i
Analisa Aliran Bahan di Dalam Digester Sampah
Kapasitas 400 ton Tiap Masukan
SKRIPSI
Diajukan Kepada :
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1) Teknik Mesin
Program Strata Satu (S-1) Jurusan Teknik Mesin
LUDSIADI PUTRA
NIM: 201110120311014
PEMBIMBING I : Ir. Achmad Fauzan HS., MT
PEMBIMBING II : Ir. Daryono., MT
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2015
iii
LEMBAR PENGESAHAN SKRIPSI
ANALISA ALIRAN BAHAN DI DALAM DIGESTER SAMPAH
KAPASITAS 400 TON TIAP MASUKAN
Diajukan Kepada :
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1) Teknik Mesin
Program Strata Satu (S-1) Jurusan Teknik Mesin
Oleh:
LUDSADI PUTRA
201110120311014
Diterima dan Disetujui
pada tanggal 31 Oktober 2015
Dosen Pembimbing I
Ir. A. Fauzan HS., MT
Dosen Pembimbing II
Ir. Daryono., MT
Mengetahui,
Ketua Jurusan Teknik Mesin
Universitas Muhammadiyah Malang
Ir. Daryono., MT
iv
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
FAKULTAS TEKNIK
JURUSAN TEKNIK MESIN
Jl. Raya Tlogomas No. 246 Telp. (0341) 464318 – 21 Psw. 127 Fax.
(0341) 460782 Malang 65144
BERITA ACARA
PEMBIMBINGAN TUGAS AKHIR
Nama : Ludsiadi Putra No. Induk : 201110120311014
No. ST. Pemb. TA : E.2/112/FT/UMM/III/2015 ST. Keluar : 11 Maret 2015
Judul : Analisa Aliran Bahan di Dalam Digester Sampah Kapasitas
400 ton Tiap Masukan
Mengetahui,
Malang, 31 Oktober 2015
Dosen Pembimbing I
Ir. A. Fauzan HS., MT
Minggu Kegiatan Tgl.
Konsultasi Uraian Asistensi
TTD
Dosen
1-3
Judul TA &
BAB I
(pendahuluan,
latar belakang,
tujuan)
4-5
BAB II
(Tinjauan
Pustaka)
6-7 BAB III
(Metodologi)
8-10
BAB IV
(perhitungan &
pembahasan)
11-12 (Kesimpulan dan
Seminar)
v
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
FAKULTAS TEKNIK
JURUSAN TEKNIK MESIN
Jl. Raya Tlogomas No. 246 Telp. (0341) 464318 – 21 Psw. 127 Fax.
(0341) 460782 Malang 65144
BERITA ACARA
PEMBIMBINGAN TUGAS AKHIR
Nama : Ludsiadi Putra No. Induk : 201110120311014
No. ST. Pemb. TA : E.2/112/FT/UMM/III/2015 ST. Keluar : 11 Maret 2015
Judul : Analisa Aliran Bahan di Dalam Digester Sampah Kapasitas
400 ton Tiap Masukan
Mengetahui,
Malang, 31 Oktober 2015
Dosen Pembimbing II
Ir. Daryono., MT
Minggu Kegiatan Tgl.
Konsultasi Uraian Asistensi
TTD
Dosen
1-3
Judul TA &
BAB I
(pendahuluan,
latar belakang,
tujuan)
4-5
BAB II
(Tinjauan
Pustaka)
6-7 BAB III
(Metodologi)
8-10
BAB IV
(perhitungan &
pembahasan)
11-12 (Kesimpulan dan
Seminar)
vi
LEMBAR PERNYATAAN
Yang bertanda tangan di bawah :
Nama : Ludsiadi Putra
Nim : 201110120311014
Tempat / Tanggal Lahir : Blitar/ 28 Juli 1993
Jurusan : Teknik Mesin
Fakultas : Teknik
Instansi : Universitas Muhammadiyah Malang
Dengan ini menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa:
1. Tugas Akhir dengan Judul :
“Analisa Aliran Bahan di Dalam Digester Sampah
Kapasitas 400 ton Tiap Masukan“
Adalah hasil karya saya, dan dalam naskah tugas akhir ini tidak terdapat karya
ilmiah yang pernah diajukan oleh orang lain untuk memperoleh gelar akademik
disuatu perguruan tinggi, dan tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis
atau diterbitkan oleh orang lain, baik sebagian atau keseluruhan, kecuali yang secara
tertulis dikutip dalam naskah ini dan disebutkan dalam sumber kutipan dan daftar
pustaka.
2. Apabila ternyata didalam naskah tugas akhir inbi dapat dibuktikan terdapat unsur-
unsur “PLAGIASI”, saya bersedia “TUGAS AKHIR INI DIGUGURKAN” dan
“GELAR AKADEMIK YANG TELAH SAYA PEROLEH DIBATALKAN”,serta
diproses sesuai ketentuan yang berlaku.
Demikian surat pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya untuk digunakan
sebagaimana mestinya.
Malang, 31 Oktober 2015
Hormat,
Ludsiadi Putra
vii
KATA PENGANTAR
Dengan memanjatkan puji dan syukur kehadirat Allah SWT, yang telah
melimpahkan rohmat, taufik dan hidayah-nya pada penyusun sehingga dapat
menyelasaikan Tugas akhir ini.
Didalam penyusun tugas akhir ini sering mengalami kesulitan dan hambatan,
namun berkat bantuan dari semua pihak segala kesulitan itu bisa dihadapi dan teratasi.
Oleh karena itu sangat tepatlah bila penyusun pada kesempatan kali ini untuk
menyampaikan terima kasih atas jasa baik yang selama ini penyusun terima, baik
nasehat, petunjuk serta bimbingan dan saran yang berupa apapun sehingga penyusun
dapat menyelesaikan Tugas akhir ini. Rasa terima kasih ini penyusun sampaikan
kepada :
1. Kedua orang tua saya tercinta Bapak Muklison dan Ibu Wiwik Widayati, terima
kasih atas semua bantuan materi maupun non materi meliputi do’a, jerih payah
keringat serta limpahan kasih sayang dan berbagai hal terbaik yang di berikan.
2. Bapak Ir. Sudarman, MT. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Malang.
3. Bapak Ir. Daryono, MT. Selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Malang sekaligus selaku Dosen Pembimbing II yang
telah memberikan bimbingan serta arahan secara intensif selama penyusunan
skripsi ini dilakukan.
4. Bapak Ir. A. Fauzan HS., MT. selaku Dosen Pembimbing I yang telah memberikan
masukan ide serta saran sehingga terselesaikannya skripsi ini.
5. Ibu Dini Kurniawati, ST., MT yang telah memberikan masukan ide dan saran
selama penyusunan skripsi ini dilakukan.
6. Bapak/Ibu Dosen yang telah bersedia memberikan bantuan berupa bimbingan
teoritis secara langsung maupun tidak langsung.
viii
7. Keluarga malang seduluran teknik mesin khususnya teman-teman teknik mesin A,
teman-teman kos, teman-teman ngumpul di malang dan masih banyak lagi yang
tak mungkin di sebutkan satu persatu yang telah memberi masukan dalam
pengerjaan tugas akhir ini.
8. Seluruh staf dinas DKP dan TPA yang telah memberi izin penelitian tugas akhir
9. Keluarga LSO Mekatronika, yang telah berjuang bersama dan saling bertukar
pikiran selama menyelesaikan tugas akhir ini.
10. Teman special ataupun masalalu yang menjadi nominasi masa depan yang telah
memberi cerita manis maupun pahit, pengorbanan, dukungan, dan semangat.
Dalam penyusunan tugas akhir ini, penyusun menyadari bahwa masih banyak
kekurangan dan kelemahan baik dalam penyusunan data maupun dalam
pembahasannya. Oleh karena itu segala kritik dan saran yang sifatnya membangun
sangat penyusun harapkan demi sempurnanya Tugas akhir ini.
Semoga Allah SWT memberikan balasan kepada semua pihak yang tersebut
diatas dan penyusun berharap semoga Tugas akhir bermanfaat bagi penyusun dan
pembaca.
Malang, 31 Oktober 2015
Hormat,
Ludsiadi Putra
ix
DAFTAR ISI
LEMBAR JUDUL .................................................................................i
POSTER .................................................................................................ii
LEMBAR PENGESAHAN ..................................................................iii
BERITA ACARA BIMBINGAN .........................................................iv
LEMBAR PERNYATAAN ..................................................................v
ABSTRAK .............................................................................................vi
ABSTRACT ...........................................................................................vii
KATA PENGANTAR ...........................................................................viii
DAFTAR ISI ..........................................................................................x
DAFTAR TABEL .................................................................................xiv
DAFTAR GAMBAR .............................................................................xiv
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ......................................................................................1
1.2 Rumusan Masalah ................................................................................2
1.3 Tujuan Penulisan ..................................................................................2
x
1.4 Manfaat Penulisa ...................................................................................2
1.5 Batasan Masalah ...................................................................................5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Definisi Fluida ......................................................................................7
2.2 Viskositas ..............................................................................................7
2.3 Sifat-sifat Fluida....................................................................................11
2.3.1 Densitas (Kerapatan) .................................................................11
2.3.2 Rapat Relatif..............................................................................12
2.3.3 Berat Jenis .................................................................................13
2.3.4 Tekanan Hidrostatis ..................................................................13
2.4 Konsep-konsep Dasar Aliran Fluida ...................................................14
2.5 Klasifikasi Aliran ..................................................................................15
2.5.1 Aliran Laminer Turbulen ..........................................................15
2.5.2 Aliran Sub Kritis dan Super Kritis ............................................16
2.5.3 Aliran Tetap (Steady) dan Tak Tetap (Unsteady) .....................17
2.5.4 Aliran Homogen dan Tidak Homogen ......................................17
2.5.5 Aliran Seragam dan Tak Seragam.............................................17
2.6 Persamaan Dasar ...................................................................................18
2.6.1 Persamaan Kontinuitas..................................................18
2.6.2 Persamaa energi .............................................................19
2.5.3 Persamaan Momentum...................................................20
2.7 Koefisien Kecepatan Aliran ..................................................................21
2.7.1 Head Losses .............................................................................21
xi
2.7.2 Bilangan Reynol .......................................................................22
2.7.3 Kerugian Gesekan ....................................................................22
2.8 Definisi Biogas......................................................................................23
2.9 Sistem Produksi Biogas ........................................................................24
2.10 Jenis-jenis Reaktor Biogas.......................................................27
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Studi Literatur .......................................................................................30
3.2 Pengolahan data ....................................................................................30
3.3 Pemilihan Bentuk Reaktor ....................................................................31
3.4 Pengukuran Data ...................................................................................35
3.4.1 Viskositas Fluida ......................................................................35
3.4.2 Densitas ....................................................................................36
3.5 Perhitungan Sifat-sifat Fluida ...............................................................36
3.6 Analisa aliran Fluida Saluran tertutup ..................................................36
3.6.1 Nilai Reynol .............................................................................36
3.6.2 Laju Aliran dan Gaya-gaya Gesekan Pada Fluida Dinamik ....37
3.7 Prosedur Analisa (Flow Chard) ...........................................................37
BAB IV PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
4.1 Data Teknis ...........................................................................................38
4.2 Pengukuran Data ...................................................................................40
4.2.1 Viskositas ....................................................................................40
xii
4.2.2 Densitas .......................................................................................42
4.3 Perhitungan Sifat Fluida ..........................................................................42
4.3.1 Berat Fluida .................................................................................42
4.3.2 Rapat Relatif................................................................................43
4.3.3 Berat Jenis ..................................................................................43
4.3.4 Tekanan Hidrostatis ....................................................................43
4.3.5 Debit Fluida Tiap Hari Dalam Digester ......................................43
4.4 Perhitungan Aliran Fluida .......................................................................44
4.5 Tabel Hasil Perhitungan ..........................................................................55
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan ...............................................................................56
5.2 Saran ......................................................................................... 57
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................58
LAMPIRAN
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Tabel Perhitungan LV Series Viskometer ..............................10
Tabel 2.2 Tabel Densitas Fluida .............................................................12
Tabel 2.3 Senyawa Biogas Sampah ........................................................23
Tabel 4.1 Tabel Hasil Analisa Aliran Fluida Dalam Digester ................55
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Gaya Hidrostatis ..................................................................13
Gambar 2.2 Sifat Aliran. ........................................................................16
Gambar 2.3 Type Digester Biogas ..........................................................30
Gambar 3.1 LV Series Viskometer .........................................................32
Gambar 3.2 Higrometer ..........................................................................32
Gambar 3.3 Rekomendasi Digester 1 .....................................................33
Gambar 3.4 Rekomendasi Digester 2 .....................................................33
Gambar 3.5 Rekomendasi Digester 3 .....................................................34
Gambar 3.6 Rekomendasi Digester 4 .....................................................34
xiv
Gambar 3.7 Rekomendasi Digester 5 .....................................................35
Gambar 3.8 Rekomendasi Digester 6 .....................................................35
Gambar 4.1 Sekat Aliran Fluida Dalam Digester ...................................54
58
Daftar Pustaka
Ali Altway dkk (2011). Proses Perpindahan, Surabaya: Institut Teknologi Sepuluh
Nopember
Dvorak Stephen W. (2014). Patent, No. US 8,835,155 B2. Biosolids Digester and
Process for Biosolids Production. Chilton, WI (US). DVO licensing. Inc.
Dvorak Stephen W. (2003). Patent No.: US 6,613,562 B2. Method and Apparatus for
Solids Processing. Chilton, WI (US). GHD.Inc
Giancoli C. Douglas. (2001), Physics : Principles with Applications, Jakarta: Erlangga
James P. Welty dkk 2004, Dasar-Dasar Venomena Transport Edisi ke-4, Jakarta:
Erlangga
Bruce R. Munson dkk 2002, Mekanika Fluida Edisi ke-4, Jakarta: Universitas
Indonesia
Henri Yuwono 2012, Kajian resiko Jalur Pipa Gas PT X dari Plant D-S di Sumatra
Selatan, Depok: Universitas Indonesia
Er. R. K Razput 2008, Fluida Mecanics, Jakarta: Erlangga
Frank P. Incropera and David P. Dewitt 2008, Fundamentals of Head and
MassTransfer, Los angels: University of Notre Dame
Young and Freedman 2002, Fisika Universitas, California: Carnegie Mellon
University