bab iv pengembangan dan pengujian...

20
BAB IV PENGEMBANGAN DAN PENGUJIAN PROTOTIPE SISTEM VAPOR RECOVERY 4.1 Sistem Peralatan SPBU Konvensional Berikut merupakan skema peralatan – peralatan yang terdapat di SPBU pada umumnya: Gambar 4.1 Skema peralatan di SPBU pada umumnya [3] Keterangan: 1. Mobil tangki BBM untuk proses pengisian bensin ke dalam tangki timbun 2. Strainer &3’ 3. Tangki timbun SPBU 4. Pompa submersible untuk pengisapan BBM 5. Check valve 6. Strainer kecil 7. Flow meter 8. Digital dispenser 9. Selang dan nozzle untuk dispensing ke mobil konsumen 10. Mobil konsumen penerima BBM 11. PV Valve Seperti yang telah dijelaskan pada subbab 2.3.2, terjadi penguapan bensin pada beberapa titik di peralatan-peralatan SPBU tersebut. Pengembangan sistem vapor recovery ‘Havival’ kali ini akan dikhususkan pada penguapan bensin yang terjadi pada PV Valve. 52

Upload: dinhcong

Post on 30-Jun-2018

221 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: BAB IV PENGEMBANGAN DAN PENGUJIAN …digilib.itb.ac.id/files/disk1/618/jbptitbpp-gdl-erickka...memiliki kinerja paling baik maupun efisiensi yang paling tinggi, selanjutnya akan dilakukan

BAB IV

PENGEMBANGAN DAN PENGUJIAN PROTOTIPE SISTEM

VAPOR RECOVERY

4.1 Sistem Peralatan SPBU Konvensional

Berikut merupakan skema peralatan – peralatan yang terdapat di SPBU

pada umumnya:

Gambar 4.1 Skema peralatan di SPBU pada umumnya [3]

Keterangan: 1. Mobil tangki BBM untuk proses pengisian bensin ke dalam tangki timbun 2. Strainer &3’ 3. Tangki timbun SPBU 4. Pompa submersible untuk pengisapan BBM 5. Check valve 6. Strainer kecil 7. Flow meter 8. Digital dispenser 9. Selang dan nozzle untuk dispensing ke mobil konsumen 10. Mobil konsumen penerima BBM 11. PV Valve

Seperti yang telah dijelaskan pada subbab 2.3.2, terjadi penguapan bensin

pada beberapa titik di peralatan-peralatan SPBU tersebut. Pengembangan sistem

vapor recovery ‘Havival’ kali ini akan dikhususkan pada penguapan bensin yang

terjadi pada PV Valve.

52

Page 2: BAB IV PENGEMBANGAN DAN PENGUJIAN …digilib.itb.ac.id/files/disk1/618/jbptitbpp-gdl-erickka...memiliki kinerja paling baik maupun efisiensi yang paling tinggi, selanjutnya akan dilakukan

4.2 Metodologi Pengembangan dan Pengujian

Metodologi yang akan dilakukan untuk melakukan pengembangan dan

pengujian dari sistem vapor recovery ‘Havival’ dapat dilihat pada diagram alir

sebagai berikut:

Penentuan Design Requirement & Objectives

Pengambilan Keputusan Rancangan Sistem Vapor

Recovery

Perancangan Peralatan Prototipe Sistem Vapor

Recovery

Pembuatan dan Pengujian Prototipe Alternatif

Rancangan

Pengembangan Alternatif Rancangan

Analisis Hasil Pengujian Prototipe Sistem Vapor

Recovery

Mulai

SelesaiPembuatan Process Flow

Diagram dan Modeling Sistem Vapor Recovery

Gambar 4.2 Diagram alir pengembangan dan pengujian sistem vapor recovery

‘Havival’

4.3 Design Requirement and Objectives

Sebelum menentukan alternatif perancangan sistem vapor recovery

‘Havival’ yang hendak dikembangkan, perlu ditentukan terlebih dahulu kriteria

yang harus dipenuhi (MUST) dan kriteria yang diinginkan (WISH). Kriteria

tersebut perlu ditentukan terlebih dahulu agar alternatif rancangan yang dihasilkan

dapat mencapai tujuan yang optimal. Kriteria – kriteria tersebut antara lain:

MUST:

o Mencegah terjadinya emisi VOC (volatile organic compound) ke

lingkungan sekitar.

o Menekan penguapan bensin yang terjadi secara significant.

o Tidak memerlukan penggantian peralatan yang ada atau hanya perlu

dilakukan sedikit modifikasi.

o Tidak mengganggu proses unloading maupun loading di SPBU.

WISH:

o Tidak terlalu besar dan berat.

53

Page 3: BAB IV PENGEMBANGAN DAN PENGUJIAN …digilib.itb.ac.id/files/disk1/618/jbptitbpp-gdl-erickka...memiliki kinerja paling baik maupun efisiensi yang paling tinggi, selanjutnya akan dilakukan

o Pengoperasian mudah.

o Perawatan mudah.

o Bentuk menarik dan sederhana.

o Biaya peralatan sistem dapat terjangkau.

4.4 Alternatif Pengembangan Sistem Vapor Recovery ‘Havival’

Sistem vapor recovery yang hendak dirancang akan menggunakan

teknologi membran. Alternatif perancangan desain prototipe awalnya berupa

pengembangan dari sistem vapor recovery tipe modul membran yang telah

beredar di pasar luar negeri, yaitu PERMEATOR dari perusahaan Arid

Technologies, Inc[7] dan VAPORSAVER dari perusahaan Denaro. CO[14], LTD.

Kedua produk sistem vapor recovery tersebut telah disebutkan dan dijelaskan

pada subbab 2.4.1.

Berikut beberapa alternatif desain sistem yang telah dikembangkan:

Alternatif Rancangan 1

Gambar 4.3 Skema alternatif rancangan 1

Alternatif rancangan 1 ini menggunakan modul membran sebagai agen pemisah

antara uap bensin dengan udara dan memanfaatkan pompa vakum sebagai

penghasil driving force berupa perbedaan tekanan agar terjadi proses separasi.

Campuran uap bensin dan udara yang terdorong keluar dari PV Valve pada saat

proses unloading diatur oleh check valve 1, 2, dan 3 sehingga arah alirannya hanya

54

Page 4: BAB IV PENGEMBANGAN DAN PENGUJIAN …digilib.itb.ac.id/files/disk1/618/jbptitbpp-gdl-erickka...memiliki kinerja paling baik maupun efisiensi yang paling tinggi, selanjutnya akan dilakukan

akan menuju ke dalam masukan sistem saja. Selanjutnya modul membran akan

memisahkan uap bensin dan udara tersebut. Udara yang telah bersih dari uap

bensin akan dikeluarkan menuju lingkungan sekitar. Sedangkan uap bensin yang

telah bersih dari udara akan ditarik oleh pompa vakum dan didorong menuju

tangki timbun kembali. Check valve 3 berfungsi untuk memasukkan udara luar

untuk menstabilkan tekanan pada saat terjadi tekanan negatif di dalam tangki

timbun.

Alternatif Rancangan 2

Gambar 4.4 Skema alternatif rancangan 2

Alternatif rancangan 2 ini merupakan pengembangan dari alternatif rancangan 1

untuk mengurangi modifikasi yang perlu dilakukan pada saat proses pemasangan

sistem di lapangan. Konsep dasarnya adalah menggunakan check valve untuk

mengatur arah aliran uap bensin agar saluran keluar dari tangki timbun dapat

digunakan sebagai saluran masukan juga. Pada saat tekanan di dalam tangki

timbun positif, maka campuran uap bensin akan terdorong keluar dari tangki

timbun dan arah alirannya akan masuk ke dalam sistem. Sedangkan pada saat

tekanan di dalam tangki timbun negatif, maka uap bensin yang telah bersih dari

udara akan terdorong keluar dari sistem dan masuk ke dalam tangki timbun.

55

Page 5: BAB IV PENGEMBANGAN DAN PENGUJIAN …digilib.itb.ac.id/files/disk1/618/jbptitbpp-gdl-erickka...memiliki kinerja paling baik maupun efisiensi yang paling tinggi, selanjutnya akan dilakukan

Alternatif Rancangan 3

Gambar 4.5 Skema alternatif rancangan 3

Alternatif rancangan 3 ini juga merupakan pengembangan dari alternatif

rancangan 1. Konsep dasarnya adalah dengan menukar antara letak modul

membran dengan pompa vakum. Dengan begitu pompa vakum akan menarik

campuran uap bensin dengan udara dan mendorongnya masuk ke dalam modul

membran. Selanjutnya modul membran akan memisahkan antara uap bensin

dengan udara, di mana udara akan dikeluarkan menuju ke lingkungan dan uap

bensin dialirkan kembali ke dalam tangki timbun. Diharapkan dengan konfigurasi

ini dapat meningkatkan efisiensi sistem.

Untuk menentukan rancangan sistem vapor recovery ‘Havival’ yang

memiliki kinerja paling baik maupun efisiensi yang paling tinggi, selanjutnya

akan dilakukan pengujian prototitipe ketiga alternatif perancangan tersebut dalam

skala laboratorium.

4.5 Perancangan Peralatan pada Sistem Vapor Recovery

Seperti yang dapat dilihat pada gambar 4.3, gambar 4.4, maupun gambar

4.5, semua rancangan sistem vapor recovery ‘Havival’ tersebut terdiri dari

beberapa peralatan utama yang sama. Peralatan – peralatan utama tersebut terdiri

56

Page 6: BAB IV PENGEMBANGAN DAN PENGUJIAN …digilib.itb.ac.id/files/disk1/618/jbptitbpp-gdl-erickka...memiliki kinerja paling baik maupun efisiensi yang paling tinggi, selanjutnya akan dilakukan

dari modul membran, pompa vakum, casing, serta check valve. Untuk itu, perlu

dilakukan perancangan ataupun pemilihan dari setiap peralatan yang disesuaikan

dengan kondisi pengoperasian sistem di lapangan.

Untuk peralatan pendukung berupa pipa, dipilih pipa carbon steel dengan

diameter 1 inch dan schedule standar. Pipa dengan diameter 1 inch tersebut dipilih

karena disesuaikan dengan pipa dari saluran masuk dan keluar pada tangki

timbun.

4.5.1. Perancangan Modul Memban

Dari pengujian material membran pada skala laboratorium yang telah

dijelaskan pada bab III, telah diambil kesimpulan bahwa material membran PVA

sesuai untuk digunakan pada aplikasi sistem vapor recovery ‘Havival’ karena

memiliki selektivitas yang baik. Untuk itu, selanjutnya perlu dirancang modul

membran yang sesuai untuk mengemas area membran ke dalamnya.

Pada subbab 3.2, telah dilakukan studi literatur sebuah thesis dengan judul

‘Separasi VOC dari Nitrogen oleh Membran Komposit Hollow Fiber’ yang

disusun oleh Yujing Liu dari Universitas Waterloo di Kanada pada tahun 2003.

Dari studi literatur tersebut dapat ditarik kesimpulan bahwa modul membran jenis

hollow fiber cocok dan efektif untuk menseparasi beberapa komponen VOC dari

uap bensin. Alasan lainnya modul membran jenis hollow fiber tersebut dipilih

juga karena beberapa keunggulan yang dimilikinya seperti packing density yang

sangat tinggi, manajemen fluida yang baik, serta kemudahan pencuciannya.

Hollow fiber dapat memiliki packing density yang sangat tinggi karena tersusun

oleh fiber-fiber yang amat tipis. Masing-masing fiber memiliki struktur seperti

pipa di mana aliran umpan masuk melalui bagian dalam pipa dan aliran permeate

keluar melewati dinding-dinding pipa seperti terlihat pada gambar 4.7 di bawah.

57

Page 7: BAB IV PENGEMBANGAN DAN PENGUJIAN …digilib.itb.ac.id/files/disk1/618/jbptitbpp-gdl-erickka...memiliki kinerja paling baik maupun efisiensi yang paling tinggi, selanjutnya akan dilakukan

Gambar 4.6 Skema aliran pada hollow fiber [20]

Setelah menentukan jenis modul membran yang hendak digunakan,

langkah selanjutnya adalah merancang dimensi yang sesuai dengan kondisi

pengoperasian di lapangan. Dari survey lapangan yang dilakukan pada SPBU

Wastukencana di Bandung, didapatkan bahwa proses unloading (pengisian bensin

dari mobil tangki ke tangki timbun) sebanyak 8000 liter memerlukan waktu

selama 15 menit. Dari data tersebut maka dapat dihitung debit (Q) dari bensin cair

yang terjadi:

jamm

jammenitx

Lmx

menitLQben

3

3

sin

32

160

10001

150008

=

= (4.1)

Diketahui massa jenis dari bensin sebesar 3.6 kg/m3 [11], maka laju aliran

massa ( ) dari bensin dapat diketahui: m&

jamkg

jammx

mkg

Qxm

2.115

326.33

3

bensinbensinbensin

=

=

= ρ&

(4.2)

Dengan menerapkan hukum kesetimbangan massa pada tangki timbun,

maka didapatkan laju aliran massa uap bensin yang keluar dari tangki timbun:

jamkgm

mm

mm

benuap

benuapcairben

keluarmasuk

2.115sin

sinsin

=

=

=

&

&&

&&

(4.3)

58

Page 8: BAB IV PENGEMBANGAN DAN PENGUJIAN …digilib.itb.ac.id/files/disk1/618/jbptitbpp-gdl-erickka...memiliki kinerja paling baik maupun efisiensi yang paling tinggi, selanjutnya akan dilakukan

Selanjutnya, dengan menggunakan nilai fluks (Q) dari material membran

jenis PVA sebesar 5.364 kg/m2.jam yang didapat dari hasil perhitungan pada

subbab 3.7.1, maka dapat ditentukan luas area membran (A) yang dibutuhkan:

2

2

sin

5.21

364.5

2.115

mjamm

kgjam

kgQ

mA benuap

=

=

=&

(4.4)

Tabel 4.1 Luas Area per Volume Terhadap Radius Tube dari Hollow Fiber [16]

No Radius tube (mm) Luas area per volume (m²/m³)

1 5 360 2 0.5 3600 3 0.05 36.000

Tabel di atas merupakan daftar beberapa luas area per volume dari hollow

fiber terhadap radius tubenya. Dengan menentukan radius tube yang akan

digunakan sebesar 0.5 mm, maka didapatkan luas area per volume sebesar 3600

m²/m³. Maka, dari data tersebut dapat ditentukan volume dari modul membran

yang diperlukan:

33332

2

2

3

2

2

2

1

1

10601.97.5

5.213600

mxmxV

Vm

mm

VA

VA

−− ≈=

=

=

(4.5)

Dari data yang didapatkan melalui website dari Koch Membrane Systems,

Inc [20], diketahui bahwa diameter standar untuk commercial cartridge adalah

sebesar 3 inch, 5 inch, 8 inch, dan 10 inch. Sedangkan panjang standar untuk

commercial cartridge adalah sebesar 25 inch, 43 inch, 48 inch, 60 inch, dan 72

inch. Karena salah satu kriteria dari perancangan sistem vapor recovery adalah

tidak terlalu berat dan besar, maka dipilih panjang standar yang paling kecil untuk

modul membran hollow fiber yaitu 25 inch (0.63 m).

59

Page 9: BAB IV PENGEMBANGAN DAN PENGUJIAN …digilib.itb.ac.id/files/disk1/618/jbptitbpp-gdl-erickka...memiliki kinerja paling baik maupun efisiensi yang paling tinggi, selanjutnya akan dilakukan

Setelah mendapatkan panjang modul yang akan digunakan, maka

selanjutnya dapat ditentukan diameter yang diperlukan:

mmxmx

LVD

LDV

11.0635.0

106.4

44

33

2

=

=

=

=

π

π

π

(4.6)

Berikut gambar pemodelan modul membran jenis hollow fiber beserta

dimensinya:

Gambar 4.7 Pemodelan modul membran

L = 0.635 m

D = 0.11 m

4.5.2. Pemilihan Pompa Vakum

Pemilihan pompa vakum berdasarkan pada dua parameter, yaitu kapasitas

pompa serta daya pompa. Kedua parameter tersebut harus memadai terhadap

kondisi pengoperasian sistem di lapangan agar pompa vakum dapat bekerja secara

optimal.

Pemilihan kapasitas pompa yang memadai dihitung berdasarkan pada

debit fluida yang perlu ditarik oleh pompa vakum. Dalam hal ini, debit fluida

yang perlu untuk ditarik adalah debit fluida pada bagian permeat dari modul

membran. Untuk menghitung besarnya debit pada bagian permeat tersebut dapat

digunakan persamaan:

permeat

fluidapompa x

QQ = (4.7)

60

Page 10: BAB IV PENGEMBANGAN DAN PENGUJIAN …digilib.itb.ac.id/files/disk1/618/jbptitbpp-gdl-erickka...memiliki kinerja paling baik maupun efisiensi yang paling tinggi, selanjutnya akan dilakukan

Di mana:

Qpompa = kapasitas pompa minimum yang diperlukan (cfm)

Qfluida = debit uap bensin masukan modul membran = 32 m3/jam

Xpermeat = perbandingan stoikiometri massa mol udara terhadap

bensin = 14.7

Maka didapat:

cfm

cfmxQjam

mjam

m

pompa

28.1

/70.11

7.14/32

3

3

=

=

(4.8)

Selanjutnya, untuk menghitung daya pompa yang diperlukan dapat

digunakan persamaan sebagai berikut[16]:

h

l

PPnRTE ln

η=

(4.9)

Di mana:

E = daya pompa (W)

n = laju mol (mol/s)

R = konstanta universal gas = 8.314 J/m.k

T = temperatur (K)

Ph = inlet pressure (bar)

Pl = outlet pressure (bar)

η = effisiensi pompa

Beberapa asumsi yang digunakan untuk persamaan di atas:

- Aliran berupa steady state flow.

- Debit aliran konstan.

- Massa jenis uap BBM sepanjang aliran konstan.

- Gesekan pada dinding-dinding pipa diabaikan.

- Efisiensi pompa sebesar 90%.

- Pompa beroperasi pada temperatur 250C = 298 K

- Inlet pressure sama dengan tekanan terbesar yang terjadi di dalam tangki

timbun yaitu sebesar 700 Pa.

61

Page 11: BAB IV PENGEMBANGAN DAN PENGUJIAN …digilib.itb.ac.id/files/disk1/618/jbptitbpp-gdl-erickka...memiliki kinerja paling baik maupun efisiensi yang paling tinggi, selanjutnya akan dilakukan

- Outlet pressure sama dengan tekanan udara lingkungan yaitu sebesar 1 atm =

105 Pa.

Untuk parameter laju mol (n) yang belum diketahui, dapat dihitung menggunakan

persamaan berikut[16]:

MrXQn

.. ρ

= (4.10)

Di mana:

Q = debit uap bensin = 32 m3/jam

Ρ = massa jenis bensin = 3.6 kg/m3 [11]

Xpermeat = perbandingan stoikiometri massa mol udara terhadap

bensin = 14.7

Mr = berat molekul bensin = 105 gr/mol [11]

Maka didapatkan:

smol

kggx

sjamx

molgrx

mkgxjam

mn

0207.0

11000

36001

1057.14

6.3.32 33

=

= (4.11)

Setelah didapatkan besarnya laju mol yang terjadi, maka dapat dihitung

besarnya pompa vakum yang diperlukan:

WattPaPaKxKm

Jxsmol

E

75.28270010ln

9.0

298.314.80207.0 5

=

= (4.12)

Berikut foto pompa vakum yang telah dipilih berdasarkan kapasitas dan

daya yang diperlukan beserta spesifikasinya:

62

Page 12: BAB IV PENGEMBANGAN DAN PENGUJIAN …digilib.itb.ac.id/files/disk1/618/jbptitbpp-gdl-erickka...memiliki kinerja paling baik maupun efisiensi yang paling tinggi, selanjutnya akan dilakukan

Gambar 4.8 Foto pompa vakum pada sistem vapor recovery ‘Havival’

Tabel 4.2 Spesifikasi Pompa Vakum pada Sistem Vapor Recovery ‘Havival’

Power Supply 220V / 50 Hz Pumping Rate 2 cfm

Limited Pressure 0.5 Pa Rotating Speed 1440 r/min

Power 370 W Outer Figure 337.5 x 123 x 255 mm

Weight 13 kg 4.5.3. Perancangan Casing

Fungsi dari casing adalah untuk melindungi peralatan yang berada di

dalamnya, yaitu modul membran serta pompa vakum, dari lingkungan sekitar

yang dapat mengotori maupun merusak. Selain itu, fungsi lainnya dari casing

adalah agar sistem dapat terlihat lebih ringkas, padat, dan menarik. Karena itu,

kriteria yang digunakan sebagai dasar perancangan casing adalah dimensinya

yang disesuaikan dengan ukuran peralatan, material yang dapat melindungi dari

lingkungan sekitar, serta bentuknya yang sederhana.

Dimensi dari casing ditentukan berbentuk balok dengan ukuran 500 x 500

x 800 mm. Gaya – gaya yang terjadi pada casing antara lain gaya akibat berat

pipa, pompa vakum, dan modul membran. Untuk itu, dipilih carbon steel sebagai

material casing. Pada kasus ini tidak dilakukan analisis tegangan karena tegangan

yang ditimbulkan oleh gaya – gaya yang terjadi dapat diabaikan. Pada sisi - sisi

casing terdapat tiga saluran penghubung yang berfungsi sebagai saluran masukan,

saluran keluaran dari permet, serta saluran keluaran dari retentat. Casing juga

63

Page 13: BAB IV PENGEMBANGAN DAN PENGUJIAN …digilib.itb.ac.id/files/disk1/618/jbptitbpp-gdl-erickka...memiliki kinerja paling baik maupun efisiensi yang paling tinggi, selanjutnya akan dilakukan

dilengkapi dengan pintu pada salah satu sisinya agar dapat dilakukan maintenance

pada modul membran dan pompa vakum.

Berikut foto dari prototipe casing:

Gambar 4.9 Foto prototipe casing pada sistem vapor recovery ‘Havival’

4.5.4. Pemilihan Check Valve

Agar kriteria perancangan sistem yang murah, tidak terlalu berat dan besar

serta perawatan yang mudah dapat terpenuhi, perlu dipilih check valve yang

sederhana dan terjangkau. Untuk itu, dipilih check valve dengan sistem kerja

menggunakan pegas dan terbuat dari material kuningan. Berikut skema spesifikasi

dimensi, material serta foto dari check valve yang telah dipilih:

Gambar 4.10 Skema spesifikasi check valve

Tabel 4.3 Spesifikasi Material Check Valve

No Part Description Material Qty

1 Body Brass 1

2 End Cap Nylon 1

3 Stem-seat Nylon 1

4 Seat Brass 1

5 Stainless steel spring Steel 18/8 1

64

Page 14: BAB IV PENGEMBANGAN DAN PENGUJIAN …digilib.itb.ac.id/files/disk1/618/jbptitbpp-gdl-erickka...memiliki kinerja paling baik maupun efisiensi yang paling tinggi, selanjutnya akan dilakukan

Tabel 4.4 Spesifikasi Dimensi Check Valve

D (inch) 1 A (mm) 56 B (mm) 48

PN (Kg/cm2) 12

Gambar 4.11 Foto check valve

4.6 Pembuatan dan Pengujian Prototipe

Setelah melakukan perancangan maupun, langkah selanjutnya yang

dilakukan adalah membuat prototipe dari setiap alternatif rancangan sistem vapor

recovery ‘Havival’ tersebut dan mengujinya pada skala laboratorium. Seperti yang

telah disebutkan pada subbab 4.4, tujuan dari pengujian tersebut adalah untuk

mengetahui kinerja serta efisiensi dari setiap sistem. Perlu diingat bahwa

pengujian dilakukan pada skala laboratorium sehingga aliran debit uap bensin

yang akan ditangkap tidak sebesar yang terjadi pada kondisi lapangan. Karena itu

pada setiap prototipe sistem vapor recovery ‘Havival’ tersebut masih

menggunakan modul membran tipe flat and frame.

4.6.1. Pengujian Alternatif Rancangan 1

Berikut gambar skema dari model pengujian prototipe alternatif

rancangan 1:

65

Page 15: BAB IV PENGEMBANGAN DAN PENGUJIAN …digilib.itb.ac.id/files/disk1/618/jbptitbpp-gdl-erickka...memiliki kinerja paling baik maupun efisiensi yang paling tinggi, selanjutnya akan dilakukan

6

7

Keterangan:1. Magnetic Stirrer2. Wadah Bensin3. Termometer4. Tabung Kondensator Permeat5. Check Valve6. Pompa Vakum7. Modul Membran

2

3

1

4c4a 4b

5b

5a

5c

Gambar 4.12 Skema pengujian prototipe alternatif rancangan 1

Pada pengujian ini, wadah bensin diletakkan di atas magnetic stirrer yang

dilengkapi dengan heater. Magnetic stirrer tersebut berfungsi untuk mengaduk

sekaligus memanaskan bensin yang berada di dalam wadah bensin. Dengan

begitu, diharapkan dapat dihasilkan campuran uap bensin dan udara yang banyak.

Pada wadah bensin juga dilengkapi dengan termometer untuk mengamati

temperatur bensin agar tidak sampai melewati temperatur nyala. Selanjutnya,

campuran uap bensin dan udara akan melewati check valve dan masuk ke dalam

sistem. Aliran permeat berupa uap bensin yang telah diseparasi dari udara ditarik

dari modul membran dan didorong kembali ke dalam wadah bensin. Sebelum

dikembalikan, aliran permeat tersebut dilewatkan pada tiga tabung kondensator

secara berturut-turut agar uap bensin yang di-recover dapat dilihat secara

langsung dan dianalisis lebih lanjut. Ketiga tabung kondensator tersebut

menggunakan es kering sebagai media pendingin. Sedangkan aliran retentat yang

diasumsikan berupa udara yang telah bersih dari uap bensin tidak ditangkap

menggunakan tabung kondensator, melainkan langsung dilepaskan keluar dari

sistem. Asumsi tersebut diambil berdasarkan hasil pengujian membran PVA pada

subbab 3.7.

Berikut prosedur yang perlu dilakukan dalam melakukan pengujian:

a. Memastikan seluruh sistem pengujian berada dalam keadaan tertutup agar

dapat dicapai keadaan vakum yang diperlukan sebagai driving force untuk

66

Page 16: BAB IV PENGEMBANGAN DAN PENGUJIAN …digilib.itb.ac.id/files/disk1/618/jbptitbpp-gdl-erickka...memiliki kinerja paling baik maupun efisiensi yang paling tinggi, selanjutnya akan dilakukan

proses separasi pada membran. Keadaan tertutup tersebut dicapai dengan cara

menyegel semua sambungan yang ada menggunakan selotip silikon.

b. Menyalakan pengaduk beserta pemanasnya pada magnetic stirrer.

c. Menyalakan pompa vakum untuk menghasilkan keadaan vakum. Apabila

dilihat terdapat kebocoran pada sistem maka langkah (a) dapat diulang.

d. Mencatat data pengujian berupa tinggi bensin pada wadah bensin dan

temperatur bensin pada selang waktu tertentu, serta volume uap bensin hasil

kondensasi.

e. Apabila pada saat pengujian temperatur bensin di dalam wadah bensin dirasa

sudah cukup tinggi, maka pemanas pada magnetic stirrer dapat dimatikan.

4.6.1.1. Hasil Pengujian Prototipe Alternatif Rancangan 1

Berikut foto – foto dari set-up pengujian prototipe alternatif rancangan 1:

Gambar 4.13 Foto set-up pengujian prototipe alternatif rancangan 1

Gambar 4.14 Foto bagian dalam casing alternatif rancangan 1

67

Page 17: BAB IV PENGEMBANGAN DAN PENGUJIAN …digilib.itb.ac.id/files/disk1/618/jbptitbpp-gdl-erickka...memiliki kinerja paling baik maupun efisiensi yang paling tinggi, selanjutnya akan dilakukan

Gambar 4.15 Foto wadah bensin beserta magnetic stirrer dan termometer

Gambar 4.16 Foto tabung kondensator beserta es kering

Pengujian prototipe tersebut dilakukan selama 30 - 60 menit dengan

pencatatan data dilakukan setiap selang waktu 5 menit. Pengujian dilakukan

sebanyak enam kali dengan lamanya percobaan serta temperatur yang bervariasi.

Contoh hasil pengujian pertama ditunjukkan pada tabel berikut:

68

Page 18: BAB IV PENGEMBANGAN DAN PENGUJIAN …digilib.itb.ac.id/files/disk1/618/jbptitbpp-gdl-erickka...memiliki kinerja paling baik maupun efisiensi yang paling tinggi, selanjutnya akan dilakukan

Tabel 4.5 Hasil Pengujian Pertama Prototipe Alternatif Rancangan 1

Nomor Waktu Tinggi Tabung Temperatur Volume Permeate Pengujian (Menit) (cm) (oC) (mL)

0 15.6 34 5 15.3 31

10 14.9 32 15 14.4 34 20 14.3 35 25 14.1 38 30 13.9 38 35 13.7 40 40 13.4 40 45 13.1 38 50 12.9 35

Δt total T rata - rata

1

2.7 35.91

178

Gambar 4.17 Foto hasil pengujian prototipe alternatif rancangan 1

Data hasil pengujian kedua hingga keenam dapat dilihat pada lampiran B.

4.6.1.2. Analisis Hasil Pengujian Prototipe Alternatif Rancangan 1

Seperti yang telah disebutkan pada subbab 4.4, salah satu dari tujuan

pengujian ini adalah untuk mengetahui efisiensi dari prototipe sistem vapor

recovery ‘Havival’ yang telah dirancang. Efisiensi tersebut dinyatakan sebagai

persentase perbandingan antara volume uap bensin yang di-recovery yaitu volume

69

Page 19: BAB IV PENGEMBANGAN DAN PENGUJIAN …digilib.itb.ac.id/files/disk1/618/jbptitbpp-gdl-erickka...memiliki kinerja paling baik maupun efisiensi yang paling tinggi, selanjutnya akan dilakukan

uap bensin yang tertangkap pada permeat dengan volume bensin yang menguap

keluar dari wadah bensin. Diketahui diameter wadah bensin sebesar 15 cm, maka

volume bensin yang menguap keluar dari wadah bensin dapat dihitung

menggunakan persamaan:

mL

cmxcmx

tDV totalpenguapan

13.477

7.2)15(4

...4

2

2

=

=

Δ=

π

π

(4.13)

Setelah didapatkan volume bensin yang menguap, maka selanjutnya

efisiensi sistem dapat dihitung menggunakan persamaan:

%13.37

%10013.477

178

=

=

=

xmL

mL

VV

SistemEfisiensipenguapan

permeate

(4.14)

Data hasil pengujian kedua hingga keenam dianalisis menggunakan

prosedur perhitungan yang sama. Berikut tabel hasil perhitungan seluruh

pengujian:

Tabel 4.6 Perhitungan Analisis Hasil Pengujian Prototipe Alternatif Rancangan 1

Nomor Temperatur Volume Volume Debit Efisiensi Pengujian Pengujian (0C) Permeat (ml) Penguapan (ml) Penguapan (ml/s) Sistem (%)

1 35.91 178 477.13 0.1590 37.31 2 33.15 160 441.79 0.1227 36.22 3 34.08 121 318.09 0.0884 38.04 4 34.57 63 141.37 0.0785 44.56 5 29.75 105 282.74 0.1346 37.14 6 35.92 144 459.46 0.1276 31.34

Rata - Rata 37.43

70

Page 20: BAB IV PENGEMBANGAN DAN PENGUJIAN …digilib.itb.ac.id/files/disk1/618/jbptitbpp-gdl-erickka...memiliki kinerja paling baik maupun efisiensi yang paling tinggi, selanjutnya akan dilakukan

Gambar 4.18 Grafik temperatur pengujian vs efisiensi sistem prototipe alternatif

rancangan 1

Grafik pada gambar 4.18 menunjukkan hubungan antara temperatur

pengujian terhadap efisiensi sistem. Trendline pada grafik tersebut menunjukkan

bahwa efisiensi sistem menurun seiring dengan kenaikan temperatur operasi.

Maka, dari grafik tersebut dapat ditarik kesimpulan bahwa sistem akan bekerja

lebih baik pada temperatur operasi yang rendah.

Gambar 4.19 Grafik efisiensi sistem vs debit penguapan prototipe alternatif rancangan 1

Grafik pada gambar 4.19 menunjukkan hubungan antara debit penguapan

terhadap efisiensi sistem. Trendline pada grafik tersebut menunjukkan bahwa

71