## OPTIMASI TUNGKU PELEBURAN LOGAM ALUMINIUM KAPASITAS 10 KG BERBAHAN BAKAR OLI BEKAS SKALA LABORATORIUM

## Budi Istana, Abrar Ridwan, Ade Rilnanda
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik,Universitas Muhammadiyah Riau Kampus II Pekanbaru, Indonesia e-mail: budiistana@umri.ac.id, abrarridwan@umri.ac.id

## ABSTRACT
Metal melting furnace is a device used to fuse a metal. In the world of metal furnace industry is still dominated by liquid fuel in the form of diesel or solid fuel in the form of coal. In this research the source of fuel used is waste of used oil. Used oil is a waste that is promising when in the process of becoming fuel. The purpose of this study for the optimization clicking or enhance an aluminum melting furnace and get better efficiency in terms of the manufacturing process,  design,  raw  materials,  fuel  consumption,  time,  procedures  for  use.  This  study  was  conducted  using  an experimental method to build the furnace and burner that will be used for smelting logam.isolator used is refractory cement (TNC 16) and Glass Wool. The capacity created in this study is 10 kg of aluminum. In designing the software use ANSYS 12.1 to simulate the state when in operation. The furnace was tested with variable weight of aluminum to be melted: 0.5 kg, 1 kg, 0.5kg. Later tempratur on the furnace in measuring on the inside, the outside, cover, and fuel consumption. From the results of tests and calculations get the amount of time required for the melt of 0.5 kg, 1 kg and 1.5 kg of solid aluminum is ± 29-34 minutes. The time required until the 660 oC temprature is ± 24 minutes. The pouring temperature of this test reaches 887 oC. Q losses are 19,48197 kw and the resulting heat is 128854,91 kj.
Keywords: Furnace, Aluminum, Used Oil, Burner

## 1. PENDAHULUAN
Untuk  mendapatkan  logam  cair  pasti  akan dilakukan  dengan  menggunakan  suatu  tungku peleburan dimana material bahan baku dan jenis tungku  yang  akan  digunakan  harus  disesuaikan dengan material yang akan dilebur. Tungku yang paling  banyak  digunakan  dalam  pengecoran logam  antara  lain  ada  empat  jenis  tungku  yaitu jenis kupola, tungku busur listrik, tungku induksi dan tungku crucible.
Industri logam khususnya pengecoran logam mempunyai peranan yang sangat penting dalam pembangunan  saat  ini.  Untuk  mewujudkan  hal tersebut  maka  diperlukan  sebuah  tungku  untuk proses  peleburan  logam  non  ferrous  khususnya aluminium.
Aluminium  adalah  salah  satu  logam  yang punya manfaat yang luas dalam kehidupan kita. Beberapa hal mulai dari hal-hal kecil sehari-hari, industri rumah tangga, dan hingga industri besar banyak memanfaatkan logam berwarna silver ini Aluminium  dapat  digunakan  dalam  banyak hal seperti  digunakan  dalam  alat  rumah  tangga, badan pesawat terbang, alat medis dan otomotif. Aluminium  dapat  juga  dibentuk  menjadi lembaran,  ditarik  menjadi  kawat  dan  diekstrusi
menjadi  batangan  dengan  bermacam-macam penampang.

## Gambar  1. Aluminium
Oli      bekas      sering  kali      di  abaikan penanganannya   setelah   tidak   bisa   digunakan kembali.  Padahal,  jika  asal  dibuang  dapat menambah pencemaran di bumi kita yang sudah banyak      tercemar.Jumlah      oli      bekas      yang dihasilkan   pastinya   sangat   besar. Bahaya   dari pembuangan  oli  bekas  sembarangan  memiliki efek  yang  lebih  buruk  daripada  efek  tumpahan minyak mentah biasa.
Ditinjau  dari   komposisi  kimianya   sendiri, oli   adalah   campuran  dari   hidrokarbon kental ditambah    berbagai      bahan    kimia      aditif.  Oli bekas      lebih      dari      itu,    dalam      oli      bekas terkandung sejumlah sisa hasil pembakaran yang bersifat  asam  dan  korosif,  deposit,  dan  logam berat yang bersifat karsinogenik
Berdasarkan kriteria limbah yang
dikeluarkan oleh Kementrian Lingkungan Hidup,
oli bekas termasuk kategori limbah B3. Meski oli bekas  masih  bisa  dimanfaatkan,  bila  tidak dikelola  dengan  baik,  ia  bisa  membahayakan lingkungan.
Syamsuddin  (2012)  lebih  dulu  melakukan penelitian  dengan  judul  “Perancangan  Dan Pembuatan Tungku Crucible Kaleng Aluminium Kapasitas  2  Kg  Berbahan  Bakar  Arang Tempurung  Kelapa”.  Tungku  yang  digunakan berjenis  Crusible  yang  menggunakan  hembusan udara  dari  blower  dengan  dimensi  tungku  yang cukup besar yaitu diameter 0,4 m dan tinggi 0,65 m.
Muqofin  (2015)  “Rancang  Bangun  Tungku
Pengecoran Logam Aluminium Kapasitas 10 Kg Berbahan Bakar Limbah Oli Skala Laboratorium”. Tungku yang digunakan berjenis
Crusible yang menggunakan burner dengan udara bertekanan  yang  diperoleh  dari  kompresor dengan  dimensi  tungku  diameter  0,25  m  dan tinggi 0,4 m.
Maka  melihat  kesempatan  ini  dilakukan penelitian  melakukan  optimasi  dari  segi  desain, cara  kerja  dan  bahan  baku  agar  mendapatkan hasil  yang  lebih  efisien  dibandingkan  peneliti sebelumnya.  Tujuan  penelitian  ini  ialah mengoptimal kan desain tungku yang sudah ada agar  mendapat  nilai  efisiensi  yang  lebih  tinggi dan  pemanfaatan  limbah  baik  itu  logaam aluminium mau pun oli bekas.

## 2. METODOLOGI PENELITIAN
Metode  yang  dilakukan  ialah  metode eksperimental,  dengan  membangun  tungku pengecoran  logam  menggunakan  dua  lapis isolator  semen  tahan  api  dan  glass  wol.  Burner juga  di  buat  untuk  penyalur  panas  kedalam tungku.  Simulasi  thermal  dilakukan  untuk mengetahui  tempratur  dalam  perancangan menggunakan  software  ansys  12.1.  Pengujian dilakukan  dengan  variabel  berat  logam aluminium yang sudah ditentukan yaitu 0,5 kg, 1 kg, dan 1,5 kg.
Alat dan Bahan Menyiapkan alat dan bahan dlam penelitian ini. Dan alat alat utama yang digunakan adalah:
1. Gerinda tangan
2. Mesin cutting
3. Sendok semen
4. Bor tangan
5. Mesin rolling
6. Mesin las
7. Alat ukur
Dan bahan yang digunakan adalah:
1. Semen tahan api ( TNC 16 )
2. Pelat baja
3. Blower
4. Glass Wol
5. Selang
6. Pipa Baja
Diagram Alir Penelitian
Gambar  2. Diagram Alir Penelitian
Pembuatan Tungku Langkah awal dalam pembuatan tungku yaitu dilakukan simulasi termal dengan menggunakan software  ansys  12.1  dimana  tungku  di  desain dalam dalam bentuk silinder dengan dua lapisan isolator  semen  tahan  api  dan  Glass  wol. Tempratur  dalam  tungku  di  berikan  hingga 750  C.

## Gambar  3. Simulasi Thermal Ansys 12.1
Dan setelah beberapa kali dilakukan simulasi di dapatkan ukuran ketebalan ideal isolator yaitu 5 cm untuk semen tahan api (TNC 16) dan 5 cm untuk Glass wol.
Dengan  diketahui  ukuran  ketebalan  isolator yang  diinginkan  maka  langkah  berikutnya memberikan  beberapa  ukuran  acuan  yang disesuaikan dengan kapasitas tungku yaitu 10 kg. Diameter  Tungku:  0,38  m,  Diameter    dalam cawan:  0,16  m,  Ketebalan  cawan:  0,005  m, Ketebalan  tutup  tungku:  0,06,  dan  Diameter lubang kontrol: 0,08 m.
Ukuran lainnya didapatkan dengan menggunakan persamaan silinder sehingga dapat diketahui ketinggian ruang bakar dan ketinggian ruang cawan, 35 cm untuk ruang bakar, 25,5 cm untuk  tuang  cawan  dan  toleransi  jarak  antara dinding  dalam  tungku  dan  dinding  luar  cawan sebesar  4,5 cm.
Gambar  4. Desain Badan Tungku

## Gambar  5. Desain Tutup Tungku

## Gambar  6. Desain Cawan
Setelah  didapatkan  ukuran  desian  tungku yang  akan  di  buat  maka  selanjutnya  dilakukan proses manufaktur. Dengan menggunakan mesin rolling plat baja di buat sesuai ukuran dan di isi dengan  seman  tahan  api  (TNC  16)  dengan pebandingan yang sudah ditentukan.
Gambar  7. Pengelasan Tungku
Gambar  8. Isolator Tungku

## Gambar  9. Desain 3D Tungku
Alat Pemanas ( Burner ) ini berfungsi sebagai sumber panas dalam pengecoran logam ini. Alat Pemanas  (  Burner  )  ini  harus  di  letakan  pada posisi  yang  tepat  ditungku  agar  panas  yang dikeluarkan  bisa  didistribusikan  secara  merata. Alat  pemanas  (  Burner  )  menggunakan  bahan bakar limbah oli bekas

## Gambar  10. Desain 3D Burner
Kelebihan  dari  Desain  burner  ini  adalah dapat  menghasilkan  nyala  api  yang  besar  dan lebih  hemat  karena  udara  disuplai  dari  Blower bukan  Kompressor  selain  itu  burner  dapat membakar  dengan  lebih  bersih  dan  sempurna karna tidak ada oli yang akan berceceran.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Dari  hasil  pengujian  tungku  dengan  3 variabel berat alumunium yang dileburkan yaitu 0,5 kg , 1 kg , dan 1,5 kg didapatkan hasil berupa grafik  tempratur  dan  konsumsi  bahan  bakar.
Pengujian  dilakukan  dihari  yang  sama  dengan interval 1 jam setiap pengujiannya. Dan berikut adalah datanya:
Gambar  11. Pengujian Tungku
Hasil Pengujian 0,5 Kg Pada pengujian pertama dilakukan peleburan alumunium dengan berat 0,5 kg alumunium. Dan berikut  adalah  grafik  distribusi  temparatur  dan konsumsi bahan bakar pada pengujian tersebut.
Gambar  12. Grafik Distribusi Tempratur Dalam 0,5 kg Alumunium
Gambar  13. Grafik Distribusi Tempratur Dinding 0,5 kg Alumunium

## Gambar  14. Grafik Distribusi Tempratur Tutup 0,5 kg Alumunium
Bahan bakar mengalir dengan konstan, bahan bakar  awal  dalam  wadah  bahan  bakar  adalah  2 liter.
Gambar    15.    Grafik  Distribusi  Bahan

## Bakar 0,5 kg Alumunium
Dari  grafik  tempratur  dan  konsumsi  bahan bakar pengujian pertama  belum terlalu optimal pada tempratur akhir baik dari waktu dan cukup banyak  bahan  bakar  yang  di  gunakan,  hal  ini dikarenakan  kondisi  dari  burner  yang  masih dingin dimulai dari tempratur kamar. Alumunium mencair pada waktu 34 menit dan menghabiskan bahan bakar 1,5 liter.
3.2    Hasil Pengujian 1 Kg Pada pengujian kedua peleburan alumunium dilakukan  dengan  berat  1  kg  alumunium.  Dan berikut  adalah  grafik  distribusi  temparatur  dan konsumsi bahan bakar pada pengujian tersebut.
Gambar  16. Grafik Distribusi Tempratur Dalam 1 kg Alumunium
Gambar  17. Grafik Distribusi Tempratur
Dinding 1 kg Alumunium
Gambar  18. Grafik Distribusi Tempratur Dinding 1 kg Alumunium
Gambar    19.  Grafik  Distribusi  Bahan Bakar 1 kg Alumunium
Dari  grafik  tempratur  dan  konsumsi  bahan bakar  pengujian  kedua  distribusi  tempratur  dan penggunaan  bahan  bakar  sudah  mulai  stabil. Alumunium  mencair  pada  waktu  32  menit  dan menghabiskan bahan bakar 1,3 liter.
3.3    Hasil Pengujian 1,5
Pada pengujian ketiga peleburan alumunium dilakukan  dengan  berat  1,5  kg.  Dan  berikut adalah grafik distribusi temparatur dan konsumsi bahan bakar pada pengujian tersebut.
Gambar  20. Grafik Distribusi Tempratur Dalam 1,5 kg Alumunium
Gambar  21. Grafik Distribusi Tempratur Dinding 1,5 kg Alumunium
Gambar  22. Grafik Distribusi Tempratur Tutup 1,5 kg Alumunium
Gambar    23.  Grafik  Distribusi  Bahan Bakar 1,5 kg Alumunium
Dari  grafik  tempratur  dan  konsumsi  bahan bakar pengujian kedua  distribusi tempratur dan penggunaan bahan bakar sudah mulai stabil hal ini di karena kan proses pembakaran pada burner yang  lebih  stabil.  Alumunium  mencair  pada waktu 29 menit dan menghabiskan bahan bakar 1,3 liter.
Tabel 1. Hasil Data Pengujian

## 4. KESIMPULAN
Dari  hasil  pengujian  dan  analisis  data  dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut: 1. Tungku  peleburan  berbentuk  silinder  yang terbuat dari plat baja
2. Dimensi luar Diameter 48 cm tinggi 43 cm.
3. Dimensi  dalam  (krusibel)  diameter  26  cm dan tinggi 39 cm
4. Isolator  dinding  tungku  dibuat  dengan menggunakan bahan refractory semen tahan api  yang  memiliki  kemampuan  tahan terhadap  panas  hingga  1600 o C  dan  Glass wool  yang  memiliki  nilai  konduktivitas termal 0,038 W/m.°C
5. Efisiensi  yang  di  dapatkan  dengan penambahan  isolator  glass  wol  lebih  dari 200%
6. Bahan bakar yang digunakan adalah oli bekas
7. Jumlah  waktu  yang  dibutuhkan  untuk melebur 0,5 , 1 , dan 1,5 kg alumunium padat adalah ± 29 - 34 menit.
8. Waktu  yang  dibutuhkan  hingga  tempratur
660 o C adalah ±24 menit 9. Tempratur tuang dari pengujian ini mencapai 887 o C.
10. Nilai Q losses adalah 19,48197 kw
11. Kalor yang dihasilkan adalah  128854,91 kj
12. Pada  saat  pengujian  faktor  cuaca  dan frekuensi  pemakaian  alat  mempengaruhi waktu peleburan dan konsumsi bahan bakar.
13. Dari keseluruhan hasil pengujian dan analisa alat  ini  berhasil  mecapai  tujuan  untuk menjadi  lebih  efisien  dari  sebelumnya  baik dari  segi  konsumsi  bahan  bakar  dan  waktu peleburan.

## DAFTAR PUSTAKA
Bramanta.  2008. Rancangan  Dapur  Peleburan Aluminium Kapasitas 30 Kg . Departemen  Teknik  Mesin.  Universitas Sumatera Utara, Medan
B.Istana;  J.Lukman.  Rancang  Bangun  dan Pengujian Tungku Peleburan Aluminium Berbahan  Bakar  Minyak  Bekas.  Surya Teknika, Vol. 2, No.4, Desember 2016: 10-14.  Teknik  Mesin  Universitas
Muhammadiyah Riau
Holman,  J.P.  “ Perpindahan  Kalor ”,  Erlangga, Jakarta, 1986. Magga, R. 2010. Analisis Perancangan Tungku Pengecoran Logam (Non-Fero) Sebagai Sarana Pembelajaran Teknik Pengecoran .  Jimt,  Vol.  7,  No.1,  Mei 2010: 54 –60.  Teknik Mesin Universitas Tadulako. Muqofin.  2015. Rancang  Bangun  Tungku Pengecoran Logam Aluminium Kapasitas  10  Kg  Berbahan  Bakar Limbah Oli Skala Laboratorium . Skripsi. Universitas Muhammadiyah Riau. Pekanbaru
Pratomo, A, W. 2012. Rancang Bangun Burner Berbahan  Bakar  Oli  Bekas  Untuk Pengecoran Kuningan . Semarang. Vol 6. Hal  112-115.  Jurnal  Rekayasa  Mesin Politeknik Negeri Semarang. Syamsuddin. 2012. Perancangan Dan Pembuatan  Tungku  Crucible  Kaleng
Aluminium  Kapasitas  2  Kg  Berbahan Bakar  Arang  Tempurung  Kelapa . Departemen  Teknik  Mesin  Universitas Riau. Pekanbaru Tata  Surdia,  Shinroku  Saito,  “ Pengetahuan Bahan  Teknik ”,  Pt.  Prapadya  Paramita, Jakarta, 1995.