  lubang  udara  masuk  sebesar  840  cm 2 , luas tutup pertama dan tutup kedua sebesar 900 cm 2 , dan  luas  pembuangan  udara  sebesar  78,5  cm 2 , didapat kesimpulan sebagai berikut:
1. Panas  yang  berasal  daritungku  bara  api  dapat dimanfaatkan  untuk  mengeringkan  komoditi
yang  ada  pada  rak  diatasnya,  sehingga  terjadi penghematan.
2. Data pengujian menunjukkan bahwa nilai entalpi dari  tempat  pembakaran  sampai  ke  tempat pembuangan tidak teratur atau naik turun karena kualitas  arang  yang  dibakar  tidak  sama  antara satu dengan yang lainnya.
3. Data  yang  didapat  tidak  bisa  konstan  karena jumlah arang yang terbakar tidak konstan.
4. Terdapat  udara  masuk  yang  berlangsung  secara liar  kedalam  alat  penghemat  energi  vertikal (APEV)  yang  berasal  dari  pintu  yang  kurang rapat.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Terima  kasih  kepada  seluruh Dosen  Jurusan  Teknik Mesin beserta jajarannya. Terimakasih kepada orang tuaserta  keluarga  yang  selalu  mendukung  dan mendoakan sehingga penelitian ini dapat diselesaikan.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  H.  Dwiprabowo,  “Kajian  Kebijakan  Kayu Bakar  sebagai  Sumber  Energi  di  Pedesaan
Pulau  Jawa,” J.  Anal.  Kebijak.  Kehutan. ,  Vol.
7, Pp. 1–11, Apr. 2010, Doi: 10.20886/Jakk.2010.7.1.1-11.
[2]  H.  .  Dkk  Ashari,  “The  Level  Of  Firewood Comsumption  Of  Forest  Communities  In  The Pusuk  Lestari  Village  Batu  Layar  Districts West Lombok Regency,” P. 11, 2013.
[3]  D.  Dasir,  D.  I.  Asiati,  E.  Yuniarti,  And  S. Suyatno,  “Penerapan  Ipteks  Produk  Kemplang
Panggang Berkalsium Di Umkm Ibu Permayanti  Desa  Pantai,” Altifani  Int.  J. Community  Engagem. ,  Vol.  1,  No.  1,  Pp.  23– 30, 2020, Doi: 10.32502/Altifani.V1i1.3007.
[4]  D. Darmawi,  “Evaluasi  Kualitatif  Alat Penghemat  Energi  Vertikal  Bagi  Usaha  Kecil Mikro  Di  Desa  Tanjung  Gelam  Kabupaten Ogan  Komering  Ilir,”  No.  November,  P.  4,
2020.
[5]  D.  Darmawi,  Q.  Hadi,  Ellyanie,  And  I.  Bizzy, “Analisis Aliran Udara Alat Penghemat Energi Vertikal  Generasi  Kedua  Untuk  Masyarakat Tebing Gerinting Kecamatan Indralaya Selatan
Kabupaten Ogan Ilir,” J. Rekayasa Mesin , Vol. 21, No. 2, Pp. 75–78, 2021, Doi: 10.36706/Jrm.V21i2.156.