Optimalisasi Desain Kompor Oli Bekas dengan Initial Heater

Abstract

Oli bekas merupakan limbah dari berbagai jenis mesin. Oli bekas digolongkan menjadi dua yaitu oli yang digunakan pada mesin otomotif dan industri. Setelah digunakan oli cenderung memiliki kualitas yang menurun sehingga digolongkan sebagai oli bekas. Di Indonesia, menghasilkan limbah oli bekas mencapai 520 juta liter per tahun atau 1.420 kilo liter per hari. Limbah tersebut berasal dari berbagai sumber, termasuk kendaraan bermotor, genset, gearbox, turbin, hydraulic, dan fluid coupling. Dengan jumlah limbah yang signifikan, potensi pencemaran lingkungan menjadi risiko yang nyata. Dampak limbah oli bekas sangat serius karena mengandung logam berat dan larutan klorin yang dapat merusak air tanah, tanah, dan ekosistem laut yang sangat penting bagi kehidupan. Oli bekas memiliki potensi yang tinggi untuk dijadikan bahan bakar karena nilai kalornya mirip dengan bahan bakar lain seperti solar, wood pellet, dan gas LPG. Perbandingan harga persatuan energi panas oli bekas dengan bahan bakar menunjukan bahwa oli bekas merupakan bahan bakar yang paling rendah harga per kilo kalori. Penggunaan oli bekas sebagai bahan bakar dapat menjadi alternatif untuk menekan biaya operasional pada mesin yang memerlukan energi panas. Oli bekas memiliki viskositas (kekentalan) yang tinggi (100 mPa-dt) sehingga perlu perangkat yang dapat menurunkan viskositas sehingga menyerupai bahan bakar lain. Untuk mencapai kondisi tersebut dibutuhkan proses pemanasan awal. Proses ini mengubah viskositas menjadi rendah (10,58 mPa-dt) pada suhu 100 °C. Oli bekas yang memiliki viskositas rendah akan lebih mudah mengalir menuju nozzle burner. Tujuan dari penelitian ini adalah mengoptimalkan desain pembakar oli bekas dengan menambahkan pemanas awal dan menemukan kondisi operasi optimum dari pembakar untuk meningkatkan efisiensi termal. Pemanas awal adalah penukar panas berbentuk spiral di dalam ruang pembakaran yang menggunakan panasnya untuk menurunkan viskositas oli bekas, sehingga oli bekas dapat digunakan sebagai bahan bakar. Metode penelitian yang digunakan adalah eksperimental yang dilakukan secara langsung. Data yang diperoleh selanjutnya akan diolah menggunakan analisis of varian (ANOVA). Terdapat 9 perlakuan dengan memvariasikan laju aliran udara pembakaran pada 3,2×10-3 kg/dt (A1), 4,6×10-3 kg/dt (A2), dan 6,4×10- 3 kg/dt (A3) serta laju aliran bahan bakar sebesar 2,1×10-4 kg/dt (B1), 3,1×10-4 kg/dt (B2), dan 4,3×10-4 kg/dt (B3), sehingga kinerja terbaik dari pembakar dapat diamati. Hasil penelitian diketahui pada kecepatan udara rendah 3,2×10-3 kg/dt menunjukan pencampuran tidak sempurna karena rendahnya suplai oksigen, yang mengakibatkan penurunan suhu. Dalam kondisi ini, bahan bakar tidak terbakar semua karena kekurangan jumlah O2 (udara). Jumlah O2 lebih besar sedikit agar kebutuhan O2 dengan laju aliran oli tercampur secara sempurna sehingga menghasilkan karbon monoksida (CO) yang beracun, jelaga, dan hidrokarbon tak terbakar. Selain itu, energi yang dihasilkan rendah karena tidak semua energi dalam bahan bakar dikonversi menjadi panas. Pada kecepatan udara sedang 4,6×10-3 kg/dt, pembakaran dengan suhu tertinggi tercapai pada perlakuan A2B3, yang menghasilkan suhu udara panas hingga 544 °C. Dalam kondisi ini, pembakaran optimal menghasilkan karbon dioksida (CO2) dan air (H2O) sebagai produk utama. Pada kecepatan udara tinggi 6,4×10-3, suhu udara panas rendah dan trend suhu fluktuatif. Ketika suplai udara berlebih, suhu pembakaran pada kompor oli bekas cenderung rendah dan fluktuatif. Fenomena ini disebut pembakaran berlebih (overaeration). Pembakaran berlebih terjadi karena terlalu banyak udara mengalir melalui ruang pembakaran, sehingga terjadi pendinginan berlebihan dan pencampuran yang tidak efisien antara udara dan bahan bakar. Hasil penelitian menunjukkan kinerja terbaik pembakar pada laju aliran udara 4,6×10-3 kg/dt dan laju aliran bahan bakar 4,3×10-4 kg/dt, menghasilkan panas sebesar 544 °C. Pengujian menunjukkan bahwa semakin tinggi laju aliran oli bekas maka akan semakin tinggi suhu yang dihasilkan. Namun berbeda dengan laju udara yang semakin tinggi kecepatan udara maka suhu udara panas yang dihasilkan menurun. Hal ini terjadi karena semakin banyak suplai udara yang diberikan pada bahan bakar maka udara akan berlebih sehingga udara panas yang dihasilkan tidak maksimal. Hasil penelitian menunjukkan kinerja terbaik pembakar pada laju aliran udara 4,6×10-3 kg/dt dan laju aliran bahan bakar 4,3×10-4 kg/dt dengan nilai Qg sebesar 2,69 kW. Uji ANOVA menunjukkan kelompok perlakuan yang memiliki perbedaan rata-rata yang tidak signifikan satu sama lain pada tingkat signifikansi 0,05. Artinya, perlakuan-perlakuan dalam kelompok yang sama memiliki rata-rata yang dianggap homogen atau tidak berbeda secara signifikan. A2B3 adalah perlakuan yang memiliki rata-rata yang berbeda secara signifikan dari semua perlakuan lainnya. Pada pengujian didapatkan efisiensi pembakaran burner oli bekas rata-rata 51,77%. Perlakuan A2B3 menunjukan bahwa efisiensi termal yaitu 59,54%. Perlakuan A1B1 menunjukkan bahwa perbandingan udara (AFR) dan oli bekas mencapai puncak dengan nilai efisiensi 65,63%. Hasil ANOVA menunjukkan pada kelompok pertama, perlakuan A3B3 memiliki rata-rata terendah, yaitu 25,99%, dan berbeda signifikan dengan perlakuan lainnya. Kelompok kedua mencakup perlakuan A1B2, A1B3, A3B2, dan A2B3, dengan nilai rata-rata berturut-turut 41,07%, 42,30%, dan 46,44%. Perlakuan A2B3 (59,54%) dengan A1B1 (65,63%) termasuk dalam kelompok 3, menunjukkan bahwa perlakuan ini tidak berbeda signifikan. Secara keseluruhan, hasil ini menunjukkan adanya perbedaan yang signifikan dalam rata rata antar kelompok perlakuan, dengan A3B3 memiliki ratarata terendah dan A1B1 memiliki rata-rata tertinggi.