## Rancang Bangun dan Pengujian Tungku Peleburan Aluminium Berbahan Bakar Minyak Bekas
Budi Istana, Japri Lukman Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Riau E-mail : budiistana@umri.ac.id

## Abstrak
Peleburan  logam  merupakan  suatu  proses  produksi  dengan  cara  mencairkan  logam  hingga  mencapai titik  lebur  kemudian  dituang  ke  dalam  rongga  cetakan    hingga  menghasilkan  bentuk  geometri  semirip produk  akhirnya.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk  merancang,  membuat  dan  menguji  tungku  peleburan aluminium  berbahan  bakar  minyak  bekas  (Minyak  Jelantah).  Tungku  peleburan  logam  yang  dihasilkan berkapasitas  peleburan  10  Kg  Aluminium.  Dimensi  luar  tungku  berbentuk  silinder  dengan  diameter  36 cm,  tinggi  40  cm  dan  dimensi  dalam  diameter  30  cm  dan  tinggi  35  cm.  Dari  hasil  pengujian  diperoleh waktu yang dibutuhkan untuk melebur 1 Kg Aluminium adalah 25 menit pada temperature mencapai 701 o C  dengan  konsumsi  bahan  bakar  sebanyak  1,48  Liter.  Tungku  ini  diharapkan  dapat  menjadi  sarana pembelajaran  bagi  mahasiswa  dalam  perkuliahan  teknik  pengecoran  logam  non  ferro  khususnya aluminium.
Kata Kunci : Tungku pengecoran logam, Aluminium Scrap, minyak jelantah.

## Abstract
Metal smelting is a process of production by means of a metal melt until it reaches its melting point and then  poured  into  a  mold  cavity  to  produce  a  geometrical  form  as  closely  as  the  final  product.  This research aims to design, build and test-fired aluminum melting furnace waste oil (Used Cooking Oil). The resulting  metal  melting  furnace  with  a  capacity  of  10  Kg Aluminum  smelting.  he  outer  dimensions  of  a cylindrical furnace with a diameter of 36 cm, 40 cm high and 30 cm dimensions in diameter and 35 cm high.  From  the  test  results  obtained  by  the  time  required  to  melt  1  kg  Aluminum  is  25  minutes  at  a temperature of 701 o C with castings achieve fuel consumption of 1,48 liters. This furnace is expected to be a learning tool for students in the lecture non ferrous metal casting techniques, especially aluminum.
Keywords : Metal casting furnace, Aluminum scrap, used cooking oil

## 1. Pendahuluan
Tungku  peleburan  atau  disebut  juga  dengan tungku  pengecoran  logam  memiliki  banyak  jenis dan  metode  pembakaran.  Ada  beberapa  jenis tungku peleburan aluminium yang telah dikembangkan diantaranya tungku berbahan bakar gas  yang  dibuat  oleh  Magga  (2010)  yaitu  dengan mengembangkan  analisis  perancangan  tungku peleburan logam non-ferro jenis portable berbahan bakar  arang  sebagai  sarana  pembelajaran.  Tungku peleburan  yang  direncanakan  berbentuk  kotak dengan  diameter  dalam  berbentuk  selinder  dan cawan  pelebur  berbentuk  selinder,dimensi  tungku adalah 50 cm x 50 cm, diameter dalam selinder 30 cm.  Dari  hasil  analisis  yang  telah  dilakukan diketahui  bahwa  besarnya  kalor  yang  digunakan
untuk  melebur  5  kg  aluminium  diperlukan  kalor sebesar  3.030.600  J.  Volume  dari  cawan  pelebur yang  diperlukan  adalah  1,5  liter.  Pada  2011, Sundari  juga  telah  mengembangkan  tungku  atau dapur. Dapur yang dirancang adalah dapur crucible berbahan bakar gas LPG berbentuk silinder dengan diameter  220  mm  dan  tinggi  300  mm  dengan kapasitas 30 kg. Dari hasil uji coba yang dilakukan diketahui  bahwa  untuk  melebur  aluminium scrap seberat30 kg diperlukan waktu 1  jam 37 menitdan bahan bakar yang digunakan adalah 3,60 kg.
Ashgi  (2009)  juga  telah  melakukan  rancang bangun  tungku  peleburan  aluminium  berbahan bakar  minyak  dengan  sistem  aliran  udara  paksa. Dapur  peleburan  yang  dirancang  dibuat  dari tatanan  bata  tahan  api  yang  dilekatkan  dengan campuran  semen  dan  pasir  tahan  api.  Dapur  lebur
mempunyai tinggi 62 cm, diameter luar 57 cm dan, diameter  dalam  31  cm.  Dari  hasil  pengujiannya diketahui peleburan 4 kg alumunium menggunakan  bahan  bakar  solar  diperlukan  5,8 liter  dengan  waktu  peleburan  50-55  menit, sedangkan  dengan  menggunakan  oli  bekas diperlukan  6  liter,  dan  memerlukan  waktu peleburan 60-65 menit.
Dalam  penelitian  ini  akan  dibuat  dan  diuji sebuah  tungku  peleburan  aluminium  berbahan bakar  limbah  minyak  bekas  (minyak  jelantah), karena  bahan  bakar  tersebut  harganya    lebih murah    dan  ketersediaannya    cukup    banyak    atau dapat  diperoleh    dengan    mudah  dan  murah sehingga diharapkan dapat menjadi sarana pembelajaran  dan  pengayaan  bahan  ajar  teknik pengecoran logam.
Aluminium  merupakan  logam  ringan  yang mempunyai  ketahanan  korosi  yang  baik.  Berat jenis alumunium adalah 2,643 kg/m3 cukup ringan dibandingkan  logam  lain.  Kekuatan  alumunium yang  berkisar  83  –  310  Mpa  dapat  melalui pengerjaan  dingin  atau  pengerjaan  panas  (Surdia dkk,  1994).  Di  pasaran  Alumunium  ditemukan dalam  bentuk  kawat foil, lembaran,  pelat  dan profil. Semua paduan alumunium ini dapat mampu dibentuk, dimesin, dilas atau dipatri.
Proses  peleburan  adalah  proses  pencairan bahan (besi cor) dengan jalan dipanaskan di dalam sebuah  dapur  peleburan,  setelah  bahan  mencair kemudian dituang ke dalam cetakan (Arifin, 1976). Pada  proses  peleburan  alumunium  digunakan dapur  jenis crucible. Dapur crucible adalah dapur  yang  paling  tua  dan  paling  banyak digunakan. Dapur ini kontruksinya sangat sederhana  dan  menggunakan  kedudukan  tetap dimana pengambilan logam cair dilakukan dengan menggunakan ladle atau  gayung.  Dapur ini  sangat fleksibel  dan  serbaguna  untuk  peleburan  dengan skala kecil dan sedang.
Terdapat  tiga  macam crucible menurut  jenis bahan  bakar:  gas,  minyak  dan  kokas.  Dapur Crucible dengan  bahan  bakar  kokas  jarang digunakan karena kurang efisien.
Jumlah  panas/kalor  yang  diperlukan  dalam peleburan  aluminium  dapat  digambarkan  sebagai berikut (Zemansky, 1994) :
Gambar 1. Tahap peleburan aluminium
Kalor yang diperlukan dalam peleburan aluminium adalah :
Qlebur = Q1 + Q2 + Q3 = m.(Cp.ΔT1 + KL + Cp ΔT2) (1) dengan, Q1= kalor untuk menaikkan suhu
kamar  menjadi  suhu  cair  aluminium Q2 =  kalor  untuk   mencairkan  aluminium Q3  =  kalor  untuk  menaikkan  suhu  (aluminium dari  660 0 C  sampai  750 0 C) m  =   massa benda (Kg) Cp  =    kalor  jenis  bahan  (aluminium  8,8  x  102 J/Kg.K)
KL  =   kalor lebur aluminium ΔT1=  perubahan  suhu  dari  T1  ke  T2  ΔT2 = perubahan suhu dari T2  ke T3  T1 =   suhu awal ( 0 C) T2   =   suhu akhir ( 0 C) Waktu yang diperlukan untuk melebur aluminium  dapat  dihitung  dengan  persamaan :
dengan,
Qlebur  =   kalor  yang  diperlukan  untuk melebur aluminium
qcawan  =   laju  aliran  kalor  yang  diserap  oleh cawan/kowi pelebur

## 2. Methodologi
Gambaran  umum  penelitian  ini  dapat  dilihat seperti diagram alir di bawah ini:

## 2.1 Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian  ini  dilakukan  di  Laboratorium Proses  Produksi  Fakultas  Teknik  Universitas Muhammadiyah Riau.

## 2.2 Alat dan Bahan
Peralatan  yang  digunakan  dalam  penelitian ini adalah:
1. Blower
Adalah  alat  yang  digunakan  untuk  memberikan tekanan  udara  sehingga  bahan  bakar  minyak bekas dapat terbakar didalam burner.
2. Burner Adalah alat yang digunakan sebagai mediapencampuran  bahan  bakar  minyak  bekas dengan  udara  sehingga  dihasilkan  busur  api  yang
Q 3 Q 2 Q 1 750 660 27 Kalor yang diberikan, Joule Temp, o C
bias dimanfaatkan sebagai sumber pemanas tungku peleburan.
3. Mesin Las Adalah  alat  yang  digunakan  untuk  membuat kedudukan tungku dan burner.
4. Mesin roll plat
Mesin  yang  digunakan  untuk  menggulung  plat membentuk  dinding  tungku  yang  direncanakan berbentuk silinder.
Bahan  yang  dipergunakan  dalam  penelitian  ini sebagai berikut:
1. Semen Tahan Api SK-32
Adalah  semen  yang  berfungsi  sebagai  isolator untuk  pembuatan  tungku  peleburan  dengan ketahanan panas mencapai 1600 0 C
2. Besi Siku
Adalah  bahan  yang  digunakan  untuk  membuat kaki kedudukan tungku.
3. Pipa Besi 2”
Adalah  bahan  yang  digunakan  untuk  pembuatan tempat lubang burnerminyak bekas pada tungku.
4. Minyak Bekas (Minyak Jelantah) Adalah bahan yang digunakan sebagai bahan bakar dalam proses peleburan

## 2.3  Rancang Bangun Tungku
Rancang  bangun  tungku  meliputi  langkah- langkah: 1. Membuat gambar rancangan konstruksi tungku
2. Menentukan  alat  dan  bahan  untuk  fabrikasi dan pengujian tungku
3. Fabrikasi tungku
2.4   Pengujian Tungku Pengujian tungku peleburan dilakukan sebanyak tiga kali pengujian dengan menggunakan aluminium scrap sebagai bahan yang akan dilebur dan minyak jelantah sebagai bahan bakar. Adapun langkah-langkah pengujian tersebut sebagai berikut:
1. Ukur  minyak  jelantah  dengan  menggunakan gelas  ukur  kemudian  tuang  kedalam  wadah penampung  bahan  bakar  dan  ditinggikan sekitar 180 cm dari dasar tungku
2. Atur  posisi  exhaust  burner  tepat  pada  lubang intake  manifold  tungku  kemudian  hubungkan intake burner dengan blower.
3. Masukkan  sedikit  arang  yang  sudah  menyala pada  burner  sebagai  pengumpan  api  lalu hidupkan blower.
4. Buka  kran  yang  terdapat  pada  wadah penampung  bahan  bakar,  pastikan  bahan bakar mengalir lancar.
5. Setelah  burner  menghasilkan  api  yang sesuai,  matikan  blower  lalu  tempatkan kowi  tepat  ditengah-tengah  tungku  dan diisi  dengan  aluminium scrap yang  telah ditimbang sebelumnya.
6. Nyalakan  blower  kembali  dan  proses pengukuran waktu dan temperature aluminium scrap yang  ada  didalam  kowi dilakukan dengan menggunakan thermocouple digital. 7. Setelah aluminium melebur dan mencapai temperature  diatas  700 o C,  kemudian dituang  kedalam  cetakan  yang  telah disediakan.
8. Sisa  bahan  bakar  diukur  kembali  dengan gelas ukur untuk dianalisa lebih lanjut.
9. Pengujian  kedua  dan  ketiga  dilakukan dengan  prosedur  yang  sama  seperti pengujian  pertama  akan  tetapi  dilakukan ketika tungku dalam kondisi dingin.

## 2.5   Analisis Data
Analisis data yang dilakukan untuk menentukan:
1. Distribusi temperature terhadap waktu
2. Waktu peleburan
3. Laju konsumsi bahan bakar
3. Hasil dan Pembahasan

## 3.1 Hasil Rancangan
Gambar 2. Hasil Rancangan tungku
Hasil  dari  perancangan  tungku  pengecoran aluminium  yang  sudah  dibuat  memiliki  tinggi 400 mm dan berdiameter luar 360 mm.
Gambar 3. Foto dokumentasi hasil rancangan tungku
Dinding  dalam  tungku  dibuat  dari  bahan refractory  yang  mampu  menahan  panas  hingga 1600 o C
Gambar 4. Foto dokumentasi hasil rancangan tungku
Gambar 5. Foto dokumentasi hasil rancangan burner

## 3.2 Hasil Pengujian
Pengujian  dilakukan  sebanyak  tiga  kali  dan disetiap  pengujian  bahan  bakar  minyak  jelantah yang  disediakan  senyak  3  liter  dan  jumlah aluminium  sebanyak  1  Kg.  pengujian  kedua  dan ketiga  dilakukan  ketika  tungku  sudah  dipastikan
dalam  kondisi  dingin  (±24  jam  setelah  pengujian sebelumnya). Data yang disajikan merupakan data rata-rata hasil pengujian.
Dari  hasil  pengukuran  diperoleh  distribusi temperatur  terhadap  waktu  seperti  ditunjukkan oleh grafik berikut ini:
Gambar 6. Grafik distribusi temperature
Gambar 7. Grafik konsumsi bahan bakar
Dari pelaksanaan pengujian, diperoleh data sebagai berikut:
1. Aluminium  melebur  pada  temperatur  701 o C
dalam waktu 25 menit. 2. Jumlah bahan bakar yang dibutuhkan sebanyak 1,493 liter. 3. Total aluminium yang dileburkan 1 kg + 1 kg + 1 kg = 3 Kg 3.3 Pembahasan hasil pengujian Dari hasil pengujian tungku peleburan aluminium diketahui bahwa tungku yang dirancang  mampu  meleburkan  aluminium scrap rata-rata  2,4  Kg  per  jam  dengan  laju  pembakaran bahan  bakar  3,6  liter  per  jam.  Hal  ini menunjukkan  bahwa  kebutuhan  bahan  bakar untuk  melebur aluminium adalah  sebesar  1,5 liter per kg aluminium scrap . Besarnya laju pembakaran  bahan  bakar  ini  sama  dengan  tungku peleburan berbahan bakar oli bekas  yaitu 1,5 liter per kg aluminium scrap , Besarnya laju pembakaran  bahan  bakar  lebih  kecil  jika dibandingkan  dengan  tungku  peleburan  berbahan
198 377  420 558 701 789  865 5 10 15 20 25 30 36 Waktu ( Menit ) Tempratur ( Celcius ) Isolator Semen tahan api
bakar minyak tanah yang mencapai 1,6 liter per kg aluminium scrap dan lebih besar jika dibandingkan dengan tungku berbahan bakar solar yang mencapai 1,4 liter per kg aluminium.
Berdasarkan  hasil  pengamatan  secara  visual pada  saat  pengujian,  sulitnya  mengatur  api  burner masih menjadi kendala terbesar, hal ini disebabkan system feeding bahan bakar yang selalu tersumbat dan  pengaturan  bukaan  kran  bahan  bakar  yang belum  tepat.  Disamping  itu,  aliran  udara  dari blower  juga  tidak  bisa  diatur  sehingga  udara  yang dibutuhkan  tidak  bisa  di  atur  sesuai  keinginan. Masih  terdapat heat  losses yang  cukup  tinggi terutama  pada  dinding  luar  tungku  hal  ini disebabkan kurang tebalnya dinding isolator.

## 4. Simpulan

## 4.1 Simpulan
Dari  hasil  pengujian  dan  analisis  data  yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan:
1. Tungku  yang  dirancang  dapat  digunakan untuk  peleburan  aluminium  dengan  laju peleburan 2,4 Kg per jam.
2. Laju  konsumsi  bahan  bakar  sebesar  3,6 liter bahan bakar perjam.
3. Besarnya  laju  pembakaran  sama  dengan tungku  peleburan  berbahan  bakar  oli bekas.
4. Besarnya  laju  pembakaran  bahan  bakar lebih  kecil  jika  dibandingkan  dengan tungku  peleburan  berbahan  bakar  minyak tanah
5. Besarnya  laju  pembakaran  bahan  bakar lebih  besar  jika  dibandingkan  dengan tungku berbahan bakar solar.
Besarnya  kebutuhan  bahan  bakar  untuk melakukan  peleburan  aluminium  adalah sebesar  1,5  Liter  bahan  bakar  per  kg aluminium.

## 4.2 Saran
Penyempurnaan  terhadap  tungku  peleburan hasil rancangan dapat dilakukan dengan melakukan  perbaikan  system  pengumpan  bahan bakar  yang  dilengkapi  dengan  alat  penyaring, membuat  blower  yang  bisa  diatur  kecepatannya serta  memberikan  lapisan  isolator  tambahan  pada dinding  luar  tungku  sehingga  meminimalisir heat losess .  Perlu  pengujian  lebih  lanjut  untuk mendapatkan hasil yang optimal dalam melakukan peleburan aluminium.

## Daftar Pustaka
1. Zemansky, Sears, 1994, Fisika Untuk
Universitas  1  :  Mekanika,  Panas,  Bunyi, Binacipta, Bandung.
2. Arifin, Syamsul, 1976, Ilmu Logam, Jilid I, Ghalia Indonesia, Jakarta.
3. Ashgi,  2009,  Rancang  Bangun  Dapur Kowi  Pelebur  Aluminium  Berbahan Bakar Minyak, Digital Library, Universitas  Sebelas  Maret,  Surakarta, http://digilib.uns.ac.id., diakses pada 05/04/2016, 15:16.
4. Holman,  J.P.  “Perpindahan  Kalor”, Erlangga, Jakarta, 1986.
5. Winarno,  J.,  2013,  Rancang  Bangun Tungku  Peleburan  Aluminium  Berbahan Bakar Padat Dengan Sistem Aliran Udara Paksa,  Jurusan  Teknik  Mesin  Fakultas Teknik Universitas Janabadra Yogyakarta.
6. Magga,  R.,  2010,  Analisis  Perancangan Tungku  Pengecoran  Logam  (non-Ferro) Sebagai  Sarana  Pembelajaran  Teknik Pengecoran, JIMT Vol. 7, No. 1, Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Tadulako.
7. Sundari,  E.,  2011,  Rancang  Bangun Dapur  Peleburan  Aluminium  Bahan Bakar  Gas,  Jurnal  Austenit,  Volume  3 Nomor  1,  April  2011,  Jurusan  Teknik Mesin Politeknik Negeri Sriwijaya.
8. Tata surdia., Prof. Ir, M.Sc.Met dan Kenji Chijiiwa, Prof. Dr, 1982, Teknik pengecoranlogam, Jakarta.