BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Seiring dengan pertumbuhan dan perkembangan di Indonesia, kebutuhan energi dan bahan bakar semakin hari semakin meningkat. Pada sisi lain ketersedian bahan bakar yang biasa digunakan yaitu yang berasal dari sumber energi tak terbarukan semakin menipis sehingga jika hal ini terus berlanjut maka dapat terjadi kelangkaan bahan bakar. Untuk mengatasi hal tersebut maka dilakukan pengolahan dan pemanfaatan sumber energi terbarukan agar dapat meminimalkan potensi terjadinya kelangkaan bahan bakar. Adapun beberapa sumber energi terbarukan yang mulai dikembangkan tersebut di antaranya energi matahari, mikrohidro, angin dan biomassa. Biomassa sendiri memiliki cakupan yang luas dan dapat berupa tanaman, pepohonan, rumput, limbah pertanian, limbah hutan dan limbah rumah tangga. Penggunaan biomassa sebagai bahan bakar dapat dilakukan secara langsung dengan cara membakar bahan biomassa tersebut seperti pada kayu bakar.Pada makalah ini diambil studi kasus di Desa Wisata Kasongan, Kabupaten Bantul, Yogyakarta, yang merupakan sentra pengrajin gerabah dengan batasan pengamatan pada tungku yang digunakan untuk membakar gerabah. Untuk pembakaran gerabah masyarakat di desa ini masih menggunakan cara konvensional yaitu dengan menggunakan tungku berbahan bakar kayu. Adapun desain tungku yang digunakan dapat dikatakan sederhana dengan berupa susunan batako yang dibuat menjadi kotak persegi sebagai ruang pembakaran, lubang-lubang di bawah ruang pembakaran untuk meletakkan kayu bakar dan atap di atas ruang pembakaran. Masalah yang ditimbulkan oleh penggunaan tungku ini adalah asap yang mengganggu dan mencemarkan lingkungan sekitar . Selain itu pembakaran juga tidak efisien akibat terdapat ruang kosong antara ruang pembakaran dengan atap yang menyebabkan transfer kalor dari bahan bakar ke ruang pembakaran tidak maksimal. Oleh karena itu perlu dilakukan modifikasi pada tungku pembakaran gerabah ini agar proses pembakaran yang terjadi di dalamnya menjadi lebih efisien dan mengurangi pencemaran lingkungan akibat asap hasil pembakaran. Jika proses pembakaran gerabah dapat dibuat lebih efisien maka untuk jumlah bahan bakar yang sama dapat dihasilkan waktu pembakaran yang lebih cepat dengan tidak mengurang kualitas dari gerabah.1.2 Rumusan MasalahTungku pembakaran yang saat ini digunakan oleh masyarakat Kasongan belum menghasilkan pembakaran yang efisien dan kurang bersih karena asap yang dihasilkan mencemari lingkungan sekitar sehingga yang menjadi rumusan masalah disini adalah bagaimana memodifikasi tungku pembakaran gerabah tersebut agar proses pembakaran yang terjadi menjadi lebih efisien sehingga dapat menekan biaya produksi dan tidak mengurangi kualitas produk gerabah yang dihasilkan.1.3 Tujuan

a. Modifikasi pada tungku yang sudah ada dengan tujuan membuat proses pembakaran yang terjadi di dalam tungku menjadi lebih efisien sehingga dapat menekan biaya produksi.b. Mengurangi pencemaran lingkungan akibat asap yang dihasilkan dari proses pembakaran gerabah menggunakan tungku.

1.4 ManfaatBagi Mahasiswaa. Sebagai upaya untuk menyampaikan gagasan dan mengaplikasikan pengetahuan yang dimiliki untuk kepentingan masyarakat.b. Mampu berpikir kreatif, inovatif dan mandiri dalam berkarya.Bagi Masyarakata. Meningkatkan kesejahteraan ekonomi masyarakat melalui penekanan biaya produksi dengan modifikasi tungku pembakaran gerabah.

BAB IIDASAR TEORI

2.1Tinjauan Pustaka2.1.1PembakaranPembakaran adalah serangkaian reaksi-reaksi kimia eksotermal antara bahan bakar dan oksidan berupa udara yang disertai dengan produksi energi berupa panas dan konversi senyawa kimia. Pelepasan panas dapat mengakibatkan timbulnya cahaya dalam bentuk api. Bahan bakar yang umum digunakan dalam pembakaran adalah senyawa organik, khususnya hidrokarbon dalam fasa gas, cair atau padat. Terdapat bermacam-macam jenis pembakaran yang dapat dijelaskan pada poin-poin berikut ini:1. Complete combustionPada pembakaran sempurna, reaktan akan terbakar dengan oksigen, menghasilkan sejumlah produk yang terbatas. Ketika hidrokarbon yang terbakar dengan oksigen, maka hanya akan dihasilkan gas karbon dioksida dan uap air. Namun kadang kala akan dihasilkan senyawa nitrogen dioksida yang merupakan hasil teroksidasinya senyawa nitrogen di dalam udara. Pembakaran sempurna hampir tidak mungkin tercapai pada kehidupan nyata.2. Incomplete combustionPembakaran tidak sempurna umumnya terjadi ketika tidak tersedianya oksigen dalam jumlah yang cukup untuk membakar bahan bakar sehingga dihasilkannya karbon dioksida dan air. Pembakaran yang tidak sempurna menghasilkan zat-zat seperti karbon dioksida, karbon monoksida, uap air dan karbon. Pembakaran yang tidak sempurna sangat sering terjadi, walaupun tidak diinginkan, karena karbon monoksida merupakan zat yang sangat berbahaya bagi manusia. Kualitas pembakaran dapat ditingkatkan dengan perancangan media pembakaran yang lebih baik dan optimisasi proses.3. Smouldering combustionSmouldering merupakan bentuk pembakaran yang lambat, bertemperatur rendah, dan tidak berapi, yang dipertahankan oleh panas ketika oksigen menyerang permukaan dari bahan bakar pada fasa yang terkondensasi. Pembakaran ini dapat dikategorikan sebagai pembakaran yang tidak sempurna. Contoh pembakaran ini adalah inisiasi kebakaran yang dikarenakan rokok, dan sisa kebakaran hutan yang masih menghasilkan hawa panas.4. Rapid combustionRapid combustion merupakan pembakaran yang melibatkan energi dalam jumlah yang banyak dan menghasilkan pula energi cahaya dalam jumlah yang besar. Jika dihasilkan volume gas yang besar dalam pembakaran ini dapat mengakibatkan peningkatan tekanan yang signifikan, sehingga terjadi ledakan.5. Turbulent combustionPembakaran yang menghasilkan api yang turbulen sangat banyak digunakan untuk aplikasi industri, misalnya mesin berbahan bakar bensin, turbin gas, dll, karena turbulensi membantu proses pencampuran antara bahan bakar dan pengoksida.6. Slow combustionPembakaran yang terjadi pada temperatur yang rendah. Contoh pembakaran ini adalah respirasi seluler.Pembakaran dapat terjadi dengan kecepatan yang sangat tinggi, seperti dalam mesin motor roket. Turbin gas, dan mesin pembakaran internal. Pembakaran juga dapat terjadi dengan kecepatan yang sangat rendah (seperti api pada lilin). Pada pembakaran dengan kecepatan rendah, terjadi siklus umpan balik terjadi di antara fasa gas bahan bakar dan bahan bakar. Pada fasa gas, oksigen di dalam udara mendorong pembakaran bahan bakar fasa gas dan panas akan dilepaskan secara eksoterm. Sebagian dari panas akan digunakan untuk mempertahankan kelangsungan reaksi pembakaran, sedangkan sebagian lainnya dipindahkan kembali kepada fasa terkondensasi. Pada reaksi pembakaran, selalu terjadi serangkaian proses yang berurutan, dimulai dari proses berlangsungnya pembakaran hingga proses reaksi pembakaran berakhir. Proses-proses tersebut selalu sama untuk pembakaran semua jenis bahan bakar. Rangkaian proses tersebut dapat dikategorikan menjadi lima buah proses yang berbeda-beda, yaitu pre-ignition, flaming combustion, smoldering combustion, glowing combustion, dan extinction.Pre-ignition (pra penyalaan) adalah fasa penyerapan panas dalam pembakaran, yang mana panas diberikan kepada bahan bakar yang menyebabkan proses penguapan air dan zat-zat lain, sehingga menghasilkan gas-gas yang dapat mempertahankan keadaan api. Selama fasa pra-penyalaan, temperatur dari sistem bahan bakar dinaikkan dengan metode perpindahan panas secara konduksi, konveksi, radiasi. Panas untuk prapenyalaan (pre-ignition) adalah jumlah panas yang diperlukan untuk menaikkan temperatur bahan bakar menjadi temperatur penyalaan (ignition temperature). Pada fasa ini, akan dihasilkan produk mayoritas berupa uap air yang dihasilkan dari kadar air yang tercampur secara molekuler dengan bahan bakar. Temperatur bahan bakar akan sulit meningkat apabila kadar air ini belum teruapkan. Pada fasa ini, akan terjadi degradasi senyawa organik, yang lebih sering dikenal dengan nama pirolisis. Pirolisis adalah degradasi termal dari bahan-bahan kimia, yang mana ikatan yang mendukung molekul-molekul kompleks diputuskan, sehingga melepaskan molekul-molekul yang berukuran kecil dari material bahan bakar dalam bentuk gas.Flaming combustion adalah fasa pembakaran yang paling efisien, yang menghasilkan paling sedikit jumlah asap per unit bahan bakar yang dikonsumsi. Fasa ini merupakan fasa transisi dari proses pembakaran yang endotermik menjadi proses pembakaran yang eksotermik. Pada umumnya, fasa ini terjadi pada saat temperature mencapai 300C. Energi yang digunakan untuk mempertahankan api dan mempertahankan reaksi berantai dari pembakaran dikenal dengan panas pembakaran. Temperatur yang dicapai di dalam fas ini bervariasi, bergantung pada jenis bahan bakar.Smoldering combustion adalah fasa pembakaran yang paling tidak efisien, dimana pada fasa ini dihasilkan paling banyak jumlah asap per unit bahan bakar yang dikonsumsi. Pada fasa ini, terjadi kekurangan api, dan diasosiasikan dengan kondisi dimana kadar oksigen terbatas, baik dikarenakan deposit jelaga dari bahan bakar (terutama jelaga dengan rasio luas permukaan terhadap volume yang besar). Fasa pembakaran ini terjadi pada temperatur rendah.Glowing combustion adalah fasa pembakaran, dimana hanya bara dari bahan bakat = r yang dapat diamati. Glowing cobustion menandakan proses oksidasi bahan padat hasil pembakaran yang terbentuk pada fasa sebelumnya Fasa pembakaran ini terjadi ketika tidak lagi tersedia energi yang cukup untuk menghasilkan asap pembakaran yang merupakan karakteristik dari fasa pembakaran sebelumnya, sehingga tidak dihasilkan lagi tar atau bahan volatil dari bahan bakar. Produk utama yang dihasilkan dari fasa pembakaran ini adalah gas-gas tak tampak, seperti gas karbon monoksida dan gas karbon dioksida.Extinction merupakan proses pemadaman api ketika reaki pembakaran tidak lagi berlangsung dan segitiga api telah terputus. Perihal mengenai segitiga api akan dijelaskan lebih rinci pada subbab api. Jika diasumsikan pembakaran terjadi pada kondisi yang sempurna, dimana tidak terdapat penambahan atau pengurangan panas, maka temperatur pembakaran adiabatic dapat ditentukan dengan didasarkan pada hukum pertama termodinamika. Pada kasus pembakaran bahan bakar fosil, temperatur pembakaran bergantung pada panas pembakaran, perbandingan stoikiometri udara dan bahan bakar, dan kapasitas panas spesifik dari bahan bakar dan udara. Dalam industri, perbandingan stoikiometri udara dan bahan bakar lebih dikenal dengan istilah persen kelebihan udara (percent of excess air).Bahan bakar yang diinjeksikan kedalam tungku pembakaran membutuhkan sejumlah udara teoretik agar reaksi dapat berjalan dengan sempurna. Kebutuhan udara dapat dihitung secara stoikiometrik meskipun dalam kenyataannya sering terjadi reaksi samping yang dapat menyebabkan adanya panas yang hilang. Biasanya dalam pembakaran udara dipasok lebiah banyak dari kebutuhan stokiometrik sebagai usaha untuk meningkatkan keefisienan proses tetapi komposisi udara yang dipasok juga tidak boleh terlalu tinggi karena dapat menyebabkan pembakaran kurang sempurna bahkan tidak berjalan. Reaksi pembakaran merupakan reaksi kimia dimana berlaku hukum kekekalan massa dan energi. Panas yang timbul selama proses pembakaran akan terbagi menjadi panas yang lain seperti untuk air,gas buang dan sebagian panas yang hilang.Pada keadaan yang normal, kenaikan suhu akan mempercepat penyulutan dan laju penyelesaian pembakaran. Tungku bertemperatur tinggi dapat dioperasikan dalam laju panas masuk yang lebih tinggi daripada tungku bertemperatur rendah dengan ukuran yang sama. Efek pemanasan awal berguna untuk menaikkan suhu pembakaran adiabatik.Pemanasan awal ini juga berfungsi meningkatkan suhu nyata tungku ketika kondisi operasi lainnya telah tertinggal tidak terpakai. Pada alat pembakaran terjadi peristiwa perpindahan panas, yang terjadi bila terdapat perbedaan temperatur antara dua benda atau dua titik.Peristiwa perpindahan panas dapat terjadi melalui tiga mekanisme, yaitu konduksi, konveksi dan radiasi.2.1.2ApiApi sering disebut sebagai zat keempat, karena tidak dapat dikategorikan ke dalam kelompok zat padat, zat cair maupun zat gas. Api disebut memiliki bentuk plasma. Plasma adalah bentuk gas yang mana sebagian dari partikel diionisasi. Seperti halnya gas, plasma tidak memiliki bentuk yang tetap maupun volume yang tetap, kecuali jika dikurung dalam suatu wadah yang tetap.Segitiga api mengilustrasikan hubungan antara tiga elemen dasar yang diperlukan untuk membangkitkan api. Tiga eleman dasar yang dibutuhkan untuk membangkitkan api adalah senyawa oksigen, bahan bakar yang dapat terbakar dan mengandung energi, serta sumber api atau sumber panas. Jika salah satu dari ketiga eleman dasar tersebut telah habis, maka api akan padam, atau reaksi pembakaran tidak dapat dilanjutkan dengan baik. Ketiga elemen dasar yang dapat mebangkitkan api tersebut digambarkan di dalam sebuah segitiga, yang sangat umum dikenal sebagai segitiga api. Berikut ini akan disajikan gambar segitiga api.

Gambar 2.1.1 Segitiga ApiSumber api atau sumber panas, pada awalnya disediakan atau didapatkan dari sumber di luar sistem pembakaran, misalnya dari korek api, kilat ketika hujan, percikan listrik, dan sumber-sumber api lainnya. Panas yang didapatkan dari luar sistem tersebut akan mulai memutuskan ikatan kimia di dalam bahan bakar, yang pada umumnya merupakan senyawa organik.Pemutusan awal ikatan kimia di dalam bahan bakar merupakan reaksi yang eksoterm atau menghasilkan energi panas. Energi panas yang dihasilkan dari pemutusan awal tersebut akan digunakan sebagai energi untuk pemanasan ikatan kimia berikunya di dalam bahan bakar. Api menyala ketika panas yang dihasilkan dari pemutusan ikatan kimia di dalam bahan bakar dapat digunakan seterusnya untuk memutuskan ikatan-ikatan kimia lain di dalam bahan bakar. Oleh karena itu, sumber panas hanya merupakan inisiator terbenuknya api. Setelah proses penyalaan api, sumber panas tidak lagi dibutuhkan, melainkan api dari reaksi pembakaran akan menghasilkan panas yang dapat digunakan oleh manusia untuk menunjang proses-proses yang akan dilakukan.Bahan bakar pada umumnya berupa senyawa organik. Senyawa organic merupakan senyawa yang mengandung unsur-unsur berupa karbon (C), hidrogen (H) dan oksigen (O). Reaksi oksidasi terhadap senyawa organik pada umumnya merupakan reaksi pemutusan rantai ikatan pada senyawa organik. Pemutusan ikatan pada rantai senyawa organik pada umumnya menghasilkan panas. Pada proses pembakaran, oksigen yang berperan sebagai oksidator akan bergabung, mengikat unsur-unsur C dan H yang putus akibat energi panas dari proses pembakaran. Api akan padam jika salah satu dari ketiga elemen dasar tidak lagi tersedia. Prinsip segitiga api ini banyak digunakan sebagai prinsip dasar untuk menyalakan atau memadamkan api.

2.2Landasan Teori2.2.1Bahan BakarBorman (1998), bahan bakar adalah suatu substansi yang ketika dipanaskan akan mengalami reaksi kimia dengan pengoksidasi (oksigen) yang terkandung di dalam udara dan dapat melepaskan panas atau energi. Bahan bakar diklasifikasikan berbentuk gas (gaseous fuel), cair (liquid fuel), padat (solid fuel). Istanto T dan Juwana (2007), Pembakaran adalah reaksi kimia yaitu reaksi oksidasi yang berlangsung sangat cepat disertai dengan pelepasan energi dalam jumlah yang banyak. Syarat terjadinya reaksi pembakaran :1. Bahan bakar (fuel)Adalah zat yang bisa dibakar untuk menghasilkan energi kalor, dimanabahan bakar yang paling banyak adalah yang berjenis hidrokarbon.2. Oksidan (oxidant)Pada prakteknya sebagai oksidan digunakan udara karena sifatnya yang tersedia dimana-mana.3. Temperaturnya lebih besar dari titik nyala (ignition temperature)Titik nyala adalah temperatur minimum yang diperlukan untuk suatu reaksi pembakaran pada suatu tekanan tertentu. Banyak faktor yang mempengaruhi titik nyala; antara lain, tekanan, kecepatan, material katalis, keseragaman campuran bahan bakar-udara dan sumber penyalaan. Titik nyala biasanya menurun dengan naiknya tekanan, dan naik dengan kenaikan kandungan air (moisture content).2.2.2Udara Sebagai Salah Satu Faktor Utama PembakaranMuin (1988), mengemukakan pembakaran yang baik diperlukan lima syarat yaitu :1. Pencampuran reaktan secara murni.2. Suplai udara yang cukup.3. Suhu yang cukup untuk memulai pembakaran.4. Waktu yang cukup untuk kelangsungan pembakaran.5. Kerapatan yang cukup untuk merambatkan nyala api.Hal ini tidak dapat dicapai pada pembakaran yang sebenarnya (aktual) karena itu perlu dicapai pada pembakaran yang sebenarnya (excess air). Pembakaran yang sempurna akan menghasilkan : CO2, air, dan SO2. Pada pembakaran yang tidak sempurna disamping produk pembakaran diatas, pada gas asap akan terdapat sisa bahan bakar, gas CO, hidrosil (OH), aldehid (R-CHO) dan nitrogen, serta senyawa-senyawa oksida nitrat dan oksida nitrogen. Semua produk pembakaran diatas bersifat polusi kecuali H2O dan N2.Reaksi pembakaran bahan bakar merupakan reaksi kimia yang berdasarkan pada hukum kekekalan massa yaitu bahwa jumlah massa setiap elemen adalah sama selama reaksi kimia. Jumlah total massa setiap elemen di ruas kanan (produk) dan ruas kiri (reaktan) pada reaksi kimia harus sama. Nilai kuantitas pada analisa pembakaran untuk mengetahui jumlah udara dan bahan bakar dinyatakan dengan Air-Fuel Ratio (AFR) yaitu perbandingan antara massa udara dengan massa bahan bakar (Chengel, 1998):

Dimana:ma = massa udara (kg)mf = massa bahan bakar (kg)Na = jumlah mol udara (kmol)Na = jumlah mol udara (kmol)Nf = jumlah mol bahan bakar (kmol)Ma = massa molar udara (kg/kmol)Mf = massa molar bahan bakar (kg/kmol)AFR digunakan untuk mengetahui rasio pembakaran udara dengan bahan bakar (minyak residu) pada setiap variasi tekanan udara.Istanto T dan Juwana (2007), Pembakaran stoichiometri adalah pembakaran dimana bahan bakar terbakar sempurna dengan jumlah udara teori, yaitu apabila:1. Tidak ada bahan bakar yang belum terbakar (semua unsur karbon C menjadi karbondioksida CO2 , dan semua unsur hidrogen H menjadi air H2O).2. Tidak ada oksigen di dalam produkPembakaran metana adalah reaksi pembakaran sempurna, karena hasilnya adalah karbon dioksida dan air.

Gambar 2.2.1 Segitiga ApiPenyebab proses pembakaran menjadi tak sempurna, dimana ditandai dengan terbentuknya C, H2, CO, OH atau yang lain dalam produk pembakaran:1. Kekurangan oksigen (O2).2. Kurangnya kualitas campuran.3. Terjadi dissosiasi (peruraian gas produk karena suhu tinggi).Rumus umum untuk pembakaran stoichiometri :

Pada umumnya, persamaan kimia untuk pembakaran hidrokarbon dengan oksigen adalah:

Secara sederhana, reaksi pembakaran hidrokarbon dapat dinyatakan sebagai:

Presentase kelebihan udara (excess-air) adalah perbandingan antara selisih antara perbandingan udara-bahan bakar actual (A/F)actual, dengan perbandingan udara-bahan bakar teoritis (A/F)theory, dengan perbandingan udara-bahan bakar teoritis (A/F)theory.

Dimana nilai excess-air untuk bahan bakar berupa fuel oil (minyak bakar) berkisar antara = 3-15% (Istanto T. dan Juwana W., 2007). Pembakaran yang optimum dapat terjadi ketika jumlah udara yang sesungguhnya harus lebih besar daripada yang dibutuhkan secara teoritis. Analisis kimia gas-gas merupakan metode obyektif yang dapat membantu untuk mengontrol udara yang lebih baik dengan mengukur CO2, atau O2, dalam gas buang menggunakan peralatan pencatat kontinyu atau peralatan Orsat.Pengukuran kandungan gas CO2, dalam gas buang dapat digunakan untuk menghitung udara berlebih (excess-air). Sejumlah tertentu excess-air diperlukan untuk pembakaran sempurna bahan bakar minyak, jika terlalu banyak excess-air mengakibatkan pembakaran yang tidak sempurna. Pencampuran udara dan bahan bakar dipengaruhi oleh jenis aliran udara. Untuk mengetahui jenis aliran udara dipakai suatu bilangan Reynolds. Bilangan Reynolds (Re) adalah bilangan yang dapat digunakan untuk menentukan aliran fluida di dalam pipa (internal flow) adalah (Fox, 1998):

Dimana, = Massa jenis fluida (kg/m3)V = Kecepatan fluida (m/s)D = Diameter pipa (m) = Viskositas fluida (N s/m2)Klasifikasi aliran fluida di dalam pipa untuk aliran laminar Re 2300 dan untuk aliran turbulen Re > 2300. Aliran turbulen membantu pada proses pencampuran antara bahan bakar dan udara sehingga akan dicapai pembakaran yang sempurna. Penambahan excess-air dapat meningkatkan aliran udara turbulen sehingga akan meningkatkan pencampuran udara dan bahan bakar di ruang bakar mengakibatkan pembakaran akan sempurna. Excess-air akan mempengaruhi jumlah gas CO pada gas buang dan kehilangan panas (heat losses) pembakaran serta akan mempengaruhi efisiensi pembakaran.2.2.3TungkuTungku adalah sebuah peralatan yang digunakan untuk mencairkan logam atau untuk memanaskan bahan dan mengubah bentuk (penempaan, penggulungan) atau mengubah sifat logam (perlakuan panas). Idealnya tungku harus memanaskan bahan sebanyak mungkin sampai mencapai suhu yang seragam dengan bahan bakar dan pekerja yang minimal. Hal sangat penting dari operasi tungku yang efisien terletak pada pembakaran bahan bakar yang sempurna dengan udara berlebih yang minimal.

BAB IIIMETODE PENELITIAN

3.1 Lokasi dan Waktu PenelitianPenelitian dilakukan pada 22 Maret 2014. Penelitian dilakukan di Desa Wisata Kasongan, Kabupaten Bantul, Yogyakarta.3.2 Metode Pengumpulan DataMetode pengumpulan data yang kami gunakan adalah:1. Metode studi pustaka. Metode ini digunakan untuk mempelajari teori-teori yang berhubungan dengan Perancangan Tungku Down Draft Kiln dalam Rangka Peningkatan Efisiensi dan Kualitas Hasil Pembakaran Gerabah Desa Wisata Kasongan, Kabupaten Bantul, Yogyakarta. Langkah-langkah yang kami laksanakan meliputi : analisa perancangan sistem dan rekayasa perangkat tungku. Pustaka yang digunakan yaitu berupa buku-buku teks yang berupa tulisan ilmiah, handbook, e-book, buku referensi mata kuliah dan juga tulisan-tulisan bebas seperti tulisan pada suatu forum maya, artikel bebas dari suatu situs, dan tulisan surat kabar baik itu berupa hardcopy maupun berupa softcopy yang berhubungan dengan program yang akan dikembangkan.2. Metode wawancara langsung. Metode ini digunakan untuk mengetahui informasi serta kelebihan dan kekurangan mengenai tungku pembakaran bak terbuka yang digunakan oleh masyarakat Desa Wisata Kasongan, Kabupaten Bantul, Yogyakarta. 3.3 Rancangan Tungku PembakaranSebagai tahap penerapan hasil studi pustaka, tahap selanjutnya adalah perancangan tungku down draft kiln. Pada perancangan ini terdapat komponen utama sebagai berikut :1. Batu bata merahBatu bata merah ini digunakan untuk membuat bentuk tungku disertai cerobong. Disamping itu, batu bata merah juga digunakan untuk membuat alas atau penyangga gerabah. Batu bata merah ini disusun dengan pola dan teknik penyusunan dengan formasi H sebagai berikut:

Gambar 1 Teknik penyusunan batu bata merah untuk tungku Untuk menghitung atau memprediksi jumlah bata merah pada tungku maka perlu ada pola atau perumusan tertentu yaitu: Optimasi juga dapat dengan mengisi pori-pori dinding tungku dengan abu bekas pembakaran gerabah. Abu bahan bakar juga memberikan kalor tambahan selama pembakaran. Pengukuran temperatur di dinding tungku berpengisi abu dapat mencapai 350C saat pembakaran (Murni at al, 2007; Darmanto et al, 2004). Abu juga berfungsi sebagai isolator sehubungan nilai koefisien konduksi relatif rendah.2. Pengukur suhuDalam proses pembakaran gerabah, pengendalian suhu pembakaran perlu diperhatikan agar hasil pembakaran yang diinginkan dapat tercapai. Dalam praktek pembakaran benda gerabah, yang perlu diketahui adalah jenis tanah liat/komposisi tanah liat, jenis glasir, dan suhu yang akan dicapai. Suatu jenis tanah liat atau komposisi glasir yang telah dibakukan biasanya sudah ditentukan suhu bakarnya. Untuk mengukur suhu bakar dapat digunakan thermocouple, pyrometer dan pyrometric cone (pancang). Sebetulnya, thermocouple pyrometer merupakan satu kesatuan alat pengukur suhu,yang biasa disebut dengan pyrometer.

Gambar 2 Penampang thermocouple pada dinding tungku.Rancangan tungku ini sendiri adalah sebagai berikut:1. Mempunyai tungku dengan panjang dan lebar 2 meter serta tinggi 3 meter.2. Mempunyai cerobong dengan panjang dan lebar 0.5 meter serta tinggi 3.5 meter.Adapun skema perancangan tungku tersebut adalah sebagai berikut:

Gambar 3 Rancangan tungku (tampak depan)

Gambar 4 Sirkulasi api tungku (tampak depan)

Gambar 5 Bagian-bagian dan sirkulasi api (tampak samping)3.4 PROSEDUR KERJA TUNGKU PEMBAKARANProsedur kerja tungku pembakaran gerabah dengan tungku down drift kiln adalah sebagai berikut:1. Menyusun kayu bakar pada lubang pengapian dan lakukan pemanasan pada cerobong asap dengan menggunakan kayu bakar selama kurang lebih 30- 60 menit, setelah selesai tutup lubang cerobonq dengan bata tahan api.2. Nyalakan api pada bagian lubang api utama dengan cara melakukan pemanasan pada mulut lubang api kemudian nyalakan kayu bakar sehingga api menyala di luar. Pemanasan ini berlangsung 1-2 jam, kemudian dorong bara-bara api masuk ke dalam kantong api.3. Lakukan pembakaran benda dengan menambahkan potongan-potongan kayu lunak yang mudah terbakar pada lubang api. Pembakaran berlangsung terus menerus selama 3-4 jam. Panas yang berkembang di dalam tungku api dibesarkan dengan memberi kayu bakar terus menerus. Besarkan api dengan cara mendorong bara-bara api masuk ke dalam kantong api agar panas api di dalam ruang bakar meningkat. Tambahkan dengan kayu-kayu lunak yang lebih kecil untuk memudahkan menjadi api secara cepat dan suhu pada tungku pembakaran mecapai suhu yang diinginkan.4. Kecilkan api apabila sudah mencapai suhu yang diinginkan dan pancang sudah melengkung berarti pembakaran telah mencapai titik matang yang diinginkan kemudian matikan bara-bara api pada lubang api.5. Tutup lubang pembakaran denqan bata tahan api dan tutup pula skep atau damper untuk mempertahankan panas pada ruang6. Pembongkaran dapat dilakukan setelah didinginkan minimal sama dengan waktu pembakaran dan lakukan dengan membuka pintu secara hati-hati karena selama 1-2 hari api masih panas. Bongkar benda-benda gerabah tersebut dengan menggunakan sarung tangan asbes.

BAB IVPEMBAHASANApi terjadi karena tiga unsur yaitu ada panas, udara, dan bahan. Jika udara kurang atau tidak ada maka nyala api menjadi tidak maksimal atau bahkan mati, tetapi jika udaranya terlalu banyak, maka api akan cepat melahap bahan dan setelah bahan habis akan mati. Oleh karena itu yang dibutuhkan adalah suhu panas untuk membakar karena nyala api besar belum tentu melahirkan suhu panas yang besar di dalam ruang bakar. Hal ini disebabkan karena suhu panas juga dipengaruhi tarikan udara.Berikut ini pembahasan mengenai perlunya modifikasi pada tungku pembakaran gerabah yang digunakan oleh masyarakat Kasongan yang tergolong sebagai tungku up draft kiln (nyala api naik) .Tungku up draft kiln:

Tampak samping

Tampak depanTungku pembakaran gerabah yang ada sekarang di Kasongan adalah up draft kiln yaitu sistem api naik. Pada tungku jenis ini panas dari ruang bakar mengalir ke ruang pemanasan/pembakaran di atasnya dan memanaskan gerabah-gerabah yang ada kemudian keluar melalui bagian atas. Penggunaan bahan bakar tungku jenis ini relatif tinggi dan perbedaan suhu antara bagian bawah dan atasnya cukup besar sehingga dapat mempengaruhi hasilnya. Adapun yang termasuk jenis ini ialah tungku ladang dan tungku bak. Bentuk tungku api naik ada yang persegi dan ada yang bulat.Ciri-ciri tungku up draft kiln (api naik) adalah:1. Pemakaian bahan bakar agak boros,2. Suhu pembakaran relatif rendah (di bawah 1000oC),3. Perbedaan suhu bagian atas dan bawah dan tengah cukup besar4. Cara pengoperasiannya mudah,5. Biaya konstruksi dan pemeliharaan lebih mudah dan murah.Kekurangan up draft kiln adalah :1. Tarikan oksida ke luar tungku (tarikan udara) yang sangat berlebih2. Dalam teknis terkecil, suhu panas belum sempat bertahan (membakar gerabah) didalam ruang pemanasan/pembakaran, suhu panas sudah harus ditarik keluar dari ruang bakar.3. Untuk memacu temperatur ruang bakar dibutuhkan bahan bakar yang berlebih (boros bahan bakar)4. Karena tarikan oksida sangat berlebih, dan suhu panas belum sempat bertahan dalam ruang bakar maka yg terjadi adalah tidak terjadi pemerataan panas didalam ruang bakar. Sebab itulah, dalam tungku sistim api naik (up draft kiln) sebagaimana yang ada sekarang, terjadi perbedaan suhu antara bagian bawah, tengah dan atas cukup besar, sehingga dapat mempengaruhi kualitas hasilnya.5. Kerusakan cukup besar. Pengrajin gerabah bisa rugi, dan bahkan besar, kecuali memaksakan harga gerabah dinaikkan oleh mekanisme pasar.Rancangan tungku down draft kiln :

Tampak depan

Tampak depan

Tampak sampingPanas yang dihasilkan dari ruang bakar akan mengalir ke atas karena ada jembatan api (bag wall), menyentuh atap tungku pada ruang pembakaran dan berbalik ke bawah untuk memanasi gerabah, kemudian mengalir ke saluran di bawah lantai tungku (kanal) dan keluar melalui cerobong. Dengan menggunakan jenis tungku ini akan dihasilkan suhu ruang pembakaran yang lebih merata dan dapat mencapai suhu ruang pembakaran yang lebih merata dan dapat mencapai suhu yang lebih tinggi 14000C. Pada tungku jenis ini juga dilengkapi dengan damper (skep) yang ditempatkan pada saluran (kanal) antara tungku dan cerobong. Yangtermasuk jenis ini adalah tungku catenary. Bentuk dari tungku down draft ini ada yang persegi dan ada pula yang bulat.Tungku pembakaran gerabah down draft kiln sistem api berbalik, diadopsi dari tungku pembakaran gerabah dengan alasan sebagai berikut :1. Filosofi pembakaran keramik harus dipakai untuk membakar gerabah, satu gerabahpun (kalau bisa) tidak boleh rusak. Produksi keramik sangat rumit, detail dan menghindari kerusakan skecil apapun, untuk menghadirkan nilai estetetis, ekonomis, dan keuntungan yang seharusnya bisa diperoleh dari pekerjaan yang sudah dilakukan.2. Suhu di ruang bakar merata, karena suhu tidak panas tidak segera ketarik keluar oleh udara3. Suhu bakar maksimal sesuai pemakaian bahan bakar, tidak berlebihan bahan bakar, tidak membuat tenaga kerja cepat capek,4. Kualitas gerabah maksimal baik yang berada di lapisan bakar bawah, tengah maupun atasKelebihan tungku down draft klin :1. Kerusakan akan sangat berkurang;2. Karena semua lapisan pembakaran sama suhu bakarnya, akan meningkatkan kualitas gerabah.3. Terjadi efisiensi (penghematan) ongkos produksi, karena pemakaian bahan bakar yang tidak boros lagi.

BAB VKESIMPULANKesimpulan1. Tungku down draft kiln lebih efisien karena pemanasan yang dihasilkan lebih merata, lebih hemat bahan bakar dan dapat menekan biaya produksi.2. Tungku down draft kiln tidak merusak lingkungan karena proses pembakarannya mendekati sempurna.DAFTAR PUSTAKAhttp://akademik.che.itb.ac.id/labtek/wp-content/uploads/2010/08/modul-pembakaran.pdfhttp://eprints.uns.ac.id/3317/1/142641208201012371.pdfhttp://bse.kemdiknas.go.id/buku/20080817202426/pdf/05_bab_12.pdf