## KONSTRUKSI SIMULATOR BOILER PENGHANGAT AYAM TERNAK BERBAHAN BAKAR LIMBAH PLASTIK MEDIS
Burhan Liputo 1) , Siradjuddin Haluti 2)
1,2 Program Studi Mesin dan Peralatan Pertanian, Politeknik Gorontalo Email: burhanliputo@poligon.ac.id 1)

## ABSTRAK
Simulator  Boiler  Penghangat  adalah  alat  simulasi  pembangkit  panas  menggunakan  bahan  bakar  limbah pelastik medis dengan pengendali konveksi aliran panas yang dapat disesuaikan dengan kebutuhan ruang ternak ayam. Alat ini dirancang untuk memanfaatkan limbah plastik medis sebagai bahan bakar alternatif pembangkit panas yang dapat menggantikan bahan bakar gas LPG di masyarakat. Sehingga konsep simulator ini diharapkan dapat merubah pola masyarakat yang menggunakan bahan bakar gas LPG beralih pada bahan bakar limbah plastik medis sebagai sumber panas penghangat. Berdasarkan prinsip kendali konveksi aliran panas maka konsep desain konstruksi alat simulator boiler dapat menjadi solusi alternatif alat penghangat ayam ternak yang ekonomis dengan bahan bakar limbah plastik medis. Metode yang digunakan dalam perancangan konstruksi simulator boiler adalah dimulai  dengan  desain  konsep  konstruksi,  analisis  konstruksi  dan  analisis  fungsi  komponen.  Hasil  rancangan dapat disimpulkan bahwa konstruksi simulator boiler penghangat ayam ternak dapat dibagi menjadi tiga kompoen utama yaitu tungku pembakar, penampung arang, dan cerobong asap pembakaran.
Kata kunci: Boiler, Kolektor, Limbah, Plastik, Simulator

## ABSTRACT
Boiler Heating Simulator is a heat generator simulation tool using medical plastic waste fuel with heat flow convection control which can be adjusted to the chicken livestock space requirements. This tool is designed to utilize medical plastic waste as an  alternative fuel for heat generation that can replace LPG gas fuel in the community. So that the simulator concept is expected to change the pattern of people who use LPG gas to switch to medical plastic waste fuel as a heat source of heating. Based on the principle of heat flow convection control, the concept of construction design of boiler simulator equipment can be an alternative solution to economical livestock  chicken  warmers  with  medical  plastic  waste  fuel.  The  method  used  in  the  design  of  boiler  simulator construction is starting with the design concept of construction, construction analysis, and component function analysis. The design results can be concluded that the construction of a simulator of chicken heating boilers can be divided into three main components, namely the furnace burner, charcoal container, and combustion chimney.

## Keywords: Boiler, Colector, Plastyc, Simulator

## 1. PENDAHULUAN
Boiler  dapat  diklasifikasikan  yaitu  boiler stasioner  dan  boiler  mobil.  Boiler  stasioner  ialah boiler  yang  didudukkan  diatas  fundasi  yang  tetap, seperti  boiler  untuk  pembangkit  tenaga,  untuk industri dan lain-lain yang sepertinya. Boiler mobil, ialah boiler yang  dipasang  pad  fundasi  yang berpindahpindah (mobile) ,  seperti boiler lokomotif, loko  mobil  dan boiler panjang  serta  lain  yang sepertinya termasuk boiler kapal. Ketel uap (boiler) adalah  sebuah  alat  untuk  menghasilkan  uap,  yang terdiri atas dua bagian penting yaitu dapur pemanasan
untuk  menghasilkan  panas  yang  didapat  dari pembakaran  bahan  bakar  dan  boiler  proper  untuk mengubah air menjadi uap.
Pipa  kalor  terdiri  dari  tabung  hampa  yang pada  kedua  ujungnya  di  tutup  dan  diisi  dengan fluidalalu dipanaskan di ujung pipa pada suhu  yang diinginkan. Salah satu ujung pipa kalor dicelupkan ke heater  (evaporator)  dan  ujung  lainnya  diberi pendingin  (kondensor).  Tujuannya  adalah  untuk mentransfer  panas  melalui  pipa  dari  evaporator  ke kondensor. Banyak peneliti menyelidiki karakteristik
dan parameter pipa panas baik secara eksperimen dan theoretically.
Simulator  Boiler  Penghangat  adalah  alat simulasi  pembangkit  panas  menggunakan  bahan bakar  limbah  pelastik  medis  dengan  pengendali konveksi aliran panas yang dapat disesuaikan dengan kebutuhan  ruang  ternak  ayam.  Pada  prinsipnya konstruksi  simulator  boiler  ini  terdiri  atas  bagian- bagian  utama  yaitu  tungku,  sirkulator,  penghembus dan rangkaian pengendali.
Alat  ini  dirancang  untuk  memanfaatkan limbah plastik medis sebagai bahan bakar pembangkit  panas  yang  dapat  menggantikan  bahan bakar  gas  LPG  di  masyarakat.  Kondisi  ini  telah mempertimbangkan  aspek  potensi  limbah  plastik medis  di  Gorontalo  dan  aspek  penggunaan  bahan bakar  gas  LPG  yang  selama  ini  menjadi  pola alternatif masyarakat peternak ayam pedaging.
Konduktivitas  panas  yang  diartikan sebagai  kemampuan  suatu  materi  untuk menghantarkan  panas,  merupakan  salah  satu perameter yang diperlukan dalam sifat karakteristik  suatu  material.  Pada  kebanyakan pengerjaan, diperlukan pemasukan atau pengeluaran  ka1or,  untuk  mencapai  dan mempertahankan  keadaan  yang  dibutuhkan sewaktu  proses  berlangsung.  Kondisi  pertama yaitu mencapai keadaan yang dibutuhkan untuk pengerjaan,  bila  pengerjaan  harus  berlangsung pada  suhu  tertentu  dan  suhu  ini  harus  dicapai dengan
ja1an
pemasukan atau pengeluaran  ka1or.  Kondisi  kedua  yaitu mempertahankan keadaan  yang  dibutuhkan untuk  operasi  proses,  terdapat  pada  pengerjaan eksoterm  dan  endoterm.  Disamping  perubahan secara kimia, keadaan ini dapat juga merupakan pengerjaan  secara  a1ami.  Pada  pengembunan dan  kristalisasi  ka1or  harus  dikeluarkan.  Pada penguapan dan  pada  umumnya  pada pelarutan, ka1or harus dimasukkan.
Fungsi  tungku  adalah  sebagai  ruang  tempat pembakaran  bahan  limbah  plastik  medis  dengan mengutamakan  proses  pembakaran  pada  jarak temperatur  kerja  mencapai  400  –  700  °C.  Suhu temperatur  pembakaran  dalam  jarak  waktu  yang dijaga  dan  dipertahankan.  Proses  konveksi  aliran panas  pada  ruang  sirkulator  akan  menyesuaikan
dengan suhu normal ruang ternak dengan pengontrolan dan pengendalian secara otomatis.
Metode  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini adalah  dimulai  dengan  desain  konsep  konstruksi, analisis  konstruksi  dan  analisis  fungsi  komponen. Maka  demikian  bahwa  sebagai  rumusan  masalah pada  penelitian  ini  adalah  dengan  menerapkan konsep  konstruksi  alat  simulator  boiler  sebagai  alat penghangat  ruang  ternak  ayam  pedaging  dapat menjadi  solusi  pengganti  bahan  bakar  gas  LPG  di masyarakat  dengan  memanfaatkan  limbah  plastik medis sebagai bahan bakar alternatif.
Oleh  sebab  itu  maka  tujuan  penelitian  ini adalah  membuat  desain  konstruksi  alat  simulator boiler  berbahan  bakar  limbah  plastik  medis  sebagai konsep  dasar  penerapan  alat  penghangat  alternatif untuk ayam ternak pada masyarakat.

## 2. METODE PELAKSANAAN
Metode  pelaksanaan  penelitian  dilakukan dengan  tahapan-tahpan  khusus  yaitu  desain  konsep, analisis konstruksi, dan analisis fungsi komponen.

## 2.1. Desain Konstruksi
Pada  dasarnya  boiler  adalah  alat  yang berfungsi untuk memanaskan air dengan menggunakann  panas  dari  hasil  pembakaranbahan bakar, panas hasil  pembakaran selanjutnya dialirkan ke  air  sehingga  menghasilkan steam (uap  air)  yang memiliki temperatur tinggi. Dari pengertian tersebut berarti  dapat  disimpulkan  bahwa  boiler  berfungsi untuk  memproduksi steam (uap)  yang  digunakann untuk proses atau kebutuhan selanjutnya. Umumnya bahan  bakar  yang  digunakan  untuk  memanaskan boiler yaitu batu bara, gas, dan bahan bakar minyak. Analisis  kehilangan  panas  antara  lain  kehilangan panas dalam gas buang kering, kehilangan  panas  karena  pembentukan  air  dari  H  2 dalam  bahan  bakar,  kehilangan  panas  karena embun  dalam  bahan  bakar,  kehilangan  panas karena  embun  di  udara,  kehilangan  panas  karena radiasi  dan  konveksi,  kehilangan  panas  karena  abu terbang  yang  tidak  terbakar,  kehilangan  panas karena abu bawah  yang tidak terbakar. Pembakaran adalah  reaksi  kimia  yang  cepat  antara  oksigen  dan bahan
yang
dapat
terbakar
yang  menghasilkan  kalor.  Pembakaran  yang sempurna  akan  dapat  mengubah  seluruh  energi yang  memungkinkan  pada  bahan  bakar.  Akan
tetapi  pada  kenyataannya  pembakaran  sempurna dengan  efisiensi  100%  sangat  sulit  tercapai  akibat kerugian (Loss) pada instrumen pendukung.
Tahapan  ini  merupakan  kegiatan  membuat konsep  umum  dari  konstruksi  alat  simulator  boiler dengan  penjelasan  pada  bagian-bagian  penting  alat simulasi. Berdasarkan bagian-bagian utama simulator  maka  ilustrasi  alat  akan  memberikan gambaran  baik  berupa  konstruksi  fisik  maupun fungsi  dan  prinsip  kerja  dari  alat  simulasi.  Berikut adalah model konstruksi alat simulator boiler :

## Gambar 1. Konsep umum simulator boiler
Gambar  1  menjelaskan  proses  kerja  alat  simutalor mulai  pada  proses  pembakaran,  proses  aliran  panas pada  media  sirkulator,  dan  proses  konveksi  panas pada  ruang  penghangat  menggunakan  unit blower atau penghembus.
Menurut penjelasan (Ruben: 2016) bahwa, Pipa kalor diuji sesuai dengan variasi sudut yang sudah  ditentukan.  Pengujian  dilakukan  terhadap pipa  kalor  yang  menggunakan wick dan  tanpa wick pengambilan data dilakukan pada bagian kondensor,  adiabatik,  evaporator  serta  pada  fluida pendingin  yang  masuk  dan  keluar  dari heat exchanger .  Berikut  pemasangan  termokopel  pada alat uji.
Gambar 2. Konsep Alat uji panas.

## 2.2. Analisis Konstruksi
Untuk memastikan fungsi alat simulator boiler akan sesuai rancangan konsep, maka perlu dilakukan analisis  pendahuluan  pada  bagian-bagian  alat simulator  sebelum  dilakukan  pembuatan  dan perancangan konstruksi alat. Tindakan ini bertujuan selain  untuk  memastikan  alat  ini  dapat  berfungsi dengan  baik,  juga  untuk  mengantisipasi  segala kemungkinan  yang  akan  terjadi  terutama  ketika terjadi gagal uji fungsi. Analisis akan berfokus pada desain  bagian-bagian  utama  sistem  alat  yaitu  boiler pembangkit,  sirkulator,  blower,  dan  controller.  Unit boiler  pembangkit,  yang  patut  diperhatikan  adalah model  dan  dimensi  ruang  pembakaran  pada  boiler dengan  mempertimbangkan  bagian  masukan  bahan bakar, bagian keluaran hasil pembakaran, ruang letak pipa-pipa  kapiler,  jarak  pembakaran  terhadap  pipa sirkuler dan saluran penguapan asap karbon. Hal ini dimaksudkan agar proses pembangkitan energi panas dapat bekerja secara optimal. Sirkulator aliran panas, adalah unit mengalirkan panas dari boiler pembangkit.  Unit  ini  dirancang  menggunakan material  pipa  dengan  ukuran  dimensi  yang  harus ideal  dan  praktis  serta  memiliki  sifat  konduktivitas panas yang baik.
2.3. Analisis Fungsi Komponen
Secara umum alat simulator boiler mempunyai  komponen-komponen  bagian  penting dan  saling  terkait  seperti  tungku  pembakaran,  pipa sirkulator, motor penghembus, rangkaian pengendali, penampung  arang  pembakaran,  dan  komponen cerobang  asap.  Masing-masing  komponen  ini memiliki fungsi kerja yang saling mendukung dalam melakukan  proses  kerja  alat  simulator  untuk membentuk  fungsi  penghangat  pada  ayam  ternak. Fungsi  kerja  pada  komponen  bagian  ini  akan dianalisis  dengan  memperhatikan  karakteristik bentuk komponen dan penempatan mekaniknya.

## 2.4. Analisis Aliran Panas
Fenomena berkurangnya fluida yang
menguap  menyebabkan  perpindahan  panas  kurang maksimum  begitu  pula  saat  pendingin  yang  dibuat terlalu berlebihan. Dan dampaknya begitu signifikan pada  batas  operasi  dari  pipa  kalor  [Ma,  H.  B.  and Peterson, G. P4]. Faktor-faktor yang mempengaruhi nilai  efisiensi  boiler  antara  lain  mass  flow,  tekanan dan temperatur uap  masuk boiler, serta tekanan dan temperatur uap keluar boiler.
Selain menganalisis fungsi komponen simulator  boiler,  juga  dilakukan  analisis  aliran  dari proses pembangkitan panas dalam tungku pembakaran  sampai  dengan  proses  penghembusan panas  pada  kommponen  penghembus  ( blower ). Panas yang dihasilkan pada ruang tungku pembakaran  akan  mengalami  konduksi  pada  pipa sirkulator  yang  letaknya  berbada  pada  dinding  luar tungku  pembakaran.  Kondisi  letak  sirkulator  ini sangat  efektif  untuk  mendapatkan  panas  dari  ruang tungku  pembakaran  sehingga  proses  penghembusan dapat  menghasilkan  panas  yang  optimal  untuk dimanfaatkan.  Analisis  aliran  panas  akan  dilakukan pada  ruang  pembakaran,  pipa  sirkulator,  dan komponen  penghembus.  Analisis  aliran  pada komponen ini akan menjadi dasar dalam pembuatan rangkaian  kontrol  pengengatur  aliran  sebagai penyesuaian  yang akan dimanfaatkan sebagai  panas penghangat.

## 2.5. Diagram Alir Penelitian
Gambar 3. Skema alir penelitian

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pembahasan hasil penelitian dalam tulisan ini hanya  dibatasi  pada  konsep  desain  konstruksi  dari alat  simulator  boiler  penghangat  ayam  ternak  dan komponen-komponen  bagian  simulator  yang  sudah
melalui analisis konstruksi dan analisi fungsi sistem. Selain pembahasan konsep konstruksi, juga membahas  tentang  fungsi  bagian-bagian  simulator dan proses kerja dan pemanfaatannya.
Sebagai  hasil  penelitian  maka  konsep  desain konstruksi  biler  penghangan  ayam  ternak  dengan bahan  bakar  limbah  plastik  medis  akan  dijelaskan pada sub bab berikut ini.

## 3.1. Konstruksi Tampak Boiler
Pada prinsipnya konstruksi dimensi simulator boiler  memiliki  fisual  sederhana  dengan  bagian- bagian  komponen  di  dalamnya  dapat  ditunjukkan sehingga gambaran alur proses kerja dapat dipahami dengan mudah.
Gambar 4. Konsep konstruksi boiler
Gambar 4 di atas memberikan gambaran umum alat simulator  boiler  dengan  komponen  bagian  utama seperti  cerobong,  tungku,  sirkulator  dan  pipa  inlet udara . Pada  pipa  sirkulator  terdapat inlet dan outlet untuk sirkulasi aliran udara. Fungsi pipa inlet adalah untuk mengalirkan udara masuk masuk menuju pipa sirkulator  kemudaian  udara  akan  mengalami pemanasan dalam tungku dan akan di keluar melalui pipa outlet menuju ruang ternak ayam.

## 3.2. Tungku
Tungku pembakar memiliki dua bagian utama yaitu  bagian  masuk  (inlet)  dan  bagian  keluaran (outler).  Bagian  masukan  adalah  digunakan  untuk memasukan material sampah plastik medis ke dalam tungku untuk dilakukan proses pembakaran. Dimensi tungku pembakar ditunjukkan pada Gambar 5 berikut ini :
(a) (b)

## Gambar 5. Dimensi tungku
Pada  dinding  bagian  bawah  tungku  terdapat  lubang sirkulasi  udara  untuk  mensuplai  oksigen  ke  dalam ruang  tungku  sehingga  proses  pembakaran  material dapat dilakukan secara optimal dan berkesinambungan. Suhu pembakaran dalam tungku dibuat  pada  temperatur  400-600  °C  dengan perbandingan  jarak  waktu  yang  lama.  Bentuk  inlet masukan  pada  tungku  didesain  berupa  corong  yang menonjol keluar agar pada saat memasukan material dapat dilakukan dengan mudah. fisik  tungku  didesain  berdasarkan  ukuran  dimensi rancangan sehingga bentuk fisual tungku seperti pada Gambar 6 berikut ini :

## Gambar 6. Bentuk tungku pembakar

## 3.3. Kolektor Arang Hasil Pembakaran
Kolektor arang karbon memiliki peran sebagai penampung  arang  debu  hasil  pembakran  material plastik di dalam tungku pembakar melalui saringan- saringa  outlet  tungku  pembakar.  Desain  konstruksi dan  dimensi  tampak  komponen  penampung  arang berbentuk  seperti  pada  Gambar  7  dan  Gambar  8 berikut :
Gambar 7. Kolektor arang

## Gambar 8. Dimensi kolektor arang
Penampung material arang karbon memiliki saringan filter  berupa  jaring  besi  berukuran  diameter  10  mm yang  berfungsi  sebagai  saringan  material  plastik  di dalam tungku pembakar. Saringan ini berperan untuk mencegah material plastik yang sedang dalam proses pembakaran  agar  tidak  langsung  masuk  pada penampung arang.

## 3.4. Cerobong Asap
Asap hasil pembakaran  material plastik pada tungku  pembakar  akan  keluar  melalui  bagian cerobong asap dimana komponen ini dapat berfungsi sebagai  keluaran  ( outlet )  dari  boiler.  Komponen  ini dirancang  dengan  model  konstruksi  vertikal  yang dimaksudkan untuk mencapai ketinggian penyaluran asap  ke  udara.  Sebagai  fungsi  keluaran  asap pembakaran  pada  mesin  boiler,  cerobong  asap  ini dirancang  menggunakan  besi  pelat  berbahan  dasar galvanis  dengan  ketebalan  material  1,5-2  mm. Dimensi bagian komponen cerobong asap diberikan pada gambar tampak berikut ini :
Gambar 9. Cerobong asap (a). bentuk fisik
(b). dimensi konstruksi

## 4. KESIMPULAN DAN SARAN
Dapat  dikutip  kesimpulan  dan  saran  hasil penelitian  pada  aspek  desain  konsep  konstruksi  alat simulator boiler adalah berikut ini :
4.1. Kesimpulan
1. Konsep  konstruksi  alat  simulator  boiler dapat menjadi dasar pembuatan konstruksi sebagai  alat  penghangat  ayam  ternak menggunakan bahan bakar limbah plastik medis.
2. Secara  garis  besar  alat  simulator  boiler penghangat terdiri dari komponen tungku pembakar,  penampung  atau  kolektor arang, pipa sirkulator, penghembus panas dan  komponen  cerobong  penguapan  asap pembakaran.
3. Desain alat simulator boiler ini menerapkan  konsep  konstruksi  yang praktis  dan  mudah  digunakan  untuk kalangan peternak ayam.
4. Konstruksi alat simulator
sangat sederhana dengan kapasitas ruang pembakaran 35.343 cm 3 .
4.2. Saran
1. Perlu  dilakukan  pengembangan  kapasitas ruang tungku dan pengaturan waktu proses pembakaran material dipertahankan.
2. Penggunaan  material  konstruksi  simulator harus  memperhatikan  dimensi  tebal  jika meningkatkan waktur
pembakaran
material.
3. Dimensi konstruksi cerobong dapat
dikembangkan  untuk  mencapai  proses penguraian asap secara optimal.

## DAFTAR PUSTAKA
Effendy, D. A. (2013). Rancang Bangun Boiler Untuk Proses Pemanasan Sistem Uap Pada Industri Tahu Dengan Menggunakan Catia V5. Malang: Universitas Negeri Malang. Ma, H. B. (1998). The Minimum Meniscus Radius and Capillary Heat Transport Limit in Micro Heat Pipes. ”J. Heat Transfer, 120 . Putri, A. (2008). Sistem Boiler. Surabaya: Institut Teknologi Sepuluh Nopember. Ristyanto, A. N. (2013). Simulator Perhitungan Efisiensi Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) Rembang. ejournals1.undip.ac.id/index.php/transient/ article/vie .
Ruben Siregar, R. I. (2016, Oktober ). Pengaruh Perpindahan Panas Pipa Kalor Pada Posisi HorizontaVolume. FTEKNIK, 3 . Sucipto, T. P. (2013, April ). Analisa Konduktivitas Termal Baja St-37 dan Kuningan. 9 No. 1 , 13-17.
Sutikno, D. S. (2011). Study On Pressure Distribution In The Blade Passage Of The Francis Turbine. Rekayasa Mesin , 154-158. Tourniera, J. M.-G. (1994, March ). A heat pipe transient analysis odel . International Journal of Heat and Mass Transfer, 37 (pp. 5), 753-762.
Winanti, w. S. (2006). Perhitungan Efisiensi Boiler Pada Industri Industri Tepung Terigu.
Jurnal Teknik Lingkungan , 58 - 65. Yolanda Pravitasari, M. B. (2017). Analisis Efisiensi Boiler Menggunakan Metode Langsung. Prisma Fisika, V, No. 01 , 09 – 12.