## Jurnal Asiimetrik: Jurnal Ilmiah Rekayasa Dan Inovasi
Terakreditasi “ Peringkat 4” oleh Kemenristek/BRIN, Nomor SK: 200/M/KPT/2020 Volume 4 Nomor 1 Tahun 2022, Januari 2022, Halaman 1-12 Website : http://journal.univpancasila.ac.id/index.php/asiimetrik/
Perancangan Burner untuk Reaktor Pirolisis Kapasitas 15 kg dengan Bahan Bakar Refuse Derived Fuel (RDF) dan Gas
Design Burner for Pyrolisis Reactor Capacity 15 kg using Refuse Derived Fuel (RDF) and Gas
Muhammad Jamaluddin, Eka Maulana  dan Eddy Djatmiko Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Pancasila, 12640, Jakarta, Indonesia

## Informasi artikel
Diterima: 26/10/2021 Direvisi: 30/11/2021 Disetujui: 01/12/2021

## Abstract
This research has several problem formulations, namely how the design stages and what are the main parameters of the burner design for pyrolysis reactors with Refuse Derived Fuel (RDF) and gas fuel. Therefore, the purpose of this research is to produce a burner design for a pyrolysis reactor with Refuse Derived Fuel (RDF) and gas fuel. Burner is a tool that is used to react properly between the fuel and the oxidizing agent, so that the combustion process can occur. The use of a  burner can also save fuel used during the combustion process. In this study, the design method used is the Pahl & Beitz method. There are 3 design variants where variant 1 gets a weighting result (2.9), variant 2 (3.7), and variant 3 (3.06). Based on the results of the weighting of the three variants, variant 3  becomes  the  chosen  design which will  then  be carried out  with detailed design  and design analysis. From the analysis of the strength of the frame, the safety factor value is 1,031 × 10 −3 while the calorific value needed to burn Low Density Polyethylene (LDPE) plastic in the pyrolysis reactor is 9.3138 kJ/s.
Keywords: burner , method Pahl & Beitz , safety factor, heating value.

## Abstrak
Penelitian  ini  mempunyai  beberapa  rumusan  masalah,  yaitu  bagaimana  tahapan perancangannya  dan  apa  saja  parameter  utama  dari  rancangan burner untuk  reaktor pirolisis dengan bahan bakar Refuse Derived Fuel (RDF) dan gas. Oleh karena itu, tujuan penelitian ini yaitu menghasilkan rancangan burner untuk reaktor pirolisis dengan bahan bakar Refuse Derived Fuel (RDF) dan gas. Burner merupakan alat yang digunakan untuk mereaksikan  secara  baik  antara  bahan  bakar  dengan  oksidator,  sehingga  dapat  terjadi proses pembakaran. Penggunaan burner juga dapat menghemat bahan bakar yang dipakai pada saat proses pembakaran. Pada penelitian ini, metode perancangan yang digunakan yaitu metode Pahl & Beitz. Didapatkan 3 varian desain yang mana varian 1 mendapatkan hasil pembobotan (2,9), varian 2 (3,7), dan varian 3 (3,06). Berdasarkan hasil pembobotan ketiga varian tersebut, varian 3 menjadi desain terpilih yang selanjutnya akan dilakukan perancangan detail dan analisa desain. Dari hasil analisa kekuatan rangka diperoleh nilai faktor keamanan sebesar 1,031 × 10 −3 sedangkan untuk nilai kalor yang dibutuhkan untuk membakar plastik jenis Low Density Polyethylene (LDPE) pada reaktor pirolisis sebesar 9,3138 kJ/s .
Kata Kunci: burner , metode Pahl & Beitz, faktor keamanan, nilai kalor.
 Penulis Korespondensi. Tel: -; Handphone: +62 813 1519 0664 email: ekamaulana@univpancasila.ac.id
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License

## 1. PENDAHULUAN
Di  zaman  sekarang  ini,  sampah  plastik menjadi  permasalahan  yang  cukup  serius terhadap lingkungan karena jumlah sampah yang terus  bertambah  dari  hari  ke  hari.  Penambahan jumlah  sampah  yang  terus  meningkat  ini menimbulkan dampak negatif bagi lingkungan dan masyarakat,  diantaranya  munculnya  zat  kimia yang dapat mencemari tanah, sehingga berkurang tingkat manfaat dan kesuburannya dan menimbulkan  aroma  tak  sedap.  Pada  saat  ini, solusi  untuk  mengurangi  sampah  plastik  yang banyak  dilakukan  yaitu  dengan  membakarnya. Cara  tersebut  memang  akan  mengurangi  jumlah sampah  plastik  tetapi  akan  menimbulkan permasalahan baru, yaitu pencemaran udara dan emisi  gas  beracun Hydro  Chloric  Acid (HCI), Hidrogen  Cyanide (HCN),  dan  Nitrogen  Oksida (Nox)  yang  dapat  mengganggu  kesehatan masyarakat (Syamsiro,  dkk.  2016) .  Ada  berbagai cara untuk mengatasi masalah sampah plastik ini, salah  satunya  dengan  mengubah  sampah  plastik menjadi  Bahan  Bakar  Minyak  (BBM)  dengan metode pirolisis.
Pirolisis merupakan dekomposisi suatu bahan pada suhu tinggi tanpa atau sedikit udara. Produk utama yang dihasilkan dari pirolisis adalah arang, minyak,  dan  gas.  Dalam  proses  pirolisis  perlu adanya  pembakaran,  sehingga  material  mentah (plastik)  dapat  mencair  dan  menjadi  uap kemudian didinginkan dengan kondensor, sehingga  menghasilkan  Bahan  Bakar  Minyak Minyak  (BBM)  seperti  pada Gambar  1 (Wahyudi, dkk. 2018)
Gambar 1. Skema proses pirolisis (Wahyudi, dkk. 2018)
Alat yang digunakan untuk membakar plastik yaitu burner . Burner merupakan  alat  yang digunakan untuk mereaksikan secara baik antara bahan  bakar  dengan  oksidator,  sehingga  dapat terjadi  proses  pembakaran.  Burner  merupakan komponen  yang  dapat  menghemat  bahan  bakar yang  dipakai  pada  saat  proses  pembakaran.  Ada banyak  faktor  yang  dapat  mempengaruhi performa burner seperti  bahan  bakar  yang dipakai,  bentuk head  burner sebagai  tempat keluarnya  api,  material  yang  digunakan,  serta pipa penghubung antara bahan bakar dengan head burner.  Bahan  bakar  yang  banyak  dipakai  untuk burner, yaitu  Liquefied  Petroleum  Gas (LPG) karena  memiliki  beberapa  keunggulan  seperti mudah  pembakarannya,  nilai  kalor  tinggi,  dan ramah  lingkungan.  Selain  LPG, Refuse  Derived Fuel (RDF)  juga  telah  banyak  digunakan  untuk burner  karena  memiliki  beberapa  keunggulan, yaitu  heating  value  yang  tinggi,  kemudahan disimpan,  ditangani,  ditransformasikan,  semakin sedikit emisi polutan yang dihasilkan (Rafli, dkk. 2017) . Burner menurut tipe pencampurannya dapat dibagi menjadi:
1. Premixed Burner
Pencampuran  antara  bahan  bakar  dan oksidator  pada burner tipe  ini  dilakukan sebelum dipantik. Burner tipe ini menghasilkan api  yang  lebih  pendek  dan  intens  jika dibandingkan dengan pembakaran difusi (lihat Gambar  2 ).  Kerugian burner tipe  ini  yaitu besarnya kadar emisi gas buang Nox. Oksidator yang  biasa  digunakan  pada burner ini  adalah udara (Kahardiansyah dan Sudarmanta 2017) .
Gambar 2. Premixed burner (Kahardiansyah dan Sudarmanta, 2017)
Gambar 3. Diffusion-mixed burner (Saefudin, dkk. 2018)
2. Diffusion-Mixed Burner
Pada burner tipe ini, pencampuran bahan bakar  dan  oksidator  dilakukan  setelah keduanya dipantik (lihat Gambar 3 ). Keuntungan  dari burner ini  adalah  api  yang lebih  panjang  dan  temperatur  api  seragam. Jika  oksidator  yang  digunakan  oksigen  murni maka  penggunaan burner tipe  ini  untuk menghindari percikan balik (flashback)
(Saefudin, dkk. 2018) .
3. Partially Premixed Burner
Burner tipe  ini  merupakan  gabungan antara premixed dan diffusion-mixed burner . Pada  bagian  depan burner ,  ada  sebagian oksidator  dan  bahan  bakar  yang  telah  ada dicampur  terlebih  dahulu  sedangkan  pada ujung burner (ketika  akan  dipantik)  ada saluran  suplai  oksidator  dan  bahan  bakar seperti yang terlihat pada Gambar 4 (Saefudin, dkk. 2018) .
Gambar 4. Partially premixed burner (Saefudin, dkk. 2018)
4. Staged Burner Burner
ini mempunyai banyak
tahap/tingkat pencampuran antara udara dan bahan  bakar. Gambar  5 menunjukan,  bahwa burner ini  bertujuan  untuk  mengontrol perpindahan  panas,  membuat  api  menjadi lebih panjang, dan mengurangi emisi gas buang seperti Nox (Saefudin, dkk. 2018) .
Gambar 5. Staged burner (Saefudin, dkk. 2018)
Berdasarkan  studi  lapangan  yang  telah dilakukan  di  Laboratorium  Mesin  Universitas Pancasila  ditemukan  beberapa  permasalahan pada burner yang  telah  ada,  yaitu  pemakaian bahan bakar yang boros, waktu yang   dibutuhkan
untuk memanaskan reaktor pirolisis cukup lama, dalam  proses  penggunaannya  masih  terpisah antara burner  RDF dengan burner bahan  bakar gas, dan proses pemanasan RDF dilakukan di luar burner karena  bentuk burner yang  tidak memungkinkan untuk melakukan pemanasan RDF di  dalam body  burner. Gambar  6 menampilkan burner yang ada saat ini.
Gambar 6. Burner (a) Burner gas; (b) Burner RDF
Oleh karena itu, tujuan penelitian ini, yaitu menghasilkan  rancangan burner yang  dapat melakukan pembakaran RDF di dalam body burner agar lebih mudah dalam proses pengoperasiannya, desain valve (katup)  yang  dilengkapi  dengan spuyer  diameter  5  mm  bertujuan  agar  bahan bakar gas yang digunakan lebih irit karena bahan bakar  gas  keluar  melalui  lubang spuyer ,  desain head burner yang memiliki banyak lubang disertai diameter  lubang  yang  lumayan  besar  membuat perpindahan  panas  lebih  cepat  dan  api  yang dihasilkan  lebih  besar.  Selain  itu,  mendapatkan parameter  perancangan,  yaitu  kekuatan  rangka burner ,  kalor  yang  dibutuhkan  untuk  membakar plastik di dalam reaktor pirolisis, dan perhitungan proses manufakturnya.

## 2. METODOLOGI
Penelitian  ini  dilakukan  dari  tanggal  5 Oktober  2020  sampai  30  Januari  2021.  Metode perancangan yang digunakan yaitu Metode Pahl & Beitz. Dalam suatu perancangan diperlukan suatu urutan atau alur pembuatan pengerjaan yang akan dilakukan  kedepannya  bertujuan  agar  proses perancangan dapat terstruktur dan mudah dalam memecahkan masalah pada saat perancangannya. Berikut merupakan diagram alir penelitian ini:
Gambar 7. Diagram alir penelitian

## Berikut ini penjelasan dari diagram alir pada
Gambar 7 :
1. Identifikasi Masalah Identifikasi  masalah  bertujuan  untuk mendapatkan  data  terkait  kelebihan  dan kekurangan  dari  perancangan  alat  yang  telah ada,  serta  mendapatkan  informasi  dari konsumen terkait perancangan alat yang sesuai kebutuhan  agar  hasil  perancangan  lebih  baik dari sebelumnya dan sesuai dengan kebutuhan konsumen.
2. Perumusan Masalah Perumusan  masalah  dilakukan  untuk menentukan pokok permasalahan yang ada di latar  belakang  yang  nantinya  akan  dibahas pada penelitian.
3. Studi Literatur dan Studi Lapangan Studi  literatur  dilakukan  untuk  mencari referensi  terkait  dengan  teori-teori  yang berhubungan  dengan  pembahasan  penelitian dan  kasus  permasalahan  dari  alat  yang  sudah ada.  Sumber  referensi  dapat  berupa  jurnal, buku, paten, dan lain-lain.
Studi lapangan dilakukan dengan mengamati  langsung  alat  yang  sudah  ada  di suatu  tempat,  yaitu  Laboratorium  Mesin Universitas Pancasila untuk melihat cara kerja
burner dan performa burner dalam memanaskan reaktor pirolisis.
4. Metode Perancangan Pahl & Beitz Di  dalam  metode  perancangan  Pahl  & Beitz terdiri dari 4 tahapan yang di dalamnya terdapat  beberapa  sub  tahapan.  Berikut adalah  keempat  tahapan  dari  metode  ini (Maulana, dkk. 2021) :
a. Penjelasan tugas dan perancangan
b. Perancangan  konsep  produk (conceptual design)
c. Perancangan  bentuk  produk (embodiment design)
d. Perancangan detail (detail design)
5. Detail Desain
Pada tahap ini, desain yang terpilih sudah dalam  bentuk  3  D.  Kemudian,  desain  akan diberikan detail desain seperti dimensi, bill of material , toleransi, dan sebagainya.
6. Analisa Desain
Pada  tahap  ini,  akan  dilakukan  analisa terhadap  desain  yang  terpilih  menggunakan software Solidworks. Data-data yang didapatkan  dari  analisa  desain  ini  akan dijadikan  sebagai  tolok  ukur  desain  berfungsi baik atau tidak.
7. Gambar Kerja Gambar kerja merupakan sebuah gambar teknik yang dihasilkan dari desain terpilih yang berfungsi  sebagai  petunjuk  dalam  proses pembuatannya.
Berikut ini penjelasan dari 4 tahapan metode perancangan  Pahl  &  Beitz  pada  perancangan burner untuk reaktor pirolisis dengan bahan bakar Refuse Derived Fuel (RDF) dan gas.

## 2.1. Perencanaan dan Penjelasan Tugas
Pada  tahap  ini,  akan  dibahas  mengenai kriteria  rancangan burner untuk reaktor  pirolisis dengan  bahan  bakar Refuse  Derived  Fuel  (RDF) dan gas.
1. Identifikasi Kebutuhan Tahap ini dilakukan untuk mendapatkan data  mengenai  rancangan burner untuk reaktor pirolisis dengan bahan bakar RDF dan gas yang sesuai dengan kebutuhan konsumen. Metode  yang  digunakan  yaitu  dengan membuat form kuisioner yang akan dibagikan kepada pihak   atau   perseorangan   yang
akan dibagikan kepada pihak atau perseorangan  yang  biasa  menggunakan  atau yang membutuhkan burner tersebut nantinya.  Hasil  kuisioner  akan  digunakan sebagai informasi dalam proses perancangan alat agar dapat menghasilkan rancangan yang lebih baik lagi.
Berdasarkan  hasil  kuisioner  yang  sudah diisi 30 responden, maka didapat kebutuhan dari  perancangan burner untuk  reaktor pirolisis  dengan  bahan  bakar RDF dan  gas seperti Tabel 1 .
Tabel 1. Kebutuhan perancangan burner untuk reaktor pirolisis No Pertanyaan Kebutuhan Tingkat Kepentingan 1 Bahan  bakar  yang digunakan hemat
2 Efisiensi waktu yang dibutuhkan untuk
memanaskan reaktor 3 Perawatan dan perbaikan  mudah  & murah
4 Alat mudah dioperasikan 5 Aman saat
dioperasikan

## 2. Demand and Wishes
Tahap  selanjutnya,  menyiapkan  daftar spesifikasi dengan membedakan persyaratan sebagai  keharusan (demand) atau  sebagai keinginan (wishes) . Demand merupakan persyaratan  yang  harus  dipenuhi  dalam segala  kondisi  yang  artinya  apabila  tidak dipenuhi maka solusi yang akan dicapai tidak akan diterima, sedangkan wishes merupakan persyaratan  yang  diinginkan  pada  sebuah proses perancangan
dan ketika
memungkinkan  dapat  di  masukkan  melalui pertimbangan.  Berikut  pada Tabel  2 menampilkan demand and wishes
berdasarkan  kebutuhan  perancangan burner untuk reaktor pirolisis sesuai dengan metode Pahl & Beitz.
Tabel 2. Daftar persyaratan untuk perancangan burner No Aspek D/W 1 Geometri • Kontruksi yang kokoh dan kuat
• Dimensi yang proporsional
D
D 2 Kinematika • Burner mudah dioperasikan D 3 Material • Mudah  didapatkan  di pasaran D
4 Manufaktur • Proses  pembuatan  alat cepat W 5 Perawatan • Mudah dalam proses pembersihan komponen • Biaya  perawatan  relatif murah
D D
6 Aplikasi
• Umur  pemakaian  relatif murah • Efisiensi waktu yang dibutuhkan dalam memanaskan reaktor • Bahan bakar yang digunakan hemat D W W 7 Biaya • Biaya produksi murah W

## Keterangan:
D : Demand      W : Wishes

## 2.2. Perancangan Konsep Produk
Tahapan  selanjutnya,  setelah  menentukan identifikasi kebutuhan yaitu perencanaan konsep produk. Tahapan ini akan menjabarkan mengenai diagram fungsi perancangan burner untuk reaktor pirolisis dengan bahan bakar Refuse Derived Fuel (RDF) dan  gas.  Diagram  fungsi  bertujuan  untuk mendapatkan input dan output dari perancangan alat  yang  akan  dibuat  dan  mengetahui  prinsip kerja dari alat tersebut. Gambar 8 menunjukkan diagram  fungsi  dari  perancangan burner untuk reaktor pirolisis dengan bahan bakar RDF dan gas.
Gambar 8. Diagram fungsi
Berdasarkan Gambar  8 ,  energi input yang digunakan  yaitu Refuse  Derived  Fuel (RDF) dan Liquefied  Petroleum  Gas (LPG) .  Adapun  proses hingga  bisa  menghasilkan  energi output yang berupa  api,  yaitu  pertama RDF di  masukkan  ke dalam hopper menuju burner body , kemudian di dalam  burner body,  RDF akan  dibakar menggunakan bahan bakar LPG yang berasal dari saluran  penghubung,  setelah RDF terbakar kemudian blower dinyalakan untuk memperbesar tekanan  api  yang  akan  digunakan  untuk memanaskan reaktor.
1. Morphology Chart Morphology chart berisi elemen-
elemen,  komponen,  atau  sub  solusi  yang lengkap yang dapat dikombinasikan.
Morphology chart bertujuan  untuk mendapatkan  varian-varian  dari  komponen yang  telah  dibuat  dan  dikombinasikan. Berikut  ini  hasil  dari morphology  chart perancangan burner untuk  reaktor  pirolisis dengan  bahan  bakar Refuse  Derived  Fuel (RDF) dan gas. Varian dari konsep desain yang dihasilkan dari morphology chart dilihat pada Gambar 9, Gambar 10 dan Gambar 11.
Gambar 9. Varian 1
Gambar 10. Varian 2
Gambar 11. Varian 3
2. Pembobotan Varian Dari  ketiga  varian  tersebut,  salah satunya  akan  dipilih  untuk  dilanjutkan  ke tahap  perancangan  detail  berdasarkan  hasil pembobotan  varian.  Ada  beberapa  kriteria penilaian  varian,  yaitu  fungsi,  perawatan, manufaktur,  dan  efisiensi.  Untuk  skala penilaian  dari  masing-masing  kriteria,  yaitu berkisar  dari  1-4.  Dari  ke  tiga  varian tersebut,  varian  1  mendapatkan  nilai  (2,9), varian 2 mendapatkan nilai (2,7), dan varian 3 mendapatkan nilai (3,06). Varian 3 menjadi varian  terpilih  karena  mendapatkan  hasil pembobotan  tertinggi  dan  akan  dilanjutkan ke tahap perancangan detail.

## 2.3. Perancangan Detail
Setelah  terpilihnya  satu  varian  dari  hasil pembobotan  varian,  tahap  selanjutnya  yaitu perancangan detail.
Perancangan detail merupakan gambar keseluruhan komponen varian burner yang  terpilih. Software yang  digunakan untuk  menggambar,  yaitu  Solidworks  2018. Gambar 12 merupakan gambar detail desain dari varian 3.
Gambar 12. Detail desain terpilih
Tabel  3 menampilkan  keterangan  dari spesifikasi dari desain terpilih pada Gambar 12 .
Tabel 3. Spesifikasi dari desain terpilih No Nama Bagian Bahan 1 Rangka AISI 1045 2 Blower Alumunium 3 Hopper Plain Carbon Steel 4 Tutup Hopper Plain Carbon Steel 5 Gagang Tutup Hopper Plain Carbon Steel 6 Body Burner AISI 1345 7 Tutup Body Burner AISI 1345 8 Gagang Tutup Body Burner Plain Carbon Steel 9 Head Burner AISI 1345 10 Salurang Penghubung AISI 52045 11 Valve Stainless Steel

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil  dan  pembahasan  memuat  mengenai perhitungan  dan  analisis  simulasi  yang  dilakukan pada penelitian ini.

## 3.1. Perhitungan Perancangan
Berikut  ini  perhitungan-perhitungan  yang dilakukan pada perancangan burner untuk reaktor pirolisis dengan bahan bakar Refuse Derived Fuel (RDF) dan gas.
1. Perhitungan pemotongan rangka.
Pemotongan pada batang rangka dengan menggunakan  gerinda  potong  mengikuti acuan seperti Gambar 13
dengan
menggunakan  rumus  spesifikasi  sebagai berikut (Hidayat dan Prayogi, 2021) :
Gambar 13. Spesifikasi besi hollow
a. Mencari gerak makan radial gerinda:
Fr = ap (1 + k) (1) k = ap dw×lw G×ds×bs (2) Keterangan: ap :  Kedalaman penggerindaan yang   diinginkan k:  Kompensasi karena keausan batu  gerinda  dan  pengecilan diameter benda kerja Fr:  Gerak makan radial yang diatur pada mesin (mm/langkah) dw:  Diameter (mula) benda  kerja (mm)
lw:  Panjang benda kerja yang digerinda (mm) ds:  Diameter (mula) gerinda (mm) bs:   Lebar (aktif) gerinda (mm)
G:   Rasio penggerindaan
maka:
k = 30 mm × 3 mm
1 × 355 mm × 3 mm = 0,084 Fr = 0,05 (1 + 0,084)
= 0,0542 mm langkah
Nilai Fr tersebut untuk pemakanan satu kali mesin gerinda.
b. Untuk mencari putaran mesin gerinda:
n = POS×1000×60 π×d (3)
n = 63 m s × 1000 × 60 3,14 × 355 mm = 3593,5 rpm
Keterangan: POS:  Kecepatan keliling dalam (m/s)
n: Putaran mesin/menit (rpm)
d: Diameter gerinda (mm)
60:  Konversi menit ke detik
1000: Konversi satuan ke milimeter
c. Perhitungan gaya potong gerinda:
Ft = Esp×Z Vs (4)
Z = Fr  × bs × Vft (5) Keterangan: Vft:  Kecepatan makan tangensial (mm/s) Fr:   Gerak makan radial (mm/langkah) Esp: Energi penggerinda spesifik
(J/mm)
Z:   Kecepatan penghasil gram bs:   Lebar batu gerinda (mm)
Vs = 3,14 × d × n 60000 = 3,14 × 355 × 3593,5 60000 = 66,76 m/s Z    = 0,0542 × 355 × 66,76 = 1,284 mm 3 /s
Ft = 100 J mm 3 × 1,284 mm 3 s 66,76 m s
= 1,923 N/mm²
d. Waktu pemesinan gerinda potong:
tm = tg×l×tb sr×n (6)
tm = 3 × 250 × 3 0,15 × 3593,5 = 3,92 menit
Keterangan: tm:  Waktu pemesinan (menit) tg:   Tebal mata gerinda (mm) sr:   Tebal pemakanan (mm) l:   Panjang material (mm)
tb:   Tebal material (mm)
2. Daya  yang  dibutuhkan  untuk  pengelasan

## SMAW.
Untuk  melakukan  perhitungan  daya listrik  digunakan  persamaan  di  bawah  ini (Saputra, dkk. 2017) .
P = I × E (7)
P = 120 A × 220 V = 26400 W
Keterangan: P:  Daya yang dibutuhkan (W)
I :   Arus yang digunakan (A) = 120 A E:  Tegangan yang digunakan (V) = 220 V
3. Perhitungan pengelasan (Rao, 2014) .
a. Menghitung kebutuhan las yang digunakan:
G = GL×P DE (8)
G = 0,251 × 0,12
0,62 = 0,048 kg
Keterangan: GL:  Berat logam las persatuan panjang = 0,251 kg/m P:   Jumlah panjang sambungan las = 120 mm (0,12 m) DE:  Deposition efficiency   SMAW = 62% (0,62%)
b. Kekuatan tarik pengelasan pada batang rangka
F t = t × L × σ t (9)
σ t σ k = 125 1 = 125 F t = 3 × 120 × 125 = 4,50 N/mm ²
Keterangan:
F t : Kekuatan tarik pengelasan t:  Tebal lasan = 3 mm L:  Panjang lasan = 120 mm σ t : Tegangan tarik izin bahan las
4. Perhitungan kalor yang dibutuhkan Dalam  perancangan burner ,  diperlukan data  untuk  mengetahui  kapasitas  yang dibutuhkan  pirolisis  untuk  membakar  plastik yang ada pada reaktor. Pada perancangan ini, plastik yang digunakan yaitu jenis Low Density Polyethylene  (LDPE) .  Ada  beberapa  faktor yang  menyebabkan  dipilihnya  plastik LDPE, yaitu banyak ditemukan di lingkungan sekitar kita  dan  memiliki  titik  leleh  yang  rendah sebesar  112  C,  sehingga  bisa  memaksimalkan nilai kalor yang dibutuhkan dalam pemanasan reaktor. Diasumsikan data pirolisis dan plastik LDPE seperti Tabel 4 dan Tabel 5 . • Data bahan plastik Low Density Polyethylene (LDPE) :
Tabel 4. Spesifikasi plastik LDPE No Parameter Nilai 1 Density 0,91-0,94 g/cm³ 2 Heat of Combustion (HOC) 45 MJ/kg 3 T onset of melting 112  C 4 Spesific Heat Capacity (Cp) 2300 J/kg  C 5 Heat of Funsion (L) 98000 J/kg  C 6 Heat of Vaporization (U) 670000 J/kg  C
• Data pirolisis yang akan dirancang:
Tabel 5. Spesifikasi reaktor No Parameter Nilai 1 Kapasitas reaktor 15 kg/jam 2 Temperatur pemanasan reaktor 485  C 3 Temperatur ruang bakar 900  C
Perhitungan  kalor  yang  dibutuhkan  untuk reaktor  dengan  kapasitas  15  kg  menggunakan rumus di bawah ini (Saefudin, dkk. 2018) :
Q total = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 (10)
Q1 = m +   C P 𝐿𝐷𝑃𝐸 (T 1 − T 0 ) (11)
Q1 = 15 kg +  2300 J kg  C × (11 − 35)  C = 2656500 J = 26565 kJ Q2 = m × L 𝐿𝐷𝑃𝐸 (12)
Q2 = 15 kg × 98000 J kg  C = 1470000 J = 1470 kJ
Q3 = m × C P 𝐿𝐷𝑃𝐸 (T 2 − T 1 ) (13)
Q3 = 15 kg × 2300 J kg  C × (300 − 112)  C = 6486000 J = 6486 kJ Q4 = m × U 𝐿𝐷𝑃𝐸 (14)
Q4 = 15 kg × 670000 J kg  C = 10050000 J = 10050 kJ
Q5 = m × C 𝐿𝐷𝑃𝐸 × (T 3 − T 2 ) (15)
Q5 = 15 kg × 2300 J kg  C × (485 − 112)  C = 12868500 kJ
= 12868 kJ
Q total = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 = 2656 kJ + 1470 kJ + 6486 kJ +10050 kJ + 12868 kJ
= 33530 kJ
Q total = 33530 kJ 3600 s = 9,3138 kJ/s Keterangan: Q total:  Kalor yang dibutuhkan dalam pemanasan pada reaktor (kJ) m       :   massa (kg)
C P 𝐿𝐷𝑃𝐸 :   Kalor jenis LDPE (2300 J/kg  C) T        :   Temperatur (  C)

## 3.2. Analisis Simulasi
Analisis  simulasi  merupakan  tahapan  yang dilakukan  untuk  mengetahui  nilai  von misses stress,  displacement,  dan  static  strain pada rangka  ketika  diberikan  pembebanan  hingga akhirnya bisa menentukan safety factor. Software yang digunakan untuk menganalisa rangka burner yaitu  Solidworks  2018.  Tujuan  dari  analisis  ini untuk menghasilkan output berupa data mengenai material  yang  digunakan  oleh  rangka  dan  juga dapat  menentukan  kuat  atau  tidaknya  rangka tersebut  menahan  beban.  Berikut  ini  langkah- langkah  yang  dilakukan  dalam  analisis  beban static rangka burner .
1. Pertama,  berikan  material  yang  digunakan pada  rangka burner ,  yaitu AISI 1045  (lihat Gambar 14 ).
Gambar 14. Pemilihan bahan rangka burner
2. Setelah  itu,  akan  muncul  tampilan  tabel properties dari AISI 1045 seperti Gambar 15 yang akan menjadi acuan untuk menghitung faktor keamanan. Di mana acuannya adalah nilai yield strength sebesar 530000000 N/m².
Gambar 15. Tabel properties AISI 1045
3. Kemudian,  berikan fixed geometri  pada permukaan bawah rangka untuk memastikan rangka  dalam  keadaan  diam  bila  diberikan force seperti yang terlihat pada Gambar 16 .
Gambar 16. Pemberian fixed geometri pada rangka burner
4. Langkah selanjutnya, yaitu memberikan force pada  permukaan  yang  menerima  beban. Adapun  komponen  yang  memberikan  beban, yaitu body burner , hopper ,  tutup hopper , tutup body burner , saluran penghubung, head burner , dan valve . Semua komponen tersebut memberikan beban sebesar 250 N seperti pada Gambar 17 .
Gambar 17. Pemberian force pada rangka burner
5. Kemudian,  lakukan meshing pada  rangka.
Proses  ini  memecah Computer  Aided  Design (CAD) menjadi  elemen-elemen  kecil  dan  tipe elemen  yang  dihasilkan  berupa  elemen  solid. Adapun meshing yang digunakan pada kasus ini yaitu tipe standard mesh pada mesh parameter dengan  ukuran mesh menengah  diantara coarse dan fine seperti pada Gambar 18 .
Gambar 18. Proses meshing pada rangka burner
6. Tahap  selanjutnya,  yaitu  melakukan  proses analisa. Untuk mengetahui bahwa analisa yang dilakukan  sudah  benar,  akan  mendapatkan  3 hasil  yaitu von  misses  stress , displacement , dan static strain .
a. Von Misses Stress Berdasarkan Gambar  19 ,  diperoleh nilai minimal sebesar 7,993 × 10 −2 N/m² dan  maksimal 5,137 × 10 5 N/m² yang artinya bila dilihat dari warna komponen setelah dianalisa berwarna biru kehijauan  dapat  disimpulkan  bahwa dimensi  dan  material  yang  digunakan aman untuk menahan beban 250 N.
Gambar 19. Von misses stress pada rangka burner
b. Displacement Berdasarkan Gambar  20 ,  pada rangka burner untuk  reaktor  pirolisis dengan bahan bakar Refuse Derived Fuel (RDF) dan gas mengalami displacement karena force yang  diberikan.  Dapat dilihat  dari  gambar  di  atas,  untuk  nilai displacement maksimal
4,145 × 10 −3 mm dan nilai displacement minimal 1,000 × 10 −30 mm .  Jika  dilihat  dari gambar  di  atas,  warna  rangka  masih
berwarna  biru,  hijau,  dan  kuning  yang menyatakan  bahwa displacement yang dialami masih dalam batas aman.
Gambar 20. Analisis displacement pada rangka burner
c. Static Strain
Berdasarkan Gambar  21 ,  nilai minimal static strain pada rangka burner sebesar 3,817 × 10 −13 dan nilai
maksimal sebesar 1,573 × 10 −6 sehingga dapat disimpulkan bahwa rangka dalam keadaan aman.
Gambar 21. Analisis static strain pada rangka burner
d. Faktor Keamanan Persamaan  12  yang  ditampilkan digunakan untuk mencari faktor keamanan  terhadap  kekuatan  rangka yang  dianalisis  (Mustaqiem  dan  Nurato, 2020).
n = Sy σ t (12)
n   = 530000000 N/m² 5,137 × 10 5 N/m 2 = 1,031 × 10 −3
Keterangan: n  :  Faktor keamanan Sy : Yield Strength material (N/m²) 𝜎 𝑡 : Tegangan von misses maksimum (N/m²)
Berdasarkan  hasil  analisa  simulasi  dan perhitungan,  dapat  disimpulkan  bahwa  rangka kuat  dalam  menahan  beban  karena  nilai von misses maksimum  masih  di  bawah  nilai yield strength material  sedangkan  untuk  hasil perhitungan faktor keamanan, dapat disimpulkan bahwa  rangka  kuat  dalam  menahan  bebas  statis yang diberikan karena hasil perhitungannya masih masuk  rentang  nilai  batas  aman  beban  statis, yaitu 1-2.

## 4. SIMPULAN
Berdasarkan  hasil  dan  pembahasan  bahwa perancangan  yang  dilakukan  menggunakan metode Pahl & Beitz yang terdiri dari empat fase, yaitu  penjelasan  tugas  dan  perancangan, perancangan konsep produk, perancangan bentuk produk,  dan  perancangan  detail.  Setelah melewati empat fase tersebut didapatkan 3 varian desain burner untuk  reaktor  pirolisis  dengan bahan bakar Refuse Derived Fuel (RDF) dan gas. Varian  3  menjadi  varian  terpilih  karena mendapatkan nilai pembobotan tertinggi dan akan dilanjutkan  ke  tahap  perancangan  detail  dan analisa desain. Sedangkan hasil analisis kekuatan rangka burner dengan menggunakan material AISI 1045  didapatkan  nilai  faktor  kemanan,  yaitu 1,031 × 10 −3 sehingga  rangka  aman  digunakan. Selain  itu,  didapatkan  juga  nilai  kalor  yang dibutuhkan untuk membakar plastik Low Density Polyethylene (LDPE), yaitu 9,3138 kJ/s .

## DAFTAR PUSTAKA
Hidayat, A., M., N. dan Prayogi, E., 2021. Perancangan Proses  Manufaktur  Mesin  Kompos  Cair  Dari Sampah  Buah. Jurnal  Asiimetrik:  Jurnal  Ilmiah Rekayasa Dan Inovasi , Vol. 3, No. 1, hal. 43-56 . Kahardiansyah,  F.  dan  Sudarmanta,  B.,  2017.  Studi Eksperimen  Burner Type  Partially  Premixed Dengan  Bahan  Bakar Syngas Biomassa  Serbuk Kayu  Dengan  Variasi  Diameter Outlet Bahan Bakar. Jurnal Teknik ITS , Vol. 1, No. 2, hal. 1-5. Maulana, E., Djatmiko, E., Mahandika, D. dan Putra, R.,
C.,  2021.  Perancangan  Pembangkit  Listrik Tenaga  Angin  Dengan  Turbin  Angin  Savonius Tipe-U  Untuk  Kapasitas  100  W. Jurnal Asiimetrik:  Jurnal  Ilmiah  Rekaysa  Dan  Inovasi , Vol. 3, No. 2, hal. 183-190.
Mustaqiem,  A.,  D  dan  Nurato.,  2020.  Analisis Perbandingan Faktor Keamanan Rangka Scooter Menggunakan  Perangkat  Lunak  Solidwork  2015. Jurnal  Teknik  Mesin ,  Vol.  09,  No.  3.  hal.  164- 172.
Syamsiro,  M.,  Hadiyanto,  N.,  dan  Mufrodi,  Z.,  2016,
Rancang Bangun Mesin Pencacah Plastik Sebagai Bahan Baku Mesin Pirolisis Skala Komunal. Jurnal Menanikal dan Sistem Termal (JMST) , Vol. 1(2), hal. 43-48.
Rafli,  R.,  Fajri,  H.  B.,  Jamaludhin,  A.,  Azizi,  M., Riswanto, M. dan Syamsiro, M., 2017. Penerapan Teknologi Pirolisis Untuk Konversi Limbah Plastik Menjadi  Bahan  Bakar  Minyak  di  Kabupaten Bantul. Jurnal  Mekanika  dan  Sistem  Termal (JMST) , Vol. 2(1), hal. 1-5. Rao,  P.  N.,  2018. Manufacturing  Technology — Metal Cutting and Machine Tools, 4e (Volume II) , New York: McGraw-Hill Education.
Saefudin,  S.,  Maulana,  E.,  dan  Djatmiko,  E.,  2018. Perancangan  Alat  Pengapian  Pada  Tungku Kapasitas  10  kg. Seminar  Nasional  Teknologi Universitas Krisnadwipayana .
Saputra, H., Syarief A. dan Maulana, Y., 2017. Analisis Pengaruh  Media  Pendingin  Terhadap  Kekuatan Tarik Baja ST 37 Pasca Pengelasan Menggunakan Las  Listrik. Jurnal  Ilmiah  Teknik  Mesin  Unlam , Vol. 3, No. 2, hal. 91-98.
Wahyudi,  J.,  Prayitno,  H.  T.  dan  Astuti,  A.  D.,  2018. Pemanfaatan Limbah Plastik Sebagai Bahan Baku Pembuatan  Bahan  Bakar  Alternatif. Jurnal Litbang , Vol. XIV, No. 1, hal. 58-67.