P R O S I D I N G S I S T E M 2 0 1 7 INOVASI PENEMUAN TERBARU DI BIDANG KETEKNIKAN ISSN : 2541-6987 Hak Cipta © 2017 Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Jember Dilarang memproduksi, mendistribusikan bagian dari publikasi ini dalam segala bentuk maupun media tanpa seijin Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik - Universitas Jember Dipublikasi dan didistribusikan oleh Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Jember Jalan Kalimantan 37 Kampus Tegal Boto Jember 68121 INDONESIA Telp. (0331) 484977 Fax. (0331) 339029 Website Email : : sistem@unej.ac.id Seminar Nasional Teknik Mesin (SISTEM)
KATA PENGANTAR Seminar Nasional Teknik Mesin (SISTEM) adalah acara tahunan yang diselenggarakan oleh Program Studi Teknik Mesin Universitas Jember. Dari hasil seminar diharapkan dapat memberikan dampak secara luas kepada masyarakat, sehingga topik yang konkrit dan terbaru selalu diusung menjadi tema utama seminar. Seminar Nasional Teknik Mesin (SISTEM) kali ini mengusung tema "Inovasi Penemuan Terbaru di Bidang Keteknikan". Kualitas penelitian yang baik dalam bidang Teknik Mesin memliki kontribusi yang besar dalam meningkatkan daya saing dan inovasi industri. Melalui Seminar Nasional Teknik Mesin ini, karya-karya penelitian yang telah terkumpul diharapkan memberikan solusi efektif, efisien, dan ramah lingkungan terhadap masalah-masalah di bidang keteknikan, sehingga dapat meningkatkan produktivitas dan daya saing bangsa melalui penelitian dan inovasi pada bidang keteknikan untuk menghadapi persaingan global. Puji syukur kami panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa sebab hanya oleh karena rahmat dan anugerah-Nya maka acara Seminar Nasional Teknik Mesin (SISTEM) dapat terselenggara. Ruang lingkup makalah pada Seminar Nasional Teknik Mesin (SISTEM) dikelompokkan menjadi empat bidang, yaitu: Konversi Energi, Manufaktur, Desain, Metalurgi dan Material. Lebih lanjut, kualitas makalah dijaga dengan baik melalui proses review yang ketat. Akhir kata kami ucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah berkontribusi dalam penyusunan prosiding SISTEM ini. Terlepas dari segala kekurangan yang ada, kiranya segenap upaya yang telah dilakukan dapat bermanfaat bagi kemajuan, penguasaan ilmu pengetahuan & teknologi di Indonesia dan menjadi pendorong untuk menghaslilkan karya- karya penelitian lanjutan yang lebih baik. Jember, 21 Desember 2017 Tim Editor i Seminar Nasional Teknik Mesin (SISTEM)
2017 DAFTAR ISI KATA PENGANTAR DAFTAR ISI REVIEWER PANITIA PELAKSANA 1. PENGARUH UKURAN DIAMETER INLET - OUTLET MESO SCALE COMBUSTOR TERHADAP KESTABILAN NYALA API PEMBAKARAN LIQUIFIED PETROLEUM GAS (LPG) Andi Sanata1*, ING. Wardana2, Lilis Yuliati2, Mega Nur Sasongko2 2. ANALISIS KEBOCORAN FLUKS DAN PEMBEBANAN TERHADAP RUGI-RUGI INTI BESI DENGAN MENGGUNAKAN FINITE ELEMENT METHOD (FEM) PADA TRANSFORMATOR DAYA 60 MVA Erinna Dyah Atsari1*, Bambang Sri Kaloko2, Dedy Kurnia Setiawan2 3. DESAIN DAN PEMBUATAN MESIN PAN GRANULATOR PUPUK ORGANIK BERKAPASITAS 250 KG/JAM Dwi Djumhariyanto1*, Robertus Sidartawan1 4. IMPLEMENTASI SCADA PADA GENERATOR PENGUATAN TERPISAH DENGAN ARDUINO MEGA 2560 Ibrahim Saiful Millah1*, Moch. Gozali2, Triwahju Hardianto2 5. TINJAUAN TERHADAP PENGEMBANGAN POTENSI PANAS BUMI BLAWAN-IJEN SEBAGAI PEMBANGKIT LISTRIK 2×55 MW Haeruddin1* 6. KOMPOSIT KONDUKTIF BERBASIS BIOKARBON ECENG GONDOK 27 Azam Muzakhim Imammuddin1*, Sudjito Soeparman2, Wahyono Suprapto2, Achmad As'ad Sonief2 7. PERANCANGAN DAN SOSIALISASI KEPADA KELOMPOK TANI MESIN PENGHANCUR BAHAN ORGANIK KAPASITAS 250 KG/JAM Santoso Mulyadi1*, Dwi Nurtanto1 8. STUDI PENGARUH FRAKSI UKURAN PADA PROSES SIANIDASI CARBON IN LEACH (CIL) 37 Siti Aminah1* 9. OPTIMASI PERENCANAAN JARINGAN LTE E-UTRAN PADA EVOLVED NODE B EXISTING MENGGUNAKAN METODE PROBABILITAS MONTE CARLO Nurul Hidayah1*, Dodi Setiabudi2, Catur Suko Sarwono2 10. NANOTEKNOLOGI PADA INDUSTRI MINYAK DAN GAS: APLIKASI NANOMATERIAL LOGAM OKSIDA Riska Laksmita Sari1* 11. TINJAUAN KONSEP DAN ALPLIKASI VORTEX INDUCED VIBRATION AQUATIC CLEAN ENERGY (VIVACE) Muammar Kadhafi1*, Agus Triono1 12. RANCANG BANGUN MESIN PENGHALUS GARAM UNTUK PEMBERDAYAAN GARAM RAKYAT DI KABUPATEN JENEPONTO Muhammad Syahid1*, Azwar Hayat1, Firman2 13. SMART SUPPLY SYSTEM MENGGUNAKAN FISH BONE DIAGRAM (PEMILIHAN PEMASOK DI INDUSTRI BAJA) Agus Ristono1*, Pratikto1, Purnomo Budi Santoso2, Ishardita Pambudi Tama2 ii i ii iv v 1 6 12 16 22 31 43 50 57 62 65
14. ANALISIS PERUBAHAN PROPAGASI DAN TILT ANTENA FREKUENSI 1800 MHZ TERHADAP PERENCANAAN CAKUPAN AREA SISTEM LONG TERM EVOLUTION (LTE) MENGGUNAKAN PHYSICAL CELL IDENTITY (PCI) 70 Dahlia Fatmawati1*, Dodi Setiabudi2, Catur Suko Sarwono2 iii Seminar Nasional Teknik Mesin (SISTEM)
2017 REVIEWER 1. Prof. Dr. Ir. Bambang Sujanarko, MM. 2. Dr. Nasrul Ilminnafik, ST., MT. 3. Dr. R. Koekoeh K.W, ST., M.Eng. 4. Dr. Agus Triono, ST., MT. 5. Boy Arief Fachri, ST., MT., Ph.D. 6. Dr. Gaguk Djatisukamto, ST., MT. 7. Dr. Amalia Sholeha, S.Si., M.Si. 8. Dr. Muh. Syahid, ST., MT 9. Dr. Eng. Lilis Yuliati, ST.MT iv
Pelindung Penanggungjawab Ketua Panitia Sekretaris Anggota PANITIA PELAKSANA Dekan Fakultas Teknik Universitas Jember Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas Jember Dr. Salahuddin Junus, S.T., M.T. Danang Yudistiro, S.T., M.T. Rika Dwi Hidayatul Q., S.T., M.T. M. Fahrur Rozy H., S.T., M.T. Dedi Dwi Laksana, S.T., M.T. R. Puranggo Ganjar Widityo, S.T., M.T. Robertus Sidartawan, S.T., M.T. Skriptyan Noor Hidayatullah Syuhri, S.T., M.T. Rahma Rei Sakura, S.T., M.T. Hery Indria Dwi Puspita, S.Si., M.T. Fadila Rahmana, S.Si., M.T. Siti Halimah v Seminar Nasional Teknik Mesin (SISTEM)
AUKE-2017-028 PENGARUH UKURAN DIAMETER INLET - OUTLET MESO SCALE COMBUSTOR TERHADAP KESTABILAN NYALA API PEMBAKARAN LIQUIFIED PETROLEUM GAS (LPG) Andi Sanata1*, ING. Wardana2, Lilis Yuliati2, Mega Nur Sasongko2 1Mahasiswa Program Doktor Teknik Mesin, Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Brawijaya 2Staf Dosen Pengajar, Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Brawijaya Email: *andisanata_uj@yahoo.co.id ABSTRAK Penelitian ini membahas tentang pengaruh ukuran diameter inlet (D 1 ) - outlet (D 2 ) meso scale combustor dengan suatu laluan bertingkat (backward facing step) terhadap kestabilan nyala api pembakaran Liquified Petroleum Gas (LPG). Tembaga (Cu) digunakan sebagai material inlet dan pipa kaca pyrex sebagai material outlet meso-scale combustor. Dilakukan variasi pada ukuran diameter inlet - outlet dengan rasio D 1 /D 2 sama sebesar 0.7 yaitu D 1 /D 2 = 2.45/3.5 mm dan D 1 /D 2 = 3.29/4.7 mm untuk mendapatkan optimalisasi ukuran yang memberikan kesetabilan nyala api yang lebih baik. Liquified Petroleum Gas (LPG) digunakan sebagai bahan bakar dengan udara sebagai pengoksidatornya. Hasil penelitian menunjukkan bahwa dengan rasio D 1 /D 2 yang sama (0.7), semakin besar ukuran diameter inlet - outlet meso scale combustor, luasan flammability limit range yang terbentuk juga semakin besar dan titik - titik kestabilan nyala api yang dihasilkan semakin banyak. Hasil visualisasi nyala api menunjukkan bahwa semakin besar ukuran diameter inlet - outlet, memberikan nyala api yang semakin dekat dengan backward facing step dan dinding combustor. Pada ukuran diameter yang besar, kecepatan reaktan yang masuk ke daerah pembakaran relatif lebih kecil dan reaktan dapat segera memenuhi seluruh area penampang combustor, sehingga pembakaran di dalam meso-scale combustor dengan ukuran diameter yang lebih besar menjadi lebih stabil dengan letak nyala api yang lebih dekat ke daerah facing step dan luas penampang api yang hampir memenuhi luas penampang combustor. Pada variasi ukuran diameter yang lebih kecil kecepatan reaktan yang masuk ke daerah pembakaran meningkat, serta letak nyala api semakin jauh dari facing step dengan luas penampang api yang semakin mengecil yang akan menurunkan kestabilan nyala api. Kata Kunci: meso-scale combustor, backward facing step, flammability limit PENDAHULUAN Miniaturisasi pembangkit energi berskala tergolong pada Micro Electro kecil yang Mechanical System telah marak dikembangkan oleh berbagai pihak. Meso Scale Combustor merupakan komponen utama Micro Thermo Photovoltaic (M-TPV) yang termasuk dalam Micro Electro Mechanical System (MEMS) untuk peralatan listrik portable yang telah menjadi kebutuhan yang sangat penting di masyarakat. Meso-scale combustor berperan mengubah energi kimia dari bahan bakar menjadi energi termal melalui sebuah proses pembakaran. Energi termal dari hasil pembakaran tersebut nantinya akan dikonversikan menjadi energi listrik [1]. (MEMS) Pembakaran pada meso-scale combustor harus kontinuitas pembakitan energi termal. Beberapa kekurangan dari meso-scale combustor tersebut adalah tidak stabilnya api pada saat pembakaran berlangsung. Ketidakstabilan tersebut disebabkan oleh skala stabil untuk menjamin sehingga pembakaran perbandingan kerugian kalor (heat loss) yang terbuang ke sistem sekitar dan lingkungan dengan energi yang dibangkitkan akan meningkat [2]. Tentunya tidak mudah mengingat terbatasnya waktu pembakaran dalam ruang bakar (fuel residence time) dan laju kehilangan kalor (heat loss) ketidakstabilan pembakaran. Agar api saat pembakaran stabil maka upaya yang dilakukan adalah meningkatkan fuel residence time, kecepatan reaksi pembakaran dan mengurangi heat loss [3]. yang diperkecil, yang mengakibatkan Semakin kecil diameter combustor maka daerah stabilitas api yang digambarkan pada diagram kecepatan-equivalence ratio semakin sempit. Penyebabnya adalah kehilangan panas yang lebih tinggi dan keterbatasan waktu nyala api yang tidak memadai akibat meningkatnya surface to volume ratio [4]. Nyala api mampu stabil dengan baik apabila pada meso combustor memiliki 1 Seminar Nasional Teknik Mesin (SISTEM)
2017 area/volume ratio (surface to volume ratio) pada rentang tertentu [5]. Pemberian wire mesh pada meso combustor mampu menambah residence time dari reaktan. Selain itu, pemberian wire mesh tersebut juga mampu berperan sebagai pemegang nyala api (flame holder), sehingga posisi nyala api dapat bertahan di dalam combustor. Dengan demikian distribusi temperatur dapat lebih merata terhadap dinding combustor [6]. Selain itu, nyala api yang stabil juga mampu dihasilkan oleh meso-scale channel yang diberikan suatu rongga atau biasa disebut wall cavities [7]. Kestabilan nyala api dapat meningkat juga dengan diberikannya suatu laluan bertingkat atau biasa disebut backward facing step. Selain itu, pemberian backward step mampu mengontrol posisi nyala api dan menambah time reaktan. Pemberian backward residence facing step mampu mensirkulasikan ulang reaktan, sehingga proses pembakaran menjadi lebih baik [8]. facing Dalam review penelitian - penelitian terdahulu, pemberian backward facing step telah mampu meningkatan kestabilan pembakaran, meningkatkan residence time, dan sekaligus sebagai flame holder yang mampu mengatur posisi nyala api. Penelitian ini dilakukan dengan memvariasikan komposisi ukuran diameter inlet (D1) dan diameter outlet (D2) combustor dengan rasio diameter inlet dan diameter outlet (D1/D2) yang konstan, untuk mengetahui optimalisasi ukuran diameter - outlet meso-scale combustor dengan laluan bertingkat (backward facing step) yang ditunjang oleh parameter- parameter utama yaitu grafik flammability limit dan visualisasi nyala api. inlet METODOLOGI PENELITIAN dengan menggunakan metode eksperimental dimana dilakukan suatu pengamatan langsung terhadap alat uji pembakaran berskala meso. Data hasil pengamatan tersebut akan ditampilkan dengan bentuk grafik kecepatan-equivalence ratio atau yang biasa disebut grafik limit dan visualisasi nyala api dengan tampak samping dan depan. Untuk menghasilkan parameter- parameter penelitian tersebut, pada penelitian ini ditunjang oleh suatu rangkaian alat uji seperti ditunjukkan pada gambar berikut. Penelitian ini dilakukan flammability Gambar 1. Skematik alat uji 2 skematik alat uji ini, ditampilkan pada Gambar 1 berdasarkan alat dan bahan yang diperlukan dalam proses pengujian dan pengambilan data. Pada penelitian ini, Liquified Petroleum Gas (LPG) digunakan sebagai bahan bakar dengan penggunaan udara sebagai oksidator. Sebuah tabung LPG bertekanan yang didalamnya terdapat campuran antara Butana dan Propana dengan rasio 1:1 digunakan sebagai input bahan yang bertekanan udara bakar, didapatkan dari sebuah kompresor udara. Dua buah flowmeter (Kofloc RK 1250) digunakan sebagai alat kontrol terhadap debit bahan bakar dan combustor. Sebuah udara yang memasuki pencampur (mixer) yang digunakan untuk mendapatkan campuran premixed dari bahan bakar dan oksidator. Sebuah meso-scale combustor dengan backward facing step digunakan dengan diberikan suatu dudukan atau combustor holder. Kamera (Canon EOS 60D) digunakan untuk pengambilan visualisasi nyala api. Dalam hal sedangkan Pengujian pada pembakaran skala meso ini dilakukan untuk mendapatkan data hasil yang benar-benar optimal. Rangkaian alat uji yang ditetapkan pengujian merupakan penunjang pokok keberhasilan suatu penelitian. Dalam penelitian ini, reaktan yang merupakan campuran antara bahan bakar dan oksidator yang diinputkan dari tabung bertekanan dan kompresos udara. Reaktan tersebut dialirkan pada dua buah flowmeter guna untuk diatur debit bahan bakar dan udara yang akan masuk ke dalam combustor. sebelum memasuki combustor, udara dan bahan bakar dialirkan unuk melalui sebuah alat pencampur untuk didapatkan campuran campuran premixed. Selanjutnya premixed antara udara dan bahan bakar dialirkan pada combustor untuk dilakukan proses pembakaran. berdasarkan prosedur Namun, sebuah meso-scale Pada penelitian ini, grafik flammability limit yang berdasarkan ditampilkan didapatkan pada saat melakukan pengamatan dengan material combustor adalah tembaga (Cu), sedangkan visualisasi nyala api diasumsikan dengan mekanisme pembakaran pada meso-scale combustor dengan material tembaga (Cu) pada daerah inlet dan kaca (Pyrex) pada daerah outlet. Hal ini dilakukan mengingat pada combustor dengan material tembaga tidak dapat dilakukan visualisasi nyala api, sehingga diasumsikan pada combustor dengan material kaca (Pyrex). data Gambar 2. Meso-scale combustor dengan backward facing step
Sebuah cylindrical meso-scale combustor dengan backward facing step seperti pada Gambar 2. difabrikasi berdasarkan kebutuhan penelitian ini yaitu untuk mengetahui optimalisasi komposisi ukuran diameter inlet (D1) - diameter outlet (D2). Pengaturan efek geometri terhadap kestabilan nyala api pada sebuah ruang bakar berskala kecil memang memberikan dampak yang cukup besar. Dalam penelitian ini, fabrikasi combustor yang digunakan diatur berdasarkan perubahan pada komposisi ukuran diameter inlet dan diameter outlet dengan rasio D1/D2 yang konstan. Variasi geometri tersebut seperti ditunjukkan pada Tabel 1 dimana detail geometri combustor diberikan. Tabel 1. Geometri meso-scale combustor Rasio (%) Dinlet (D1) (mm) Doutlet (D2) (mm) 70 70 2,45 3,29 3,5 4,7 Untuk material combustor sendiri terbuat dari tembaga (Cu), sedangkan untuk pengambilan visualisasi nyala api diasumsikan dengan combustor dengan material tembaga dan kaca pyrex. Dengan demikian, akan memberikan diameter gambaran mengenai combustor, terhadap grafik flammability limit dan visualisasi nyala api. pengaruh HASIL DAN PEMBAHASAN Grafik Flammability limit Gambar 3 merupakan grafik flammability limit untuk pembakaran bahan bakar LPG pada meso- scale combustor dengan backward facing step pada variasi ukuran diameter inlet (D1) - outlet (D2) dengan rasio diameter inlet - outlet (D1/D2) yang sama (70%). Komposisi ukuran diameter inlet - outlet combustor pertama adalah 2.45/3.5 sedangkan komposisi ukuran diameter inlet - outlet combustor kedua adalah 3.29/4.7. Grafik flammability limit merupakan suatu bentuk grafik yang memberikan gambaran mengenai kestabilan nyala api. Pada grafik flammability limit, memiliki suatu kisaran (flammability limit range) yang biasa disebut batas mampu nyala atas (upper limit) dan batas mampu nyala bawah (lower limit). Dari penelitian ini telah didapatkan flammability limit range pada setiap meso-scale combustor seperti terlihat pada Gambar 3. Terlihat bahwa masing- masing combustor memiliki flammability limit yang berbeda-beda yang tentunya memiliki nilai kecepatan dan equivalence ratio yang berbeda- beda. Kinerja ruang bakar mikro yang dalam hal ini dipengaruhi oleh perbedaan komposisi diameter inlet - outlet sangat berperan penting terhadap flammability limit range yang dihasilkan oleh combustor. Luasan daerah kestabilan nyala api juga berpengaruh, karena sangat menentukan 3 terhadap jumlah titik nyala api yang dimiliki masing-masing combustor. Gambar 3. Grafik flammability limit meso-scale combustor dengan backward facing step Beberapa hal yang menunjang terhadap kisaran flammability limit pada grafik kecepatan- equivalence ratio telah berhasil didapatkan pada penelitian ini. Pengaruh kestabilan nyala api yang menyebabkan besar ataupun kecilnya kisaran flammability limit pada suatu combustor sangat luasan grafik jelas flammability limit (flammability limit range), maka kestabilan nyala api yang terjadi semakin baik. terlihat. Semakin besar Kestabilan nyala api juga ditunjang oleh nilai equivalence ratio pada suatu meso-scale combustor. Pada Gambar 3 terlihat bahwa untuk setiap nilai equivalence ratio terendah dan tertinggi. Hal ini memberikan kita gambaran bahwa ketika nilai equivalence ratio melebihi batas atasnya, maka api tidak bisa menyala, demikian juga berlaku jika nilai equivalence ratio melebihi batas bawahnya, maka api juga tidak bisa menyala. Oleh sebab itu, kestabilan nyala api pada setiap combustor sangat ditunjang oleh nilai equivalence ratio, dimana titik kestabilan nyala api yang terbaik ditentukan oleh nilai equivalence ratio pada rentang tertentu. Selain itu juga terlihat bahwa pada ketiga meso- scale combustor tersebut berada pada rentang equivalence ratio yang rendah, dengan artian bahwa pembakaran yang terjadi pada combustor tersebut berada pada campuran miskin bahan bakar. combustor memiliki kisaran dengan flammability diameter combustor 2.45/3.5 menunjukkan daerah flammability limit yang lebih sempit dibandingkan daerah limit dengan diameter combustor 3.29/4.7. Dapat dilihat bahwa equivalence terendah pada diameter combustor 3.29/4.7 adalah 0.43 dengan kecepatan reaktan sebesar 15.50 cm/s, equivalence ratio tertinggi adalah 0.74 dengan kecepatan reaktan sebesar 30.59 cm/s. Sedangkan equivalence ratio Grafik limit flammability ratio Seminar Nasional Teknik Mesin (SISTEM)
2017 terendah pada diameter combustor 2.45/3.5 adalah 0.58 dengan kecepatan reaktan 20.59 cm/s dan equivalence ratio tertinggi terletak pada nilai 0.77 dengan kecepatan reaktan 26.68 cm/s. Pada grafik pada gambar 3 terlihat daerah perbedaan kecenderungan flammability limit yang dipengaruhi oleh besarnya ukuran diameter combustor. Tinggi atau rendahnya diameter combustor sangat berpengaruh terhadap grafik flammability limit yang dihasilkan. Pada Gambar 3 terlihat bahwa titik nyala api yang dimiliki oleh combustor dengan diameter 3.29/4.7 memiliki jumlah titik nyala api yang lebih banyak daripada combustor dengan diameter 2.45/3.5. Hal ini mengindikasikan bahwa, titik kestabilan nyala api yang dimiliki oleh combustor dengan diameter 3.29/4.7 lebih baik daripada diameter combustor 2.45/3.5. Dengan kata lain, semakin besar diameter combustor dengan rasio antara diameter inlet dan outlet yang sama, maka kestabilan nyala api akan semakin meningkat karena dipengaruhi oleh jumlah titik nyala api yang mampu dimiliki oleh suatu combustor. luas Pada dasarnya, jumlah titik nyala api tersebut sangat dipengaruhi oleh jumlah debit reaktan yang memasuki combustor. Pada combustor dengan diameter yang besar, debit reaktan yang masuk akan semakin beragam, mulai dari debit terendah, hingga debit tertingginya. Sebaliknya, pada combustor dengan diameter yang lebih kecil, debit reaktan yang mampu melalui combustor akan sangat terbatas, hal ini akan mempengaruhi titik nyala api pada combustor. Semakin besar jumlah debit reaktan yang mampu dimiliki oleh suatu combustor, maka titik nyala api akan semakin banyak. Sehingga dengan titik nyala api yang semakin banyak, menyebabkan flammability limit range semakin luas pula, yang mengindikasikan bahwa kestabilan nyala api yang tercapai semakin meningkat. jumlah Visualisasi Nyala Api Pengambilan data visualisasi nyala api dilakukan titik-titik dengan menentukan pengambilan data. Dilakukan penentuan beberapa titik pengambilan data untuk mengetahui karakteristik visualisasi nyala api dimana untuk semua titik pengambilan data yang dilakukan api dapat menyala stabil dalam combustor. Penentuan titik tersebut dilakukan dengan mengambil nilai tengah diantara upper dan lower limit pada masing-masing combustor. Hal ini dilakukan untuk mencari titik kestabilan nyala api diantara nilai batas mampu nyala atas (upper limit) dan nilai batas mampu nyala bawah (lower limit). Karena masing-masing combustor memiliki jumlah titik nyala api yang berbeda-beda, maka kestabilan nyala api yang divisualisasikan juga berbeda-beda. Hasil visualisasi nyala api pada masing- titip pengambilan data pada kondisi masing 4 kestabilan nyala api yang diasumsikan oleh combustor dengan material inlet tembaga dan outlet kaca pyrex ditunjukkan oleh Tabel 2 berikut. Tabel 2. Visualisasi nyala api meso-scale combustor dengan backward facing step 1. Variasi D1-D2 : 2,45/3,5 mm 2. Variasi D1-D2 : 3,29/4,7 mm Pada Tabel 2 terlihat bahwa kecenderungan perbedaan letak posisi api dipengaruhi oleh kecepatan yang masuk pada combustor. Dengan semakin bertambahnya kecepatan aliran reaktan pada suatu combustor, maka posisi nyala api akan semakin menjauhi step dengan warna nyala api terang dan kehijau-hijauan. yang Sebaliknya, berkurangnya kecepatan aliran reaktan, maka posisi nyala api akan semakin mendekati step dengan nyala api yang semakin biru. Hal ini dikarenakan, dengan bertambahnya kecepatan aliran reaktan yang memasuki combustor, maka nyala api akan cenderung terdorong untuk keluar combustor, sehingga kestabilan nyala api akan berkurang dikarenakan residence time dari reaktan juga berkurang. Sebaliknya, pada kecepatan aliran reaktan yang rendah, residence time dari reaktan akan bertambah, sehingga reaksi pembakaran dapat lebih lama berada pada combustor. Dengan, demikian, kestabilan nyala api akan bertambah, dikarenakan pada reaksi pembakaran yang baik, titik nyala api akan bertambah pula. semakin dengan semakin Tabel 2 juga memperlihatkan bahwa pada posisi nyala api yang mendekati step mampu dicapai pada meso-scale combustor dengan
diameter 3.29/4.7. Selain itu, warna api yang beragam, juga mampu dimiliki oleh combustor ini. Pada combustor diameter 3.29/4.7, kondisi kestabilan nyala api yang baik mampu tercapai ketika kecepatan reaktan berada pada kisaran antara 15.70 cm/s sampai 22.25 cm/s dengan warna nyala api yang biru. Selebihnya, pada kecepatan reaktan di atas 22.25 cm/s kestabilan nyala api berkurang, sehingga nyala api seakan- akan memiliki bentuk nyala api yang berbeda dengan yang lainnya. Hal ini dikarenakan, pada kecepatan yang terlalu tinggi, akan mengakibatkan terjadinya blow off yang mempengaruhi kestabilan nyala api. Perbedaan lain ketika diameter combustor ditingkatkan adalah posisi nyala api yang mendekati step mampu tercapai pada combustor diameter 3.294.7. Hal ini memberikan gambaran bahwa fungsi flame holder yang dimiliki oleh backward facing step mampu tercapai dengan baik. Fungsi flame holder ini sangat penting untuk dimiliki suatu combustor dengan backward facing step, karena dengan flame holder maka posisi api dapat dikontrol. Selain adanya mekanisme flame holder akan mampu menambah fuel residence time dan mampu memperbaiki sirkulasi ulang reaktan selama berada di dalam combustor. Dengan demikian proses pembakaran yang dapat berlangsung secara lebih baik dan kestabilan nyala api dapat tercapai dengan baik. itu, dengan KESIMPULAN tentang hasil penelitian yang telah diuraikan sebelumnya, maka dapat ditarik beberapa kesimpulan yang terkait tentang penelitian ini. Kesimpulan ini merupakan suatu bentuk optimalisasi pembakaran pada meso- scale combustor dengan backward facing step, yang dipengaruhi oleh flammability limit dan visualisasi nyala api pada variasi komposisi ukuran diameter inlet dan diameter outlet, yaitu: Berdasarkan pembahasan pada meso-scale combustor step facing dipengaruhi oleh diameter combustor. Semakin daerah besar flammability limit juga semakin luas. Flammability dengan limit backward diameter combustor maka Posisi nyala api dipengaruhi oleh diameter inlet combustor, dimana semakin besar diameter inlet combustor, maka posisi nyala api akan semakin mendekati step. diameter combustor dengan rasio yang sama dapat membuat fungsi flame holder pada backward facing step Dengan ditingkatkannya 5 semakin baik dikarenakan nyala api semakin mendekati step. DAFTAR PUSTAKA [1] Chou S.K., Yang W.M., Li J., Li Z.W., 2010, for Micro Porous Media Combustion Thermophotovoltaics System Application, Applied Energy 87 (2010) 2862-2867 [2] Li Z.W., Chou S.K, Shu C., Xue H., Yang W.M., 2005, Characteristics of premixed flame in microcombustors with different diameters, Applied Thermal Engineering 25 (2005) 271-281 [3] Yang W.M., Chou S.K., Shu C., Li Z.W., Xue H., 2002, Combustion in micro-cylindrical combustors with and without a backward facing step, Applied Thermal Engineering 22 (2002) 1777-1787 [4] Yuliati, L., Seo, T., Mikami, M. 2013. Liquid- fuel combustion in a narrow tube using an electrospray technique. Combustion and Flame 159 (2012) 462-464 [5] Wirawan. 2014. Kinerja Pembakaran Mikro Sebagai Pembangkitan Daya Densitas Tinggi. Disertasi. Universitas Brawijaya Malang. Indonesia [6] Mikami M., Matsui K., Seo T., Yuliati L., 2013, Combustion of gaseous and liquid fuels in meso-scale tubes with wire mesh, Proceedings of the Combustion Institute 34 (2013) 3387-3394 [7] Wan J., Fan A., Liu Y., Yao H., Liu W., Gou X., Zhao D., 2014, Experimental investigation and numerical analysis on flame stabilization of CH4/air mixture in mesoscale channel with wall cavities, Combustion and Flame xxx (2014) xxx-xxx [8] Xue H., Yang W.M., Chou S.K., Shu C., Li Z., 2005, Microthermophotovoltaics Power for Portable Mems Devices, System Microscale Thermophysical Engineering, 9:85-97. [9] J. Li, S.K Chou, G. Huang, W.M. Yang, Z.W. Li, 2009, Study on premixed combustion in cylindrical micro combustors: Transient flame behavior and wall heat flux, Applied Experimental Thermal and Fluid Science 33 (2009) 764-773 [10] Yang, W. M., Chou, S.K., Shu, C., Xue, H., Li, Z.W., Li, D.T., Pan, J.F. 2003, Microscale combustion research for application to micro thermophotovoltaic systems 44 (2003) 2625- 2634 Seminar Nasional Teknik Mesin (SISTEM)
2017 AUDS-2017-001 ANALISIS KEBOCORAN FLUKS DAN PEMBEBANAN TERHADAP RUGI-RUGI INTI BESI DENGAN MENGGUNAKAN FINITE ELEMENT METHOD (FEM) PADA TRANSFORMATOR DAYA 60 MVA Erinna Dyah Atsari1*, Bambang Sri Kaloko2, Dedy Kurnia Setiawan2 1Mahasiswa Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas, Jl. Kalimantan 37, Jember, 68121 2Staff Pengajar Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Jember, Jl. Kalimantan 37, Jember, 68121 Email: ABSTRAK Proses pengujian kebocoran fluks dan rugi-rugi inti besi pada transformator menjadi hal yang penting untuk dilakukan. Nilai kebocoran fluks sangat berpengaruh terhadap kinerja tegangan pada sisi primer dan akan mengakibatkan kinerja transformator tidak optimal. Nilai kebocoran fluks dapat digunakan untuk menentukan kualitas pada kinerja transformator. Sistem pengujian kebocoran fluks ini bisa dilakukan dengan banyak cara baik secara manual maupun secara otomatis. Namun jika dilakukan secara manual, maka akan membutuhkan waktu yang cukup lama dan kurang efektif. Sehingga diperlukan sebuah cara yang dapat bekerja secara otomatis yaitu dengan menggunakan software Matlab dengan menggunakan Finite Element Method (FEM). Salah satu metode yang dapat digunakan yaitu dengan membuat software pada Matlab secara otomatis dengan memberikan beberapa parameter. Metode pada sistem Finite Element Method (FEM) pada software Matlab dapat menghasilkan nilai kebocoran fluks dan rugi-rugi inti besi sehingga dapat mengetahui kinerja dari titik optimal transformator. Dari hasil analisis dan pengujian diketahui bahwa nilai kebocoran fluks tidak mempengaruhi beban dan nilai kebocoran fluks terhadap tegangan kerja berbanding lurus. Semakin besar tegangan kerja yang diberikan maka semakin besar pula nilai kebocoran fluks. Kata Kunci: kebocoran fluks, inti besi transformator, finite element method (FEM), MATLAB PENDAHULUAN Perusahaan (PLN) merupakan perusahaan yang beroperasi dalam bidang kelistrikan dan erat kaitannya dengan pelayanan masyarakat. Dalam menghadapi konsumen, PLN selalu berusaha memberikan pelayanan yang terbaik, tidak sedikit masalah yang timbul saat melakukan pengoperasian penyaluran listrik, transformator. satunya pada Transformator merupakan peralatan listrik yang berfungsi untuk mengubah energi listrik dari suatu nilai tegangan ke nilai tegangan lainnya melalui aksi medan magnet (Roy, 1999). Transformator termasuk dalam klasifikasi mesin listrik statis dan berfungsi untuk menyalurkan tenaga atau daya listrik dari tegangan tinggi ke tegangan rendah atau sebaliknya, dengan frekuensi sama. Transformator yang Listrik Negara salah timbul Gaya Gerak Listrik (GGL) (Wahyono, 2004). Dengan adanya Gaya Gerak Listrik (GGL) yang mengalir ke inti besi secara terus menerus maka lempengan-lempengan besi yang terisolasi tersebut akanmengakibatkan kebocoran fluks inti inti besi dapat flukspada besi. Kebocoran menimbulkan perubahan nilai fluks sehingga akan menimbulkan nilai arus eddy (eddy current) yang berbeda pula. Akibat dari kebocoran fluks inti besi dapat mengurangi kinerja transformator. Salah satu pengujian adalah dengan memberi tegangan pada sirkit transformator dalam keadaan terbuka untuk mengetahui kebocoran fluks yang terdapat pada inti besi tersebut. Dari uraian diatas maka kebocoran fluks sangat bahaya bila dibiarkan dan perlu adanya penanganan yang baik. telah diproduksi, terlebih dahulu melalui pengujian sesuai standar yang telah ditetapkan. Dasar dari transformator apabila ada arus listrik bolak-balik yang mengalir mengelilingi suatu inti besi maka inti besi itu akan berubah menjadi magnet dan apabila magnet tersebut dikelilingi oleh suatu belitan maka pada kedua ujung belitan tersebut akan terjadi beda tegangan mengelilingi magnet, sehingga akan Gangguan transformator pada inti besi sangat berpengaruh pada sistem kelistrikan. Gangguan yang diakibatkan oleh transformator bisa menyebabkan pemutusan daya ke konsumen rumah tangga maupun perusahaan. Untuk mengatasi hal tersebut tidak disarankan untuk mengganti transformator, karena transformator merupakan aset yang mahal. Penggantian transformator untuk meningkatkan keandalan sistem secara ekonomis bukan pilihan yang tepat. 6
Oleh karena itu, perlu adanya pengujian pada bagian yang mengalami gangguan, salah satunya yang paling membutuhkan perhatian dan perawatan yaitu inti besi dalam transformator yang merupakan bagian penting dalam menyalurkan listrik (Kashtiban, 2015). Fungsi utama dari inti besi adalah untuk mempermudah jalan fluks, yang ditimbulkan oleh arus listrik yang melalui kumparan. Inti besi dibuat tipis yang dari berisolasi, untuk mengurangi panas (sebagai rugi- rugi besi) yang ditimbulkan oleh "Eddy Current". Apabila kumparan primer dihubungkan dengan tegangan (sumber), maka akan mengalir arus bolak-balik pada inti besi tersebut. Inti besi pada transformator mempunyai arus I1 yang akan menimbulkan fluks magnet yang juga berubah- ubah pada inti besi. Akibatnya adanya fluks magnet yang berubah-ubah pada kumparan primer dan akan timbul GGL induksi ep. lempengan-lempengan besi Berdasarkan latar belakang uraian diatas, perlu adanya analisis kebocoran fluks pada dapat mengetahui transformator presentase hasil kebocoran fluks pada inti besi dengan menggunakan software Matlab. Kebocoran fluks itu sendiri sangat berpengaruh terhadap rugi- rugi inti besi. Selain itu, mengetahui hubungan kebocoran fluks terhadap rugi-rugi inti besi dan mengetahui pembebanan terhadap rugi-rugi inti besi. sehingga hubungan antara METODOLOGI PENELITIAN Penelitian tentang "Analisis Kebocoran Fluks dan Pembebanan Terhadap Rugi-rugi Inti Besi dengan Menggunakan Finite Element Method (FEM) pada ini Transformator Daya 60 MVA" dilaksanakan di Laboratorium PT. CG Power System Indonesia. Dengan data yang dibutuhkan yaitu data elektris dan data geometri transformator daya kapasitas 60 MVA. Flowchart Sistem Pada penelitian ini diperlukan perancangan sistem untuk mendapatkan hasil yang diinginkan. Perancangan sistem pada penelitian ini antara lain: 7 Gambar 1. Flowchart Sistem Pemodelan transformator transmisi dengan kapasitas 60 MVA, 150/22 kV dilakukan untuk menganalisis kebocoran fluks medan magnet pada inti transformator yang disimulasikan dengan software Matlab. Dengan software Matlab dapat dikomputasikan, sehingga mempermudah analisis kebocoran fluks medan magnet pada inti besi transformator. Pada inti transformator transmisi yang dimodelkan, bahan material yang digunakan adalah Rolled Silicon Steel dengan tipe 23PHD85 (Hi - B CRGO Grades). Nilai konduktivitas termal (σ) sebesar 2.08 x 106 S/m, permeabilitas relative (μr = 3000, permeabilitas ruang hampa, μo = 4 π x 10-7 H/m), dan frekuensi transformator sebesar 50 Hz. HASIL DAN PEMBAHASAN Pada bab ini akan dibahas tentang hasil yang sudah dicapai dari pembuatan program. Pembahasan akan lebih ditekankan pada pengujian kebocoran fluks yang digunakan serta parameter elektris dan geometri transformator 60 MVA. Hubungan Tegangan Terhadap Kebocoran Fluks Pada penelitian ini menganalisis mengenai kebocoran fluks inti besi pada transformator yang akan dihubungkan dengan tegangan kerja. Seperti sebelumnya, dalam yang penelitian ini menggunakan data +10% dari nilai tegangan kerja nominal, tegangan kerja nominal, - 10% tegangan kerja nominal. Penambahan atau pengurangan tegangan kerja sebesar 2 kV secara berskala sehingga dalam penelitian ini terdapat 17 step dengan menggunakan tegangan nominal sebesar 150 kV yang dapat di lihat seperti pada telah dijelaskan Seminar Nasional Teknik Mesin (SISTEM)
2017 tabel 1 berikut ini. Banyaknya step yang ditentukan pada step kontrol agar setiap penggerakan aliran fluks medan magnet pada inti besi dapat terdeteksi dan presentase kebocoran fluks dapat terlihat perubahan gerakannya secara lebih spesifik. Tabel 1. Perbandingan nilai kebocoran fluks kV 166 164 162 160 158 156 154 152 150 148 146 144 142 140 138 136 134 Leakage Flux Laboratorium Software Matlab 16,49% 16,15% 15,82% 15,48% 15,16% 14,84% 14,52% 14,21% 13,91% 13,62% 13,35% 13,08% 12,82% 12,58% 12,36% 12,15% 11,97% 16,48% 16,14% 15,80% 15,47% 15,15% 14,83% 14,51% 14,20% 13,90% 13,62% 13,33% 13,07% 12,81% 12,57% 12,35% 12,14% 11,96% Gambar 2. Grafik nilai kebocoran fluks Berdasarkan hasil yang telah didapatkan baik dari hasil pengujian di laboratorium maupun dengan menggunakan software Matlab maka akan didapatkan hasilnya pada tabel 1. dan dapat dilihat grafik nilai kebocoran fluks pada gambar 2. Pada hasil tersebut dapat dilihat bahwa nilai yang didapatkan dari pengujian di laboratorium PT. CG Power System Indonesia maupun dengan software Matlab menghasilkan nilai persentase kebocoran fluks yang relatif sama yaitu pada kondisi nominal menghasilkan nilai kebocoran fluks sebesar 13.98% dalam hasil di laboratorium PT. CG Power System Indonesia dan pada software Matlab didapatkan nilai kebocoran fluks sebesar 14.01%. Sedangkan kerapatan yang dihasilkan adalah 8 sebesar 1.66 Tesla pada kondisi tegangan nominal. Berikut ini merupakan hasil yang didapatkan pada software Matlab dengan menggunakan Finite element method (FEM): Gambar 3. Hasil pada kondisi tegangan nominal Gambar 4. Hasil FEM pada kondisi tegangan nominal Gambar 5. Hasil pada kondisi tegangan maksimal
Gambar 6. Hasil FEM pada kondisi tegangan maksimal Gambar 7. Hasil pada kondisi tegangan minimal Gambar 8. Hasil FEM pada kondisi tegangan minimal Pada gambar 3. menjelaskan mengenai kerapatan fluks dengan menggunakan Finite Element Method. Pada gambar tersebut dapat dilihat bahwa ada beberapa warna yang berbeda- 9 beda. Warna tersebut mengartikan kerapatan fluks pada inti besi transformator. Pada setiap titik dalam inti besi, memiliki kerapatan fluks yang berbeda- beda sehingga menghasilkan warna yang berbeda- beda pula. Pada titik bagian ujung akan menghasilkan kerapatan fluks sebesar 0.83 T dan menghasilkan warna kuning kehijauan atau memiliki batas warna berkisar 0.83 - 0.91 T. akan tengah menghasilkan kerapatan fluks sebesar 1.67 T dan menghasilkan warna pink atau memiliki batas warna berkisar 1.64 - 1.73 T. Pada kondisi ini, memiliki nilai yang relatif sama seperti pada perhitungan. Pada perhitungan menghasilkan nilai kerapatan fluks sebesar 1.66 T. Berdasarkan hasil yang telah didapatkan maka akan diperoleh pula hasil dari perhitungan yang akan dibandingkan dengan hasil yang telah didapatkan pada software Matlab. Pada titik inti besi Hubungan Kebocoran Fluks Terhadap Rugi Inti Besi Dalam penelitian ini, dapat memudahkan dalam menganalisis nilai kebocoran fluks pada transformator tanpa harus menguji transformator yang telah di rakit dan siap untuk di uji dalam laboratorium. Ketika penggunaan transformator yang tidak sesuai dengan standart maka akan menimbulkan kebocoran fluks yang sangat besar dan akan berakibat pada rugi-rugi inti besi yang sangat besar pula. Pada kondisi tegangan nominal yaitu bernilai 150 kV maka akan mendapatkan rugi-rugi inti besi yang dijelaskan pada tabel 4.3. Apabila rugi-rugi inti besi yang sangat besar, maka juga akan berpengaruh pada kondisi transformator. Sedangkan inti besi merupakan bagian penting dalam mengalirkan gaya gerak listrik yang akan menimbulkan fluks. Rugi-rugi inti besi terdiri atas rugi histerisis dan rugi arus eddy. Besarnya rugi-rugi histerisis bergantung pada jenis besi yang digunakan untuk transformator. Dengan demikian, dalam inti praktiknya pemilihan bahan inti besi harus dipertimbangkan dengan baik untuk menghindari rugi-rugi histerisis yang terlalu besar. Seperti telah disebutkan sebelumnya, transformator hanya bekerja untuk suplai tegangan bolak-balik. Jadi, arus yang digunakan untuk membangkitkan fluks inti akan berubah terus menerus dari nilai positif ke nilai negatif. Rugi inti besi yang diakibatkan oleh eddy current (eddy current losses). Kerugian karena eddy current disebabkan oleh aliran sirkulasi arus yang menginduksi logam. Ini disebabkan oleh aliran fluks magnetik disekitar inti besi. Karena inti besi terbuat dari konduktor (umumnya besi lunak), maka arus eddy yang menginduksi inti besi akan semakin besar. Eddy current dapat menyebabkan kerugian daya pada sebuah transformator karena pada saat terjadi transformator Seminar Nasional Teknik Mesin (SISTEM)
2017 induksi arus listrik pada inti besi, maka sejumlah energi listrik akan diubah menjadi panas. Cara menghitung besar rugi-rugi inti besi antara lain berdasarkan gabungan dari rugi histerisis dan rugi arus eddy. Tabel 2. Perbandingan nilai kebocoran fluks terhadap rugirugi inti besi Step Tegangan 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 166 kV 164 kV 162 kV 160 kV 158 kV 156 kV 154 kV 152 kV 150 kV 148 kV 146 kV 144 kV 142 kV 140 kV 138 kV 136 kV 134 kV Kebocoran Fluks 16,49 % 16,15 % 15,82 % 15,48 % 15,16 % 14,84 % 14,52 % 14,21 % 13,91 % 13,62 % 13,35 % 13,08 % 12,82 % 12,58 % 12,36 % 12,15 % 11,97 % Rugi-rugi Inti Besi 33,40 kW 32,64 kW 31,88 kW 31,13 kW 30,40 kW 29,67 kW 28,94 kW 28,23 kW 27,53 kW 26,83 kW 26,15 kW 25,47 kW 24,80 kW 24,14 kW 23,49 kW 23,84 kW 22,21 kW Gambar 9. Grafik perbandingan kebocoran fluks terhadap rugi-rugi inti besi Hubungan Pembebanan Terhadap Rugi Inti Besi Berdasarkan hasil analisis ketika arus transformator diberikan beban maka tidak akan berpengaruh terhadap arus pada sisi primer. Kebocoran fluks pada inti besi, akan menyebabkan 10 panas pada sisi primer dan akan menghasilkan arus eddy. Arus eddy adalah arus yang bersikulasi di dalam inti transformator yang diakibatkan oleh terjadinya perubahan fluks magnetik. Arus eddy ini dapat dikurangi dengan membuat inti dari terlaminasi lempenganlempengan besi yang dimana masing-masing laminasi inti terisolasi satu sama lainnya. Rugi-rugi inti besi merupakan rugi- rugi tidak bergantung pada besarnya beban. tanpa beban ataupun berbeban penuh, transformator akan memiliki rugi- rugi besi yang sama. Rugi hysterisis terjadi karena respon yang lambat dari material inti. Hal ini terjadi karena masih adanya medan magnetik residu yang bekerja pada material, jadi saat arus eksitasi bernilai 0, fluks tidak serta merta berubah menjadi 0 namun perlahan-lahan menuju 0. Sebelum fluks mencapai nilai 0 arus sudah mulai mengalir kembali atau dengan kata lain arus sudah bernilai tidak sama dengan 0 sehingga akan membangkitkan fluks kembali. Rugi hysterisis Dalam kondisi ini memperbesar arus eksitasi karena medan magnetik residu yang mempunyai arah yang berlawanan dengan medan magnet yang dihasilkan oleh arus eksitasi. Oleh karena itu, hal ini membuktikan bahwa nilai fluks yang akan mengakibatkan kebocoran perubahan nilai rugi-rugi inti besi juga tidak akan mempengaruhi besarnya beban pada transformator daya. Rugi-rugi inti besi tidak bergantung pada besarnya beban. Dalam kondisi tanpa beban atau berbeban penuh, transformator akan memiliki rugi- rugi inti besi yang sama. KESIMPULAN telah dilakukan pada tugas akhir ini, dapat diambil beberapa kesimpulan antara lain: 1. Dalam pengujian kebocoran fluks Berdasarkan yang penelitian tanpa dilakukan dengan perbandingan pada software dari Matlab Laboratorium. Pada penelitian ini nilai tegangan sangat berpengaruh terhadap nilai kebocoran fluks karena berbanding lurus. Semakin besar nilai tegangan kerja maka semakin besar pula nilai kebocoran fluks pada inti besi. dan hasil perhitungan 2. Kebocoran fluks dapat mempengaruhi nilai rugi-rugi inti besi karena akan merubah nilai fluks yang dihasilkan pada inti besi. Semakin besar nilai rugirugi inti besi maka dapat mempengaruhi dalam kinerja transformator daya kapasitas 60 MVA. Rugi-rugi inti besi tidak bergantung pada besarnya beban. Dalam kondisi tanpa beban atau berbeban penuh, transformator akan memiliki rugi- rugi inti besi yang sama. optimal
SARAN telah dilakukan pada tugas akhir ini, dapat diambil beberapa saran antara lain: 1. Pada tidak membahas ini keseluruhan biaya dalam proses berjalannya transformator, dan tidak membahas mengenai biaya dalam pembuatan inti besi, untuk penelitian selanjutnya dapat membahas keseluruhan biaya dalam proses berjalannya transformator tersebut. Berdasarkan penelitian yang penelitian 2. Dalam tugas akhir ini membahas rugi-rugi inti besi dan tidak membahas mengenai rugi-rugi tembaga, untuk penelitian selanjutnya dapat membahas rugirugi tembaga. DAFTAR PUSTAKA [1] Wahyono, Teguh. 2004. Sistem. Yogyakarta: Graha Ilmu. [2] Thompson Roy, Lecky. 1999. Constructive Appraisals. London: Marshall Publishing. [3] Sumanto. 1991. Teori Transformator. Yogyakarta: Andi Offset. [4] Kwon, Y. W. and Bang, H. 1996. The Finite Element Method Using MATLAB. Boca Raton, FL: CRC Press. [5] Akin, J. E. (1994). Finite Elements for Analysis and Design. San Diego: Academic Press. 11 [6] Ding, Guohua. 2011. Analysis of Leakage Flux in Large Transformer by Using Field- Circuit Couple Finite Element Method. IEEE Asia-Pacific Power and Energy Engineering Conference. DOI: 1-4, 10.1109/APPEEC.2011.5748546. Pages: [7] Andersen. 2013 Transformer Leakage Flux Program Based on The Finite Element Method. IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems. Volume: PAS-92, Issue: 2. Pages: 682 - 689, DOI: 10.1109/TPAS.1973.293773. [8] Wu. H. 2015. Calculation of Magnetic Flux Leakage and Temperature Field in New Power Transformer. IEEE Magnetics Conference (INTERMAG). DOI: Pages: 1-1, 10.1109/INTMAG.2015.7157212. [9] Kashtiban. 2015. Finite Element Calculation of Winding Type Effect on Leakage Flux in Single Phase Shell Type Transformers. IEEE Electrical Machines and Systems. Volume: 3. Pages: DOI: 1755-1758 10.1109/ICEMS.2005.202860. Vol. 3, [10] Luo, Min. 2016. Leakage Flux Modelling of Multi-Winding Transformer using Permeance Magnetic Circuit. IEEE Applied Power and Exposition Electronics Conference (APEC). DOI: -1114, Pages:1108 10.1109/APEC.2016.7468009. Seminar Nasional Teknik Mesin (SISTEM)
2017 AUMF-2017-017 DESAIN DAN PEMBUATAN MESIN PAN GRANULATOR PUPUK ORGANIK BERKAPASITAS 250 KG/JAM Dwi Djumhariyanto1*, Robertus Sidartawan1 1Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Jember Email: ABSTRAK Desain ini bertujuan untuk membuat mesin granulasi pupuk organik untuk membantu masyarakat yang tinggal di lereng bukit Argopuro. Lereng bukit Argopuro merupakan lahan kritis karena telah mengalami penggundulan hutan sehingga lapisan humus telah terkikis oleh air hujan. Daerah ini sekarang merupakan daerah yang tandus sehingga tanaman pertanian susah hidup didaerah ini. Tanaman pertanian yang ditanam petani biasanya tanaman yang tahan terhadap kekurangan air seperti Jagung, Tembakau, Kedelai dan Ketela pohon. Penanaman tumbuhan produksi bisa tumbuh subur bila dilakukan pemupukan, biasanya petani disini memupuknya dengan membeli pupuk kimia dikios-kios resmi yang sudah ditunjuk oleh pemerintah, namun pada saat musim tanam masalah utama yang sering terjadi adalah kelangkaan pupuk dan harganya sangat mahal, sehingga petani daerah ini tanamannya hanya dipupuk ala kadarnya seperti pemberian kotoran hewan untuk membantu sementara agar tanamannya bisa tumbuh. Untuk mengatasi hal maka dilakukan pembuatan pupuk granul organik sebagai pengganti pupuk kimia yang selama ini dikeluhkan warga. Penyelesaian dilakukan secara komprehensip, meyeleruh dan tuntas. Tahapannya adalah: Tahapan penyelesaian pupuk granul organik yang terdiri atas mesin granulisasi (pan granulator) dan tahapan alih teknologi ke masyarakat mitra, tahapan pemasaran dan pembukuan. Hasil rancangan didapatkan dimensi mesin pan granulator adalah: diameter pan 175 cm, tinngi pan 25 cm, diameter pulley 50 cm, rasio reduser 1:30, putaran pan granulator 15 rpm dan kapasitas granulasi 250 kg/jam. Sehingga dengan kehadiran kegiatan ini diharapkan akan meyelesaikan masalah yang dihadapi oleh kelompok masyarakat lereng Argopuro, terbentuknya ketentraman masyarakat dan akan menambah tenaga kerja baru dibidang usaha produksi pupuk granul organik. Kata Kunci: pan granulator, pupuk organik dan alih teknologi PENDAHULUAN tahun 2035 diperkirakan akan bertambah menjadi dua kali lipat dari jumlah sekarang, menjadi kurang lebih 400 juta jiwa. Akibatnya hingga kurun waktu tambahan Indonesia memerlukan tersebut, persediaan pangan lebih dari dua kali persediaan saat ini (Husodo, 2001). Krisis ekonomi yang berkepanjangan jumlah kelompok miskin di Indonesia. Tak kurang dari 40 juta rakyat Indonesia berada di bawah batas kemiskinan (BPS, 2000). Krisis telah menurunkan daya beli masyarakat terhadap bahan kebutuhan pangan. Hal jelas akan menyebabkan makin rapuhnya ketahanan pangan, karena aksestibilitas pangan yang semakin merosot. [Pramodya dan Budijanto, 2001] Penurunan ketahanan pangan ini juga diakibatkan pemenuhan oleh menurunnya kebutuhan beras dalam negeri karena berbagai alasan seperti masalah menurunnya kesuburan tanah akibat erosi, pemakain bahan kimia berlebih, Penduduk Indonesia pada telah meningkatkan juga tersebut kemampuan terjadi levelling off dari peningkatan produktivitas tanaman pangan, penciutan lahan dan berbagai masalah lain. Apalagi tingkat konsumsi beras perkapita sebesar 130,1 kg/tahun merupakan tantangan yang berat. Terwujudnya ketahanan pangan pada tingkat rumah tangga merupakan komitmen nasional sebagaimana dalam GBHN 2001/2004, dan tercermin dari tersedianya pangan yang cukup beragam dengan harga yang cukup terjangkau oleh daya beli masyarakat dan serta beranekaragam konsumsi pangan masyarakat pada tingkat wilayah yang berbasis agroekosistem, budaya dan kondisi sosial ekonomi. [Ahmad Subagio, 2010] diamanatkan Untuk meningkatakan produktivitas hasil pertanian biasanya petani menggunakan pupuk, yang merupakan bahan kimia/organisme yang menyediakan unsur bagi tanaman, baik secara langsung atau tidak langsung. Sedangkan pupuk anorganik atau yang lebih dikenal dengan pupuk kimia seperti Urea, NPK, KCl adalah hasil 12
rekayasa industri secara kimia, fisik, dan biologis. Kandungan dalam pupuk kimia bermacam-macam dan sebagian besar mengandung unsur pembawa. Unsur pembawa tersebut berupa molekul kimiawi yang diketahui berdampak buruk bagi kesuburan tanah. Seperti yang telah diketahui bahwa pupuk kimia adalah zat subtitusi yang dibutuhkan tanaman, sehingga sangat penting keberadaannya. Tidak semua zat tersebut dapat diserap oleh tanaman, sebagian molekul kimiawi akan merusak regenerasi ini, ketergantungan petani akan pupuk kimia semakin besar. Hal tersebut berdampak pada penggunaan pupuk kimia yang berlebihan, sehingga dapat menimbulkan kesuburan tanah yang lambat laun mengalami penurunan [Musta'im Romli, 2012]. humus tanah. Dewasa METODOLOGI Pembuatan Mesin Pan Granulator Dasar perancangan mesin pemotong adonan krupuk ini adalah poros horisontal yang dilengkapi dengan sepasang roda gigi penahan pan granul, terdapat penyemprot air dan mekanisme pengadukan. Pan granulator dpat dimiringkan sampai sudut 90o sehingga memudahkan untuk memindahkan produk pupuk dengan cara memutar mekanisme kemiringan pan/wadah. Mesin pan granulator ini digerakkan dengan motor penggerak bertenaga 5.5 HP digerakkan dengan putaran 1400 rpm. Mesin ini dilengkapi pulley, kemudian dihubungkan dengan sabuk v-belt untuk memutar pan granulator. Mesin pan granulator dengan mekanisme piringan horisontal ini akan dapat membutirkan adonan kompos menjadi butiran kecil berdiameter 5 mm dengan ukuran yang hampir seragam dengan kapasitas 300 kg/jam. Konstruksinya menggunakan mekanisme V-belt sehingga mudah pengoperasian dan perawatannya. Dengan kehadiran mesin ini maka permasalaham mitra akan segera terselesaikan. Gambar 1. Desain mesin pan granulator kapasitas 250 kg/jam Pendekatan Alih Teknologi Pendekatan alih teknologi kepada mitra, keberhasilan pengoperasian mesin granulasi (pan 13 granulator) juga sangat tergantung dari aspek sosialisasi dan pelatihan. Oleh karena ini pemasyarakatan sistem ini juga perlu dibarengi dengan kaji- tindak dan sosialisasi kelompok melalui pelatihan dan pendidikan mengenai pengoperasian mesin granulasi (pan granulator). Untuk dapat sistem pengelolaan usaha pupuk organik ini diperlukan beberapa kegiatan pendukung seperti: alih pengorganisasian kegiatan teknologi sebagai bagian dari manajemen pengelolaan pupuk organik. unit dan HASIL DAN PEMBAHASAN pemupukan dalam dekade terakhir telah menunjukkan makin banyak tanda-tanda kelelahan tanah (fatigue soils) akibat aplikasi input kimia puluhan tahun. Tanah- tanah yang semula subur karena mengandung cukup bahan organik makin tidak mampu lagi mendukung secara ekonomis. Menyusutnya kadar bahan organik tanah akibat budidaya intensif dan minimnya input organik mengakibatkan efisiensi pemupukan kimia menurun drastis. Satu-satunya kunci untuk mengembalikan kesuburan tanah tersebut adalah dengan pemberian ameliorant (pembenah) tanah, seperti pupuk organik, pupuk hayati, dan/atau pupuk mineral alami. Kekuatan tanah dalam memberikan kehidupan terletak terutama pada kandungan bahan organiknya. Bahan organik merupakan sumber kehidupan karena memberikan energi bagi makhluk hidup di dalam tanah termasuk tanaman di atasnya. Mikroba yang berguna dalam penyediaan hara bagi tanaman sangat menggantungkan sumber karbon (C) dari senyawa organik di dalam tanah. Secara umum bahan organik tanah berasal dari sisa-sisa samapah organik dan kompos. Perkembangan teknologi produktivitas tanaman Akan tetapi kompos ini dalam pemupukan bentuknya masih tidak beraturan (heterogen) karena bersal dari fermentasi bahan organik yang dikeringkan sehingga bentuknya ada bongkahan besar dan ada yang halus sekali sehingga tidak siap pakai untuk para petani. Untuk itu perlu diperlukan sebuah mesin granulasi (pan granulator) untuk membuat kompos menjadi sebuah butiran yang seragam. 1. Permasalahan tersebut dapat diatasi dengan terbuatnya sebuah mesin granulasi (pan granulator) yang dapat mengubah bahan organik/kompos menjadi bernilai jual. Suatu mesin granulasi (pan granulator) yang dapat membutirkan bahan organik yang diharapkan dapat menjawab permasalahan tersebut. 2. Mesin granulasi (pan granulator) pupuk organik keunggulan: teknologi sederhana, dapat menggunakan dioperasikan cukup 2 orang, ekonomis dan ramah lingkungan. Dengan adanya kegiatan ini mempunyai Seminar Nasional Teknik Mesin (SISTEM)
2017 pengabdian ini maka permasalahan utama kelompok masyarakat desa Candijati, kec. Arjasa, Jember mengenai pengolahan pupuk organik segera dapat teratasi. Gambar 2. Mesin pan granulator kapasitas 250 kg/jam Beberapa kegiatan yang adalah: 1. Pertemuan dengan ketua kelompok masyarakat Desa Candijati kec. Arjasa, hal yang didiskusikan adalah permasalahan yang dihadapi oleh warga, penentuan metode/mesin yang akan digunakan serta lokasi mesin yang akan ditempati. Berdasarkan kesepakatan lokasi penempatan mesin di rumah Bp. Eko Hadi Cahyono selaku ketua kelompok masyarakat/kelompok tani disamping itu juga alih teknologi kepada anggota mitra. telah dilakukan 2. Pembuatan mesin granulasi (pan granulator) bahan sistem rotary pan dengan spesifikasi sebagai berikut: • Menggunakan tenaga penggerak mesin organik/pupuk organik bensin 5.5 Hp. Dimensi mesin: panjang x lebar x tinggi = 2 x 1.75 x 2 meter. Kapasitas granulasi pupuk organik 250 kg/jam. Dapat dioperasikan oleh 1 orang. • Konstruksi besi UCP 10 cm dan plat esser tebal 2 mm. Kegiatan pengabdian ini difokuskan pada pembuatan mesin granulasi (pan granulator) dan alih teknologi. Dengan adanya mesin granulasi ini maka tujuan dari kegiatan pengabdian kepada tercapai, diantaranya: masyarakat kapasitas kg/jam, mudah pengoperasiannya dan tercipta mesin granulasi yang ergonomis sehingga lebih nyaman bagi operatornya. Dengan ini memberikan peluang usaha dibidang pembuatan pupuk bahan organik/kompos sehingga akan berdampak pada peningkatan pendapatan dan juga penyerapan tenaga kerja baru. ini akan granulasi 250 adanya kegiatan organik dan pengolahan 14 KESIMPULAN Dari kegiatan pengabdian ini dapat disimpulkan bahwa: a. Pembuatan mesin granulasi (pan granulator) dapat dilaksanakan dengan baik sesuai dengan rencana semula. b. Hasil pengolahan bahan organik akan memberikan peluang usaha sehingga akan menyerap tenaga kerja baru. c. Tenaga penggerak yang digunakan mesin bensin 5.5 HP dengan puataran 1400 rpm akan menghasilkan kapasitas mesin granulasi sebesar 250 kg/jam. d. Secara umum kualitas hasil granulasi akan mengahasilkan ukuran 5 - 7 mm dapat terbentuk prosentase keberhasilan 85 % (berdasarkan uji coba). butiran dengan SARAN Untuk menjaga keawetan mesin granulasi (pan granulator) perlu dilakukan perawatan secara rutin setiap 200 jam kerja pada bearing dan pergantian oli gearbox reduser. UCAPAN TERIMA KASIH Penulis mengucapkan terimakasih kepada DRPM - DIKTI atas biaya penelitian dari Hibah Pengadian Iptek Bagi Masyarakat (IbM) tahun anggaran 2017 sehingga kegiatan pengabdian ini dapat terlaksana dengan baik. DAFTAR PUSTAKA __________, 2012, Jawa Timur Dalam Angka 2011, BPS dan BAPPEDA Jawa Timur, Surabaya. __________, 2012, Jember Dalam Angka 2011, BPS dan BAPPEDA Kab. Jember, Jember. 2010, Pengembangan Usaha Aneka Produk Pangan dengan Bahan Baku Ahmad Subagyo, Tepung MOCAF di Koperasi Gemah Ripah Loh Jinawi Kabupaten Trenggalek, Laporan Pengabdian IPTEKDA LIPI., Jember. Arba Syarofin, 2003, Potensi Pupuk Organik dan Masa Depannya, Harian Kedaulatan Rakyat Agustus 2003, Jogjakarta BPS, 1998, Statistik Kebutuhan Pupuk Kimia dan Pupuk Organik, Biro Pusat Statistik, Jakarta BPS, 1999, Konsumsi Karbohidrat, Kalori dan Protein Pendudduk Jawa Timur, Biro PusatStatistik Jawa Timur, Surabaya. Budiharjo Agus, Sasongko, Djoko Purnomo, 1997, Studi Pola Industri Kecil di Perkotaan, Argapura Universitas Jember no 17(1/2) 1997, Badan Penerbit Universitas Jember, Jember, hal 1-12 Eko P.W., 2001, TTG: Membuat Pupuk Organik Granul, Trubus, Jakarta. Heru B., 1998, Perekonomian Jawa Timur dari Struktur Industri, Makalah Seminar Di
Fakultas Sosial Dan Politik Univbersitas Airlangga Surabaya 29 Oktober 1998. Juniarta, 2003, Teknik Pembuatan Pupuk Organik Granul, PT. Penebar Swadaya, Jakarta. Musta'im Romli, 2012. Dampak penggunaan pupuk kimia yang berlebihan pada kesuburan dan struktur tanah, Harian Kedaulatan Rakyat Agustus 2012, Jogyakarta. Pramodya dan Budijanto, 2001. Krisis daya beli masyarakat terhadap bahan pangan dan rapuhnya ketahanan pangan. LP3ES, Jakarta. Prajitno. Elemen Mesin Pokok Bahasan Transmisi Sabuk dan Rantai. Jurusan Teknik Mesin UGM. 2001 15 Suhardjo, 2002, Pangan, Gizi dan Pertanian, UI Press, Jakarta. Sularso,1991, Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin, PT. Pradya Paramita, Jakarta Sularso. 1997. Dasar-dasar Perencanaan dan Pamilihan Elemen Mesin. Pradnya Paramita. Jakarta Sularso. 2002. Dasar-Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin. Jakarta Utara: CV. Rajawali Surdia T. 2000. Pengetahuan Bahan Teknik. Jakarta: Pradnya Paramita. Seminar Nasional Teknik Mesin (SISTEM)
2017 AUDS-2017-014 IMPLEMENTASI SCADA PADA GENERATOR PENGUATAN TERPISAH DENGAN ARDUINO MEGA 2560 Ibrahim Saiful Millah1*, Moch. Gozali2, Triwahju Hardianto2 1Mahasiswa Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Jember, Jl. Kalimantan 37, Jember, 68121 2Staf Pengajar Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Jember, Jl. Kalimantan 37, Jember, 68121 Email: ABSTRAK Permasalahan pada kesetabilan tegangan generator DC saat dibebani maka output generator DC akan menimbulkan efek drop tegangan. Drop tegangan diatasi dengan SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition). SCADA merupakan suatu sistem yang dapat memonitor dan mengontrol suatu peralatan atau sistem secara real time. SCADA digunakan untuk mengontrol output generator dengan kontrol fuzzy untuk menstabilkan tegangan output. Terinspirasi dari permasalahan diatas topik ini hangat untuk diangkat. Sehingga tujuan penelitian ini untuk menerapkan sistem SCADA pada Arduino dengan generator DC penguatan terpisah sehingga diperoleh kestabilan output tegangan generator DC. SCADA dibangun dengan merancang buck converter yang digunakan untuk menstabilkan tegangan dari feedback tegangan output generator menggunakan kontrol fuzzy. Tahapan selanjutnya merancang dan memonitoring tegangan premover, tegangan input eksitasi, tegangan output generator dan arus output generator akan disimpan pada database master station. Hasil pengujian generator tanpa kontrol di dapatkan drop tegangan ketika tanpa beban tegangannya 100V, ketika dibebani 15W sebesar 95.7V, 25W sebesar 94.8, 40W sebesar 90.5V, 50W sebesar 90.2V dan 65W sebesar 86.1V. ketika diberi feedback kontrol fuzzy dengan setpoint 100 di dapatkan tegangan output tanpa beban 100V dan berbeban mulai 15W-65W sebesar 99V. artinya sistem scada ini mampu mengatasi drop tegangan yang terjadi. Kata Kunci: SCADA, eksitasi generator, arduino, buck converter, kontrol fuzzy, PLC, I2C. PENDAHULUAN Sektor Industri dan energi menduduki posisi teratas dalam penyumbang devisa negara [1]. Para pekerja yang bekerja pada sektor ini dituntut untuk memiliki sifat pekerja keras, inovatif, dan konsentrasi yang tinggi terutama di bidang industri listrik. Tetapi pada kenyataan saat ini, pekerja di sektor ini bekerja dengan menggunakan metode konvensional yaitu dengan cara mengecek, mengontrol serta mengukur kondisi sistem yang sedang berjalan pada umumnya menggunakan cara yang manual. Proses ini memakan waktu yang lama dan melelahkan. Secara psikologis ini akan mempengaruhi kondisi dari pekerja tersebut. Sehingga data dan pekerjaan yang di lakukan kurang baik. Hal ini bisa berdampak buruk terhadap mesin dan komponen yang berada di lapangan. Komponen dan peralatan dalam industri seperti PLC, sensor-sensor dan aktuator sangatlah mahal sehingga jika terjadi kesalahan maka pembangkit tersebut harus di matikan ini akan sementara untuk perbaikan. Hal mengakibatkan terhadap besar kerugian perusahaan. Pekerja dalam bidang industri listrik juga di tuntut untuk menjaga kesetabilan tegangan dari generator DC. pada kesetabilan tegangan dari generator DC saat dibebani dari output generator DC akan menimbulkan efek drop tegangan. Pada umumnya untuk tegangan output akan cenderung turun bila arus beban semakin besar. Mengatasi hal tersebut dapat dilakukan dengan cara meningkatkan tegangan induksi (Ea) pada jangkar generator DC. Tegangan jangkar dapat ditingkatkan dengan cara menaikkan kecepatan putaran atau flux pada medan generator DC. Kecepatan putaran generator DC sulit dikendalikan karena dibutuhkan pengontrol kecepatan yang terdiri dari kontrol mekanis atau elektris yang rumit, terlebih pada kecepatan yang tinggi. Oleh karena itu, untuk meningkatkan jangkar generator DC akan lebih mudah bila diatur arus eksitasi pada medan generator DC sehingga nilai flux pada medan akan meningkat [2]. Permasalahan induksi tegangan induksi pada Pesatnya perkembangan ilmu dan teknologi membuat kehidupan manusia jauh lebih efektif dan efisien dalam mengerjakan suatu pekerjaan. Keefektifan dan keefisienan ini dapat meningkatkan produkivitas kerja seorang pekerja terutama pada energi. Upaya dalam sektor dengan meningkatkan industri dan produktivitas pekerja 16
membuat suatu sistem berbasis SCADA. SCADA adalah sistem yang mengumpulkan informasi atau data-data dari lapangan dan kemudian mengirimkannya ke sebuah komputer pusat yang akan mengatur dan mengolah data- data tersebut. Protokol komunikasi SCADA juga digunakan pada sistem otomasi kontrol diindustri sebagai sistem komunikasi data untuk memantau dan mengontrol peralatan industri. ini masih industri SCADA pada menggunakan PLC sistem (programable logic controller) [3]. saat kontrol SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) sangat dibutuhkan untuk lebih mempermudah pekerjaan. SCADA memberikan keleluasaan mengatur maupun mengkonfigurasi [4]. Kita bisa sistem menempatkan sensor dan kendali di setiap titik kritis didalam proses. Seiring dengan teknologi sistem SCADA yang semakin baik, kita bisa menempatkan lebih banyak sensor di banyak tempat sehingga semakin banyak hal yang bisa dipantau, semakin detail operasi yang bisa dilihat, dan semuanya bekerja secara real-time, yaitu dari suatu sistem perangkat keras dan perangkat lunak yang dibatasi oleh rentang waktu dan memiliki tenggang waktu yang jelas, relatif terhadap waktu suatu peristiwa atau operasi terjadi. Tidak peduli serumit apapun prosesnya, kita bisa melihat operasi proses dalam skala besar maupun kecil, dan setidaknya bisa melakukan penelusuran jika terjadi kesalahan dan sekaligus meningkatkan efisiensi. Namun ditinjau dari segi ekonomis, biaya pengadaan dan pembuatan sistem SCADA sangatlah mahal di dalam sistem pembangkit listrik. kondisi pengoperasian Terinspirasi dari sistem yang sangat kompleks, tingkat safety yang tinggi, pengolahan data serta harga yang mahal membuat topik ini hangat untuk diangkat. Peneliti ingin mengangkat topik permasalahan tentang implementasi SCADA pada generator DC penguatan terpisah. Sistem ini menggunakan kontroller arduino mega 2560 dan aplikasi yang dibagun dari microsoft visual studio ekonomis. Mengunakan buck converter yang di kontrol secara close loop oleh Arduino mega 2560 melalui MTU (master terminal unit). Untuk mengatur arus eksitasi pada medan generator DC sehingga nilai flux pada medan akan meningkat yang di harapkan akan membuat output generator DC stabil. Dari penelitian ini diharapkan sistem SCADA jadi lebih ekonomis dan efektif. yang diharapkan lebih METODE PENELITIAN Penelitian tentang "Implementasi sistem SCADA pada generator penguatan terpisah menggunakan arduino mega 2560" ini dilaksanakan di Laboratorium konversi energi listrik, Dengan merancang RTU (remote terminal unit) untuk mengontrol eksitasi generator dengan buck converter mengunakan dan monitoring tegangan output generator. Setelah selesai kontrol kestabilan output generator dirancang kontrol pembebanan generator dan monitoring arus generator, tegangan input eksitasi, dan tegangan input prime mover. Kemudian merancang master station untuk monitoring sistem keseluruhan. Blok Sistem kontrol fuzzy kemudian merancang Perancangan dan pembuatan alat ini dibuat sesuai dengan blok diagram pada gambar 1. Gambar 1. Blok diagram sistem 17 Seminar Nasional Teknik Mesin (SISTEM)
2017 Pada penelitian ini blok diagram terdiri dari 2 bagian pertama RTU dan MTU. RTU menggunakan Arduino Uno dan Arduino Mega 2560. Arduino Uno hanya berguna sebagai kontrol output generator. Sedangkan Arduino Mega 2560 berguna sebagai pusat kontrol dan komunikasi pada RTU. Flowchart sistem yang digunakan seperti pada Gambar 2. TAMPILAN SISTEM UTAMA Port Terdeteksi Otomatis Exciter ONVout=setpoint GENERATOR BERPUTAR START NOTIFIKASI A A TAMPILAN DATA SISTEM NOTIFIKASI NOTIFIKASI BEBAN MENYALA NOTIFIKASI Vgenerator STABIL Beban ONIout > 0 END NOTIFIKASI Premover OnVpremover>17 USER=skripsiPASS= bismillah TAMPILAN LOGIN Gambar 2. Flowchart sistem Flowchart tersebut menjelaskan proses kerja dari sistem SCADA. Mulai dari tampilan HMI sampai beban menyala. Saat sistem mendeteksi adanya permasalahan pada saat sistem sedang berjalan maka system akan memberi notifikasi langsung. Agar dapat mempercepat secara proses perbaikan. Untuk wiring diagram dari implementasi sistem SCADA pada generator penguatan terpisah seperti pada Gambar 3. 18
Gambar 3. Wiring diagram ini menggunakan beban lampu 15 W, 25 W dan 25 W yang kemudian dikombinasikan menjadi 15 W, 25 W, 40 W, 50 W dan 65 W untuk menguji kemapuan kontrol terhadap tegangan output dari generator. Proses kontrol sendiri diatur seluruhnya pada master terminal unit. Lampu-lampu tersebut dikontrol oleh kontaktor yang mendapatkan kontak koil dari relay. Penelitian Pengujian selanjutnya yaitu mengenai kemampuan penyimpanan database mengunakan file dengan format txt. Data yang disimpan mulai dari waktu, data-data sensor, setpoint, data pembebanan sistem seperti pada Gambar 5. HASIL DAN PEMBAHASAN Pembahasan akan lebih ditekankan pada pengujian sistem agar mampu bekerja dengan baik dengan perintah yang diberikan oleh master terminal unit dan langsung termonitor oleh master terminal unit. Pengujian Master Terminal Unit ini di bangun mengunakan Microsoft visual studio, dimana di dalam tampilan tersebut dalam satu layar terdapat waktu dan tanggal, port komunikasi data, diagram dari sistem, grafik, serta user interface kontrol yang menarik sehingga tidak membuat operator tidak jenuh ketika mengakses sistem ini seperti pada Gambar 4. Sistem Gambar 5. Hasil database pengiriman data dan penyimpanan data berhasil dikirim secara real time dan mampu disimpan dengan baik di database. Pengujian selanjutnya adalah RTU agar data yang dikirmkan akurat dan kontrol dapat berfungsi. Pengujian Remote Terminal Unit untuk mengukur tegangan output dari generator, kemudian hasilnya dibandingkan antara tegangan yang diukur sensor dengan alat ukur teganagan berupa Avometer maka didapatkan data seperti pada Tabel 1. Pengujian terhadap sensor Gambar 4. Human machine interface sistem SCADA 19 Seminar Nasional Teknik Mesin (SISTEM)
2017 Tabel 1. Hasil pengujian sensor tegangan output Terukur 120.6 V 110.3 V 90.3 V 100.4 V 90.3 V 80.5 V 70.7 V Sensor 120 V 110 V 90 V 100 V 90 V 80 V 70 V Eror % 0.497512 % 0.271985 % 0.332226 % 0.398406 % 0.332226 % 0.621118 % 0.990099 % Pada pengujian selanjutnya untuk converter buck tegangan output generator mengetahui terhadap sensor seperti pada gambar 6. karakteristik Gambar 6 Perbandingan grafik duty cycle terhadap tegangan output converter pengujian logic agar output dikontrol dengan fuzzy tegangan yang dihasilkan tetap pada setpoint yang telah ditentukan sebesar 24. Pada buck Gambar 7. Perbandingan grafik tegangan output terhadap waktu sensor untuk mengukur tegangan premover dan eksitasi, kemudian antara tegangan yang diukur sensor dengan alat ukur teganagan berupa Avometer yang digunakan untuk monitoring. Pengujian terhadap hasilnya dibandingkan 20 Tabel 2. hasil pengujian sensor tegangan Terukur 120 V 111.7 V 100.8 V 90.3 V 80.9 V 70.7 V Sensor 119.8 V 111.4 V 100.26 V 89.35 V 80.15 V 68.9 V Eror % 0.166667 % 0.268577 % 0.535714 % 1.052049 % 0.92707 % 2.545969 % untuk mengukur arus mengunakan acs 712, kemudian hasilnya dibandingkan antara tegangan yang diukur sensor dengan alat ukur teganagan berupa Avometer yang digunakan untuk monitoring. Pengujian terhadap sensor Tabel 3. hasil pengujian sensor arus Terukur (A) 0 0.12 0.25 0.41 0.54 0.69 0.79 0.88 1.02 Sensor(A) 0 0.12 0.26 0.41 0.55 0.69 0.79 0.88 1.03 Eror % 0% 0 % 4 % 0 % 1.8 % 0 % 0 % 0 % 0.98 % Pengujian ini bertujuan untuk melihat respon dan kinerja relay ketika digunakan supply langsung dari Arduino, selain itu juga untuk memastikan apakah data yang di program dan dikirim dari master station dapat dilaksanakan dengan baik Tabel 4. hasil pengujian relay Relay Relay premover Relay eksitasi Relay beban 15 W Relay beban 25 W Relay beban 25 W Serial yang dikirim 200 201 100 101 300 301 400 401 500 501 Kondisi relay Menyala Mati Menyala Mati Menyala Mati Menyala Mati Menyala Mati terhadap yang generator dc ada 2 yaitu dengan terkontrol dan terminal unit. tanpa kontrol melalui master Perlakuan diberikan
tujuannya untuk Perlakuan melihat drop teganagan ketika dibebani dan control fuzzy logicmampu mengatasi drop tegangan dengan baik. tanpa kontrol Sistem SCADA menggunakan Arduino baik. dapat Perlakuan terhadap RTU, MTU sehingga device tersebut mengirim dan menerima data melalui module Bluetooth HC-05, didapatkan catatan waktu untuk waktu pengiriman dari RTU ke MTU sebesar 00,95 detik. Sedangkan untuk waktu pengiriman dari MTU ke RTU sebesar 3 detik. Control eksitasi untuk menyetabilkan tegangan mampu berjalan secara optimal semakin besar beban tegangan eksitasi juga naik sehingga tegangan output stabil sesuai tegangan yang diinginkan MTU. diimplementasikan dengan KESIMPULAN Dari hasil penelitian tersebut dapat disimpulkan sebagai berikut; 1. Visual studio 2015 sebagai tampilan dari SCADA mampu sinkron dengan baik Bersama Arduino dengan komunikasi 21 serial mengunakan Bluetooth 2.4 GHz dan Arduino dapat menggantikan PLC-SCADA yang harganya relatif mahal. 2. Scada menggunakan arduino uno mampu mengontrol tegangan eksitasi yang membuat output generator menjadi stabil sesuai set point yang diberikan, hal ini dibuktikan dengan seiring naiknya beban maka eksitasi juga naik untuk menyetabilkan tegangan output. 3. Kontrol fuzzy yang diterapkan mampu mengatasi drop tegangan dengan optimal saat generator tidak dibebani dan dibebani berjalan sesuai setpoin sebesar 100 dan saat tidak dibebani 100 Volt dan di bebani 99 volt. DAFTAR PUSTAKA Indonesia, B. -S. (2010). Ringkasan Metadata Kegiatan Statistik. Jakarta: BPS - Statistics Indonesia. Chapman, S. (2005). Electric Machinery Fundamentals Fifth Edition. Melbourne: The McGraw-Hill Companies. Kusriyanto, M., & Syariffudin, M. (n.d.). Mini SCADA Berbasis Mikrokontroller ATMEGA 32 Dengan Komunikasi MODBUS RS 485 dan Sistem Monitoring Menggunakan Visual Basic. Seminar Nasional ke-9: Rekayasa Teknologi Industri dan informasi, (pp. 243- 248). [4] Novel, R. (2009). analisa perancangan sistem kelistrikan Indonesia. depok: universitas sistem SCADA pada Universitas indonesia Seminar Nasional Teknik Mesin (SISTEM)
2017 AUKE-2017-025 TINJAUAN TERHADAP PENGEMBANGAN POTENSI PANAS BUMI BLAWAN-IJEN SEBAGAI PEMBANGKIT LISTRIK 2×55 MW Haeruddin1* 1Staf Pengajar Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Jember, Jl. Kalimantan 37, Jember, 68121 Email: *haeruddin@unej.ac.id ABSTRAK Seiring dengan pertumbuhan jumlah penduduk yang terus meningkat, maka kebutuhan akan energi listrik juga semakin meningkat. Untuk itu, usaha untuk meningkatkan pasokan energi listrik harus dilakukan secara serius melalui peningkatan kapasitas pembangkit atau penemuan cadangan energi baru. Sehubungan dengan itu, Indonesia mempunyai 40% potensi energi panas bumi di dunia, namun sampai saat ini hanya 4% yang dimanfaatkan untuk menghasilkan energi listrik. Wilayah jawa timur mempunyai potensi panas bumi yang tersebar di 13 lokasi, salah satunya adalah Blawan-Ijen yang ditandai dengan adanya mata air panas dan solfatara. Potensi yang terdapat di Blawan-Ijen memiliki sumber daya 92 MW (hipotetik) dan cadangan 185 MW (terduga). Dari hasil eksplorasi diperkirakan bahwa puncak reservoir berada di kedalaman 1200-1400 m dengan temperatur reservoir sebesar 250- 300ºC. Adapun kapasitas terpasang untuk PLTP direncanakan pada tahun 2021 dan 2022 dengan kapasitas masing-masing adalah 55 MW. Dengan demikian, pengembangan potensi panas bumi memerlukan kajian secara komprehensif agar pemanfaatan panas bumi dapat berjalan sesuai dengan waktu yang sudah direncanakan. Kata Kunci: panas bumi, ekplorasi, Blawan-Ijen PENDAHULUAN Pertumbuhan jumlah penduduk yang terus meningkat menyebabkan kebutuhan energi di berbagai sektor juga meningkat. Sementara itu, energi fosil masih mendominasi untuk memenuhi kebutuhan ini. Di masa depan, diharapkan tren pengembangan energi akan bergeser dari energi berbasis fosil menjadi energi baru terbarukan (EBT) sepanjang keekonomiannya memenuhi. Hal ini disebabkan karena energi fosil merupakan sumber daya yang tidak dapat diperbarui sehingga lambat laun akan habis, padahal Indonesia mempunyai sumber daya EBT yang signifikan [1]. Berdasarkan bauran energi nasional tahun 2015, pemanfaatan EBT masih sangat rendah yaitu 5%, sedangkan sisanya masih tergantung pada energi tahun 2025, pemanfaatan EBT fosil. Pada diharapkan mencapai 23% dari bauran energi nasional, sedangkan pada tahun 2050 diharapkan mencapai 31,2% [2]. Lokasi Indonesia yang berada di ring of fire dunia memberikan akan dampak tersedianya potensi energi panas bumi. Potensi panas bumi Indonesia mencapai 28.579 MW dengan sumber daya 11.073 MW dan cadangan 17.506 MW. Namun dalam pemanfaatannya untuk menghasilkan energi listrik hanya 1.643,5 MW (5,8%) yang tersebar di 12 lapangan panas bumi di seluruh Indonesia [4]. Dalam hal pemanfaatan potensi panas bumi, Indonesia masih berada di bawah Amerika Serikat dan Filipina, padahal Indonesia mempunyai mempunyai potensi paling besar di dunia [5]. Pengembangan panas bumi untuk tenaga listrik diproyeksikan sebesar 7,2 GW pada tahun 2025 dan 17,6 GW pada tahun 2050 atau 59% dari potensi panas bumi sebesar 29,5 GW. Potensi tersebut dapat meningkat seiring dengan peningkatan eksplorasi dan penemuan cadangan baru [2]. positif Panas bumi merupakan salah satu sumber daya EBT yang ramah lingkungan (clean energy) dibandingkan dengan sumber energi fosil. Dalam proses tidak membutuhkan lahan permukaan yang terlalu besar. Energi panas bumi bersifat tidak dapat diekspor, maka sangat cocok untuk untuk memenuhi kebutuhan energi di dalam negeri [3]. eksplorasi dan eksploitainya Sementara itu, Pulau Jawa mempunyai potensi 9.575 MW yang tersebar di 71 lokasi [5]. Saat ini, lokasi potensi panas bumi yang sudah beroperasi terdapat di Jawa Barat (5 lokasi) dan Jawa Tengah (1 lokasi). Berbeda dengan dua provinsi tersebut, Jawa Timur belum mempunyai pembangkit listrik tenaga panas bumi, namun sudah akan beroperasi pada tahun 2021, salah satunya terdapat di daerah Blawan-Ijen [6]. direncanakan PLTP pertama 22
Potensi Panas Bumi di Provinsi Jawa Timur Sistem panas bumi Jawa Timur umumnya berasosiasi dengan gunung api kuarter, sistem outflow, berasosiasi dengan non-vulkanik dan berasosiasi dengan gunung api tersier. Jika merujuk pada data tahun 2012, Jawa Timur tercatat mempunyai potensi panas bumi yang tersebar di 10 lokasi. Dalam hal ini, potensi tersebut yaitu 3 lokasi dalam tahap eksplorasi, 4 lokasi dalam tahap survey pendahuluan, 2 lokasi dalam rekonais, dan 1 lokasi masih dalam proses pengusulan untuk ditetapkan sebagai Wilayah Kerja Pertambangan (WKP) [7]. Data terbaru menyebutkan bahwa Jawa Timur mempunyai potensi panas bumi dengan sumber daya 362 MW dan cadangan 1.012 MW [2]. Namun sampai saat ini, Jawa Timur belum mempunyai PLTP, padahal potensi panas bumi sangat besar yang tersebar di 13 lokasi. Pada tahun 2017, potensi panas bumi yang sudah sudah masuk dalam tahap eksplorasi antara lain G. Lawu (332 MW), Arjuno-Wilerang (302 MW), Blawan-Ijen (277 MW), Telaga Ngebel (120 MW). Potensi yang masih dalam persiapan lelang yaitu Iyang- Argopuro (277 MW), G. Pandan (60 MW), G. Wilis (50 MW), Songgoriti (MW). Adapun potensi yang masih dalam survey pendahuluan adalah Cangar (280 MW), Melati (25 MW), Rejosari (25 MW), G. Lamongan (129 MW), dan Tirtosari (10 MW) [6]. Sampai saat ini kapasitas pembangkit yang terpasang di Jawa Timur sebanyak 27 pembangkit yang terdiri dari PLTA, PLTU, PLTG dan PLTGU dengan kapasitas terpasang 9.475 MW. Untuk memenuhi kebutuhan konsumsi listrik dari tahun 2017 - 2025, direncanakan akan dibangun 39 pembangkit dengan total kapasitas 5.769 MW [8]. Adapun pengembangan PLTP di Jawa Timur direncanakan tersebar di 8 lokasi (Tabel 1). Dalam rentang tahun 2021-2025, direncanakan terdapat 14 pembangkit yang akan beroperasi dengan total kapasitas 630 MW [6]. Tabel 1. Rencana kapasitas terpasang untuk PLTP Jatim [6]. PLTP Jatim Tahun 2021 2022 2023 2024 2025 G. Lawu Arjuno-Welirang Blawan-Ijen Iyang-Argopuro G. Pandan G. Wilis Songgoriti Talaga Ngebel 55 55 55 55 55 2×55 110 55 40 2×10 20 23 Tinjauan Terhadap Eksplorasi Potensi Panas Bumi Blawan-Ijen, Jawa Timur Kompleks panas bumi Blawan-Ijen adalah salah satu gunung api aktif yang terletak di bagian timur pulau Jawa, dan terkenal dengan kawah besar yang sangat asam (pH < 1) dan suhu permukaan 35ºC Ijen mempunyai kaldera dengan lebar 20 km yang terbentuk lebih dari 50.000 tahun yang lalu akibat runtuhan gunung stratovolcano Ijen. Sebelah utara dibatasi oleh setengah dinding kaldera Kendeng dan di selatan dibatasi oleh kaldera gunung Merapi, Ranteh, dan Jampit (Gambar 2.1). Beberapa vent berada dalam kaldera, sejajar sepanjang tren timur-barat yang membentang dari Kawah Ijen sampai Gunung Suket [10]. [9]. Dataran tinggi Gambar 1. Kompleks Blawan-Ijen, Jawa Timur [10] Analisa dan interpretasi citra menunjukkan bahwa pola-pola kelurusan morfologi yang terdapat di daerah Blawan-Ijen mempunyai trend umum (dominan) berarah baratlaut - tenggara dan utara - selatan dengan sebagian lainnya berarah timurlaut - baratdaya. Selain pola kelurusan tersebut, juga teridentifikasi pola-pola struktur melingkar (circular feature) yang merupakan ekspresi titik kawah, amblesan melingkar, dinding kaldera maupun yang kerucut berhubungan dengan sumber panas (heat sources) bagi sistem panas bumi di daerah Blawan-Ijen [6]. Dari citra satelit juga didapatkan bahwa suhu permukaan tanah berkisar 21-34ºC, sedangkan suhu permukaan tanah di Kompleks Ijen adalah besar mempunyai 16-40ºC temperatur 21-25ºC (Gambar 2a) [11]. Lebih lanjut, terlihat bahwa struktur patahan Blawan (F1) diikuti oleh pola suhu permukaan yang tinggi. sehingga diperkirakan patahan tersebut merupakan pengontrol terbentuknya manifestasi panas bumi di daerah Blawan-Ijen (Gambar 2b) [12]. volkanik dan sebagian Berbagai penelitian eksplorasi geofisika telah banyak dilakukan di antaranya dengan metode gaya berat [13], geomagnetik [14], dan magnetotelurik [15; 16] yang menunjukkan adanya potensi panas bumi di Blawan-Ijen. Penelitian Seminar Nasional Teknik Mesin (SISTEM)
2017 berat menunjukkan menggunakan berdasarkan analisis anomali bouger, reservoir panas bumi diperkirakan berada di daerah dengan densitas paling rendah (2,58 gr/cm3) dengan porositas dan tingkat permeabilitas yang tinggi [13]. Berdasarkan Gambar 2b, patahan Blawan mengikuti kontur rapat antara anonali Bouger positif dan negatif. Kerapatan yang tinggi di ujung utara patahan Blawan diinterpretasikan sebagai fluida panas intrusi di sekitar patahan dan reservoir [12]. Hasil penelitian dengan panas bumi menggunanakan geomagnetik menunjukkan bahwa reservoir panas bumi terdapat di kedalaman sekitar 1900m dengan temperatur 100ºC, hal ini ditunjukkan dengan nilai suseptibilitas yang rendah [14]. gaya Hasil analisis menggunakan magnetotelurik dengan metode inversi 3D menunjukkan adanya zona yang menarik di bagian tengah kaldera Kendeng. Zona ini berkorelasi dengan aktifitas gunung api muda, dimana zona upflow (bagian tengah) dan zona outflow (bagian selatan) yang dikendalikan oleh adanya struktur geologi. Hasil ini menjadi rekomendasi untuk menjadi target pemboran. Pengeboran sumur dilakukan secara vertikal sampai kedalaman 2000m dan ditemukan kondisi di bawah permukaan dengan temperatur 283ºC (Gambar 2c) [16]. Hasil MT 3D ini menunjukkan hasil yang sesuai dengan hasil pengeboran dimana base of conductor (BOC) diperkirakan berada pada kedalaman 1.300-1.500 m (200-0 m dpl). Litologi yang ditemukan terdiri dari 3 lapisan, dimana lapisan 1 didominasi oleh lava, lapisan 2 didominasi oleh batuan piroklastik dengan alterasi argilitik, dan lapisan 3 masih didominasi oleh batuan piroklastik dengan alterasi reservoir propilitik. diperkirakan 1200-1400 meter dengan temperatur reservoir 250-300ºC [6]. Kedalaman puncak Analisis geokimia di sumber mata air panas Blawan dilakukan pada enam sampel yang mempunyai pH netral. Berdasarkan hasil diagram terner, didapatkan bahwa kandungan HCO3 yang tinggi kemungkinan dihasilkan dari percampuran air tanah permukaan dengan uap yang kaya CO2 yang dipanaskan dalam sistem hydrothermal. Kandungan tinggi menunjukkan mata air panas berasal dari reservoir dan adanya zona permeabel di daerah ini (Gambar 2d) [17]. Berdasarkan analisis sampel di daerah Ijen, didapat kesimpulan bahwa bagian baratdaya di Kawah Ijen merupakan daerah outflow, yang dicirikan oleh kandungan Cl yang tidak tinggi dan SO4 yang tinggi, serta HCO3 yang tinggi [6]. konsentrasi Cl yang a b c d Gambar 2. (a). Distribusi temperatur berdasaran data citra satelit [11], (b). Overlay antara temperatur permukaan, patahan dan anomali Bouger [12], (c). Korelasi antara hasil MT 3D dan pengeboran [16], (d). Diagram terner Cl-SO4- HCO3 di lokasi mata air panas Blawan [17]. 24
Pengembangan Panas Bumi Blawan-Ijen Sebagai Pembangkit Listrik 2×55 MW tahun 2008, pemerintah pusat menetapkan daerah Blawan-Ijen sebagai WKP dengan luas daerah 62,62 Ha. Secara administratif, lapangan panas bumi Blawan-Ijen berada di Kabupaten Banyuwangi, Bondowoso, dan Situbondo [18]. WKP tersebut berada dalam kawasan hutan lindung, konservasi dan produksi. Adapun potensi panas bumi Blawan-Ijen yaitu sumberdaya 92 MW (hipotesis) dan cadangan 185 MW (terduga) [6]. Pada Pada bulan Juni 2011, PT. Medco Cahaya untuk Geothermal memenangkan mengembangkan pembangkit listrik Blawan-Ijen 2x55 MW dari Pemerintah Jawa Timur [19]. Pada tahun 2012, PT. MCG sudah melakukan studi geologi dan geofisika untuk menentukan cadangan panas bumi [19]. Pada bulan Februari 2013, PT. MCG telah menandatangani Perjanjian Jual Beli Tenaga Listrik dengan PT. PLN Pusat, dimana PT. MCG sebagai Independent Power Producer (IPP) dan akan membangun, mengoperasikan memelihara 2×55 MW PLTP Blawan-Ijen [19]. kontrak Kementerian Kehutanan mengeluarkan izin pemakaian lahan seluas 1.300 ha untuk di daerah Blawan-Ijen di tahun 2014. Selain izin pemakaian lahan, proyek izin lingkungan dari Pemerintah Daerah Bondowoso [19]. Pada tahun 2015, PT. MCG mengubah Izin Usaha Pertambangan menjadi Izin Panas Bumi yang berlaku untuk jangka waktu 35 tahun [19]. Slim hole drilling campaign dilakukan sejak awal Januari 2016 dan berhasil menyelesaikan satu sumur (IJN-01) sedalam 2.000 meter. Selain itu, PT. MCG memperoleh perpanjangan kesatu jangka waktu eksplorasi dari kementerian ESDM yang berlaku sampai 24 Mei 2017 [19, 20]. Adapun perpanjangan kedua jangka waktu eksplorasi diperoleh pada tahun 2017 yang berlaku sampai 24 Mei 2018 [20]. ini juga mendapatkan Berdasarkan rencana pengoperasian panas bumi Blawan-Ijen yang disusun pada tahun 2012, pengoperasian PLTP direncanakan pada tahun 2018 dengan kapasitas terpasang 55 MW. Namun pada tahun 2014, rencana pengoperasian ini berubah menjadi tahun 2019. Lebih lanjut, pada tahun 2015 proyek ini merubah perencanaannya menjadi tahun 2020. Saat ini, berdasarkan RUPTL PLN tahun 2017-2026, pengoperasian PLTP ditargetkan pada tahun 2021, dan pengoperasian pembangkit kedua direncanakan pada tahun 2022 dengan kapasitas 55 MW. Berdasarkan data ini, dapat diketahui bahwa sejak tahun 2012 rencana pengoperasian panas bumi molor dari waktu yang sudah direncanakan. Agar pemanfaatan panas bumi sesuai dengan waktu yang direncanakan, sangat maka diperlukan. Pengembangan energi panas bumi di daerah Blawan-Ijen akan berdampak pada kondisi kajian secara konsprehensif 25 sosial, ekonomi dan lingkungan. Dalam hal ini, keberadaan energi panas bumi bergantung pada sumber daya manusia sebagai faktor kunci dalam pengembangannya. Manajemen industri dalam pengusahaan panas bumi (eksplorasi dan eksploitasi) membutuhkan biaya investasi yang tinggi, memiliki risiko tinggi (risiko ketidakpastian geologi, teknis, ekonomi, dan politik) dan membutuhkan teknologi modern [12]. Dengan demikian, diperlukan kerja sama yang kuat antara pemerintah, elemen masyarakat dalam mewujudkan pengembangan potensi panas bumi sebagai pembangkit listrik 2×55 MW. Selain itu, pengembangan panas bumi diharapkan memberikan dampak positif secara langung dan memberikan kontribusi yang nyata terhadap pembangunan suatu daerah khususnya kabupaten Bondowoso dan sekitarnya. stakeholders, maupun KESIMPULAN Indonesia mempunyai potensi panas bumi yang hal sangat pemanfaatannya masih rendah. Salah satu daerah yang menunjukkan adanya potensi panas bumi yaitu daerah Blawan-Ijen, hal ini ditandai ditemukannya manifestasi panas bumi berupa mata lanjut, hasil air panas dan solfatara. Lebih eksplorasi menggunakan penginderaan jauh, geofisika, geokimia, dan pengeboran semakin meyakinkan akan adanya potensi panas bumi ini. Adapun direncanakan beroperasi pada tahun 2021 dan 2022 dengan kapasitas masing-masing 55 MW. Dengan demikian, pengembangan potensi panas bumi memerlukan kajian secara komprehensif agar pemanfaatannya dapat berjalan sesuai dengan waktu yang sudah direncanakan. Selain itu, pengembangan potensi panas bumi harus memberikan kontribusi jelas dalam pembangunan daerah khususnya kabupatan Bondowoso dan sekitarnya. besar, namun dalam PLTP Blawan-Ijen yang UCAPAN TERIMAKASIH Penulis mengucapkan terima kasih kepada LP2M Universitas Jember yang telah mendukung penelitian ini melalui hibah penelitian Skema Pembinaan tahun anggaran 2017. DAFTAR PUSTAKA BPPT. 2016. Outlook Energi Indonesia 2016. Hal 17 - 18. Peraturan Presiden No. 22 Tahun 2017 Tentang Rencana Umum Energi Nasional. Wahyuningsih, R. 2005. Potensi dan wilayah kerja pertambangan panas bumi di Indonesia, Kolokium Hasil Lapangan-DIM. Kementerian ESDM. 2017a. Handbook of Energy and Economic Statistic of Indonesia. Hal 99 - 103. Seminar Nasional Teknik Mesin (SISTEM)
2017 Pambudi, A. N. 2017. Geothermal power generation in Indonesia, a country within the ring of fire: Current status, future development and policy, Renewable and Sustainable Energy Reviews. Kementerian ESDM. 2017b. Potensi Panas Bumi Indonesia Jilid 1. Hal 634 - 639. Dinas ESDM Jawa Timur. 2012. Potensi Panas Bumi di Jawa Timur. Keputusan Menteri Energi dan Sumber Daya Mineral tentang RUPTL PT. PLN (Persero) tahun 2017-2016. Hochstein, M. P., dan Sudarman, S. 2013. Indonesian Volcanic Geothermal Systems. Proceedings World Geothermal Congress 2015. Hinsberg, V. V., Berlo, K., Bergen, V. B., dan Jones, A. W. 2010. Extreme alteration by hyperacidic brines at Kawah Ijen volcano, East Java, I. Textural and mineralogical imprint. Journal of Volcanology and Geothermal Research. 198. 253 - 263. Azhari, A. P., Maryanto, S., dan Rachmansyah, A. 2016. Identifikasi struktur geologi dan pengaruhnya Terhadap suhu permukaan tanah berdasarkan data Landsat 8 lapangan panasbumi blawan. Jurnal di Penginderaan Jauh. 13. 1 - 11. Maryanto, S., Wicaksono, A. S., Azhari A. P., Dewi. C. N., Foster, J., Nadhir, A., dan geophysical 2015. Multi Abdurrouf. ijen volcano - observations at blawan geothermal regional for development. Journal of Environmental Engineering & Sustainable Technology. 02. 105 - 113. Indonesia: complex 26 Raehanayati, Rachmansyah, A., dan Maryanto, S. 2013. Studi Potensi Energi Jawa Timur Geothermal Blawan-Ijen, Berdasarkan Metode Gravity. Jurnal Neutrino. 6. 31 - 39. Afandi, A., Maryanto, S., dan Rachmansyah. 2013. Identifikasi reservoar daerah panasbumi dengan metode geomagnetik daerah blawan kecamatan Sempol kabupaten Bondowoso. Jurnal Neutrino. 6. 1 - 10. Dewi, C. N., Maryanto, S., dan Rachmanssyah. 2015. Sistem panasbumi daerah blawan, jawa timur berdasarkan survei dan Riset magnetotelurik. Pertambangan. 25. 111 - 119. Daud, Y., Nuqramadha, W. A., Fahmi, F., Pratama, S. A., Rahman, K. R., dan Subroto, W. 2017. Discovering "Hidden" Geothermal Reservoir in Blawan-Ijen Geothermal Area (Indonesia) Using 3-D Inversion of MT Data. Maryanto, S., Dewi, N. D., Syahra, V., Rachmansyah, A., Foster, J. H., Nadhir, A., dan Santoso, D. R. 2017. Magnetotelluric- Geochemistry Investigations of Blawan Geothermal Field, East Java, Indonesia. Geosciences. 7. 1 - 13. Keputusan Menteri Energi dan Sumber Daya Mineral Nomor: 2472 K/30/MEM/2008 Laporan tahunan 2011 PT Medco Energi International Tbk. 2011. panas-bumi-di-ijen Geologi
AUMT-2017-005 KOMPOSIT KONDUKTIF BERBASIS BIOKARBON ECENG GONDOK Azam Muzakhim Imammuddin1*, Sudjito Soeparman2, Wahyono Suprapto2, Achmad As'ad Sonief2 1Jurusan Teknik Elektro, Program Studi Teknik Telekomunikasi, Politeknik Negeri Malang 2Jurusan Teknik Mesin, Fakutas Teknik, Universitas Brawijaya Malang Email: *azam@polinema.ac.id ABSTRAK Komposit merupakan bahan yang bersifat sebagai isolator listrik dan untuk menjadikannya sebagai bahan yang bersifat konduktif maka pengisi komposit dapat berupa serbuk logam, serat dan karbon atau karbon aktif. Dalam perkembangannya, pengisi karbon jenis karbon aktif dapat diperoleh dari bahan alam. Oleh karena itu, dalam rangka mengembangkan bahan alam sebagai bahan dasar karbon aktif atau biokarbon yang digunakan pengisi komposit maka diteliti untuk bahan dasar yang berasal dari tanaman eceng gondok. Biokarbon eceng gondok didapatkan dari serbuk eceng gondok yang dikarbonisasi pada temperatur 500oC, 600oC, 700oC dan 800oC . Komposit konduktif dibuat dari 30% Bakelit dan 70% biokarbon eceng gondok dengan ketebalan 3 mm. Hasil yang didapatkan komposit biokarbon eceng gondok memiliki konduktivitas listrik dengan nilai tertinggi 3,73 x 10-3 S/cm, termasuk dalam bahan semikonduktor dan bahan konduktif yang dapat diaplikasikan sebagai perisai EMI (Electromagnetic Interfrence). Kata Kunci: komposit, konduktif, biokarbon, eceng gondok PENDAHULUAN Komposit dibuat dari dua atau lebih bahan penyusun dengan sifat fisika atau kimia yang berbeda, dan akan tetap terpisah dan berbeda dalam struktur akhirnya[1]. Dengan tujuan untuk mendapatkan kelebihan-kelebihan sifat fisika dan kimia dari bahan penyusunnya, sehingga didapatkan sifat mekanik dan fisik yang belum ada sebelummya. Sehingga komposit merupakan bahan yang sangat heterogen; artinya, sifat komposit bervariasi dari titik ke titik dalam materi, tergantung pada fase material mana intinya terletak di dalamnya[2]. Pada umumnya, komposit merupakan bahan yang bersifat sebagai isolator listrik dan termal dan untuk menjadikannya sebagai bahan yang bersifat konduktif maka penguat komposit dapat berupa serbuk logam, serat dan karbon atau karbon aktif[3]. Aplikasi dari komposit konduktif adalah sebagai penyimpan energi, biosensing, antistatik dan material perisai gelombang elektromagnetik (EMI)[3-5]. Pada saat ini karbon aktif atau biokarbon dapat diperoleh dari alam yang bersifat sampah atau gulma, seperti dari sabut kelapa, batok kelapa, kulit kemiri, bambu, sekam padi dan eceng gondok. Dan pada penelitian ini digunakan biokarbon atau karbon akfit yang berasal dari eceng gondok. Karbon aktif berbentuk amorf, memiliki luas permukaan antara 300 - 2000m2/gram, dan memiliki daya serap yang sangat besar yaitu antara 25-1000% terhadap berat karbon aktif[6]. Karbon aktif memiliki tiga jenis pori yaitu yaitu: pori mikro (micropores) dengan ukuran ≤ 2nm, pori meso (mesopores) dengan ukuran 2 - 50 nm, dan pori makro (macropores) dengan ukuran ≥ 50 nm[7]. crassipes) merupakan tumbuhan air yang tumbuh di rawa- rawa, danau, waduk dan sungai yang alirannya tenang. Eceng gondok yang telah dewasa, terdiri dari akar, bakal tunas, tunas atau stolon, daun, petiole, dan bunga. Daun-daun eceng gondok berwarna hijau telur yang melebar atau hamper bulat dengan garis tengah sampai 15 sentimeter. Secara umum penyusun tumbuhan eceng gondok ada tiga komponen utama yaitu selullosa, hemiselullosa dan lignin. Dalam batang tumbuhan kandungan selullosa 50%, Lignin 30%, dan sisanya adalah Hemiselullosa dan memiliki kandungan kimia yang tergantung dari unsur hara tempatnya tumbuh[8]. Eceng gondok (Eichornia terang berbentuk Bakelit merupakan salah satu matrik komposit yang bersifat listrik. Bakelit adalah polimer turunan yang tersusun atas fenol dan formaldehid. Bakelit merupakan jenis plastik termoseting yang tahan terhadap guncangan, keras tetapi ringan. Bakelit mempunyai sifat polimer yang tidak dapat melunak dan dibentuk ulang. Bakelit dapat dibentuk ketika panas dan kemudian solid dan menjadi plastik yang keras. Bakelite memiliki sifat tahan panas dan mudah dibentuk. Bakelit digunakan untuk peralatan listrik, kaca kapal perang, dan kaca jendela pesawat terbang. isolator 27 Seminar Nasional Teknik Mesin (SISTEM)
2017 METODOLOGI PENELITIAN penelitian eksperimental yang memiliki beberapa tahapan sebagai berikut: Preparasi Eceng Gondok Penelitian ini merupakan Preparasi yang dilakukan adalah pemotongan pencucian dan pengeringan eceng gondok. Eceng gondok yang digunakan adalah bagian batang dan daunnya. Eceng gondok yang digunakan berasal dari daerah sumber air Wendit Malang. Proses pengeringan dilakukan menggunakan oven dengan temperatur 70oC selama 4 hari. Kemudian eceng gondok dijadikan serbuk dengan ukuran 80 mesh. Hal ini dilakukan agar distibusi panas saat proses karbonisasi merata. Karbonisasi Serbuk eceng gondok diletakkan di dalam tungku vakum. Serbuk eceng gondok dipanaskan dari temperatur ruangan ke temperatur 400oC, 500oC, 600oC, 700oC, dan 800oC. kemudian ditahan pada temperatur akhir selama 1 jam, kemudian didinginkan secara alami sampai mencapai temperatur ruangan. Pembuatan Komposit Pembuatan komposit dilakukan dengan komposisi 70 % serbuk biokarbon eceng gondok (PF). dan 30% berat phenol Kemudian dengan menggunakan ballmill. Campuran tersebut kemudian dicetak dalam bentuk persegi empat dengan panjang 22,86 mm, lebar 10,16 mm, dan ketebalan spesimen 3 mm, menggunakan hot press dengan tekanan sebesar 300 kg/cm2 pada temperatur 180oC selama 10 menit. formaldehyde dicampur HASIL DAN PEMBAHASAN Pada penelitian ini dilakukan dua pengujian yaitu pengujian menggunakan scanning electron microscope (SEM) EVO MA 10, yang digunakan untuk mengetahui mikrostruktur dari biokarbon eceng gondok dan pengujian konduktivitas listrik dengan menggunakan LCR Meter type HP 4262A (Hawlett Packard). Hasil Pengujian SEM Setelah dilakukan pengujian SEM pada biokarbon eceng gondok maka didapatkan hasil seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 1. Hasil karbonisasi pada temperatur 500oC (Gambar 1.a) menunjukkan bahwa, pori-pori biokarbon eceng gondok sudah mulai terbuka tapi masih banyak yang tertutup. Pada temperatur 600oC (Gambar 1.b), pori-pori biokarbon pada permukaan sudah terbuka semua dan mulai membuka pori-pori yang ada di area dalam. Pada temperatur 700oC (Gambar 1.c) menunjukkan bentuk dari pori-pori biokarbon eceng gondok, yang berbentuk seperti karang atau sponge yang asimetris. Dan pada temperatur 800oC (Gambar 1.d) menunjukkan pori-pori biokarbon eceng gondok bagian dalam yang semakin terbuka dan pori-pori bagian luar yang bertambah tipis. Hal 28 ini menunjukkan bahwa kenaikan temperatur karbonisasi membuat semakin terbukanya pori- pori dari biokarbon eceng gondok. Gambar 1. Hasil Pengujian SEM biokarbon eceng gondok berdasarkan temperatur karbonisasi (a)500oC, (b)600oC, (c)700oC, dan (d)800oC dengan pembesaran 2000x Hasil Pengujian Konduktivitas Listrik Pada pengujian konduktivitas listrik dari komposit biokarbon eceng gondok dibuat sebanyak 3 spesimen untuk setiap temperatur karbonisasi, sehingga ada sebanyak 12 spesimen dalam penelitian ini. Pengukuran konduktivitas listrik pada spesimen komposit biokarbon eceng gondok menggunakan LCR Meter type HP 4262A (Hawlett Packard) pada frekuensi 1 KHz pada temperatur ruang. Sampel komposit dijepit di antara dua elektroda tembaga dari dudukan pengukuran konduktivitas listrik seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 2. Nilai konduktivitas listrik ( 𝜎 ) dihitung dengan menggunakan persamaan[9]: 𝜎 = 𝑙 𝑅𝐴 (1) Dimana l = panjang A= w x t dengan w = lebar, t = tebal
Hasil pengukuran yang didapatkan dari LCR Meter masih dalam bentuk nilai resistansi seperti yang ditunjukkan dalam Tabel 1 dan Gambar 3. Dengan menggunakan persamaan 1 maka didapatkan nilai konduktivitas listrik seperti yang ditunjukkan dalam Tabel 2 dan Gambar 4. Gambar 2. Pengukuran konduktivitas listrik Tabel 1. Hasil Pengukuran Resistansi Listrik spesimen komposit biokarbon eceng gondok Temperatur Karbonisasi (oC) 500 600 700 S1 4,79 x 106 621,1 x 103 7,81 x 103 1,93 1 x 103 Nilai Resistansi (Ω) S2 4,5 x 106 633 x 103 8 x 103 1,81 x 103 S3 4,57 x 106 611 x 103 7,61 x 103 1,86 x 103 Rata- Rata 4,62 x 106 621,7 x 103 7,81 x 103 1,87 x 103 800 Tabel 2. Hasil Perhitungan Konduktivitas Listrik spesimen komposit biokarbon eceng gondok Temperatur Karbonisasi (oC) 500 600 700 Nilai Konduktivitas Listrik (S/cm) S1 1,38 x 10-6 1,1 x 10-5 9,19 x 10-4 3,46 x 10-3 S2 1,5 x 10-6 1,09 x 10-5 9,27 x 10-4 3,91 x 10-3 S3 1,44 x 10-6 1,14 x 10-5 9,49 x 10-4 3,82 x 10-3 Rata- Rata 1,439 x 10-6 1,11 x 10-5 9,32 x 10-4 3,73 x 10-3 800 Berdasarkan Tabel 1 dan Gambar 3, menunjukkan bahwa kenaikan temperatur karbonisasi biokarbon eceng gondok memberikan pengaruh penurunan nilai resistansi listrik komposit, dimana bernilai sekitar 4,62 M ohm untuk komposit dengan temperatur karbonisasi 500oC menjadi sekitar 1,87 K ohm untuk temperatur 800oC. Hal tersebut berkebalikan dengan nilai konduktivitas listrik, 29 yang bertambah besar dengan bertambahnya temperatur karbonisasi dari nilai 1,439 x 10-6 S/cm untuk temperatur 500oC menjadi 3,73 x 10-3 S/cm untuk temperatur 800oC. Seperti yang ditunjukkan Hal dalam Tabel 2 dan Gambar 4. ini temperatur menunjukkan karbonisasi gondok menyebabkan kenaikan nilai konduktivitas listrik komposit. atau dengan kata lain, semakin banyak pori-pori biokarbon eceng gondok yang terbuka, maka semakin tinggi nilai konduktivitas listrik dari kompositnya. Sehingga mengubah komposit yang bersifat isolator menjadi konduktif. bahwa biokarbon kenaikan eceng Gambar 3. Resistansi Listrik Spesimen Komposit biokarbon Eceng Gondok berdasarkan temperatur Karbonisasi Gambar 4. Konduktivitas Listrik Spesimen Komposit biokarbon Eceng Gondok berdasarkan temperatur Karbonisasi Gambar 5. Spektrum konduktivitas listrik dan resistivitas [10] Seminar Nasional Teknik Mesin (SISTEM)
2017 Dari besarnya nilai konduktivitas komposit yang dihasilkan mulai 1,439 x 10-6 untuk temperatur 500oC sampai 3,73 x 10-3 S/cm untuk temperatur 800oC maka komposit biokarbon eceng gondok termasuk dalam bahan semikonduktor berdasarkan Gambar 5 dan termasuk dalam bahan konduktif berdasarkan Gambar 6. Oleh karena itu komposit ini cocok digunakan sebagai sensor dan perisai EMI. Gambar 6. Klasifikasi dari Aplikasi Conductive Polymer Composites yang bergantung pada Resitivitas atau Konduktivitas listrik[11] KESIMPULAN Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan dapat disimpulkan sebagai berikut: 1. Karbonisasi membuat pori-pori biokarbon eceng bertambahnya terbuka, temperatur karbonisasi akan menambah banyak pori-pori biokarbon yang terbuka. 2. Bertambahnya pori-pori biokarbon eceng gondok terbuka mengakibatkan bertambahnya nilai konduktivitas listrik dari komposit dengan nilai tertinggi 3,73 x 10-3 S/cm. gondok yang 3. Komposit biokarbon eceng gondok yang dihasikan bahan semikonduktor dan komposit konduktif yang cocok diaplikasikan sebagai sensor dan perisai EMI. termasuk dalam UCAPAN TERIMA KASIH kepada Direktorat Riset dan Pengabdian Masyarakat (DRPM) Direktorat Jenderal Penguatan Riset dan Pengembangan Kementerian Riset, Teknologi, dan Pendidikan Tinggi yang telah memberi dukungan dana ini melalui hibah terhadap penelitian Penelitian Disertasi Doktor. Terima kasih disampaikan DAFTAR PUSTAKA [1] Masuelli, M. A. (2013). Introduction of Fibre- Reinforced Polymers − Polymers and and Composites: Concepts, Properties 30 Processes. In Fiber Reinforced Polymers - The Technology Applied for Concrete Repair (pp. 3-40). - COMPOSITE MATERIALS. In M. Kutz (Ed.), Mechanical Engineers' Handbook: Materials and Mechanical Design, Volume 1, Third Edition (Vol. 1, pp. 380-417). John Wiley & Sons, Inc. [2] Zweben, C. (2006). CHAPTER 10 [3] Jing, L. ., Yern, C. ., Gan, S. N., Rozali, S., & Julai, S. (2016). Effects of Oil Palm Empty Fruit Bunch Fiber on Electrical and Mechanical Properties of Conductive. BioResources, 11(1), 913-928. [4] Khan, S. ud D., Arora, M., Puri, C., Wahab, M. A., & Saini, P. (2014). Synthesis and characterization of acrylic resin / activated carbon composites. Indian Journal of Pure & Applied Physics, 52(April), 251-254. [5] Mittal, G., Rhee, K. Y., & Park, S. J. (2016). The effects of cryomilling CNTs on the thermal of electrical CNT/PMMA composites. Polymers, 8(5). [6] Salamah, S. (2008). Pembuatan Karbon Aktif dari Kulit Buah Mahoni dengan Perlakuan In Perendaman Dalam Larutan KOH. Prosiding Seminar Nasional Teknoin (pp. 55-59). and properties [7] Hao, W. (2014). Refining of hydrochars/ hydrothermally carbonized biomass into activated carbons and their applications. Stockholm University. [8] Ratnani, R. D. (2005). Proses Pirolisis Eceng Gondok ( Eichhornia Crassipes) Menjadi Karbon Aktif Dengan Bahan Pengaktif Natrium Klorida ( NaCl). Momentum, 1(1), 5-10 [9] Rani, A., Nam, S.-W., Oh, K.-A., & Park, M. of (2010). Chemically Reduced Graphene Powders under Compression. Carbon Letters, 11(2), 90-95. [10] Irzaman, Erviansyah, R., Syafutra, H., Maddu, A., & Siswadi. (2010). Studi Konduktivitas Listrik Film Tipis Ba0.25Sr0.75TiO3 Yang Didadah (BFST) Menggunakan Metode Chemical Solution Deposition. Berkala Fisika, 13(1), 33-38. [11] Pang, H., Xu, L., Yan, D. X., & Li, Z. M. (2014). Conductive polymer composites with segregated structures. Progress in Polymer Science, 1908-1933. 07.007 Electrical Conductivity Ferium Oksida 39(11),
AUMF-2017-018 PERANCANGAN DAN SOSIALISASI KEPADA KELOMPOK TANI MESIN PENGHANCUR BAHAN ORGANIK KAPASITAS 250 KG/JAM Santoso Mulyadi1*, Dwi Nurtanto1 1Staf Pengajar Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Jember 2Staf Pengajar Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Jember Email: *santosomulyadi32@yahoo.co.id ABSTRAK Kegiatan ini bertujuan untuk merancang dan membuat mesin pengolah sampah yang strukturnya bisa dibuat secara mudah dan murah oleh masyarakat, dan dapat dioperasikan secara sederhana, digerakkan oleh mesin diesel 8 hp. Mesin ini dapat menghancurkan sampah organik sebagai bahan baku pupuk kompos. Dari kegiatan ini dapat diharapkan bahwa: pembuatan mesin pengolah sampah dapat meyelesaikan permasalahan utama yang dihadapi oleh kelompok masyarakat desa Temuasri kecamatan Sempu Banyuwangi. Pembuatan mesin penghancur sampah organik dengan sistem rotary ini dapat dilaksanakan dengan baik sesuai dengan rencana waktu yang telah ditentukan, Permasalahan utama mitra mengenai pengolahan sampah dengan kehadiran mesin ini diharapkan ketergantungan terhadap Dinas Kebersihan kota Sempu dapat dikurangi dan tercipta masyarakat swakelola sampah untuk bahan organik. Hasil dari mesin pengolahan sampah ini berupa sampah organik sebagai bahan baku kompos dengan ukuran 2-3 cm. Hasil cacahan bahan organik bisa dimanfaatkan pupuk kompos, sehingga memberikan peluang usaha baru dengan basis industri pupuk pertanian sehingga secara tidak langsung dapat meningkatkan pendapatan masyarakat desa Temuasri dan juga menyerap tenaga kerja baru. Kata Kunci: sampah organik, mesin pencacah dan pupuk organik PENDAHULUAN Sampah perkotaan merupakan salah satu permasalahan kompleks yang dihadapi oleh negara-negara berkembang. Kota-kota besar bahkan ibukota negara dari seluruh negara berkembang mengalami persoalan yang sama yaitu pengelolaan sampah. Sistem pengumpulan yang tidak tuntas, kurangnya alat angkut sampah, kurangnya fasilitas-fasilitas pendukung dan terbatasnya kapasitas tempat pengolahan akhir sampah (TPA) menjadi permasalahan yang khas. Permasalahan sampah tidak hanya bersifat teknis, tetapi menyangkut pada lain aspek-aspek khususnya sosial dan budaya. (Azwar, 2001) Permasalahan lain dari cara penanganan sampah yang kurang baik antara lain tidak secara sampah dimanfaatkannya maksimal, padahal di dalamnya terkandung potensi ekonomi yang menguntungkan, yaitu bisa dijadikan kompos. Disamping itu didalam sampah termapur ada material plastik logam besi dan logam non ferous yang biasanya oleh masyarakat langsung dibuang bercampur dengan sampah, padahal bila sampah tersebut dikelola akan berpotensi ekonomi. Untuk itu perlu kiranya ditumbuhkan akan pentingnya penanganan sampah dengan baik dimulai dari rumah tangga hingga lingkungan RT, organik kesadaran masyarakat RW, kelurahan atau kecamatan. Dengan demikian kegiatan sosialisasi melalui penyebar luasan informasi, pelatihan dan penyuluhan kepada masyarakat haruslah dibuat secara terprogram dengan terpadu. Di desa Temuasri kota Sempu Banyuwangi merupakan wilayah dengan tingkat kepadatan penduduk yaitu antara 8000 - 15000 jiwa/km2 luas wilayah 99.33 km2.dan dengan tingkat kepadatan penduduk 5251 jiwa/km2. Pada desa ini terdapat 3 buah RW dan 10 RT. Kegiatan pengabdian dilakukan pada RW I yang memilki 3 buah RT, hal ini karena pada RW ini jumlah penduduknya yang paling banyak dibanding dengan RW lain. Pada RW I ini terdapat 97 kepala keluarga dengan perincian 34 KK pada RT 1, 32 KK pada RT 2 dan 31 KK pada RT 3. (Survey, Maret 2009) Dari 97 kepala keluarga ini didapatkan volume sampah setiap hari sebesar 1200 kg atau 36 ton setiap bulannnya. Penanganan sampah dilingkungan ini dilakukan oleh dinas kebersihan dan pertanaman (DKP) kota Sempu. Namun penanganan yang dilakukan oleh DKP belum armada terkendala optimal karena jumlah jumlah sampah pengankut sampah, akhirnya sampai yang mengakibatkan bau busuk yang menyengat. Warga menumpuk berhari-hari 31 Seminar Nasional Teknik Mesin (SISTEM)
2017 biasanya membuang sampah ke sungai dan lahan kosong disekitarnya. Akhir-akhir ini ada warga yang terserang penyakit karena sanitasi yang kurang diperhatikan, selain itu ada petani yang protes akibat saluran irigasi untuk lahan pertanian tersumbat akibat pembuangan sampah. Untuk menjamin tingkat kualitas lingkungan dan sanitasi tetap terpelihara serta kelancaran irigasi para petani, maka perlu dibuatkan mesin pengolah sampah dengan sistem penghancur dan pemisah jenis kualitas lingkungan tetap terjaga dan tidak menganggu saluran irigasi para petani. sampah. Sehingga tingkat Sehingga untuk lebih menjaga tingkat kualitas lingkungan dan kelancaran irigasi petani di desa Temuasri kota Sempu maka perlu pembinaan dalam bidang pengolahan sampah dengan penggunaan teknologi tepat guna yang cocok diterapkan setingkat desa. Serta perlunya peningkatan sumber daya manusia yang akan mampu mengelola manajemen sampah. Berdasarkan permasalahan yang ada maka sudah sepantasnya untuk segera mengambil tindakan berupa kegiatan yang membantu masalah sampah yang dihadapi oleh warga desa Temuasri kota Sempu. Lokasi desa Temuasri, kota Sempu, Kabupaten Banyuwangi berada pada arah utara kota atau dari Banyuwangi (Universitas Jemeber) lebih kurang berjarak 30 km kearah utara. Desa ini terdapat 3 buah RW dan 10 buah RT berpenduduk 97 kepala keluarga dan ditengah desa ini terdapat sungai tempat saluran irigasi para petani sekaligus tempat pembuangan sampah penduduk wilayah ini. Untuk mendapatkan data dari masyarakat terhadap desa Temuasri dilakukan respoden. Survei dilakukan dalam rangka mendapatkan gambaran secara langsung keadaan saat ini (existing condition) pada RW I desa Temuasri kota Sempu. Wawancara dilakukan menggunakan daftar pertanyaan yang sudah disiapkan. Informasi yang dikumpulkan dari responden mencakup umur, jenis kelamin, jumlah anggota keluarga, tingkat pendidikan, jumlah anggota keluarga, jenis sampah yang diproduksi dan cara membuang itu diperlukan suatu kegiatan untuk membantu menyelesaikan permasalahan yang dihadapi oleh masyarakat desa Temuasri kota Sempu, berupa pembuatan mesin pengolah sampah dengan sistem penghancur dan pemisah jenis sampah. Sehingga dengan keberadaan mesin pengolah sampah ini akan tercipta masyarakat swakelola sampah sehingga dapat menjaga kelestarian lingkungan dan ketergantungan terhadap petugas DKP dapat dikurangi. Disamping itu juga dengan mesin ini akan menambah pendapatan masyarakat sekitar dari hasil penjualan pengomposan sampah dan pemisahan sampah besi/plastik/logam nonferous survei sampah. Karena 32 yang masih bernilai jual cukup tinggi sehingga dapat membuka lapangan kerja baru. TINJAUAN PUSTAKA Mesin Penghancur Sampah Organik Mesin penghancur sampah organik dibuat dengan menggunakan penggerak motor diesel. Prinsip kerja alat ini yaitu sebagai berikut Motor dihidupkan lalu putaran yang dihasilkan oleh motor ditranmisikan pulley yang terdapat pada poros yang langsung menggerakan pisau penghancur. Sampah yang dimasukan ke dalam mesin ini akan dicacah oleh pisau penghancur yang terdapat didalam drum penghancur. Setelah sampah dihancurkan, serpihan atau butiran sampah akan keluar melalui lubang tempat keluarnya serpihan atau butiran sampah dengan ukuran 5 mm sampai 2 mm. Perencanaan Daya Daya diperlukan untuk menggerakkan poros. Dimana besarnya tergantung kapasitas ini mesin. Dalam proses mencacah sampah menggunakan tenaga penggerak yaitu motor listrik. Daya yang direncanakan dihitung menurut persamaan-persamaan berikut: a. Torsi yang terjadi (Sularso, 2002): T = F . r Keterangan: T F r = Torsi (kg.mm) = Gaya yang terjadi (kg) = Jari-jari dudukan pisau (mm) b. Daya yang diperlukan untuk mencacah sampah (Sularso, 2002):
10260/.21000/2nTP Keterangan: P T n2 = Putaran poros (rpm) = Daya nominal input poros (kW) = Torsi pencacah sampah (kg.mm) c. Untuk menjaga keamanan maka daya dikalikan faktor koreksi (fc) sehingga didapat daya rencana (Sularso, 2002): Pd = fc . P Keterangan: Pd = Daya Rencana (kW) fc = Faktor koreksi daya yang ditransmisikan 1,2 - 2,0 : Untuk daya rata-rata yang diperlukan 0,8 - 1,2 : Daya maksimum yang diperlukan 1,0 - 1,5 : Daya yang di transmisikan Perencanaan pulley Pulley merupakan salah satu bagian dari mesin yang berfungsi untuk mentransmisikan daya
dari motor untuk menggerakakan alat tujuan, ukuran perbandingan pulley dapat disesuaikan dengan kebutuhan. Antara pulley penggerak dan pulley yang digerakan, dihubungkan dengan sabuk V sebagai penyalur daya dari motor penggerak. a. Gaya pada pulley Gaya pada pulley yang bekerja yaitu akibat tegangan dari sabuk dan berat pulley itu sendiri. Tegangan sisi tarik sabuk (T1) dapat dicari dengan rumus (Khurmi, 1984): T1 = T - Tc Tegangan maksimum sabuk (Khurmi, 1984): T = f x a Tegangan sentrifugal antara sabuk dengan pulley (Khurmi, 1984): Tc = 𝑊×𝑉2 𝐺 Keterangan: T = Tegangan maksimum sabuk (kg.mm) Tc = Tegangan sentrifugal antara sabuk dengan pulley (kg) F A W = Berat persatuan panjang (kg/m) = Kecepatan keliling sabuk (m/s) V = Kekuatan tarik sabuk (kg.cm2) = Luas penampang sabuk (cm2) b. Tegangan sabuk pada sisi kendor (T2) dapat dicari dengan rumus (Khurmi, 1984): 2,3 log T1 = µ.θ cos ec α Keterangan: T2 = Tegangan sabuk sisi kedor (kg) µ = Koefisien gesek antara sabuk dengan pulley Perencanaan bantalan Bantalan digunakan untuk menumpu poros berbeban. Penggunaan bantalan disesuaikan dengan beban yang bekerja pada poros tersebut, sehingga poros dapat bekerja dengan baik dan pemakaian bantalan tahan lama. Bantalan dapat diklasifikasikan sebagai berikut: 1. Berdasarkan gerak bantalan terhadap poros a. Bantalan luncur b. Bantalan gelinding 2. Berdasarkan arah beban terhadap poros a. Bantalan radial b. Bantalan aksial METODOLOGI PENELITIAN Perancangan dan Pengembangan Setelah melakukan pencarian data dan pembuatan konsep yang didapat dari literatur studi kepustakaan serta dari hasil survey, maka dapat direncanakan elemen-elemen mesin (bagian dinamis) dari perancangan dan pembuatan mesin 33 pencacah sampah organik. Perencanaan dan Perancangan merupakan langkah awal dari pembuatan mesin, perencanaan pembuatan mesin ini harus dilakukan dengan benar agar mesin yang dibuat nanti dapat bekerja secara maksimal, perencanaan yang dilakukan meliputi: 1. Perencanaan daya; 2. Perencanaan kapasitas; 3. Perencanaan pisau pencacah; 4. Perencanaan pulley dan sabuk-v; 5. Perencanaan poros dan pasak; 6. Perencanaan bantalan. Proses Pembuatan Proses pembuatan dilakukan setelah semua proses perencanaan dan perancangan selesai. 1. Pembuatan poros 2. Pembuatan pisau pencacah Pisau pencacah dibuat dari pelat dengan panjang 160mm. Untuk dudukan pisau juga dibuat dari pelat berbentuk tabung dengan diameter 250 mm dan panjang 500 mm. Proses Perakitan Proses perakitan dilakukan setelah proses pembuatan (permesinan) selesai, sehingga akan membentuk "Mesin Pencacah Sampah". Proses perakitan bagian-bagian mesin pencacah sampah meliputi: 1. Memasang bantalan pada rangka; 2. Memasang pisau pencacah pada poros; 3. Memasang bodi penutup pencacah; 4. Memasang poros pada bantalan; 5. Memasang pulley pada poros; 6. Memasang motor sekaligus pulley motor; 7. Mengatur jarak pulley motor dengan pulley poros; 8. Memasang sabuk-V. Pengujian Mesin Pengujian alat dilakukan untuk mengetahui apakah mesin pencacah sampah dapat bekerja dengan baik. Hal-hal yang dilakukan dalam pengujian alat sebagai berikut: 1. Melihat apakah elemen mesin bekerja dengan baik; 2. Melihat apakah baut pengikat elemen mesin tidak lepas, tidak mengendor, dan tidak putus; 3. Mengukur waktu untuk pencacahan; 4. Melihat hasil pencacahan. Penyempurnaan Mesin ini dilakukan apabila tahap pengujian alat terdapat masalah atau tidak dapat berfungsi kekurangan, sehingga dengan baik tujuan dan perencanaan yang dilakukan. Diagram Alir Pembuatan Mesin Penyempurnaan mesin sesuai prosedur, Pembuatan mesin pengahncur sampah organik ini mengikuti alur berikut: Seminar Nasional Teknik Mesin (SISTEM)
2017 HASIL DAN PEMBAHASAN Suatu mesin pengolah sampah yang dapat menghancurkan sampah organik direncanakan memiliki kapasitas 1200 kg/ 8 jam. Mesin pengolah sampah ini mempunyai keunggulan: menggunakan dapat dioperasikan cukup 2 orang, ekonomis dan perawatannya yang mudah. Mesin penghancur sampah ini mempunyai spesifikasi sebagai berikut: 1. Panjang x lebar x tinggi = 1.5 x 1.25 x 1.25 teknologi sederhana, meter. 2. Kapasitas pengolahan sampah = 1200 kg / 8 jam kerja. 3. Menggunakan penggerak mesin diesel dengan daya 20 Hp untuk menggerakkan pisau putar/rotary. 4. Model penghancur sampah model rotary pisau tegak 90o. 34 Gambar 1. Mesin penghancur sampah organik hasil rancangan. Hasil Perencanaan Daya Besar gaya potong pencacah sampah(F) adalah 0,4 kg. Dengan jari jari tabung pencacah 277,5mm. Maka torsi yang terjadi (T) adalah 320 kg.mm. Daya yang diperlukan untuk memotong sampah(P) adalah 390 W, harga faktor koreksi (fc) adalah 0,8 , maka besarnya daya yang direncanakan (Pd) adalah 630 W. Perencanaan Kapasitas Setelah diketahui luas penampang pisau (A) adalah 0,0016 mm2 ,n = 1200 rpm kemudian menghitung volume sampah dari hasil percobaan (V) adalah 0,01413 m3. Dari volume tersebut dapat dicari massa jenis pencacah sampah(ρ) adalah 70 kg/m3, kecepatan pisau potong (V) adalah 282,6 m/menit. Maka kapasitas mesin pencacah sampah(Q) adalah 70 kg/menit. Hasil Perencanaan Pulley dan Sabuk V-Belt Motor yang digunakan adalah 22 HP dan kecepatan putaran motor sebesar 2200 rpm. Diameter pulley penggerak = 95 mm dan diameter pulley yang digerakkan = 180 mm, panjang sabuk yang digunakan L = 1044 mm. jarak sumbu poros (C) = 1226 mm. Perbandingan reduksi yang diperlukan (i) = 1,83. Dari data tersebut maka sabuk yang digunakan adalah tipe B dengan spesifikasi sebagai berikut = 36°; W= 16,07; L0= 12,5; K= 5,5; K0 = 9,5 ; e = 19,0 ; f= 12,5.(Sularso, 1997). Perencanaan Poros dan Pasak. Bahan poros yang akan digunakan, yaitu S30C Dengan spesifikasi kekuatan tarik (σB) = 48 kg/mm2 berat pisau adalah 16,4 kg, berat pulley
adalah 1 kg, gaya tarik pulley adalah 7,17 kg. Gaya pada RA = 0,97 kg dan RB=17,37 kg. Momen terbesar yang terjadi adalah 2336 kg dengan besar torsi (T2) = 319,7 kg.mm. faktor keamanan (Sf1) dan (Sf2) yang dipakai 6 (karena menggunakan bahan S-C) dan 2,0 (karena poros diberi alur pasak) sedangkan faktor lenturan (Km) diambil nilai sebesar 1,5 karena beban tumbukan yang terjadi besar, faktor puntiran (Kt) diambil nilai 2,0 karena terjadi kejutan/tumbukan besar, tegangan lentur yang diijinkan (τa) = 4 kg/mm2. Untuk merancang pasak harus mengetahui gaya tangensial (F), besarnya gaya tangensial adalah F = 16,82 kg. Diameter poros adalah 38 mm dengan bahan pasak S30C dengan kekuatan tarik (σB) = 48 kg.mm dengan faktor keamanan (Sf1) = 6 dan (Sf2) = 2,0. Panjang pasak (lk) = 65 mm, lebar pasak (b) = 10 mm, dan tinggi pasak (h) = 5 mm. Hasil Perencanaan Bantalan Bantalan yang akan dipergunakan adalah bantalan gelinding bola sudut dalam keadaan terpasang dengan nomor bantalan jenis terbuka UC208-24, yang memiliki spesifikasi sebagai berikut: d = 38 ; D = 80; B = 20 ; r = 1. Beban radial pada bantalan (Fr) = 17,37 kg dan beban aksial bantalan (Fa) = 0 Sehingga faktor X = 0,56, V = 1 dan faktor Y = 0, karena bantalan yang digunakan adalah bantalan radial maka beban equivalen bantalan 9,72 kg. Faktor kecepatan bantalan adalah (fn) = 0,01 , dan faktor umur bantalan adalah (fh) = 6,59. Umur nominal bantalan (Lh) = 143095,59 jam dengan faktor keandalan umur bantalan (Ln) = 143095,59 jam. Pengujian Mesin Pencacah Sampah Organik ini dilaksanakan di laboratorium Las Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Banyuwangi. Adapun tujuan dari percobaan mesin adalah: Pengujian mesin a. Mengetahui unjuk kerja dari mesin pencacah sampah. b. Mengetahui hasil pencacahan. c. Mengetahui kapasitas mesin pencacah sampah. d. Mengetahui pencacahan. tingkat keberhasilan Tabel 1. Hasil Pengujian Mesin Pencacah Sampah: Pengujian 1 2 3 4 Total W1 (kg) 1,024 0,391 0.618 0,522 2,56 W2 (kg) 0,620 0,338 0,549 0,495 2,002 t (menit) 1 1,05 1 1,6 4,65 35 Keterangan : W1 = Berat sampah sebelum dimasukkan hopper (kg) W2 = Berat sampah yang keluar (kg) t = Waktu pencacahan bahan (menit) Sampah yang tercacah & keluar = 10012WW % = 10056,2002,2kgkg % = 78,20% dari berat awal Jadi dalam setiap sekali proses, sampah yang tidak keluar 21,8 % atau sebesar 0,558 kg. Kapasitas mesin (Q) = 2,56 kg dalam 4,65 menit, jadi kapasitas yang diperoleh sebesar 70 kg/jam. Setelah dilakukan pengujian, besarnya kapasitas mesin sesuai dengan yang di harapkan. Gambar 2. Hasil penghancuran sampah organik KESIMPULAN dan hasil pengujian mesin penghancur sampah organik, maka dapat disimpulkan bahwa: Berdasarkan perancangan 1. Daya yang diperlukan untuk menghacurkan sampah organik adalah 390 W. 2. Diameter pulley penggerak 95 mm dan diameter pulley yang digerakan adalah 180 mm. 3. Bahan poros yang digunakan adalah S30C dengan kekuatan tarik (σB) = 48 kg/mm2. Diameter poros yang digunakan 38 mm dan panjang poros 780 mm; 4. Berdasarkan hasil pengujian, prosentase sampah yang keluar 92,8 % sisanya 7,2 % atau sebesar 0,558 kg tidak keluar, hal ini terjadi dalam setiap sekali proses. 5. Kapasitas mesin penghancur sampah organik sebesar 1200 kg / 8 jam pada putaran 1400 rpm dan sampah tercacah dengan ukuran 2-3 cm. Seminar Nasional Teknik Mesin (SISTEM)
2017 SARAN Dalam pelaksanaan perancangan dan pembuatan mesin penghancur sampah organik ini masih terdapat hal-hal yang perlu di Sempurnakan, antara lain: Dianjurkan untuk memberikan putaran mesin diesel yang lebih tinggi (diatas 1400 rpm) agar sampah dapat tercacah dengan cepat dan halus. Dianjur pembuatan drum menggunakan bahan plat yang lebih tebal (diatas 3 mm) agar suara mesin tidak terlalu bising. DAFTAR PUSTAKA __________, 2002, Jawa Timur Dalam Angka 2001, BPS dan BAPPEDA Jawa Timur, Surabaya. __________, 2002, Banyuwangi Dalam Angka 2001, BPS dan BAPPEDA Kab. Banyuwangi, Banyuwangi. DKP, 2000, Produksi Sampah di Kota Sempu Dijual di JTV, Dinas Kebersihan dan Pertamanan, Banyuwangi. DKP, 1998, Harga Barang Bekas Olahan dari sampah organik dan anorganik, Dinas Kebersihan dan Pertamanan, Banyuwangi. BPS, 1999, Konsumsi Makanan Berkemasan Pendudduk Jawa Timur, Biro Pusat Statistik Jawa Timur, Surabaya. Anonim, (1998). Mengekspor Sampah, Kenapa Tidak?, Harian Suara Pembaruan, edisi 22 Februari. 36 Anonim, (2005). Daur ulang sampah dimulai dari rumah tangga. Intisari April. Hidayati, Nur. (2006). Mengelola sampah, mengelola gaya hidup. Walhi on line 11 maret. Ibnu Rois, (2005). Pemanfaatan sampah organik sebagai Bahan Bakar dalam Bentuk Briket, Esai, KINas MIPA Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta. Rochim Taufik, (2001). Proses pemesinan, Penerbit ITB. Rusdiana Setyaningtyas, (2008). Pengolahan sampah organik menggunakan reaktor komos dari bahan bambu apus, Jurnal Dimensi, Unmuh Banyuwangi. Sabijanto A. (2006). Pentingnya program daur ulang sampah, pikiran rakyat Online. 18 Januari Sriati Universitas Indonesia, Press. Sularso, (2001). Perencanaan elemen mesin, Pradnya Paramitha, Jakarta Totok Dwi Kuryanto, (2007). Reduksi jumlah sampah melalui program daur ulang sampah rumah tangga, Jurnal Dimensi, Unmuh Banyuwangi. Yuni Hermawan, Ary Setyawan, (2005). Design mesin penghancur sampah portable skala rumah tangga, Tugas akhir mahasiswa DIII Teknik, Univ Banyuwangi, Banyuwangi. Zuhal, (1999). Dasar teknik tenaga listrik , Erlangga Jakarta. Japrie, (2003). Material Teknik,
AUMT-2017-017 STUDI PENGARUH FRAKSI UKURAN PADA PROSES SIANIDASI CARBON IN LEACH (CIL) Siti Aminah1* 1Staf Pengajar Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Jember, Jl. Kalimantan 37, Jember, 68121 Email: ABSTRAK Berbagai penelitian telah dilakukan untuk meningkatkan persen ekstraksi emas dalam proses sianidasi, antara lain dengan optimasi konsentrasi oksigen terlarut, konsentrasi sianida, penambahan suatu reagen tertentu, dan variasi fraksi ukuran. Fraksi ukuran sangat berpengaruh dalam proses sianidasi, karena dapat meningkatkan persen ekstraksi apabila fraksi ukuran yang digunakan sesuai dengan derajat liberasi ukuran partikel emas. Pada percobaan ini, dipelajari pengaruh fraksi ukuran terhadap persen ekstraksi emas pada proses sianidasi Carbon in Leach. Preparasi dilakukan terhadap sampel emas as received dari Palu yang meliputi crushing, grinding dan sieving sehingga akan didapatkan bijih dengan fraksi ukuran tertentu. Sampel yang sudah dipreparasi, akan digunakan untuk karakterisasi dan sianidasi. Karakterisasi bijih meliputi analisis mineragrafi, XRD, XRF dan fire assay.Selanjutnya dilakukan percobaan sianidasi Carbon in Leach dengan variasi fraksi ukuran. Pada percobaan ini sianidasi dilakukan menggunakan bottle roll test dengan variasi fraksi ukuran yaitu -100+200 mesh, -200+270 mesh, -270+325 mesh, -325+400 mesh dan -400 mesh. Hasil percobaan menunjukkan bahwa persen ekstraksi tertinggi pada proses sianidasi Carbon in Leach diperoleh pada fraksi ukuran -400 mesh, yaitu mencapai 83,7%. Kata Kunci: ekstraksi, sianidasi, emas, dan carbon in leach PENDAHULUAN Emas merupakan logam mulia yang banyak digunakan dan memiliki peran penting dalam kehidupan manusia. Emas termasuk ke dalam golongan logam mulia karena keterdapatannya di bumi yang langka dan memiliki sifat spesifik tertentu. Emas dapat ditemukan dalam bentuk mineral dimana emas sebagai logam berharga yang dominan, misalnya logam (native), electrum, calaverite, sylvanite dan mineral dimana emas sebagai unsur minor, misalnya arsenopyrite, pyrite, chalcopyrite, dan lainnya. Berdasarkan kemudahannya emas diekstraksi, diklasifikasikan menjadi bijih emas free-milling, bijih emas kompleks dan bijih emas refraktori. Bijih emas free-milling dapat diolah dengan metode sianidasi konvensional dengan ukuran terlalu halus. Untuk bijih emas yang kompleks akan memerlukan konsumsi reagen pelindi yang lebih banyak selama proses sianidasi sementara bijih emas refraktori memerlukan proses pre-treatment terlebih dahulu sebelum pelindian. bijih tidak Metode ekstraksi emas yang sampai saat ini masih banyak digunakan untuk keperluan eksploitasi industry pertambangan adalah metode sianidasi dan metode amalgamasi (Hiskey, 1985 dan Lee, 1994). Pada metode amalgamasi, penggunaan merkuri dapat terhadap memberikan dampak yang negative emas untuk skala lingkungan, yaitu dapat mencemari lingkungan secara langsung (Steele et al., 2000). Pada metode sianidasi memiliki beberapa kelebihan antara lain persen ekstraksi yang relatif tinggi untuk bijih free- milling, dan membutuhkan konsumsi reagen yang lebih rendah dibandingkan apabila menggunakan reagen lain seperti thiourea dan thiosulfat. Metode sianidasi juga dapat digunakan untuk mengestraksi emas dalam rentang fraksi ukuran bijih yang lebar, dari yang kasar sampai halus. Beberapa faktor yang dapat mempengaruhi kinerja ekstraksi dengan menggunakan proses sianidasi antara lain adalah konsentrasi reagen sianida yang digunakan, lama proses sianidasi, konsentrasi oksigen terlarut, persen padatan, fraksi ukuran partikel bijih, pH intensitas pengadukan. ini larutan, dan Salah satu factor yang mempengaruhi persen ekstraksi emas adalah fraksi ukuran partikel bijih emas yan g digunakan. Ukuran partikel yang digunakan selama proses sianidasi harus sesuai dengan ukuran keberadaan emas dan juga akan dipengaruhi oleh mineral ikutan di dalam bijih emas. Dalam penelitian ini, akan dilakukan 5 variasi fraksi ukuran sehingga akan diketahui pada ukuran partikel berapa, emas dapat terekstraksi lebih banyak. 37 Seminar Nasional Teknik Mesin (SISTEM)
2017 MATERIAL DAN METODE PENELITIAN Penelitian dilakukan untuk mempelajari pengaruh fraksi ukuran bijih emas terhadap persen ekstraksi emas pada proses sianidasi. Pada proses pelindian digunakan sampel bijih dari Palu dan karbon aktif yang digunakan pada percobaan CIL adalah karbon aktif yang biasa digunakan di PT Cibaliung Sumberdaya. Sampel bijih as received dikeringkan di dalam oven selama 24 jam untuk menghilangkan kadar air di dalam bijih. Preparasi dimulai dengan menghancurkan semua bijih menggunakan jaw crusher, roll crusher dan grinding hingga didapatkan ukuran bijih P80 -200#. Semua bijih dicampur dengan menggunakan rotary splitter pada berbagai ukuran sehingga akan dihasilkan paket-paket contoh bijih yang sudah homogeny dan siap digunakan untuk proses penelitian selanjutnya. Paket-paket bijih ini akan digunakan untuk uji karakterisasi dan proses sianidasi CIL. dan dihomogenisasi terhadap sampel bijih untuk mengidentifikasi jenis dan sifat dari bijih yang akan digunakan untuk penelitian. Analisis mineragrafi sayat poles dilakukan untuk menentukan letak dan ukuran emas dalam bijih serta mineral pengikutnya. Analisis komposisi unsur kimia dalam bijih dilakukan dengan X-Ray Fluorescence (XRF) dan Fire Assay. Identifikasi jenis mineral dominan yang terdapat dalam bijih dilakukan dengan analisis X-Ray Diffraction (XRD). Karakterisasi bijih dilakukan selesai dilakukan, selanjutnya dilakukan serangkaian percobaan sianidasi dan CIL di Laboratorium Hidro dan Elektrometalurgi, Progam Studi Teknik Metalurgi, FTTM-ITB. Percobaan sianidasi dilakukan dengan variasi fraksi ukuran partikel. Fraksi ukuran yang digunakan adalah -100+200#, -200+270#, -270+325#, -325+400# dan -400#. Setelah karakterisasi sampel Untuk menentukan konsentrasi Au, Ag, Cu dan Fe terlarut akan dilakukan proses analisis Absorption menggunakan Spectrophotometer selanjutnya dilakukan perhitungan persen ekstraksi masing- masing logam. Pada tahap pelindian sianidasi, dilakukan sampling pada jam ke 1, 2, 4, 8, 12, 24, 36 dan 48. Setiap proses sampling, akan diukur sianida terlarut, konsentrasi oksigen terlarut dan pH larutan. Atomic (AAS), yang uji mineragrafi. Hasil pengujian menunjukkan bahwa emas berada di bijih dalam bentuk elektrum Penelitian ini diawali dengan HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Karakterisasi Sampel uji mineragrafi. Dalam analisis mineragrafi, contoh sampel perlu dibuat preparat yang sesuai agar Penelitian ini diawali dengan 38 analisis dilakukan dengan baik. Preparat yang digunakan dalam analisis adalah sayatan poles. Pengambilan gambar dilakukan di bawah cahaya pantul Nikon Eclipse 50 iPol. Dari hasil pengamatan mineragrafi, diketahui bahwa bijih sampel sebagian besar terdiri dari kuarsa, serta sedikit mineral sulfide yaitu kalkopirit, spalerit, pirit, dan kovelit. Dalam bijih ini juga ditemukan kalsit, yang dapat berpotensi menyebabkan sifat preg-robbing. Mineral emas secara megaskopis tidak tetapi pada pengamatan mineragrafi ditemukan keberadaan emas dalam bentuk mineral electrum. Mineral electrum yang ditemukan jumlahnya sangat sedikit dan memiliki kenampakan warna putih krem, berukuran sangat halus hingga 5 µm yang tersebar secara acak dan terinklusi dalam kuarsa. terlihat, akan Gambar 1. Mikrografi sampel A, dibawah mikroskop refleksi, Kumulat inklusi detritus mineral sulfida dalam kristal kuarsa urat, cov = covellite, cpy = chalcopyrite, el = electrum Gambar 2. Mikrografi sampel A, dibawah mikroskop refleksi, Detritus sulfide mengandung elektrum, qz = quartz, cpy = chalcopyrite, el = electrum
Tabel 1. Komposisi unsur yang terkandung dalam contoh sampel Senyawa Komposisi Unsur Komposisi SiO2 TiO2 Al2O3 Fe2O3 MnO CaO MgO Na2O K2O P2O5 SO3 LOI ZnO CuO SrO V2O5 Cr2O3 BaO Rb2O Ga2O3 (%) 65.64 0.259 6.66 4.15 0.0679 9.75 2.78 1.00 1.90 0.132 0.476 6.86 0.0101 0.0062 0.0714 0.0132 0.0314 0.0534 0.0086 0.0018 Si Ti Al Fe Mn Ca Mg Na K P S - Zn Cu Sr V Cr Ba Rb Ga (%) 30.69 0.155 3.52 2.89 0.0526 6.97 1.68 0.745 1.58 0.0576 0.191 - 0.0081 0.0050 0.0604 0.0074 0.0215 0.0478 0.0079 0.0002 Tabel 2. Hasil analisis fire assay dan ICP Kadar < 0.05 ppm < 0.1 ppm < 5 ppm 2 ppm Elemen Au Elemen Cd Kadar 5.2 ppm < 0.5 ppm < 0.01 % 2 ppm < 5 ppm < 10 ppm < 5 ppm < 2 ppm < 0.01 ppm Ag Co Al As B Ba Be Bi Ca Cr Cu Fe Ga Hg In K < 2 ppm < 5 ppm < 5 ppm 0.22 % fire assay, didapatkan bahwa kadar Au dalam sampel bijih adalah 5,2 ppm dan kadar Ag adalah <0,5 ppm. Sedangkan untuk preg-robbing test, sampel bijih memiliki sifat preg-robbing, yaitu bijih memiliki kecenderungan kembali untuk mengambil - yang terlarut di dalam larutan kompleks Au(CN)2 sehingga dapat terjadi penurunan ekstraksi emas pada jam tertentu. Karakteristik preg-robbing ini biasanya disebabkan oleh keberadaan karbon dalam bijih, untuk sampel bijih diketahui bahwa karbon hadir dalam bentuk mineral kalsit (CaCO3). Karbon merupakan salah satu carbonaceous matter dalam bijih juga dapat menyebabkan emas terperangkapdi dalamnya sehingga menghalangi pelindian emas. Berdasarkan hasil analisis 39 Hasil Percobaan Pelindian Menggunakan Bottle Roll Proses pengecilan ukuran bijih yang digunakan sebagai sampel pada percobaan ini sangatlah penting karena berdasarkan hasil uji mineragrafi, elektrum berukuran halus dan berasosiasi dengan kuarsa, kalkopirit, kovelit, kalkosit atau digenit. Emas yang berasosiasi dengan silika harus benar-benar terliberasi dari silika agar dapat terlarut dalam larutan pelindi. Demikian juga elektrum yang berasosiasi dengan kalkopirit dan ubahannya. Pada percobaan ini proses pelindian telah dilakukan menggunakan bottle roll test dengan variasi fraksi ukuran yaitu -100+200 mesh, - 200+270 mesh, -270+325 mesh, -325+400 mesh dan -400 mesh. Percobaan dilakukan selama 48 jam pada tekanan atmosfer, persen padatan 40%, konsentrasi sianida 1000 ppm, konsentrasi oksigen terlarut ≥ 8 ppm, rentang pH 10,5-11 dan kecepatan putaran botol sebesar 70 rpm. Profil persen ekstraksi Au, dan Ag sebagai fungsi waktu pada berbagai fraksi ukuran bijih ditunjukkan pada Gambar 3 dan Gambar 4. temperatur ruangan dan 100 u A 80 i s k a r t s k E % 60 40 20 0 0 10 20 30 40 50 100+200# Waktu (Jam) -200+270# 270+325# Gambar 3. Profil % ekstraksi Au pada berbagai fraksi ukuran Pada Gambar 3 dapat terlihat pengaruh fraksi ukuran terhadap persen ekstraksi Au. Dari grafik di atas, dapat dilihat bahwa nilai ekstraksi emas tertinggi diperoleh pada fraksi ukuran -400 mesh, yaitu sebesar 83,87%. Pada fraksi ukuran yang semakin halus, persen ekstraksi emas juga semakin tinggi. Berdasarkan hasil mineragrafi menunjukkan bahwa emas berada pada ukuran yang halus sehingga pada fraksi ukuran paling halus, derajat liberasi emas akan semakin tinggi. Laju pelindian akan semakin meningkat dan persen ekstraksi juga akan meningkat. Untuk semua fraksi ukuran, ekstraksi yang tertinggi adalah ketika pelindian terjadi pada jam ke-4. Setelah itu akan terjadi penurunan persen ekstraksi dari emas. Hal ini mengindikasikan bahwa bijih bersifat preg-robbing. Sifat preg- robbing ini disebabkan oleh kalsit (CaCO3) yang Seminar Nasional Teknik Mesin (SISTEM)
u C i s k a r t s k E % 2017 terkandung di dalam mineral bijih sebanyak 8- 10%. Sifat ini akan diverifikasi dengan pengujian pregrobbing yang dibahas pada bab sebelumnya. 100 80 g A i s k a r t s k E % 60 40 20 0 0 100+200# 20 40 Waktu (Jam) -200+270# 60 270+325# Gambar 4. Profil % ekstraksi Ag pada berbagai fraksi ukuran Berdasarkan hasil percobaan yang disajikan pada Gambar 4, nilai persen ekstraksi Ag tertinggi juga terjadi pada fraksi ukuran -325+400 mesh, lama waktu yaitu sebesar 88,22%. Semakin terlihat juga pelindian, persen ekstraksi Ag menurun setelah jam ke-8. Hal ini semakin menunjukkan bahwa bijih mempunyai sifat preg- robbing. 50 40 30 20 10 0 0 10 100+200# 20 30 Waktu (Jam) -200+270# 40 50 270+325# Gambar 5. Profil % ekstraksi Cu pada berbagai fraksi ukuran 40 0,2 e F 0,15 i s k a r t s k E % 0,1 0,05 0 0 100+200# 10 30 Waktu (Jam) -200+270# 20 40 50 270+325# 325+400# 400# Gambar 6. Profil % ekstraksi Fe pada berbagai fraksi ukuran Persen ekstraksi Cu tertinggi adalah sebesar 43,39% pada fraksi ukuran -325+400 mesh. Sedangkan untuk persen ekstraksi Fe sangat rendah yaitu sebesar 0,18% pada fraksi ukuran - 270+325 mesh. KESIMPULAN DAN SARAN Sampel bijih cenderung bersifat preg- robbing dengan kandungan utama silika, beberapa mineral sulfide (kalkopirit, pirit), dan kalsit, dimana emas berukuran sangat halus hingga 5 µm terperangkap dalam mineral sulfida dan silika. nilai ekstraksi emas tertinggi diperoleh pada fraksi ukuran -400 mesh, yaitu sebesar 83,87%. Nilai persen ekstraksi Ag tertinggi juga terjadi pada fraksi ukuran -325+400 mesh, yaitu sebesar 88,22%. UCAPAN TERIMAKASIH Ucapan terima kasih ditujukan kepada Beasiswa Pendidikan Pascasarjana dalam Negeri (BPPDN) Kemenristek DIKTI, dan PT. Citra Palu Minerals dalam membantu penyelesaian penelitian ini. DAFTAR PUSTAKA Achmadi, S. S. 1990. Kimia Kayu. Departemen Pendidikan dan Kebudayaan. Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi. Pusat Antar Universitas. Institut Pertanian Bogor. Ilmu Hayat. "Activated Carbon 101", Adams, M. D. 2005. Advances in Gold Ore Processing. Elsevier. Adhikari, B. B., Gurung, M., Alam, S., Tolnai, B., Inoue, K., 2013. Kraft mill lignin - A potential source of bio-adsorbents for gold recovery from acidic chloride solution. Chemical Engineering Journal 231, 190-197.
"Air Filtration", sic/af.htm Alekhina, M., Ershova, O., Ebert, A., Heikkinen, S., Sixta, H., 2014. Softwood kraft applications: value-added lignin Fractionation and structural characterization. Industrial Crops and Products 66, 220-228. Al-Ghoutia, M. A., Li, J., Salamh, Y., Al- Laqtah, N., Walkeb, G., Ahmad, M. N. M., 2009. Adsorption mechanisms of removing heavy metals and dyes from aqueous solution using date pits solid adsorbent. Journal of Hazardous Materials 176, 510-520. for Al-Saidi, H. M., 2013. The fast recovery of gold(III) ions from aqueous solutions using raw date pits: Kinetic, thermodynamic and equilibrium Journal of Saudi Chemical Society, xxx, xxx-xxx studies. Antoine Duval, Martin Lawoko. 2014. A review on lignin-based polymeric, micro- and nano-structured materials. Reactive & Functional Polymers 85 (2014) 78-96. Awual, M. R., Khaleque, M. A., Ferdows, M., Chowdhury, A. M. F., Yaita, T., 2013. Rapid recognition and recovery of gold (III) with novel functional immobilized mesoporous adsorbent. Microchemical Journal 110, 591-598 Behin, J. an Azizian, S. (2004), Kinetic models of sorption: a theoretical analysis, Journal of Colloid and Interface Science, 276(1): 47-52. Braun, Patrick. Method Manual Volume 1 Gold Analysis in Alkaline Cyanide Solutions. Society of Mineral Analysts Sparks, Nevada. Cateto, C. A., Barreiro, M. F., Rodrigues, A. E., Belgacem, M. N., 2011. Kinetic study of the formation of lignin-based polyurethanes in bulk. Reactive & Functional Polymers 71, 863-869. Chakar, F. S., Ragauskas, A. J., 2004. Review of current and future softwood kraft lignin process chemistry. Industrial Crops and Products 20, 131-141. Chandra and M. Z. Mubarok. 2016. On the Use of Lignin-based Biopolymer in Improving Gold and Silver Recoveries During Cyanidation Leaching. Minerals Engineering 89, 1-9. Duval, A., Lawoko, M., 2014. A review on lignin-based polymeric, micro- and nano- structured materials. Reactive & Functional Polymers 85, 78-96. Fengel, D. dan G. Wegener. 1995. Kayu: Kimia, Ultrastruktur dan Reaksi. Gadjah Mada Press University. Yogyakarta. Fletcher, Asleigh, (2008), "Porosity and Sorption dsorption.htm ligand 41 Gomes, C. P., Almeida, M. F., Loureiro, J. M., 2000. Gold recovery with ion exchange used resins. Purification Technology 24, 35-57. Habashi, F., A Textbook of hydrometallurgy, metallurgie extractive, Quebec, Enrc Canada 1993. Judoamidjojo, R. M., E.G. Said dan L. Hartoto. 1989. Biokonversi. Departemen Pendidikan dan Kebudayaan. Direktorat Pendidikan Tinggi. Pusat Antar Universitas Bioteknologi, Institut Pertanian Bogor. Bogor. Kinoshita, T., Akita, S. S., Ozawa, S., Nii, S., Kawaizumi, F., Takahashi, K., 2004. Continuous Recovery of Gold(III) via Foam Separation with NonionicSurfactant. Journal of Minerals & Materials Characterization & Engineering, Vol. 3, No.1, 53-63. Kirk R. E. dan D. F. Othmer.1952. Encyclopedia of Chemical Technology. Vol.8. Pp.327-338. The Interscience Encyclopedia, Inc., New York. Lelifajri. 2010. Adsorpsi Ion Logam Cu(II) Menggunakan Lignin dari Limbah Serbuk Gergaji. Jurnal Rekayasa Kimia dan Lingkungan, Vol. 7, No. 3, 126-129. Li, Z., Ge, Y., Wan, L., 2014. Fabrication of a green porous lignin-based sphere for the removal of lead ions from aqueous media. Journal of Hazardous Materials 285, 77-83. Marsden, John and C. Iain House. 2006. The Chemistry of Gold Extraction, 2nd edition. Society and Exploration, Inc. : USA. Mc. Cabe, W. Smith, J., Harriot, P. 1993. "Unit Operation of Chemical Engineering", 5th ed, Mc Graw-Hill, inc. New York McKay, Gordon; C. K., Danny; Tsang, David H. K.; Potter, John F., (2003), "Applications of the Mechanism for Multipore Model Identification during theAdsorption of Dye on Activated Carbon and Bagasse Pith", Langmuir, 19, 722-730. Ouyang X, Qiu X, Chen P. 2006. Physico- of Calsium Chemical Characterization Lignosulfonate. A Potentially Useful Water Reducer Colloids and Surfaces A: Physico- Chem. Eng. Aspects. 283-286;489-497. Pionera Biopolymer. Pioneering Solution in Mineral Processing. 2012. Rahmawati, N. 1999. Struktur Lignin Kayu Daun Lebar dan Pengaruhnya terhadap Laju Delignifikasi. Tesis. Program Pasca Sarjana Institut Pertanian Bogor. Bogor. Rosen M. J. Dan M. Dahanayake. 2000. Industrial Utilizasion of Surfactant: Principle and Press, Champaign. Salminah, M. 2001. Karakteristik Lignin Hasil Isolasi Larutan Sisa Pemasak Pulp Proses Separation and for Mining, Metallurgy Practice. Illinois AOCS Seminar Nasional Teknik Mesin (SISTEM)
2017 Semi Kimia pada Berbagai Tingkat pH. Skripsi. Jurusan Teknologi Hasil Hutan Fakultas Kehutanan, Institut Pertanian Bogor. Bogor. Seader, J. D., Henley, E. J. (1998). "Separation Process Principles". New York, John Wiley & Sons, Inc. Stewart, D., 2008. Lignin as a base material applications: Chemistry, for materials 42 application and economics. Industrial Crops and Products 27, 202-207. Syukri. 1999. Kimia Dasar 3. Bandung: Institut Teknologi Bandung. Watkins, D., Nuruddin, M., Hosur, M., Narteh, A. T., Jeelani, S., 2014. Extraction and characterization of lignin from different biomass resources. J Mater Res Technol. 2014; x x x(x x):xxx-xxx.
AUDS-2017-002 OPTIMASI PERENCANAAN JARINGAN LTE E-UTRAN PADA EVOLVED NODE B EXISTING MENGGUNAKAN METODE PROBABILITAS MONTE CARLO Nurul Hidayah1*, Dodi Setiabudi2, Catur Suko Sarwono2 1Mahasiswa Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Jember, Jl. Kalimantan 37, Jember, 68121 2Staf Pengajar Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Jember, Jl. Kalimantan 37, Jember, 68121 Email: ABSTRAK Peningkatan kapasitas pelanggan dan kualitas layanan diperlukan agar infrastruktur perencanaan yang dibangun memberikan layanan yang optimal. Infrastruktur jaringan yang terus menerus ditingkatkan adalah Node B. Hal tersebut menuntut jaringan telekomunikasi dapat melayani komunikasi data dengan kecepatan tinggi salah satunya adalah 4G LTE. LTE adalah standart komunikasi akses data kecepatan tinggi untuk memperbaiki teknologi sebelumnya (3G). Pertumbuhan penduduk yang semakin pesat menyebabkan calon pengguna layanan 4G LTE belum terlayani saat ini. Maka hal tersebut menjadi acuan perencanaan agar teknologi LTE dapat diimplementasikan. penelitian ini dilakukan optimasi perencanaan jaringan LTE menggunakan probabilitas Monte Carlo untuk menentukan pemetaan site dan untuk mengetahui jumlah site eNode B di kota Jember. Optimasi perencanaan menggunakan tiga tahap perencanaan yaitu pendimensian jaringan, perencanaan kapasitas dan optimasi simulasi Monte Carlo. Hasil dari optimasi perencanaan didapatkan 108 site untuk perencanaan 5 tahun kedepan dari 2017 - 2022 dengan 52 site merupakan existing dan 56 site merupakan eNode B baru. Berhasilnya simulasi Monte Carlo ditentukan oleh signal level. Daerah dengan level sangat baik terletak pada kecamatan kaliwates dengan level -70 dBm dan luas total 4.16 km2 serta user yang terhubung sebesar 97.3%. Kata Kunci: eNode B, LTE, monte carlo, perencanaan kapasitas PENDAHULUAN Untuk meningkatkan kapasitas pelanggan dan kualitas layanan maka diperlukan metode yang efisien untuk peningkatan tersebut. Infrastruktur yang baik juga diperlukan agar perencanaan yang dibangun dapat memberikan pelayanan yang optimal. Parameter untuk melihat kualitas layanan diantaranya berhasilnya panggilan yang dilakukan dan tidak terputusnya hubungan pada saat berkomunikasi. Dengan bertambahnya jumlah pelanggan yang semakin banyak mencapai 300 juta pelanggan di Indonesia.[1] Maka diperlukan coverage area yang lebih luas yaitu dengan cara memperbaiki perancangan yang ada. Dalam pembangunan menara BTS, sangat dibutuhkan suatu perencanaan yang sistematis untuk menetukan jumlah dan posisi eNode B. Hal tersebut menuntut jaringan system telekomunikasi yang dibangun harus mampu melayani komunikasi data dengan kecepatan tinggi. Salah satu teknologi baru yang memiliki kecepatan tinggi ialah teknologi 4G LTE. Namun pada kenyataannya saat ini teknologi 4G hanya dapat dibangun di kota besar dan persebarannya belum merata. Dari permasalahan tersebut dapat dilakukan penelitian mengenai penentuan lokasi Node B yang dapat digunakan adalah presentase sebagai site 3G dan site 4G. Dimana sistem 3G yang ada dapat digunakan dalam system 4G. Pada penelitian dilakukan perencanaan jaringan UMTS untuk menentukan site pada Node B yang digunakan sebagai site 3G pada BTS Existing pada salah satu provider yang ada di kota Malang menggunakan Monte Carlo.[2] Penelitian optimasi tersebut menghasilkan perencanaan membangun jaringan 3G berdasakan site 3G sesuai BTS yang ada. Sedangkan penelitian sebelumnya dilakukan mengenai perencanaan jaringan LTE di wilayah Magelang menggunakan BTS Existing.[3] Penelitian tersebut meliputi perencanaan secara cakupan dan perencanaan secara kapasitas. Serta pada penelitian sebelumnya dilakukan penelitian mengenai perencanaan jaringtan Long Term Evolution (LTE) berdasarkan Node B 3G existing di kota Pekanbaru.[4] Pada penelitian perencanaan berdasarkan cakupan dan kapasitas menggunakan BTS existing kota Pekanbaru. Dari beberapa penelitian tersebut, hal yang menjadi kendala adalah menentukan letak BTS yang akan dibangun ini jaringan LTE. Sehingga pada penelitian dilakukan penelitian mengenai perencanaan jaringan LTE E-UTRAN untuk menentukan site 4G pada Node B Existing menggunakan simulasi sebelumnya telah tersebut dilakukan 43 Seminar Nasional Teknik Mesin (SISTEM)
2017 perencanaannya Dalam Monte menggunakan data distribusi penduduk dengan acuan BTS Existing sebagai penempatan site pada kandidat site menggunakan parameter morfologi dan kapasitas kanal berdasarkan throughput. Karena faktor adanya ketidakpastian yang berupa variabel acak sulit untuk diselesaikan. Maka dari itu digunakan metode probabilitas Monte Carlo karena metode tersebut untuk membentuk kembali distribusi peluang yang didasarkan pada pilihan bilangan acak. Teknologi LTE telah berkembang dikota - kota khususnya wilayah Jember kota. Pertumbuhan penduduk semakin pesat terutama pada sub urban sehingga menyebabkan calon pengguna layanan 4G belum terlayani saat ini. keadaan tersebut menjadikan sebuah potensi besar bagi operator untuk menjadikan layanan 4G yang menjangkau sub urban dan rural. Carlo. LANDASAN TEORI Long Term Evolution (LTE) adalah sebuah nama yang diberikan pada projek Third Generation Partnership Project (3GPP) sebagai standar komunikasi akses data wireless kecepatan tinggi untuk memperbaiki standar teknologi seluler generasi ketiga (3G) yaitu UMTS. LTE merupakan pengembangan dari teknologi sebelumnya yaitu teknologi UMTS (3G) dan HSDPA (3.5G) yang mana LTE disebut juga sebagai teknologi seluler generasi keempat (4G). Pada teknologi 4G LTE ini kemampuan dalam dalam hal transfer data dapat mencapai 100 Mbps pada sisi downlink dan 50 Mbps pada sisi uplink dengan bandwidth channel sampai 20MHz. Secara keseluruhan LTE mengadopsi teknologi EPS (Evolved Packet System). Didalamnya terdapat tiga komponen penting yaitu UE (User Equipment), E-UTRAN (Evolved UMTS Terrestial Radio Access Network) adalah sistem arsitektur LTE yang memiliki fungsi menangani sisi radio akses dari UE ke jaringan core. pada sistem LTE E-UTRAN hanya terdapat satu komponen yakni Evolved Node B (eNode B) yang telah menggabungkan fungsi Node B dan RNC dan EPC (Evolved Packet layanan Core) yang sangat penting untuk pengiriman IP secara end to end pada LTE. Model propagasi menunjukkan perkiraan rata-rata kuat sinyal yang diterima pada jarak tertentu dari empiris yang pemancar. Model propagasi digunakan besarnya untuk memperkirakan redaman selama perambatan sinyal akibat rugi- rugi lintasa propagasi adalah didasarkan pada model yang diperkenalkan oleh Okumura-Hatta. Perencanaan dapat dibagi dalam perencanaan cakupan dan perencanaan kapasitas. Perencanaan cakupan digunakan untuk menentukan cell radius dan mengestimasi jumlah eNode B yang suatu wilayah. Untuk dalam diperlukan menentukan cell raidus maka harus dilakukan link budget. Perencanaan perhitungan radio 44 dalam kapasitas merupakan perencanaan kapasitas yang bertujuan untuk menentukan cell radius dan mengestimasi jumlah Node B yang diperlukan. Menentukan jumlah cell radius pada perencanaan kapasitas adalah dengan mengetahui nilai luas sel terlebih dahulu. Simulasi adalah sebuah metode analitik yang bertujuan untuk membuat imitasi dari sebuah sistem yang mempunyai sifat acak, dimana jika digunakan sangat mathematically model complex atau terlalu sulit untuk dikembangkan.[5] Monte Carlo adalah algoritma komputasi untuk mensimulasikan berbagai perilaku sistem fisika dan matematika. Penggunaan klasik metode ini adalah untuk mengevaluasi integral definit, terutama integral multidimensi dengan syarat dan batasan yang rumit. Jika suatu sistem mengandung elemen faktor kemungkinan, model yang digunakan adalah model Monte Carlo. Dasar simulasi dari Monte Carlo adalah percobaan elemen kemungkinan dengan menggunakan sampel random (acak). tahap awal lain menjadi yang mengikut sertakan METODOLOGI PENELITIAN Penelitian ini dilakukan pada software, dimana bahan yang digunakan untuk simulasi adalah data yang diadaptasi dari salah satu provider ternama di Indonesia wilayah Jawa Timur Area Jember sebagai data existing dalam melakukan optimasi perencanaan. Langkah pertama yang dilakukan adalah melakukan pendimensian jaringan yang terdiri dari menentukan daerah layananan, menentukan demand dengan acuan jumlah penduduk yang ada di kabupaten Jember. Melakukan Perencanaan Kapasitas meliputi estimasi jumlah pelanggan terhadapat pertumbuhan perencanaan 5 tahun kedepan yaitu dari tahun 2017 hingga 2022, melakukan perhitungan terhadap kepadatan pelanggan. Dimana kepadatan tersebut sebagai acuan serta melakukan perhitungan Kepadatan trafik dan dilakukan perhitungan Jumlah sel. perencanaan dalam simulasi
Flowchart Gambar 1. Flowchart Penelitian Setelah data perhitungan dibuat, yang harus dilakukan adalah melakukan pemetaan site. Pemetaan dilakukan untuk mengetahui jumlah site yang akan digunakan dalam perencanaan. Pemetaan dibagi 6 kecamatan. Pemetaan dilakukan untuk menentukan koordinat tiap kecamatan. Setiap kecamatan memiliki jumlah kebutuhan site yang berbeda. Jumlah site mengikuti bentuk dan luas wilayah yang ada pada masing - masing kecamatan. Kemudian Untuk mengetahui berhasilnya sebuah perencanaan dilakukan prediksi untuk mengetahui kualitas sinyal dari hasil pemetaan site yang ada. Penentuan letak eNodeB dalam penelitian ini berdasarkan efisiensi atau ukuran keberhasilan sebagai berikut. eNodeB 𝑥 𝑟𝑎𝑑𝑖𝑢𝑠 = ∑{𝑠𝑖𝑡𝑒(𝑛, 3)𝑥 (𝜋 𝑥 𝑠𝑖𝑡𝑒(𝑛, 6)2} 𝑛=1 Variabel x merupakan jumlah total site hasil simulasi, site (n,3) merupakan sektor site yang terhubung, variavel (n,6) merupakan radius BTS. 𝑒𝑓𝑓𝑃𝑒𝑙𝑎𝑛𝑔𝑔𝑎𝑛 = 𝑐𝑜𝑣𝑒𝑟𝑎𝑔𝑒 𝑟𝑎𝑑𝑖𝑢𝑠 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑃𝑒𝑛𝑑𝑢𝑑𝑢𝑘 𝑥 𝑃𝑒𝑛𝑑 𝑥 100% luas perencanaan, pend merupakan jumlah estimasi pelanggan dan total penduduk merupakan total 6 estimasi pelanggan. Total luas cakupan dikalikan Selanjutnya melakukan simulasi Monte Carlo, parameter yang perlu dibangun yaitu Traffic 45 Map dan subcribe list atau data pelanggan. Tipe Traffic Maps terdiri dari pola peta, garis vektor, peta existing dan peta pelanggan atau user. Dalam model simulasi Monte Carlo terdapat beberapa tahap untuk menghasilkan simulasi percobaan. Pada optimasi ini tahapan yang dilakukan antara lain Menentukan kemungkinan, fungsi probabilitas, Menentukan Melakukan Interval, Membangkitkan angka Simulasi random(acak) Percobaan. distribusi bilangan dan Melakukan Gambar 2. Flowchart Simulasi Monte Carlo HASIL DAN PEMBAHASAN dihasilkan perencanaan jaringan untuk 5 tahun kedepan yaitu perencanaan dari tahun 2017 hingga 2022. Penelitian dilakukan pada teknologi jaringan kota jember dengan meliputi 6 kecamatan terpilih sesuai dengan kepadatan penduduk. Berikut merupakan sesuai perhitungan. Pada penelitian ini, kepadatan pelanggan Tabel 1. Kepadatan Pelanggan Seluler Dengan jumlah kepadatan pelanggan diatas maka tersebut dapat perencaan pada 6 kecamatan dibangun jaringan LTE sesuai dengan kriteria Seminar Nasional Teknik Mesin (SISTEM)
2017 daerah yang padat penduduknya lebih dari 500 . pelanggan/Km2 Tabel 2. Perhitungan Jumlah eNodeB Jumlah sel dikatakan sebagai jumlah site atau jumlah eNodeB yang didapatkan dari hasil perhitungan yang digunakan sebagai acuan jumlah site pada simulasi yang dilakukan dengan memperhitungan data existing yang ada. Pada analisa Simulasi terdapat beberapa tahapan yang diperoleh yaitu pertama dilakukan konfigurasi parameter, selanjutnya didapatkan hasil pemetaan eNode B masing - masing kecamatan, hasil simulasi level signal luas total cakupan serta analisis hasil simulasi Monte Carlo dan hasil optimasi kebutuhan site pada Monte Carlo. Pada Kecamatan Kalisat terdapat 26 site. Site tersebut dipengaruhi oleh luas wilayah pada saat pemilihan titik lokasi pada peta. Perbedaan site juga disebabkan karena belum dilakukan simulasi Monte Carlo. Jumlah site pemetaan pada software dan pada google earth dapat dilihat pada gambar 3 dan gambar 4. Letak titik koordinat kecamatan kalisat dapat dilihat pada tabel 3. Untuk prediksi level signal dapat dilihat pada gambar 5. Pada histogram tersebut hasil rata - rata yang didapatkan adalah -78,37 dBm yang berarti kuat sinyal yang dihasilkan sangat baik dengan disimbolkan warna kuning pada histogram. Luas total coverage pada prediksi tersebut sebesar 9,6 km2. Pertumbuhan user atau pelanggan dapat dilihat pada gambar 6 yang memiliki perubahan bentuk pada peta yang terletak pada warna hijau disekitar site yang berarti menandakan adanya pelanggan. Berhasilnya simulasi Monte Carlo dapat dilihat dari perubahan peta. Node berwarna hijau disekitar site itu merupakan jumlah user atau pelanggan yang ada pada setiap kecamatan yang dirancang. Berhasilnya simulasi Monte Carlo juga dilihat dari users dan throughput yang terhubung. 46 Gambar 3. Jumlah Site Kalisat Gambar 4. Pemetaan Pada Google Earth Berikut penempatan site pada peta. merupakan koordinat Tabel 3. Koordinat Pada Peta Pada simulasi prediksi cakupan level sinyal dilakukan untuk mengetahui luas total dari setiap level sinyal setelah dilakukan perencanaan.
Gambar 5. Histogram Simulasi Kecamatan Kalisat bahwa dari 100% user terdapat 97,3% user mendapatkan layanan dari eNodeB. Sedangkan sisanya tidak dilayani atau tidak mendapatkan layanan dari eNodeB. Total user 5242 user. Berikut merupakan hasil simulasi Monte Carlo pada masing - masing kecamatan. Tabel 4. Hasil Simulasi Monte Carlo Gambar 6. Simulasi Monte Carlo total 52 Node B existing, untuk memenuhi cakupan daerah layanan dalam perencanaan lima tahuin kedepan yaitu dari tahun 2017 hingga 2022 dibutuhkan penambahan 56 site eNodeB. sehingga total eNodeB hasil simulasi perencanaan yang terhubung adalah 108 site. Hal ini sama dengan total estimasi sebelumnya. Pada estimasi perhitungan di enam kecamatan tersebar sebanyak 107 site. Maka dapat dikatakan perencaan simulasi dengan perhitungan sama atau sebanding. Dari Gambar 7. Hasil Monte Carlo Kecamatan Kalisat Presiksi pada gambar 7 berguna untuk melihat banyaknya user yang dilayani oleh eNodeB baik downlink, uplink maupun keduanya. Gambar diatas menunjukkan hasil dari simulasi Monte Carlo, dari gambar tersebut dapat dilihat perencanaan pembangunan jaringan LTE dapat dilakukan dengan menghitung jumlah site yang didapatkan dari hasil simulasi perencanaan. Dalam model simulasi Monte Carlo terdapat 5 tahap untuk menghasilkan simulasi percobaan. Dalam penggunaannya, metode yang dilakukan menggunakan elemen kemungkinan sehingga dapat memunculkan angka random(acak). Untuk 47 Seminar Nasional Teknik Mesin (SISTEM)
2017 memulai proses terlebih dahulu harus membuat distribusi kemungkinan. Sehingga didapatkan variabel acak dan distribusi probabilitasnya. Pola distribusi didekati menggunakan fungsi kerapatan probabilitas (pdf) dan fungsi distribusi kumulatif (cdf). Gambar 8 dan gambar 9 merupakan grafik kebutuhan pelanggan. Gambar 8. Grafik Kebutuhan Site Fungsi pdf Gambar 9. Grafik Kebutuhan Site Fungsi cdf Selanjutnya menentukan interval dari kebutuhan yang ada. Interval ditentukan dengan memperhatikan hasil dari jumlah pelanggan pada perencanaan simulasi. Berikut merupakan interval pada program yang telah dibuat. Gambar 10. System Interval Pada Fuzzy 48 System pada gambar 10 terdiri dari satu input dan satu output dan delapan rules. Input pada system tersebut merupakan jumlah site sedangkan outputnya berarti jumlah pelanggan. Range pada input yaitu antara 0 - 100 site. Jika ditabelkan maka dapat diketahui interval dari simulasi sebelumnya dapat dilihat pada tabel 5 berikut. Interval angka random tidak beraturan nilainya, ini disebabkan bahwa hasil dari simulasi site tidak berbanding naik dengan kebutuhan pelanggan. Tabel 5. Interval Angka Random Hasil Simulasi Berikut merupakan simulasi dari asumsi 6 kecamatan dapat dilihat pada tabel 6. Tabel 6. Hasil Simulasi Percobaan Dari pemilihan 6 angka random menurun, hasil simulasi dari rangkaian percobaan tersebut didapatkan 113 site dari 6 kecamatan. Jadi dalam 6 wilayah yang diharapkan membutuhkan 113 site eNodeB agar wilayah tersebut dapat dibangun jaringan LTE. Pada hasil simulasi sebanyak 108 site sebagai acuan bahwa pada optimasi hasilnya tidak terlalu jauh dari angka simulasi yang telah dilakukan karena pada optimasi dilakukan perkiraan sesuai nilai yang ada dilapangan. KESIMPULAN Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, dapat diambil kesimpulan bahwa: 1. Perencanaan site jaringan LTE ditentukan berdasarkan luas wilayah dan koordinat masing - masing kecamatan. Berdasarkan BTS existing didapatkan 108 site untuk perencanaan 5 tahun kedepan dari 2017 - 2022 dengan 52 site merupakan existing dan 56 site merupakan eNodeB baru. Penentuan site terbesar terletak dikecamatan Sumbersari sebesar 24 site dengan luas wilayah 37.05 km2 koordinat X diantara yang terletak
113,72065441E dan Y 8,199720111S pada site24. 2. Penentuan jumlah site simulasi Monte Carlo menghasilkan luas total cakupan signal level bervariasi. Daerah dengan level sangat baik terletak pada kecamatan Kaliwates dengan level -70 dBm dan luas total 4.16 km2 serta user yang terhubung sebesar 97.3%. Namun daerah tersebut sebagian besar wilayahnya sudah terdapat eNodeB existing dan berada dalam tahap perkembangan. Untuk daerah yang dapat dibangun jaringan baru yaitu terletak di kecamatan Kalisat dengan luas cakupan signal level -70 dBm sebesar 1.765 km2 dengan jumlah user yang terhubung sebesar 1802 user atau 99.6% serta serta demand throughput downlink 169.21 Mbps dan uplink sebesar 87.14 Mbps. SARAN Dilakukan penelitian pada penetrasi LTE terhadap interferensi dan noise dan Perencanaan simulasi Monte Carlo menggunakan data yang lebih lengkap agar hasilnya optimal. DAFTAR PUSTAKA [1] Menkominfo. Internet Indonesia Nomor Enam Dunia. Diambil (2016). Pengguna 49 kembali dari KEMENTRIAN KOMUNIKASI DAN REPUBLIK INDONESIA: dunia/0/sorotan_media E. N. INFORMATIKA [2] Hamdana, (2012). Optimasi Perencanaan Jaringan UMTS pada Node B Menggunakan Probabilitas Monte Carlo. [3] Hermawan, V. L. (2016). perencanaan jaringan LTE 1800Mhz di wilayah magelang menggunakan BTS existing operator xyz. prosiding SNST. [4] Rahman, F. (2017). perencanaan jaringtan Long Term Evolution (LTE) berdasarkan Node B 3G existing di kota Pekanbaru. [5] Cahyo, W. N. (2008). PENDEKATAN SIMULASI MONTE CARLO UNTUK DENGAN PEMILIHAN DECISION TREE PADA NILAI OUTCOME YANG PROBABILISTIK ALTERNATIF [6] Report, A. (2016). Digital Accelerating. Indonesia. [7] TELKOM. (2015). Laporan Tahunan Telkom. [8] Statistik, B. P. (2014). Jember Dalam Angka. [9] Forsk. (2011). ATOLL LTE FEATURE. [10] Usman, U. K. (2012). Fundamental Teknologi Seluler LTE. Bandung: Rekayasa sains. Seminar Nasional Teknik Mesin (SISTEM)
2017 AUMT-2017-019 NANOTEKNOLOGI PADA INDUSTRI MINYAK DAN GAS: APLIKASI NANOMATERIAL LOGAM OKSIDA Riska Laksmita Sari1* 1Staf Pengajar Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Jember, Jl. Kalimantan 37, Jember, 68121 Email: ABSTRAK Meningkatnya permintaan akan energi yang berasal dari bahan bakar fosil serta penurunan produksi akan sumber energi tersebut, menjadi faktor utama dilakukan upaya peningkatan produksi hidrokarbon. Berbagai jenis proses peningkatan produksi telah dilakukan salah satunya dengan menggunakan nanoteknologi. Penggunaan nanoteknologi pada industri minyak dan gas mengalami perkembangan yang signifikan. Sifat fisis dan kimiawi nanomaterial yang unik memungkinkan pengaplikasian di segala aspek industri minyak dan gas. Pada tulisan ini disajikan studi komperhensif terkait aplikasi nanomaterial logam oksida sebagai Filler/additif pada proses pengeboran dan perekahan hidrolik, Kontrol mobilitas selama produksi, Wettability agent, Enhanced Oil Recovery (EOR), Reservoir Imaging, Katalis, Deteksi metana dan pemulihan pencemaran oleh minyak. Studi komperhensif terkait penelitian nanomaterial pada industri migas perlu dilakukan untuk mencapai penelitian yang lebih baik kedepannya. Kata Kunci: nanomaterial, wettability agent, enhanced oil recovery (EOR), reservoir imaging, filler. PENDAHULUAN Perkembangan nanoteknologi pada saat ini begitu pesat. Nanoteknologi merupakan teknologi yang berkaitan dengan desain, karakterisasi, produksi dan aplikasi material serta perangkat pada skala nano (1). Aplikasi nanoteknologi telah diterapkan pada segala bidang, diantarannya pada elektronika, dunia penerbangan, kedokteran, farmasi, material dan energi (2-4). Nanomaterial memiliki karakteristik fisikadan kimia yang unik dikarenakan ukuran partikelnya yang kecil dan area permukaan yang lebih besar. Ketika ukuran partikel diperkecil sampai mendekati atau kurang dari panjang gelombang konduksi elektron, beberapa kemagnetan, perilaku optik, ketahanan panas, kimiawi dan aktivitas katalis, titik luluh dan tekanan internal akan berubah. Hal rasio permukaan/volume membesar secara eksponensial dan jumlah atom di permukaan menjadi lebih jumlah signifikan dengan mempertimbangkan atom pada bulk (4). Prinsip nanoteknologi yaitu mengontrol karakteristik dari suatu materi melalui modifikasi dalam tingkat atom dan molekul. Hal ini menawarkan proses industrial yang lebih efisien. karakteristik seperti ini dikarenakan terakhir, pengembangan nanoteknologi begitu pesat dalam indutri minyak dan gas. Berbagai macam variasi nanomaterial disintesa rangka digunakan meningkatkan peningkatan produksi minyak dan gas. Beberapa variasi nanomaterial yang telah Pada dekade dan dalam dikembangkan antara lain; nanopartikel logam, nanopartikel logam oksida, Carbon Nanotubes (5). (CNT's) Nanoteknologi digunakan pada proses downstream ataupun upstream. Beberapa kegunaanya antara lain pada proses reservoir mapping. Proses pemboran dan komplesi, sebagai filler atau additif , Proses produksi, Enhanced Oil Recovery (EOR), Katalis dan Pemulihan lingkungan. Fabrikasi nanomaterial secara umum dibagi menjadi enam metode, yaitu ; Chemical Vapour Deposition (CVD), Plasma Arcing, elektrodeposisi, sintesis sol gel, ball milling dan penggunaan nanopartikel alami (6). Pada artikel ini akan dibahas mengenai fabrikasi dan aplikasi dari nanomaterial logam oksida. dan nanopartikel manetik FABRIKASI NANOPARTIKEL LOGAM OKSIDA Nanopartikel logam oksida adalah salah satu jenis nanomaterial yang sering dimanfaatkan dalam segala aspek industri minyak dan gas. Hal ini dikarenakan karakteristik fisika dan kimianya yang unik seperti, Konduktivitas panas dan Perpindahan perpindahan nanopartikel melalui media berpori yang memiliki ukuran mikro, tidak menyumbat pori dan mengurangi permeabilitas. Nanopartikel memiliki area permukaan yang besar. Karakteristik ini membatu terjadinnya perpindahan massa diantara fase fase yang ada dan membantu merubah karakteristik fluida seperti yang diinginkan (8). panasnya (7). 50
sering Nanopartikel dimanfaatkan antara lain Fe2O3, SiO2, Al2O3, MgO, ZrO2, CeO2, dan TiO2 (9). Secara umum, fabrikasi nanopartikel logam oksida berdasarkan transformasi fase dibagi menjadi dua kategori, yaitu liquid-solid dan gas-solid (9). Diantara kedua kategori proses, proses liquid-solid lebih sederhana dan kontrol morfologi seperti ukuran dan bentuk nanopartikel yang dihasilkan lebih mudah (5). Metode fabrikasi pada kategori proses liquid soild antara lain : ko-presipitasi (10), Pemrosesan Sol Gel (11), Mikroemulsi (12 ), Metode solvothermal (13), dan Hidrothermal (14). Pada proses liquid- dan gas-solid, metal solid sebagai organomettalics logam oksida yang dan salts prekursor logam. Beberapa tipe surfaktan dan polimer sering digunakan untuk mengontrol pertumbuhan partikel dan agregasi (5). Diantara metode fabrikasi nanopartikel dalam kategori liquid-Solid diatas, proses sol Gel merupakan metode yang memiliki tingkat keberhasilan tinggi. Sintesa sol-gel dideskripsikan sebagai proses pembuatan terpadu melalui formasi suspensi koloid (Sol) menjadi fase gel. Reaksi kimia yang terjadi dalam proses ini antara lain hidrolois, Poli-Kondensasi dan Gelation. Koloid disintesis dari ion logam atau elemen metalloid yang dikelilingi oleh berbagai ligands reaktif yang berbeda (15). Gambaran tahapan dari sintesa sol- gel dapat dilihat pada gambar 1, jaringan dapat digunakan Gambar 1. Tahapan Sintesis Sol-Gel (15) Proses fabrikasi nanopartikel logam oksida yang kedua adalah melalui transformasi gas-solid. Tidak seperti liquid-solid, gas-solid hanya terbatas pada Chemical Vapour Deposition (CVD) dan Pulsed Laser Deposition (PLD) (5). Pada CVD, untuk dapat beberapa teknik digunakan memproduksi partikel logam logam oksida yang sangat halus., antara lain ; pirolisi atau PLD (9). Secara prinsip, CVD memsintesa nanomaterial dari fase gas (5). Skema proses CVD dapat dilihat pada gambar 2. Gambar 2. Skema Proses CVD (a) Transpor dan adsorbsi prekursor logam pada substrate, (b) desorption prekursor logam, (c) reaksi dan difusi pada permukaan, (d) Pertumbuhan Partikel, (e) Pelepasan Produk volatile (9) 51 Seminar Nasional Teknik Mesin (SISTEM)
2017 Pada proses CVD, prekursor yang digunakan antara lain metal salts, logam organik, hidrat dan karbonil dalam bentuk gas, cair atau padatan (9). Transformasi gas-solid juga dapat dilakukan dengan menggunakan Pulsed Laser Deposition (PLD). Pada proses ini, prekursor akan dipanaskan dengan menggunakan sinar laser didalam suatu kotak vakum. Pemanasan dengan sinar laser memicu terjadinya proses evaporasi, sampel. Sebagai ionisasi dan dekomposisi hasilnya, gas akan mendapatkan energi kinetik dan berkondensasi menuju substrat dan selanjutnya partikel kristal akan tumbuh (9). APLIKASI NANOPARTIKEL LOGAM OKSIDA PADA INDUSTRI MINYAK DAN GAS Industri minyak dan gas membutuhkan ilmu yang berbeda dalam berbagai disiplin prakteknya, namun yang paling utama adalah bagaimana terjadinya integrasi yang baik untuk mendapatkan hasil yang terbaik. Nanoteknologi dalam hal ini memainkan perang dalam segala aspek industri migas, diantarannya pada geologi eksplorasi, pemboran, i, produksi, dan remediasi lingkungan. Eksplorasi industri migas merupakan aktivitas yang membutuhkan biaya tinggi dengan tingkat resiko yang tinggi pula. Tujuan dari proses eksplorasi adalah menemukan cadangan hidrokarbon pada permukaan bumi. Salah satu metode yang umum digunakan adalah survey sismik 3D dan 4D. Proses eksplorasi pada proses nanoteknologi eksplorasi hidrokarbon telah diteliti. Nanopartikel yang memiliki karakteristik unik secara optik, kimia dan kelistrikan, memungkinkan dijadikan sebagai Nano-sensor. Nano-sensor lebih mudah untuk berpindah melalui pori pada struktur geologi sehingga informasi karakteristik reservoir dan interaksi batuan-fluida lebih mudah didapatkan. Salah satu nanopartikel logam oksida yang banyak dikembangkan adalah nanopartikel berbasis elektromagnet untuk pemetaan dan karakterisasi reservoir. Nanopartikel magnetik memiliki kemampuan resolusi pengukuran magnetik dengan cara merubah permeabilitas magnetik formasi batuan dan fluida reservoir pada frekuensi yang sangat rendah (17). Pada studi yang telah dilakukan sebelumnya, nanopartikel magnetik dapat memprediksi distribusi fluida yang tak bercampur melalui interface minyak-air. Aplikasi pada untuk memberikan Salah satu studi terkait nanomaterial logam oksida adalah meningkatkan proses penaksiran distribusi ukuran pori dan ketersanbungan pori pada sistem porositas berlipat dengan menggunakan nanopartikel besi oksida dan pengukuran NMR (21). Pada studi ini, pada proses eksplorasi 52 superparamagnetik Nanopartikel besi oksida (SPION) diinjeksikan pada sampel batuan dengan sistem porositas berlipat (temasuk batuan rekah alami), diukur dengan menggunakan Nuclear Magnetic Resonance (NMR) kemudian Data NMR injeksi dibandingkan sebelum dan (Karakterisasi Distribusi ukuran pori dan keterhubungan pori. sesudah Gambar 3. Hasil TEM pada Sintesa SPION (21). telah dilakukan, didapatkan hasil bahwa Distribusi Rekah alami, pori besar yang terisolasi tidak terhubung dan pori intra-granullar kecil dapat secara akurat dapat dibedakan pada NMR dengan penambahan SPION. Pengukuran lebih akurat dibandingkan dengan tidak ditambahkannya SPION. Pemboran Dari pengujian yang Pemboran merupakan salah satu tahapan produksi suatu sumur yang sangat penting. Berbagai macam upaya dilakukan untuk membuat proses pemboran yang efisien. Karakteristik reservoir menentukan proses pemboran seperti pemilihan fluida pemboran. Tidak semua fluida sesuai dengan situasi pemboran. Fluida dengan berbagai jenis cairan dasar, unsur yang dominan dalam larutannya dan additif kimia dipilih yang paling sesuai dengan kondisi pemboran. Berbagai faktor yang mempengaruhi pemilihan fluida pemboran antara lain, masalah keamanan (kontrol sumur, gas hidrat), zona evaporasi, tekanan dan temperatur yang tinggi, pertimbangan lingkungan, zona loss, masalah shale dan kelurusan lintasan sumur berbagai (17). Untuk mengatasi permasalahan terkait kondisi pemboran, berbagai macam nanopartikel ditambahkan dalam fluida pemboran sebagai additif. Beberapa studi terkait penambahan nanopartikel pada fluida pemboran antara lain sebagai penambah densitas, thinner dan untuk sebagai pelindung pada rekahan mikro selama operasi pemboran berlangsung (18-20). lapisan yang impermeable
aplikasi studi nanomaterial logam oksida pada proses pemboran adalah efek nanofluid CuO dan ZnO pada Polyethyelene Glycol dan Polyvinylpyrrolidone terhadap sifat panas, kelistrikan dan filtration loss fluida pemboran berbasis air (22). Nanofluid CuO dan ZnO dipersiapkan pada berbagai fluida dasar seperti and Polyvinylpyrrolidone. Langkah pengujianya yaitu, Nanofluid CuO dan ZnO dipersiapkan pada berbagai fluida dasar seperti Polyethyelene Glycol danPolyvinylpyrrolidone. Kemudian pengukuran sifat kelistrikan, panas dan fluid-loss dari Nano- lalu fluid-enhanced drilling mud Membandingkan hasil investigasi NWBM dengan microfluid-enhanced drilling mud (MWBM) CuO dan ZnO. Salah satu terkait Polyethyelene Glycol (NWBM) WBM dan performa penggunaan nanofluid lebih baik dibanding microfluid terkait fluid-loss. Produksi Salah satu tantangan terbesar pada produksi minyak dan gas saat ini adalah terkait sumber hidrokarbon nonkonvensional seperti minyak berat, shale gas, coal bed methane (CBM) dan bitumen. Karakteristik kimia dan kondisi geologi tersebut membutuhkan dari penanganan khusus. Salah satu teknologi yang digunakan untuk mengatasi permasalahan tersebut adalah nanoteknologi yang berfokus pada kontrol formasi selama produksi berjalan, Perekahan Hidraulik dan Peningkatan produksi melalui Enhanced Oil Recovery (EOR). sumber-sumber logam oksida memiliki karakteristik yang unik terkait kelistrikan, panas, optik dan kemagnetannya. Salah satunnya sebagai katalis yang mereduksi viskositas pada aspal selama thermal recovery minyak berat (23). Studi lainya terkait aplikasi nanopartikel adalah analisa perpindahan nanopartikel logam oksida melalui berbagai macam media berpori untuk Enhanced Oil Recovery (EOR). Pada studi ini dilakukan uji dengan mendispersikan Nanopowder SiO2, Al2O3dan TiO2 pada air de-ionisasi yang kemudian dinjeksikan pada Volume Pack limestone dan pasir kuarsa, hasilnya dianalisa melalui spektrometri UV-VIS untuk mendapatkan kurva breakthrough dan dilanjutkan dengan tes perpindahan filtrasi. Nanomaterial (a) (b) Gambar 4. (a) Pengukuran Konduktivitas Panas NWBM (b) Pengukuran Konduktivitas Listrik NWBM (22) lain Kesimpulan yang didapat antara Penambahan nanofluid pada WBM, meningkatkan sifat thermal/panasnya, berkaitan dengan efisiensi pendinginan pada downhole, Tingkat Fluid-Loss berkurang, seiring penambahan nanofluid pada Gambar 5. Skema Diagram Tes Perpindahan (23) Gambar 6. Grafik Oil Recovery pada limestone (23) 53 Seminar Nasional Teknik Mesin (SISTEM)
2017 Dari pengujian tersebut didapat kesimpulan antara lain, mobilitas tertinggi pada limestone adalah SiO2, Nanopartikel dengan mobilitas tertinggi memiliki Oil Recovery tertinggi pula, dengan mikropartikel, dibandingkan ketika Nanopartikel oksida meningkatkan logam mobilitas lebih cepat pada proses EOR. Remediasi Lingkungan Lingkungan adalah salah satu faktor terpenting yang menjadi fokus pada proses produksi minyak dan gas. Telah terjadi beberapa kejadian terkait pencemaran lingkungan akibat minyak yang tumpah atau merembes, diantarannya terjadi pada laut. Segala macam metode telah dilakukan untuk menanggulanginya. Kesulitan terbesar lumpur yang bercampur minyak pada wilayah perairan. adalah memisahkan Perkembangan nanoteknologi menawarkan solusi terkait permasalahan tersebut. Hal ini menyangkut karakteristik kemagnetan yang dimiliki oleh nanomaterial. Salah remediasi studi lingkungan dengan menggunakan logam oksida adalah alur kerja efektif untuk pembersihan tumpahan minyak dengan menggunakan (25). Percobaan nanopartikel dilakukan dengan menuangkan minyak pada air di gelas beker, gelas beker tersebut diletakan pada tempat yang terkena cahaya matahari langsung selama sehari kemudian nanopartikel ditambahkan dengan berbagai variasi konsentrasi, observasi secara visual dilakukan untuk setiap kosnsentrasi kemudian nanopartikel dihilangkan dengan menggunakan magnet yang kuat. Hasil pengujian dapat dilihat di tabel 1. satu terkait feromagnetik Tabel 1. Hasil Observasi dari eksperimen (25) Refined Oil Unrefined Crude Oil 125 ppm Beberapa minyak tertinggal Beberapa minyak tertinggal 250 ppm Beberapa minyak tertinggal Beberapa minyak tertinggal 500 ppm Minyak tidak ada yang tertinggal Beberapa minyak tertinggal 1000 ppm Teragregasi dan mengendap Minyak tidak ada yang tertinggal 1500 ppm teragregasi dan mengendap Sedikit mengendap 2000 ppm teragregasi dan mengendap teragregasi dan mengendap TANTANGAN DI MASA DEPAN Beberapa studi komperhensif yang telah tantangan yang dilakukan, terkait pengaplikasian nanomaterial dihadapi logam oksida pada industri minyak dan gas. Salah satu tantangan terbesar terkait dengan kestabilan nanopartikel logam oksida pada media cair. Kestabilan nanopartikel logam oksida tergantung pada lingkungan media yang digunakan dan dikenai. Salah satu contohnya, lingkungan dengan karakteristik tertentu seperti High Pressure High Temperature (HPHT) tentunya membutuhkan penanganan yang berbeda dengan lingkungan dengan gas hidrat tinggi, Salah satu studi terkait kestabilan logam oksida adalah stabilisasi suspensi logam oksida dengan koloid nanopartikel (26). Dari menggunakan dispersan polimer pengujian yang dilakukan, didapatkan hasil bahwa penambahan polimer meningkatkan efisiensi dispersi. terdapat berbagai gugus elektromagnetik (27). Hasil yang didapatkan adalah tes adsorbsi langmuir dapat digunakan untuk meningkatkan prediksi perpindahan dan retensi nanopartikel pada batuan resevoir terkait. keakuratan Selain hal diatas, metode sintesa yang efektif dan murah menjadi salah satu fokus peningkatan nanoteknologi pada industri minyak dan gas. Hal ini dikarenakan metode sintesa yang dilakukan selama ini masih kurang efisien dalam segi biaya. KESIMPULAN a. Berbagai penggunaan nanopartikel pada area yang berbeda di dunia Industri Minyak dan gas. Pada review ini dikhususkan pada aplikasi nanomaterial logam oksida pada area eksplorasi, pemboran, produksi dan remediasi lingkungan pada industri minyak dan gas. studi terkait Tantangan yang lainnya adalah terkait logam oksida pada perpindahan nanopartikel batuan reservoir. Proses Enhanced Oil Recovery (EOR) merupakan salah satu fokus studi terkait perpindahan nanopartikel. Studi terkait EOR contohnya adalah pemodelan perpindahan dan retensi nanopartikel besi oksida pada media berpori untuk stimulasi pemanasan menggunakan b. Sebagian besar aplikasi nanomaterial logam oksida adalah pada peningkatan produksi minyak dan gas melalui Enhanced Oil Recovery (EOR). c. Tantangan terkait aplikasi nanomaterial logam oksida adalah kestabilan material pada media cair dan lingkungan disekitarnya, perpindahan logam oksida pada batuan nanomaterial 54
reservoir dan metode sintesa nanomaterial yang mudah dan tidak mahal. DAFTAR PUSTAKA I.Evdokimov, N. Eliseev, A. Losev, M. Novikov, Emerging Petroleum oriented nanoteknologies for reservoir engineering, SPE Russian Oil and Gas Technical conference, 2006 Shen W, Zhang X, Huang Q, Xu Q, Song W, Preparation of solid silver nanoparticles for inkjet printer flexible electronics with high conductivity. Nanoscale 2014. Subbiah R, Veerapandian M. Yun KS. and multifunctional applications in biomediacl sciences. Curr Med Chem 2010 : 17:4599-77. Serrano E, Rus G, Garcia-Martinez J. sustainable energy. Nanotechnology Renew Sustain Energy Rev 2009 : 13. for Khalil.Munawar, Jan. Badrul Mohammed, Wen Tong.Chong, Berawi, Mohammed. Advanced Nanomaterials in Oil and gas Industry and Challenges. Applied Energy 287-310. 2017 M.Wilason, K. Kannangara, G. Smith, M.Simmons, B.Raguse. Nanotechnology, Chapman &Hall /CRC, Florida, 2002. : Designs, applications Swihart MT. Vapour-phase synthesis of nanoparticles. Curr Opin Colloid Interface Sci 2003 ;8:127-133. Al-Farsi. Hajir, Pourashfary. Peyman, Application of Nanoparticles to improve the performance of Microwave assisted Gravity Drainage (MWAGD) as a Thermal Oil Recovery Method. In SPE 179764-MS : Presented in SPE EOR Conference ini Oman, 21-23 March 2016. Fernandez-Garcia, M and Rodriguez, J.A. Metal Oxide Nanoparticles, Brookhaven National Laboratoy, New York, 2007. Kandpal ND, Sah N, Loshali R, Joshi R, Prasaf J,. Co-precipitation method of synthesis and Characterization. J.Sci Ind Res 2014 : 73:87-90. Niederberger M. Nonaqueous Sol-Gel Routes to metal oxide nanoparticles. Acc Chem Res 2007 : 40: 793-800. Sancgez-Dominguez M, Boutonnet M, Solans C. A Novel approach to Metal and Metal Oxide Nanoparticles Synthesis : The Oil -in- Water Microemulsion Reaction method. J Nanopart Res 2009;11:1823-9. Soultanidis N, Zhou W, Kiely CJ, Wong mS. Solvothermal Synthesis of UltraSmall Tungsten Oxide Nanoparticles. Langmuir 2012 ; 28:17771-7. Xiao A, Zhou S, Zuo C, Zhuan Y, Ding X. Hydrothermal Synthesis of Msoporous Metal Oxide Arrays with enhanced properties for 55 electrochemical energy storage. Mater Res Bull 2015 : 61:54-57. J.A Eastman, S.U.S Choi, S.Li, L.J. Thompson, S.Less, Enhanced Thermal Conductivity throuhg the development of NanoFluis, mat. Res. Soc. (1996) 457. Rahmani AR, Athey AE, Ahmadian M, Wilt M, ChenJ, Bryant SL, et al. Croswell Magnetic Sensing of Superparamagnetic nanoparticles for subsurface application. In: SPE 166140 Presented at SPE annual technical. September 30. Lousiana. Bleler, Roger. Selecting a Drilling, SPE, M-I Drilling Fluids Co. Yao R, Guancheng J, Wei L, Tianqing D, Hongxia Z. Effect of water-baseddrilling fluid components on filter cake structure. Powder Technologies 2014;262:51-61. Amanullah M, Al-Arfaj MK, Al-Abdullatif Z. Preliminary test result of nanobased drilling fluids for oil and gas field application. In: SPE/IADC the SPE/IADC drilling conference and exhibition, Amsterdam, March 1-3, The Netherlands. Cheraghian G, Hemmati M, Masihi M, Bazgir S. An experimental the improved recovery enhanced oil performance of drilling fluids using titanium dioxide and fumed silica nanoparticles. J Nanostruct Chem 2013;3(78):1-9 Cheng K, Chi L. Improved Assesment of Pore-Size Distribution and Pore Connectivity in Multiple-Porosity using Superparamagnetic Iron Oxide Nanoparticles and NMR Measurements. SPE 170792, Presented in SPE Exhibition in Amsterdam, 27-29 October 2014. Ponmani S, Nagarajan R. Effect of Nanofluids of CuO and ZnO in Polyethyelene Glycol and thermal, Polyvinylpyrrolidone Electrical, and Filtration-loss Properties Water-Based Drilling Fluids. SPE Journal 178919. April 2016 Greff JH, Babadagli T. Catalytic Effects of Nano-size metals Ions in Breaking Asphaltene Molecules during Thermal Recovery of Heavy Oil. SPE 146604, Presented in SPE Exhibitions, Colorado. 30 October 2011. Bayat AE, Junin R. Transportation of Metal Oxide Nanoparticles Through Various Porous Media for Enhanced Oil Recovery. SPE 176365 MS, presented in SPE Exhibition Bali, 20 October 2015. Kakde R, Bagga S. Effective Workflow to Clean Up Oil Spill Using Ferromagnetic Nano-Particles. SPE 183185-MS, Presented at Abu Dhabi Petroleum International Exhibition, 7 Nopember 2016. Stamatia G, Rokidi, dkk. Iron Oxide Colloidal Suspension Stabilization by Polymeric 139534 presented at investigationof and Systems on the Seminar Nasional Teknik Mesin (SISTEM)
2017 Dispersants. NACE-2016-7530, Presented in CORROSION 2016, 6 Maret, Vancouver. R K Santoso, S Rachmat, dkk. Transport and Retention Modelling Iron Oxide Nanoparticles in Core Scale Porous Media for Electromagnetic Heating Well-Stimulation Optimization.Presented in 2nd Materials Research of Indonesia Meeting. 2016. of 56
AUKE-2017-022 TINJAUAN KONSEP DAN ALPLIKASI VORTEX INDUCED VIBRATION AQUATIC CLEAN ENERGY (VIVACE) Muammar Kadhafi1*, Agus Triono1 1Staf Pengajar Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Jember Jl. Kalimantan 37 Jember 68121 Email: *muammar.kadhafi@unej.ac.id ABSTRAK Di Indonesia, potensi energi terbarukan khususnya energi yang berasal dari arus dan gelombang laut belum dimanfaatkan secara optimal, maka perlu dilakukan upaya-upaya berupa penelitian dan pengembangan teknologi guna pemanfaatan energi tersebut. Pemanfaatan tersebut dapat dilakukan dengan konsep Vortex Induced Vibration Aquatic Clean Energy (VIVACE), dengan menangkap gerakan translasi silinder lingkaran yang dikenai aliran arus dan gelombang menjadi gerakan rotasi untuk menggerakan generator sehingga menghasilkan listrik. Makalah ini memuat tinjauan konsep dan aplikasi Vortex Induced Vibration Aquatic Clean Energy (VIVACE). Metode yang digunakan, konstruksi alat, model matematis serta aplikasinya dibahas secara detail dalam makalah ini. Sehingga dengan megetahui konsep dan aplikasinya, maka dapat dilakukan penelitian lebih lanjut sampai pada tahap pembuatan prototype alat. Kata Kunci: VIVACE, energi terbarukan, arus, gelombang PENDAHULUAN Di Indonesia, potensi energi terbarukan khususnya energi yang berasal dari arus dan laut belum dimanfaatkan secara gelombang optimal. Energi laut berupa gelombang, arus, pasang surut, termal dan gradien salinitas dapat memberikan persediaan energi terbarukan yang bersih dan melimpah [1]. Beberapa penelitian telah membuktikan kelimpahan energi laut tersebut secara umum [2] dan lebih khusus energi dari arus laut [1]. Vortex Induced Vibration Aquatic Clean Energy (VIVACE) merupakan konsep pembangkit listrik tenaga arus laut dengan menangkap gerakan translasi silinder lingkaran yang dikenai aliran arus menjadi gerakan rotasi untuk menggerakan generator sehingga menghasilkan listrik. Gerakan silinder disebabkan oleh pelepasan vortex (vortex fluida yang melewati sheding) dari aliran permukaan yang satunya dikembangkan oleh Bernitsas dan Raghavan di Universitas Michigan Amerika Serikat serta telah dipatenkan [3-6]. silinder. Salah Vortex Induced Vibration (VIV) pada dasarnya merupakan fenomena yang memberi dampak negatif berupa kerusakan pada struktur bangunan baik di darat, udara maupun struktur bangunan dilaut. Sejak Leonardo da Vinci pertama kali mengamati VIV, sekitar tahun 1500 an, dalam bentuk "Aeolian Tones", para lalu mencoba untuk mengarahkan aliran vortex dan insinyur menekan VIV untuk mencegah kerusakan peralatan dan struktur. Selanjutnya, Von Karman di Cal Tech membuktikan bahwa runtuhnya jembatan Tacoma Narrows pada tahun 1940 disebabkan oleh VIV [7]. Konsep VIVACE converter berangkat dari ide sederhana dimana gerakan akibat vortex dibiarkan semaksimal mungkin. VIVACE bersifat skalabel dan dapat mengekstrak energi dari arus dari kecepatan 0,5 knot sampai 5 knot ke atas [5]. Paper ini mencoba melakukan riview teori dan aplikasi VIV untuk mendapatkan energi dari arus laut sehingga bisa menghasilkan listrik. KONVERSION ENERGI LAUT Persyaratan umum yang harus dipenuhi untuk perangkat konversi energi laut [8-9] adalah: (1) menghasilkan energy yang besar, (2) tidak mengganggu navigasi, (3) tidak mengganggu aktivitas daerah pantai, (4) ramah terhadap biota dan lingkungan laut, (5) biaya perawatan rendah, (6) ekonomis, (7) kuat, (8) mampu beroperasi 10- 20 tahun. Mengkombinasikan semuanya menjadi tantangan tersendiri bagi para peneliti, dimana lebih dari 40 tahun para peneliti di Eropa dan untuk Jepang menyelesaikan persoalan telah menghasilkan berbagai paten serta sebagiannya telah diujicobakan [1, 10-11]. telah melakukan upaya tersebut dan 57 Seminar Nasional Teknik Mesin (SISTEM)
2017 Gambar 1. Sumber energi laut Sumber energy dari laut terdiri dari lima: arus, gelombang, pasang surut, gradient termal dan gradient salinitas [12-19], ditunjukkan pada Gambar 1. jenis fluida (kg/m3), U adalah kecepatan aliran (m/s), D adalah diameter silinder (m) dan µ adalah viskositas fluida (Ns/m2). Dimana, adalah massa LITERATUR REVIEW a. Vortex Induced Vibrations pada Silinder Vortex-Induced Vibration (VIV) adalah gerakan turbulensi pada bluff body yang menghasilkan gerakan periodic pada bluff body berupa gerakan osilasi seperti yang terlihat pada Gambar 2. VIV pada struktur dapat menyebabkan fenomena kelelahan struktur, sedangkan untuk pembangkitan energy vortex dibiarkan semaksimal mungkin. Fenomena Vortex Induced Vibrations sudah dikenal secara umum, dan telah dilakukan eksperimen dan simulasi [21-26]. Pada VIVACE gerakan silinder tegak lurus terhadap arah arus dengan pengkondisian agar bergerak pada satu derajat kebebasan saja berupa geakan osilasi [23]. c. Angka Strouhal lain yang penting untuk menganalisis aliran unsteady penyebab gerakan osilasi pada silinder adalah Strouhal Number, yang merupakan rasio antara gaya inersia akibat aliran unsteady dengan gaya inersia akibat perubahan kecepatan. Rumus Angka Strouhal adalah: Parameter non-dimensional 𝑆𝑡 = 𝑓𝐷 𝑈 Hubungan antara Angka Reynolds dan Angka Strouhal ditunjukkan oleh Gambar 3. Gambar 2: Bentuk aliran vortex b. Angka Reynolds Gambar 3 : Hubungan St dan Re Salah satu parameter non-dimensional yang sangat penting adalah Nomor Reynolds (Re) [20]. Digunakan untuk memprediksi pola aliran dari aliran fluida yang berbeda-beda. Angka Reynolds menunjukkan rasio antara gaya inersia terhadap viskositas. Rumus Angka Reynolds adalah: 𝑅𝑒 = 𝑈𝐷 µ (1) d. Fenomena Lock-in Jika kecepatan aliran yang mengenai silinder terus meningkat, maka terjadi pelepasan vortex yang semakin besar. Fenomena lock-in terjadi jika frekuensi pelepasan vortex mendekati dan menyamai frekuensi natural silinder [7]. 58 (2)
Frekuensi natural silinder dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan (3). 𝑓𝑛 = 1 4𝜋 √ 𝑘 𝑚𝑎𝑝𝑝 (3) Dimana, 𝑚𝑎𝑝𝑝 = 𝑚𝑝𝑖𝑝𝑒 + 𝑚𝑑𝑖𝑠 (4) Massa pipa diperoleh dengan menggunakan rumus (5)-(7). 𝑚𝑝𝑖𝑝𝑒 = 𝜌𝑐𝑦𝑙 × 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝜋 × 𝐷2 × 𝐿 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 = 4 𝑚𝑑𝑖𝑠 = 𝜌𝑤𝑎𝑡𝑒𝑟 × 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 (5) (6) (7) Dimana D diameter silinder, L panjang silinder, water massa jenis air laut dan cyl massa jenis pipa. frekuensi alami silinder dengan frekuensi vortex pada kondisi lock- in, nilai kekakuan pegas (k) dihitung dengan : Dengan mencocokkan 𝑘 = [𝑓𝑠 × 2𝜋]2 × 𝑚𝑎𝑝𝑝 (8) e. Lift Force Silinder Berdasarkan sebelumnya, diperoleh nilai lift coefficient silinder dengan permukaan halus sebesar 0,6 [29]. Jika lift coefficient silinder dianggap konstan, maka untuk force menggunakan lift mendapatkan nilai persamaan (9). penelitian 𝐹𝐿 = 0,5𝜌𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑈3𝐷𝐿𝐶𝐿 (9) Dimana D adalah diameter silinder (m), fluid adalah massa jenis air, U kecepatan aliran, L panjang silinder, dan CL adalah lift coefficient yang diperoleh melalui percobaan. f. Maximum Amplitude Silinder Amplitude gerakan silinder dapat diperoleh dengan menggunakan pendekatan rumus (10). 𝑦(𝑡) = 𝐹𝐿sin(𝜔𝑛𝑡+ 𝜋 2 ) (10) 𝑘√(1−( 𝑓𝑛 ⁄ ) 𝑓𝑠 2 2 ) +42( 𝑓𝑠 𝑓𝑛 2 ) Dimana k adalah kekakuan pegas, fn adalah frekuensi natural dan frekuensi silinder fs sedangkan adalah damping yang nilai pendekatannya 0.06 [29]. 59 g. Y-velocity Silinder Nilai y-velocity silinder diperoleh dengan menurunkan persamaan amplitude silinder pada persamaan (11) dan (12). 𝑣(𝑡) = 𝑑 𝑑𝑡 𝑦(𝑡) (11) 𝑣(𝑡) = 𝑑 𝑑𝑡 ( 𝐹𝐿sin(𝜔𝑛𝑡+ 𝜋 2 ) 𝑘√(1−( 2 ⁄ ) 𝑓𝑠 𝑓𝑛 2 ) +42( 𝑓𝑠 𝑓𝑛 ) 2 ) (12) Perhitungan kecepatan silinder penting untuk menentukan frekuensi gerakan kondisi lock- in silinder. REVIEW DESAIN Konsep dasar dari desain VIVACE terdiri dari silinder dengan posisi horisontal yang dijepit oleh pegas pada bagian atas dan peredam pada bagian bawahnya, seperti terlihat pada Gambar 4 [30]. Konsep desain ini dapat dimodifikasi dengan menempatkan pegas dan peredam pada posisi sejajar di bagian atas silinder. Gambar 4 : Konsep desain VIVACE Untuk memperoleh energy output yang lebih besar maka dapat dibuat berupa module VIVACE yang terdiri dari banyak silinder, seperti pada Gambar 5 [7]. Sedangkan untuk detail module VIVACE lengkap dengan mekanisme konversi menjadi listrik dapat dilihat pada Gambar 6. Seminar Nasional Teknik Mesin (SISTEM)
2017 Gambar 5 : Module VIVACE Gambar 6: Detail Module KESIMPULAN Dari pembahasan dalam makalah ini dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut: a. Potensi energi dari tersedia secara melimpah dan masih terbuka peluang untuk dimanfaatkan. laut b. Konsep VIVACE menjadi solusi untuk mendapatkan energi listrik dari tenaga arus laut dan sungai dengan cara sederhana dan tidak membutuhkan teknologi yang sulit. c. VIVACE dapat dikembangkan sesuai dengan karakteristik lokasi dimana akan diletakkan. d. Penelitian lebih lanjut dapat dilakukan berupa simulasi dan pengujian skala laboratorium hingga membuat prototype alat. DAFTAR PUSTAKA [1] Pontes, M. T., 2001, "Ocean Energies: Resources and Utilization," Proceedings of 18th WEC Congress, Buenos Aires, Oct. [2] World Energy Council, 2001, Survey of Energy Resources, 19th ed., World Energy Council, London. 60 [3] Bernitsas, M. M., and Raghavan, K., 2004, "Converter of Current/Tide/Wave Energy," Provisional Patent Application, U.S. Patent and Trademark Office Serial No. 60/628,252. [4] Bernitsas, M. M., and Raghavan, K., 2005 "Supplement to the U.S. Provisional Patent Application titled Converter of Current, Tide, or Wave Energy'," University of Michigan Ref. No. 2973. [5] Bernitsas, M. M., and Raghavan, K., 2005, "Fluid Motion Energy Converter," U.S. Patent Application, U.S. Patent and Trademark Office Serial No. 11/272,504. [6] [6] Bernitsas, M. M., and Raghavan, K., 2005, "Fluid Motion Energy Converter," International Patent Application, U.S. Patent and Trademark Office. Provisional [7] Bernitsas, M. M., and Raghavan, K., 2008, VIVACE Induced Vibration Aquatic Clean Energy : A New Concept in Generation of Clean and Renewable Energy From Fluid Flow", Journal of Offshore Mechanics and Arctic Engineering, Vol. 130. [8] California "Vortex Energy Commission, [9] Department of Energy, [10] WaveNet, Thematic Net%20Full%20Report(11.1).pdf European Wave Network Energy 2003, [11] Thorpe, T. W.,1998, "An Overview of Wave Energy Technologies," Future Energy Solutions. [12] Energy/ [13] energi-kelautan.html [14] waves [15] energy-sea.html [16] energy/ [17] sites/enermar-project [18] otec/ [19] y/jiqweb-ro
[20] X. Wang, B. Su and B. Su, Experimental study tethered of vortex-induced vibrations of a cylinder, Journal of Fluids and Structures, vol. 34, pp. 51-57, 2012. [21] Carberry, J., 2001, "Wake States of a Submerged Oscillating Cylinder and of a Cylinder Beneath a Free Surface," Ph.D thesis, Monash University, Australia. [22] Gopalkrishnan, R., 1993, "Vortex Induced Forces on Oscillating Bluff Cylinders," Ph.D. thesis, Department of Ocean Engineering, MIT, Cambridge. [23] Khalak, A., and Williamson, C. H. K., 1997, "Fluid Forces and Dynamics of a Hydroelastic Structure With Very Low Mass and Damping," J. Fluids Struct.,11, pp. 973-982. [24] Khalak, A., and Williamson, C. H. K., 1999, "Motions, Forces and Mode Transitions in Vortex-Induced Vibrations at Low Mass- Damping," J. Fluids Struct., 13, pp. 813- 851. [25] Klamo, J. T., Leonard, A., and Roshko, A., 2005, "On the Maximum Amplitude for a 61 Freely Vibrating Cylinder in Cross-Flow," J. Fluids Struct., 21, pp. 429-434. [26] Sumer, B. M., and Fredsoe, J., 1997, Cylindrical Hydrodynamics Structures, World Scientific, Singapore. Around [27] Norberg, C. 1994, "An Experimental Investigation of the Flow Around a Circular Cylinder: Influence of Aspect Ratio," J. Fluid Mech., 258, pp. 287-316. [28] Szepessy, S., and Bearman, P. W., 1992, "Aspect Ratio and End Plate Effects on Vortex Shedding from a Circular Cylinder," J. Fluid Mech., 234, pp. 191-218. [29] A. Hall-Stinson, C. Lehrman, and E. Tripp, Energy Generation from Vortex Induced Vibration, Thesis (B.S.), Worcester Polytechnic Institute, United States, 2011. [30] Antonio Barrero-Gil., Extracting energy from Vortex-Induced Vibrations: A parametric study, Applied Mathematical Modelling, 2011. Seminar Nasional Teknik Mesin (SISTEM)
2017 AUMF-2017-004 RANCANG BANGUN MESIN PENGHALUS GARAM UNTUK PEMBERDAYAAN GARAM RAKYAT DI KABUPATEN JENEPONTO Muhammad Syahid1*, Azwar Hayat1, Firman2 1Staf Pengajar Departemen Teknik Mesin, Universitas Hasanuddin, Kampus Tamalanrea, Makassar 2Staf Pengajar Program Studi Sosial Ekonomi Perikanan, Universitas Hasanuddin,Kampus Tamalanrea, Makassar Email: *syahid.arsjad@unhas.ac.id ABSTRAK Petani garam di Jeneponto menjual produksi dalam bentuk garam kasar sehingga harganya rendah bahkan tidak terserap oleh pasar. Permintaan garam industri cukup tinggi tetapi memiliki standar mutu yang tinggi yaitu kehalusan, kadar yodium dan kadar NaCl. Rancang bangun mesin ini ini bertujuan untuk meningkatkan kualitas produksi garam rakyat khususnya proses peghalusan dan penambahan yodium. Mesin penghalus garam ini menggunakan sistem disk mill kapasitas 50 kg/jam. Material yang digunakan adalah stainless steel dengan penggerak motor bensin 5 Hp. Dengan adanya mesin ini diharapkan mampu meningkatkan nilai jual dan harga garam produksi petani. Kata Kunci: penghalus garam, disk mill PENDAHULUAN Pemenuhan kebutuhan garam nasional selama ini dilakukan melalui produksi sendiri dan impor. Potensi garam dari laut yang besar tidak memberikan garam nasional. Dengan potensi dan daya dukung alam kelautan tersebut seharusnya Indonesia mampu memproduksi dan memenuhi kebutuhan garam sendiri. Pada tahun 2010 pemerintah mengimpor garam 2,2 juta ton impor yang berasal dari Australia 80%, India15%, China 3%, dan sisanya dari berbagai negara lain[1]. Hal ini menunjukkan bahwa produksi garam dalam negeri tidak dapat memenuhi sehingga garam Indonesia masih mengimpor mengakibatkan garam. kecukupan kebutuhan kebutuhan salah satu permasalahan pokok yang dihadapi petani garam adalah masalah pemasaran. Garam krosok hasil produksi mereka tidak terserap oleh pasar, atau diserap dengan harga yang sangat rendah. Masalah yang kemudian muncul adalah ketidakmampuan petani untuk menyimpan hasil produksi mereka dalam waktu yang lama karena membutuhkan tempat (gudang) yang besar. Hal ini akan bertambah runyam jika memasuki musim penghujan [3]. Oleh karena itu dibutuhkan pangsa pasar yang lebih besar yang mampu menyerap hasil produksi mereka. Salah satu cara untuk menambah pangsa pasar adalah dengan meningkatkan kualitas garam petani menjadi garam industri. Pada standar garam industry dibutuhkan kadar NaCl 95%, ukuran serbuk 1 mm dan kandungan yodium [3]. Diperlukan proses pengolahan tambahan untuk bisa memasuki pasar garam industry. Salah satu teknologi penghalus garam. yang dibutuhkan adalah mesin Mesin penepung berdasarkan prinsip kerjanya dapat dibedakan menjadi empat tipe yaitu: (1) hammer mill, (2) disc mill, (3) roller mill, dan (4) cutter mill Type disc mill lebih banyak digunakan untuk proses penghalusan garam karena tidak membutuhkan gaya yang tinggi sehingga tidak membutuhkan daya yang tinggi dan hasil yang lebih homogen [4]. Komponen utama mesin penepung tipe disc yang digunakan terdiri dari: (hopper), (2) rumah penepungan, (3) kipas penghalus dan (4) lubang keluar tepung (output). Oleh karena itu melalui program Ipteks bagi Masyarakat (IbM) kami membuat rancang bangun mesin penghalus garamn type disc mill untuk program pemerdayaan garam rakyat melalui bantuan mesin penghalus garam pada kelompok petani garam di kabupaten Jeneponto. METODE PELAKSANAAN Metode pembuatan mesin penghalus garam kapasitas 50 kg/jam ini dimulai dengan membuat desain, melakukan pemotongan material dan pembelian komponen, proses perakitan, uji coba dan selanjutnya diserahkan kepada petani yang membutuhkan. Jenis mesin yang dipilih adalah DISC MILL. Material mesin diskmill adalah stainless steel, material rangka adalah baja siku. HASIL DAN PEMBAHASAN Desain mesin penghalus garam Mesin penghalus garam didesain sesuai dengan spesifikasi berikut ini yaitu : 62
Bahan : stanless steel 304 dan konstruksi baja Diameter Lebar Tinggi Kapasitas Sumber energy : Mesin bensin 5 hp : 60 centimeter : 15 cetimeter : 150 centimeter : 50 kg/ jam Gambar 1. Desain mesin penghalus garam Komponen mesin penghalus garam terdiri dari rangka yang berfungsi menopang mesin bensin dan diskmill, mesin bensin kapasitas 5,5 Hp, disc mill, pulley dan sabuk sebagai transmisi. Mesin Penghalus garam yang dibuat menggunakan sumber energy dari motor kapasitas kapasitas 5 hp, sumber daya lain yang bisa digunakan sebenarnya adalah motor listrik. Namun berdasarkan hasil diskusi dengan kelompok tani (pengguna) mereka masih lebih banyak menyukai mesinbensin dibanding motor listrik karena tidak bergantung pada jaringan listrik. Hal lain yang menjadi pertimbangan adalah kemudahan dan tingkat keamanan pemakaian. Perakitan mesin Proses perakitan terdiri dari 2 tahapan yaitu: a. Tahap pembuatan rangka b. Tahap pebuatan disc mill Rangka mesin penghalus garam dibuat dari besi baja. Fungsi dari rangka ini adalah menopang diskmill diskmill menimbulkan getaran, sehingga rangka yang dibuat harus mampu menahan getaran. yang berputar. Putaran 63 Gambar 2. Pemotongan dan pembuatan rangka Mesin penghalus garam dibuat dengan menggunakan system disc mill. Keunggulan system diskmill adalah kecepatan produksi yang tinggi baik dibandingkan dengan hammer mill. disc mill ini dibuat dengan bahan stainless steel agar tidak mudah berkarat apalagi material yang akan diolah adalah garam. Dimensi disc mill yang dibuat berdiameter 60 cm agar mampu mencapai kecepatan produksi 50 kg/jam. Plat stainless dipotong dengan menggunakan mesin potong dan gerinda potong. Bagian sisi disc mill di bending. Komponen diskmill yang berputar dirakit dengan pengelasan. dan tingkat kehalusan yng Gambar 3. Pemotongan material dan Perakitan diskmill Sistem penggerak dari poros mesin bensin ditransmisi ke mesin diskmill menggunakan pulley dan sabuk dengan perbandingan 1: 1. Kecepatan diskmill dapat diatur berdasarkan bukaan throttle pada mesin bensin. Proses Uji Coba Mesin Setelah proses perakitan selesai, dilakukan untuk garam penghalus pengujian mesin memastikan performa mesin terutama pada kualitas serbuk yang dihasilkan dan kapasitas hasil Seminar Nasional Teknik Mesin (SISTEM)
2017 tepung garam yang diproduksi. Pada proses pengujian pertama diperoleh masalah kadar air pada sample. Meskipun terlihat kering, sample yang masih memiliki kandungan air akan menggumpal dan basah saat di masukkan ke mesin tepung sehingga tertinggal pada kipas penghalus. Setelah sample dikeringkan sampai benar-benar kering , masalah ini bisa teratasi Gambar 4. a. Mesin diskmill yang telah diuji coba b. Tepung garam yang dihasilkan Masalah berikutnya yang dihadapi adalah kecilnya kapasitas produksi yang dihasilkan. Setelah dilakukan pemeriksaan ternyata jarak antara kipas potong dengan saringan terlalu jauh (10 mm) sehingga tidak mampu menekan tepung garam yang telah digerus oleh kipas potong sehingga tepung yang bias melewati saringan sangat jarak antara kipas penghalus dan saringan direduksi menjadi (5 mm) maka kapasitas produksi bias ditingkatkan menjadi 50 kg/jam dengan menggunakan saringan 60 mesh. lambat. Setelah 64 Gambar 5. Penyerahan bantuan mesin tepung pada kelompok tani di Jeneponto telah diuji coba kemudian diberikan kepada kelompok tani di kecamatan arung keke, kabupaten jeneponto. Mesin tepung yang KESIMPULAN Rancang bangun mesin penghalus garam ini dibuat untuk meningkatkan nilai tambah hasil produksi petani garam di Kecamatan Arung Keke Kab. Jeneponto Mesin penghalus garam system DISC MILL dengan sumber energy motor bensin 5 HP dapat menghasilkan produksi 50 kg/jam dengan ukuran 60 mesh ACKNOWLEDGEMENT Penulis mengucapkan terima kasih kepada DRPM-DIKTI atas pendanaan melalui hibah IbM DIKTI. DAFTAR PUSTAKA Hadiawati, Mardiana E. Fahry, dkk, Evaluasi Program Pemberdayaan Usaha Garam Rakyat (Pugar) di kabupaten Jeneponto, Jurusan Kelautan Perikanan Unhas T Intan Bararoh, Bagiyo swasono, dkk, Rancang bangun disc mill (Mesin Pelembut) Garam dalam konteks pemberdayaan rakyat, Fakultas Teknik dan Ilmu Kelautan UHT Unhas Jadikan Sentra garam, Jeneponto pengembangan diakses tanggal 25 Mei 2016 Pemkab Jeneponto Berdayakan Petani Garam, diakses tanggal 25 Mei 2016
AUMF-2017-013 SMART SUPPLY SYSTEM MENGGUNAKAN FISH BONE DIAGRAM (PEMILIHAN PEMASOK DI INDUSTRI BAJA) Agus Ristono1*, Pratikto1, Purnomo Budi Santoso2, Ishardita Pambudi Tama2 1Mechanical Engineering Department, University of Brawijaya 2Industrial Engineering Department, University of Brawijaya Email: *agus.ristono@upnyk.ac.id ABSTRAK Pada prinsipnya, sistem manajemen yang cerdas merupakan upaya sistematis untuk membuat suatu sistem berjalan secara efektif dan efisien. Upaya tersebut melibatkan cara penyiapan yang terintegrasi. Dalam masalah industri, yang terpenting adalah kualitas. Faktor penyebab masalah kualitas harus dibedah dari dua aspek, yaitu supplier dan perusahaan. Setiap kondisi yang terjadi pada pemasok harus mempengaruhi perusahaan, baik secara langsung maupun tidak langsung. Oleh karena itu, cara untuk melacak akar penyebab masalah dari pemasok ke perusahaan sangat dibutuhkan. Metode yang digunakan adalah smart supply system, yang dalam penelitian ini menggunakan diagram tulang ikan. Sambungan antara diagram tulang ikan dapat menyebabkan beberapa kriteria dalam pemilihan pemasok. Contoh kasus di industri baja digunakan sebagai penjelasan metode yang diusulkan. Kata Kunci: kriteria, diagram fish bone, smart management system, kualitas, pemilihan pemasok. PENDAHULUAN (SMS) didefinisikan dengan beberapa arti. Namun, banyak definisi tersebut memiliki satu makna, yakni sistem manajemen yang efektif dan efisien. Dalam implementasinya, SMS dapat dibagi menjadi dua, yakni SMS makro dan SMS mikro. SMS mikro menekankan sistem penyelesaian masalah yang bersifat lokal dan lingkupnya cukup kecil. Penerapannya biasanya menggunakan kecerdasan buatan dalam banyak bidang. Contoh implementasi SMS mikro, antara lain di bidang penghematan konsusmsi energi (Ihsan-ullah et al., 2015) (Liu et al., 2016) dan penghematan air di perkotaan (Shahanas dan Sivakumar, 2016). Dalam penelitian-penelitian tersebut, menekankan bahwa efisiensi dan efektivitas dalam pengaturan energi dan sumber daya air adalah sangat penting untuk tercapainya sustainalbility. Smart management system pada Namun, SMS makro lebih luas cakupan, sehingga sudut pandangnya adalah sistem makro. Sustainability dalam SMS makro adalah keberlanjutan ekonomi makro dan mikro (perusahaan), dan bukan lagi lingkup satusumber daya saja. SMS makro harus melihat dari segala aspek. dan efektivitasnya lebih bersifat general dan makro. Aspek efisien dalam cakupan ini adalah lean management. Maksud dari kata lean disini adalah mampu dan dapat meminimalkan atau bahkan Tentunya aspek efisiensi menghilangkan segala bentuk waste yang ada. Kata sampah disini adalah segala bentuk bahan, perlakuan, dan proses yang tidak menambah nilai bagi produk hasil. Oleh sebab itu, sebuah perusahaan yang menerapkan lean management akan berupaya menciptakan proses manufaktur yang bersih dari reject, material handling yang minim, availability mesin yang tinggi, tingkat breakdown yang rendah, dan lainnya. Adapun makna efektif dari aspek SMS makro adalah bahwa pelaksanaan kegiatan manajerial adalah tepat sasaran. Dalam dunia industri, ada tujuh alat yang digunakan untuk mencapai smart management system. Ketujuh alat tersebut saling terkait dimulai dari yang pertama hingga terakhir. Meskipun demikian, penggunaan sebagian alat tersebut secara terpisah juga diperbolehkan. Hanya saja, kabanyakan praktisi di industri dalam memanfaatkannya belum optimal. Misalkan saja untuk dapat mengatasi sebuah masalah, maka perlu dicari akar masalahnya, sehingga digunakan diagram sebab akibat atau fish bone diagram. Namun, sebagaimana diketahui bahwa sebuah perusahaan adalah seperti manusia yang tidak bisa hidup sendiri. Dengan demikian, pencarian masalah tidaklah hanya fokus mencari sebab akibat yang ada di dalam perusahaan, namun juga harusnya yang ada di luar perusahaan. Karena konsep smart management tidak system mengintegrasikan rantai pasok atau supply chain di sebuah perusahaan. tidak akan tercapai jika 65 Seminar Nasional Teknik Mesin (SISTEM)
2017 Secara logika dapat dijelaskan sebagai berikut. Sebesar dan sehebat apapun sebuah perusahaan, namun tidak mendapatkan bahan baku dengan baik atau bahkan pasokan bahan bakunya terhenti sama sekali, maka akan berakibat fatal. Demikian pula jika pasokan bahan bakunya sudah baik, tetapi sistem pemasaran atau distribusi produk jadinya tidak berjalan baik, maka ini pun juga akan dapat menghancurkan perusahaan tersebut. adalah ketuntasan dalam pencarian sebab suatu masalah belum terjamin. Oleh karena itu, dalam tiga tahun yang memperbaiki kelemahan tersebut. Van-loon et al. (2014) menggunakan diagram completion task untuk menyempurnakan proses pembuatan diagram fish bone. Penambahan diagram ini dianggap sangat efektif dan efisien dalam pembuatan diagram fish bone, sehingga dharapkan pencarian sebab suatu masalah bisa tuntas. terakhir sudah ada penelitian Oleh sebab itu, penelitian ini mengusulkan sebuah cara sederhana yang mengintegrasikan sebab akibat dari dua sisi, yakni perusahaan dan pemasok. Dengan demikian, akan ada koneksi antara fish bone diagram yang ada di perusahaan dengan yang ada di pemasok. Penelitian ini menggunakan kasus di industri baja. METODE Diagram fish bone diperkenalkan pertama kali oleh Dr. Kaoru Ishikawa pada tahun 1960 di Kobe Shipyards, ada kelemahan, namun sudah banyak penelitian yang menggunakan diagram ini. Kelemahan utamanya Jepang. Meskipun Penelitian dari Van-loon et al. (2014) ini masih kurang sempurna, Karen masih dimungkinkan akan teradi konflik antar sebab dan ini justru membuat proses akan menjadi tidak efektif dan efisien lagi. Oleh sebab itu, Dobrusskin (2016) mengusulkan cara identifikasi konflik ini dalam proses pembuatan diagram fish bone, sehingga dapat mengatasi kelemahan penelitian yang sebelumnya. Sebetulnya ketuntasan dan konflik antar sebab dalam diagram fish bone, dapat diatasi dengan menggunakan integrasi antara input dan out put. Dimana masing-masing sebab akibatnya, dan kemudian dikoneksikan. Dengan demikian, kelemahan kedua penelitian tersebut sebenarnya dapat diatasi dengan metode usulan. tersebut dicari Gambar 1. Tahapan penelitian 66
1. METODE PENGUMPULAN DATA 2. METODE ANALISIS DATA Survei dan observasi dilakukan di semua perusahaan pipa baja yang ada di Indonesia. Perusahaan tersebut adalah PT. Alim Ampuh Jaya Steel, PT. Sarana Sentral Baja Utama, PT. Swarna Baja Pacific, PT. Bumi Kaya Steel Industries, PT. Fumira, PT. Bumi Raya Steel Industries, PT. Sri Rejeki Perdana, PT. Jakarta Steel, PT. Bakrie Pipe Industries, PT. Raja Besi, dan PT. Industri Pipa (SPINDO). Ada beberapa Baja perusahaan yang menghentikan produksi pipa baja, karena kondisi internal perusahaan dan peraturan pemerintah. Mereka adalah PT. Alim Ampuh Jaya Steel, PT. Sarana Sentral Baja Utama, PT. Swarna Baja Pacific, dan PT. Fumira, PT. Baja Jakarta disewa oleh perusahaan lain, kemudian memproduksi produk baja selain pipa baja. PT. Bumi Kaya Steel mengakuisisi PT. Bumi Raya Steel, sehingga menjadi satu perusahaan saja, dan masih memproduksi pipa baja. PT. SPINDO hanya memproduksi pipa baja seamless, sedangkan penelitian ini berfokus pada perusahaan yang memproduksi pipa las lurus. Oleh karena itu, hanya ada tiga perusahaan yang menjadi objek penelitian ini, yaitu PT. Bumi Kaya Steel, PT. Bakrie Pipe Industries, dan PT. Raja Besi. Indonesia Analisis data dilakukan secara integral dengan mengkombinasikan antara perusahaan pemasok dengan perusahaan yang dipasok. Dengan demikian akan digunakan fish bone yang mengakomodasi dari kedua pihak tersebut. Konseksi yang dihasilkan dari keduanya adalah dasar kriteria sebagai acuan di tujuan dari penelitian ini. Karena tujuan yang menjadi studi kasus dalam penelitian ini adalah pemilihan pemasok, maka koneksi yang dilahirkan adalah kriteria yang menjadi dasar dalam pemilihan tersebut. HASIL DAN PEMBAHASAN Dalam penelitian ini, digunakan kasus di industri baja. Fokus yang menjadi bahasan dalam kasus tersebut adalah kualitas pipa. Kualitas ini tentunya terkait dengan bahan baku materialnya. Sedangkan bahan baku ini dipasok dari supplier. Oleh sebab itu perlu digunakan fish bone dari aspek kualitas pipa yang diproduksi oleh perusahaan, dan fish bone dari aspek kualitas bahan baku plat yang diproduksi oleh supplier. 1. DARI ASPEK SUPPLIER Kualitas dari plat dapat dilihat dari kecacatan yang ada dalam plat tersebut. Kecacatan tersebut antara lain segregasi, alumina, porositas, dan internal cracking. Fish bone dari aspek supplier ada di Gambar 2. Temperatur tundish Suhu ruangan Saluran mold berkerak Motivasi kurang Kurang perawatan Kualitas plat baja Roll kurang center Spray bermasalah Mold sudah aus Kelelahan Mesin Manusia Kurang ventilasi Pemakaian terus menerus Metode Komposisi bahan aditif (deoxidizer) tidak sesuai Bising Kurang tanggungjawab Berdebu Setting roll salahSetting mold salah Material Tidak teliti Kurang pencahayaan Skill kurang Suhu mesin roll support tidak stabil Saluran pipa spray bermasalah Casting speed Tidak memperhatikan arahan supervisor Lingkungan Setting pipa spray tidak benar Pergantian shift Kualitas pig iron (kadar C>2%) Kurang selektif1. Segregasi2. Alumina3. Porositas4. Internal cracking Gambar 2. Diagram fish bone produk supplier 67 Seminar Nasional Teknik Mesin (SISTEM)
2017 2. DARI ASPEK PERUSAHAAN Kualitas untuk pipa baja dapat ditentukan dari adanya welding yang tidak sempurna (ada kelebihan sisa welding, cekungan pada join welding, welding yang tidak melekat sempurna, welding tidak simetris dan rata. Selain itu ada lagi kecacatan yang secara visual akan Nampak jelas, yakni penyok di bagian luar maupun bagian dalam. Fish bone dari aspek perusahaan ada di Gambar 3. Pergantian shift Tidak memperhatikan arahan supervisor1. Welding tidak sempurna (ada kelebihan sisa welding, cekungan pada join welding, welding tdk melekat sempurna, welding tdk simetris dan rata).2. Tidak penyok di bagian luar maupun dalam Ketebalan tdk rata Cara pengiriman Material Kurang tanggung jawab Kurang selektif Kurang kalibrasi Tidak teliti Suhu ruangan Material plat retak/patah Kurang kalibrasi Skill kurang Pemakaian terus menerus Berdebu Bising Cacat (segregasi, porositas, alumina, internal cracking) Sudah aus Sudah aus Mesin welding kurang stabil Manusia Mesin Kualitas pipa baja Kurang ventilasi Kelelahan Kurang pencahayaan Welding speed terlalu tinggi/rendah Motivasi kurang Pre bending tidak sempurna Kurang perawatan Metode Tekanan pada proses forming tidak stabil Setting diameter Roll kurang center Lingkungan Setting roll salahParameter ampere/voltage tdk stabil Suhu mesin roll Mesin roll tdk stabil Ampere welding terlalu rendah/tinggi Gambar 3. Diagram fish bone produk perusahaan 3. DARI ASPEK SUPPLIER-PERUSAHAAN Kualitas pipa baja sangat dipengaruhi oleh kualitas bahan baku plat yang dipasok dari supplier. Apabila digabungkan antara aspek supplier dengan pemasok, maka dapat diperoleh hasil seperti pada Gambar 4. Kriteria Motivasi supplier Saluran mold berkerak Perlu dukungan keuangan Tidak teliti Material plat retak/patah Kurang pencahayaan Kurang pencahayaan Kriteria Cara pengiriman Lingkungan Material Kurang tanggung jawab Kurang kalibrasi Kurang kalibrasi Diperlukan pengawasan kulitas bahan baku secara ketat (material quality control) Tidak memperhatikan arahan supervisor Setting diameter Temperatur tundish Material Manusia Kualitas pig iron (kadar C>2%) Cara pengiriman Diperlukan perbaikan kesejahteraan dan pelatihan bagi pegawai Kriteria finansial Kelelahan Metode Komposisi bahan aditif (deoxidizer) tidak sesuai Pemakaian terus menerus Welding speed terlalu tinggi/rendah Bising Bising Diperlukan perbaikan sistem keselamatan dan kecelakaan kerja (K3) Kurang tanggungjawab Kriteria kemudahan pembayaran Kelelahan Mold sudah aus Spray bermasalah Tekanan pada proses forming tidak stabil Diperlukan perbaikan metode secara terus menerus - Kaizen (continuous improvement) Kurang perawatan Kurang perawatan Kualitas plat baja Roll kurang center Roll kurang center Pre bending tidak sempurna Kriteria harga Ampere welding terlalu rendah/tinggi Suhu mesin roll Kurang selektif Casting speed Pergantian shift Ketebalan tdk rata Pemakaian terus menerus Kurang ventilasi Cacat (segregasi, porositas, alumina, internal cracking) Kualitas pipa baja Suhu mesin roll support tidak stabil Pergantian shift Tidak memperhatikan arahan supervisor Kurang ventilasi Saluran pipa spray bermasalah Skill kurang Skill kurang Berdebu Berdebu Mesin roll tdk stabil Metode Mesin Mesin Manusia Sudah aus Sudah aus Setting roll salahSetting mold salah Lingkungan Motivasi kurang Motivasi kurang Kriteria Kualitas bahan baku Suhu ruangan Suhu ruangan Perlu komitmen yang kuat Diperlukan manajemen perawatan dengan baik (preventive dan corrective action) Mesin welding kurang stabil Diperlukan pengendalian kualitas yang baik (six sigma, total quality control) Setting roll salahParameter ampere/voltage tdk stabil Kurang selektif1. Segregasi2. Alumina3. Porositas4. Internal cracking Tidak teliti Setting pipa spray tidak benar Gambar 4. Koneksi dua diagram fish bone Berdasarkan pada Gambar 4, maka dapat dilihat bahwa dengan membuat koneksi antara fish bone kualitas bahan baku dari supplier dengan fish bone kualitas produk jadi yang ada di perusahaan, akan memberikan informasi kriteria apa saja yang harus dipertimbangkan dalam pemilihan supplier. Kriteria tersebut antara lain harga, pembayaran, motivasi, cara pengiriman, dan kualitas. finansial, kemudahan Kriteria yang dominan adalah finansial. Dominasi disini berarti bahwa kriteria tersebut memiliki alur penyebab yang paling banyak terhadap banyak tersebut merupakan penyebab tercapainya kualitas bahan baku supplier yang baik. Ini berarti bahwa lebih perusahaan memprioritaskan status modal dan aset yang dimiliki supplier. Supplier yang memiliki cukup uang, akan faktor, dimana faktor-faktor dalam memilih supplier, 68
dapat mengendalikan kualitas proses dengan baik, mampu merawat mesin secara optimal, dapat memberikan pengawasan yang ketat terhadap bahan materialnya, memberikan dana yang cukup buat riset guna mendukung perbaikan terus menerus, serta dapat memberikan kesejahteraan bagi pegawainya. Dengan melakukan perawatan mesin secara optimal dan melakukan pengendalian kualitas proses dengan baik, maka mesin akan selalu dapat menghasilkan produk bahan baku plat baja dengan kualitas baik. Perbaikan metode secara terus menerus akan memberikan hasil kualitas plat dengan kualitas yang lebih baik. Pengawasan dalam pemilihan material bahan baku yang cermat akan dapat menghilangkan dampak terhadap kecacatan produk, sehingga kualitas jika kesejahteraan operator produksi terpenuhi maka semangat kerja meningkat dan kegiatan proses produksi tidak terganggu. Namun demikian, terjaga. Demikian pula, faktor komitmen supplier juga sangat penting. Mengingat hanya dengan komitmen inilah, supplier akan memiliki tekad memberikan dukungan dananya guna tercapai kualitas hasil yang baik. Demikian juga, dengan komitmen inilah, supplier mampunyai motivasi untuk bekerjasama dengan perusahaan sekaligus akan memberikan kemudahan dalam pembayaran. Adapun untuk kriteria kualitas, maka bobotnya akan sangat kecil, jika kriteria finansial terpenuhi. Karena dengan kecukupan modal, maka supplier akan mampu memperbaiki dari berbagai aspek, yakni mesin, metode, material, dan manusia sehingga menghasilkan produk yang berkualitas. Kriteria cara pengiriman memiliki bobot tersendiri. Hal ini dikarenakan kriteria tersebut oleh karakteristik kondisi lalu lintas dan jenis armada yang digunakan. Selain itu, dipengaruhi pula oleh volume barang yang dipesan. lebih banyak dipengaruhi 69 KESIMPULAN Penyelesaian masalah dalam pemilihan pemasok dapat lebih sempurna dalam hasil jika melibatkan pemasok dan perusahaan. Cara efektif dalam penentuan kriteria pemilihan pemasok adalah interkoneksi diagram fish bone. Model ini merupakan salah satu smart supply system yang sederhana namun berdaya guna. UCAPAN TERIMA KASIH terima kasih diberikan kepada Kemristek Dikti, Republik Indonesia yang telah membantu secara finansial melalui PDD. Ucapan DAFTAR PUSTAKA Van-Loon, M. H., De Bruin, A. B. H., Van-Gog, T., Van-Merriënboer, J. J. G., and Dunlosky, J. (2014). their students understanding of cause-and-effect relations? The effects of diagram completion on monitoring accuracy. Acta Psychologica, 151: p. 143-154. Dobrusskin, C. (2016). On the identification of contradictions using Cause Effect Chain Analysis. Procedia CIRP, 39: p. 221 - 224. Can evaluate Liu, Y., Qiu, B., Fan, X., Zhu, H., and Han, B. (2016). Review of Smart Home Energy Management Systems. Energy Procedia, 104: p. 504 - 508. Ullah, I., Javaid, N., Khan, Z. A., Qasim, U., Khan, Z. A., Mehmood, S. A. (2015). An Incentive-based Optimal Energy Consumption Scheduling Algorithm for Residential Users. Procedia Computer Science, 52: p. 851 - 857. Shahanas, M. and Sivakumar, B. (2016). Framework for a smart water management system in the context of smart city initiatives in India. Procedia Computer Science, 92: p. 142 - 147. Seminar Nasional Teknik Mesin (SISTEM)
2017 AUDS-2017-003 ANALISIS PERUBAHAN PROPAGASI DAN TILT ANTENA FREKUENSI 1800 MHZ TERHADAP PERENCANAAN CAKUPAN AREA SISTEM LONG TERM EVOLUTION (LTE) MENGGUNAKAN PHYSICAL CELL IDENTITY (PCI) Dahlia Fatmawati1*, Dodi Setiabudi2, Catur Suko Sarwono2 1Mahasiswa Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Jember, Jl. Kalimantan 37, Jember, 68121 2Staf Pengajar Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Jember, Jl. Kalimantan 37, Jember, 68121 Email: ABSTRAK Long Term Evolution (LTE) merupakan teknologi seluler generasi ke-4 yang keseluruhannya berbasis Internet Protocol (IP). Pemerataan cakupan area teknologi LTE di berbagai daerah termasuk Surabaya bagian urban sering mengalami gangguan, salah satu gangguan yang terjadi yaitu pada bagian backlobe antena, sehingga mengakibatkan pola pancar jangkauan antena berkurang, kualitas sinyal dan kuat sinyal. Pada penelitian ini akan dilakukan analisis perubahan propagasi dan tilt antena untuk mengetahui model propagasi yang mempunyai radius cell terjauh dan pada tilt antena untuk mengetahui seberapa jauh pengurangan jarak jangkauan antena selain itu dilakukan pula penerapan Physical Cell Identity. Hasil yang diperoleh yaitu model propagasi Standard Propagation Model menghasilkan radius cell yang lebih jauh daripada model propagasi Cost 231 Hatta baik secara perhitungan maupun secara simulasi, Dengan menambah tilt antena jarak jangkauan yang dihasilkan semakin kecil. Pada penerapan PCI hasi yang diperoleh yaitu sebelum menggunakan PCI nilai rata-rata C/(I+N) yang diperoleh sebesar 2.12 dB, setelah menggunakan PCI nilai rata-rata C/(I+N) yang diperoleh sebesar 9.09 dB. Pada BLER penggunaan PCI dapat meningkatkan area cakupan dari sebelum PCI sebesar 68.5 km2 dan setelah PCI sebesar 133.7 km2. Pada throughput sebelum menggunakan PCI sebesar 7.705,18 kbps dan setelah menggunakan PCI sebesar 22.278,15 kbps. Kata Kunci: atoll, BLER, C/(I+N), cakupan area, LTE, model propagasi, PCI, throughput, tilt anten PENDAHULUAN Perkembangan teknologi komunikasi dan informasi saat ini mengalami kemajuan yang telekomunikasi terutama pada sangat pesat nirkabel (wireless) untuk menunjang kebutuhan informasi dan media internet. Sehubungan dengan kondisi tersebut penyedia layanan komunikasi terhadap harus melakukan kemampuan jaringan nirkabelnya. Salah satu jaringan yang mampu memenuhi kebutuhan tersebut adalah jaringan Long Term Evolution (LTE). LTE merupakan teknologi seluler generasi ke-4 yang keseluruhannya berbasis Internet Protocol (IP) yang mendukung transfer paket data dengan data rate yang tinggi, mencapai 100 Mbps pada sisi downlink dan 50 Mbps pada sisi uplink. peningkatan Aktivitas komunikasi di daerah yang belum tercakupi jaringan LTE sering terganggu, salah satu gangguan yang terjadi yaitu pada backlobe antena. Backlobe antena merupakan pancaran yang letaknya berlawanan dengan pancaran utama dari pola radiasi antena. Gangguan yang sering terjadi pada bagian backlobe yaitu ukuran backlobe yang terlalu besar,sehingga mengakibatkan pola radiasi antena akan berekurang dan mempengaruhi pola pancar pada mainlobe. Selain itu adanya gangguan pada backlobe antena mengakibatkan kualitas sinyal (SINR) dan kuat sinyal (RSRP) berkurang. Oleh karena itu untuk memperbaiki dan meningkatkan pemerataan kualitas sinyal pada lingkup daerah yang belum tercakup oleh jaringan LTE diperlukan perencanaan cakupan jaringan LTE yang lebih baik dari sebelumnya sehingga diharapkan dapat melakukan kegiatan komunikasi dengan baik. akan dilakukan perencanaan jaringan LTE menggunakan perubahan model propagasi dan tilt antena serta fungsi tambahan Physical Cell Identity (PCI) yang akan dilakukan di wilayah Surabaya bagian morphologi urban. Tujuan dari untuk perubahan model mengetahui model propagasi yang menghasilkan radius cell terjauh baik secara perhitungan maupun tilt antena simulasi. Sedangkan perubahan Pada penelitian ini pengoptimalan propagasi yaitu 70
jauh bertujuan untuk mengetahui pengurangan jarak jangkauan antena pada setiap penambahan tilt antena sebesar 1˚. Dan untuk penggunaan Physical Cell Identity (PCI) untuk mengetahui hasil sebelum dan sesudah dilakukan Physical Cell Identity (PCI) agar antar cell tidak saling menginterferensi pemberian identitas di setiap cell. Perencanaan dilakukan untuk mengetahui pengaruh PCI terhadap Carrier Interference Noise atau C/(I+N), throughput dan Block Error Rate (BLER). seberapa dengan LANDASAN TEORI Landasan teori pada penelitian ini mengacu pada beberapa terkait dengan literatur yang penelitian yang dilakukan. Teori yang diambil berupa teknologi LTE, coverage planning, model propagasi, tilt antena dan Physical Cell Identity (PCI). Long Term Evolution (LTE) Long Term Evolution (LTE) adalah sebuah nama yang diberikan pada sebuah project dari Third Generation Partnership project (3GPP) untuk memperbaiki standar mobile phone generasi ke-3 atau (3G) yaitu UMTS WCDMA. LTE memiliki kemampuan dalam memberikan kecepatan dalam hal transfer data mencapai 100 Mbps pada sisi downlink dan 50 Mbps pada sisi uplink. Coverage planning Coverage Planning, digunakan untuk mengetahui jumlah base station atau eNode B yang dibutuhkan untuk mampu menangani trafik dan wilayah cakupan area yang ada. Perhitungan coverage planning menghitung area dimana sinyal dapat diterima oleh user atau receiver. Hal ini menunjukkan maksimum area yang dapat dicover oleh Base Station. Model Propagasi Standard propagation model merupakan model propagasi yang didasarkan dari model propagasi Okumura-Hatta yang mendukung frekuensi yang lebih tinggi dari 1500 MHz. Standard propagation model didasari oleh persamaan dibawah ini. Lu =K1+ K2 log d+ K3 log HTxeff+ K4+ K5 (log d) + K6 HRxeff + (log KClutter... (1) HTxeff) K merupakan konstanta yang digunakan pada standard propagation model dengan keterangan sebagai berikut: K1 = Frekuensi Konstan (dB) K2 = Jarak redaman konstan K3, K4 = Jarak antara transmitter dan receiver K5, K6 = koefisien koreksi dari tinggi mobile station KClutter = koefisien koreksi dari redaman clutter HTxeff = tinggi efektif dari transmitter pada base station HRxeff = receiver pada mobile station Perencanaan dengan frekuensi 1800 MHz untuk LTE menggunakan model propagasi Cost 231 Hatta yang bekerja pada frekuensi 1500-2000 MHz. Model Cost 231 Hatta digunakan untuk megetahui radius sel pada wilayah urban. PL= 46,3 + 33,9(log fc)-13,82 loghT - a(hR)+ (44,9- 6.55 loghT) logd - CM... ..(2) Dimana: f = frequency trasmisi hR = tinggi antena receiver d = jarak (km) hT = tinggi antena transmitter a = faktor koreksi tinggi antena CM = urban = 3 dB dense urban = 0 dB Physical Cell Identity (PCI) Untuk dapat mengakses jaringan diperlukan Physical Cell Identity (PCI) yang digunakan oleh UE untuk identifikasi cell, dengan sinkronisasi waktu dan frekuensi. Prinsip kerja dari PCI hampir sama dengan pengalokasian scrambling code (SC) yang digunakan untuk membedakan dan memberi identitas sel dalam sistem WCDMA. PCI memiliki 504 kode dengan pembagiannya terdapat 168 grup pada 3 identitas cell. Tiga identitas cell dalam 1 grup biasanya disebut cell sektor yang dikontrol dalam eNodeB yang sama. METODE PENELITIAN ini dilakukan pada wilayah Surabaya bagian urban, dimana bahan yang digunakan untuk simulasi adalah data yang diperoleh dari provider. Langkah pertama yang dilakukan adalah melakukan observasi berupa objek yang akan diteliti. Setelah menemukan objek yang akan diteliti lalu mengumpulkan data-data yang berhubungan dengan objek tersebut yaitu tentang jaringan Long Term Evolution (LTE). Kemudian menentukan daerah yang akan direncanakan cakupan area LTE. Penentuan daerah tersebut hasil dari observasi yang dengan oleh mengumpulkan data berupa luas wilayah daerah yang akan diteliti. Pada penelitian ini akan dilakukan di wilayah Surabaya bagian urban. Penelitian dilakukan peneliti itu akan dilakukan perencanaan cakupan area Long Term Evolution (LTE) dengan perhitungan link budget, data untuk perhitungan Setelah 71 Seminar Nasional Teknik Mesin (SISTEM)
2017 link budget diperoleh dari provider. Model propagasi yang digunakan yaitu Standard Propagation Model dan Cost 231 Hatta untuk mencari Setelah melakukan perencanaan menggunakan perhitungan kemudian melakukan perancangan pada simulasi software Atoll, lalu melakukan simulasi model propagasi yang berbeda untuk mengetahui masing-masing dan simulasi tilt antena untuk radius cell jangkauan antena dengan mengetahui jarak itu penambahan nilai tilt antena. Setelah melakukan dan mengalokasikan Physical Cell Identity (PCI) pada tiap cell. Langkah terakhir yaitu pengambilan dan analisis data dari hasil perhitungan dan simulasi. Untuk Flowchart penelitian dapat dilihat pada gambar 3.1 sebagai berikut: radius cell. neighbor planning Gambar 3.1 Flowchart Penelitian HASIL DAN PEMBAHASAN Pada penelitian ini dilakukan dengan perhitungan link budget dan model propagasi. Untuk spesifikasi perhitungan link budget dapat dilihat pada tabel 4.1 dan 4.2 sebagai berikut : 72 Tabel 4.1 Parameter Link Budget Arah Uplink receiver uplink digambarkan sebagai receiver sensitivity (RS) dari arah User Equipment arah uplink, berdasarkan persamaan (2.1) RSeNodeB = SINR + TNeNodeB + NfeNodeB Untuk arah power (UE) = -7 + 132.22 + 2 = 127.22 dBm Dari hasil perhitungan RseNodeB, sehingga (2.2) Minimum Signal (MSRS) uplink sebagai diperoleh persamaan Reception Strenght berikut: MSRS = RSeNodeB + Lcable + IM + GR = 127.22 + 0 + 1 + 18 = 146.2 dBm MAPLuplink = EIRPsubcarrier - MSRS - PL - SF = 16.81 - 146.2 - 22 - 9 = -160.39 dBm Tabel 4.2 Parameter Link Budget Arah Downlink
Untuk arah Downlink, persamaan (2.4) Equivalent Isotropic Radiated Power (EIRP ) subcarrier sebagai berikut: EIRPsubcarrier = Psubcarrier + GT - Ltcable = 18.22 + 18 - 2 = 34.22 dBm Sedangkan untuk Receiver Sensitivity (SR) persamaan (2.5) arah downlink adalah sebagai berikut : RSue = TN + NFue + SINR = 132.22 + 7 + (-9) = 130.22 dBm Sehingga akan didapatkan persamaan (2.6) Minimum Signal Reception Strenght (MSRS) downlink adalah sebagai berikut : MSRS = RSue + LRbody + IM = 130.22 + 0 + 4 = -134.22 dBm MAPLdownlink = EIRPsubcarrier - MSRS - PL - SF = 34.22 - 134.22 - 22 - 9 = -131 dBm Pengaruh Perubahan Propagasi Terhadap Radius Cell Antena Tabel 4.3 Perbandingan Radius cell Antena Standard Propagation Model dan Cost 231 Hatta Berdasarkan tabel diatas model propagasi Standard Propagation Model menghasilkan radius cell yang lebih jauh dari pada model propagasi Cost 231 Hatta baik secara perhitungan maupun simulasi. Secara perhitungan model propagasi Propagation Model menghasilkan jarak sebesar 5.432 km, sedangkan secara simulasi menghasilkan jarak 5.335 km. Untuk model propagasi Cost 231 Hatta menghasilkan jarak 4.256 km secara perhitungan, sedangkan secara simulasi menghasilkan jarak 3.578 km. Standard 73 Pengaruh Perubahan Tilt Antena Terhadap Jarak Jangkauan Antena Gambar 4.1 Grafik Perbandingan Jarak Jangkauan Antena Berdasarkan Perubahan Tilt Antena Gambar 4.1 merupakan grafik perbandingan jarak jangkauan antena berdasarkan perubahan tilt antena. Perubahan tilt antena yang digunakan adalah 0˚ sampai 10˚. Pada model propagasi Standard Propagation Model dengan tilt antena 0˚ jarak jangkauannya sebesar 5.335 km dan dengan tilt antena 10˚ jarak jangkauannya sebesar 3.309 km. Pada model propagasi Cost 231 Hatta dengan tilt antena 0˚ jarak jangkauannya sebesar 3.578 km dan dengan tilt antena 10˚ jarak jangkauannya sebesar 2.243 km. Tilt antena berpengaruh terhadapa jarak jangkauan antena, dimana semakin besar tilt antena maka jarak jangkauan antena semakin kecil. Pada tiap-tiap perubahan sudut mengalami perubahan jarak yang tidak konstan, yang mana setiap satu derajat perubahan sudut untuk sudut 0˚, 1˚, 2˚, 3˚ hingga 10˚ terjadi perubahan jarak yang tidak sama, ini berlaku untuk kedua model propagasi yang diujikan. Secara keseluruhan dapat diketahui dengan perubahan tilt antena sebesar 10˚ jarak jangkauan pada Standard Propagation Model berkurang sebesar 2.026 km dan untuk model propagasi Cost 231 Hatta berkurang sebesar 1.335 km. Hasil Penerapan Physical Cell Identity Terhadap Carrier Interference Noise Gambar 4.2 Histogram Sebelum PCI Seminar Nasional Teknik Mesin (SISTEM)
2017 Gambar 4.3 Histogram Setelah PCI sebelum menggunakan PCI nilai rata-rata Carrier to Interference Noise yang diperoleh pada simulasi sebesar 2.12 dB. Sedangkan pada gambar 4.3 setelah menggunakan PCI nilai rata-rata Carrier to Interference Noise yang diperoleh pada simulasi sebesar 9.09 dB. Sehingga, dapat diketahui bahwa penggunaan Physical Cell Identity (PCI) dapat meningkatkan to Interference Noise. Berdasarkan gambar 4.2 nilai rata-rata Carrier Pada Prediksi coverage by C(I+N) setelah PCI dapat pula diketahui kualitas sinyal (SINR) dari perencanaan. Pada gambar 4.57 prediksi ini mempunyai rentang nilai dari - 20 dBm dengan warna biru untuk nilai yang terburuk dan > 30dBm dengan warna merah untuk hasil yang terbaik, pada prediksi ini nilai yang didapatkan rata - ratanya sebesar 9,09 dB yang berarti kualitas sinyal yang ada pada daerah perencanaan bagus atau normal, akan tetapi dapat dilihat pada gambar 4.57 ada bagian dari area perencanaan yang tidak mendapatkan coverage C(I+N). Hasil Penerapan Physical Cell Identity Terhadap Throughput Gambar 4.4 Histogram Sebelum PCI 74 Gambar 4.5 Histogram Setelah PCI Berdasarkan gambar 4.4 hasil simulasi sebelum menggunakan Physical Cell Identity (PCI) rata-rata nilai throughput yang dihasilkan sebesar 7.705,18 kbps. Sedangkan pada simulasi setelah menggunakan Physical Cell Identity (PCI) diperoleh nilai throughput sebesar 22.278,15 kbps. Setelah membandingkan nilai rata-rata sesudah menggunakan PCI dapat diketahui bahwa menggunakan PCI dapat meningkatkan nilai rata- rata throughput sebesar 14.579,97 kbps. rata-rata throughput sebelum dan Hasil Penerapan Physical Cell Identity Terhadap BLER Gambar 4.6 Histogram Sebelum PCI Gambar 4.7 Histogram Setelah PCI Pada hasil simulasi gambar 4.6 sebelum PCI diperoleh nilai rata-rata BLER sebesar 0.04 dan setelah menggunakan PCI nilai rata-rata BLER sebesar 0.02. Untuk nilai dengan presentase terbesar yaitu pada range 0 - 0.05. Semakin kecil nilai BLER maka semakin bagus transmisi
datanya. Dari segi BLER hasil simulasi menunjukkan bahwa menggunakan PCI dapat meningkatkan daerah yang tercakup, dengan nilai BLER semakin baik yaitu sebesar 133.7 km2, sedangkan sebelum menggunakan PCI hanya sebesar 68.5 km2 , seperti pada gambar 4.6. KESIMPULAN Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, dapat diambil kesimpulan bahwa : 1. Model propagasi Standard Propagation Model menghasilkan radius cell yang lebih jauh daripada model propagasi Cost 231 Hatta baik secara perhitungan maupun secara simulasi dan perubahan antena berpengaruh terhadap jarak jangkauan yang dihasilkan, semakin besar sudut kemiringan antena maka jarak jangkauan yang dihasilkan semakin kecil. Dengan perubahan sudut 10˚ jarak jangkauan pada Standard Propagation Model dan Cost 231 Hatta berkurang sebesar 2.026 km dan 1.335 km. sudut kemiringan 2. Penggunaan Physical Cell Identity (PCI) dapat meningkatkan nilai rata-rata Carrier to Interference Noise, sebelum menggunakan PCI nilai rata-rata C/(I+N) sebesar 2.12 dB dan setelah menggunakan PCI nilai rata-rata sebesar 9.09 dB. Dari segi throughput juga mengalami peningkatan sebelum menggunakan PCI sebesar 7.705,18 kbps, sedangkan setelah menggunakan PCI sebesar 22.278,15 kbps dan pada BLER penggunaan PCI dapat meningkatkan area cakupan dari sebelum PCI sebesar 68.5 km2 dan setelah PCI sebesar 133.7 km2. SARAN Untuk penelitian selanjutnya disarankan menggunakan model propagasi lain, seperti Okumura Hatta, COST-231 Walfisch-Ikegami Model dan melakukan perencanaan pada kapasitas. 75 DAFTAR PUSTAKA [1] Amirijoo, Mehdi dkk. Neighbor Cell Relation List and Physical Cell Identity Self- Organization in LTE. Ericsson Research, Sweeden. [2] Febrianto, Riano., Uke Kurniawan Usman, & Rendi Munadi. Perencanaan Coverage dan Capacity Jaringan Long Term Evolution (LTE) Frekuensi 700 Mhz Pada Tol (Cikampek-Purwakarta Cipularang Padalarang) Menggunakan Metode Physical Cell Identity. Bandung: Universitas Telkom. [3] Marhadi, A., Uke Kurniawan Usman. Perencanaan Jaringan Long Term Evolution (LTE) Frekuensi 1800 MHz Di Jembatan Suramadu Dengan Physical Cell Identity (PCI). Bandung: Universitas Telkom. [4] Nkordeh, N.S., dkk. 2014. LTE Network Planning Using the Hatta-Okumura and the Cost -231 Hatta Pathloss Models. London: World Congress on Engineering. [5] Putra, Firman Juniardi. 2014. Analisis Kualitas Propagasi Teknologi 4G- Long Term Evolution Sebagai Parameter Penting Untuk Perencanaan Jaringan di Daerah Terestrial. Jember: Universitas Jember. [6] Rani, M.S., dkk. 2012. Comparison of Standard Propagation Model (SPM) and Standford University Interim (SUI) Radio Propagation Models for Long Term Evolution (LTE). India: Department of ECE, College Engineering Chaitanya Visakhapatnam. [7] Septian, Y., Imam Santoso, Ajub Julian. Perencanaan Jaringan Long Term Evolution (LTE Time Division Duplex (TDD) 2300 MHz Di Semarang Tahun 2015-2020. Semarang: Universitas Diponegoro.) Time Division Duplex (TDD) 2300 MHz Di Semarang Tahun 2015-2020. Semarang: Universitas Diponegoro. [8] Usman, Uke Kurniawan., dkk. 2012. Seluler LTE. Fundamental Teknologi Bandung: Rekayasa Sains. [9] Wardhana, Lingga., dkk. 2014. 4G Handbook Edisi Bahasa Indonesia. Jakarta Selatan: Seminar Nasional Teknik Mesin (SISTEM)