Sumber Energi Panas Bumi

Secara garis besar bumi ini terdiri dari tiga lapisan utama (Gambar 2.1), yaitu kulit bumi (crust), selubung bumi (mantle) dan inti bumi (core). Kulit bumi adalah bagian terluar dari bumi. Ketebalan dari kulit bumi bervariasi, tetapi umumnya kulit bumi di bawah suatu daratan (continent) lebih tebal dari yang terdapat di bawah suatu lautan. Di  bawah  suatu  daratan  ketebalan  kulit  bumi  umumnya  sekitar 35  kilometer sedangkan di bawah lautan hanya sekitar 5 kilometer. Batuan yang terdapat pada lapisan ini adalah batuan keras yang mempunyai density sekitar 2.7 – 3 gr/cm³.

Di  bawah  kulit  bumi  terdapat  suatu  lapisan  tebal  yang  disebut  selubung  bumi (mantel) yang diperkirakan mempunyai ketebalan sekitar 2900 km. Bagian teratas dari selubung bumi juga merupakan batuan keras.
Bagian  terdalam dari  bumi  adalah  inti bumi  (core)  yang  mempunyai  ketebalan sekitar 3450 kilometer. Lapisan ini mempunyai temperatur dan tekanan yang sangat tinggi sehingga lapisan ini berupa lelehan yang sangat panas yang diperkirakan mempunyai density sekitar 10.2 – 11.5 gr/cm³. Diperkirakan temperatur pada pusat bumi dapat mencapai sekitar 6000⁰F.
Kulit bumi dan bagian teratas dari selubung bumi kemudian dinamakan litosfir (80 – 200 km). Bagian selubung bumi yang terletak tepat di bawah litosfir merupakan batuan  lunak  tapi  pekat  dan  jauh  lebih  panas.  Bagian  dari  selubung  bumi  ini kemudian dinamakan astenosfer (200 – 300 km). Di bawah lapisan ini, yaitu bagian bawah  dari  selubung  bumi  terdiri  dari  material-material  cair,  pekat  dan  panas, dengan density sekitar 3.3 – 5.7 gr/cm³.
Hasil penyelidikan menunjukkan bahwa   litosfer   sebenarnya   bukan   merupakan permukaan yang utuh, tetapi terdiri dari sejumlah lempeng-lempeng tipis dan kaku (Gambar 2.2).

Lempeng-lempeng tersebut merupakan bentangan batuan setebal 64 – 145 km yang mengapung di atas astenosfer. Lempeng-lempeng ini bergerak secara perlahan-lahan dan menerus. Di beberapa tempat lempeng-lempeng bergerak memisah sementara di beberapa  tempat  lainnya  lempeng-lempeng    saling mendorong  dan  salah    satu diantaranya akan menujam di bawah lempeng lainnya (lihat Gambar 2.3). Karena panas di dalam astenosfere dan panas akibat gesekan, ujung dari lempengan tersebut hancur meleleh dan mempunyai temperatur tinggi (proses magmatisasi).

Adanya  material  panas  pada  kedalaman  beberapa  ribu  kilometer  di  bawah permukaan bumi menyebabkan terjadinya aliran panas dari sumber panas tersebut hingga ke pemukaan. Hal ini menyebabkan tejadinya perubahan temperatur dari bawah hingga ke permukaan, dengan gradien temperatur rata-rata sebesar 30⁰C/km. Di perbatasan antara dua lempeng  (di daerah penujaman) harga laju aliran panas umumnya lebih besar dari harga rata-rata tersebut. Hal ini menyebabkan gradien temperatur di daerah tersebut menjadi lebih besar dari gradien tempetatur rata-rata, sehingga dapat mencapai 70-80⁰C/km, bahkan di suatu tempat di Lanzarote (Canary Island) besarnya gradien temperatur sangat tinggi sekali hingga besarnya tidak lagi dinyatakan dalam ⁰C/km tetapi dalam ⁰C/cm.
Pada dasarnya sistim panas bumi terbentuk sebagai hasil perpindahan panas dari suatu  sumber  panas  ke  sekelilingnya  yang  terjadi  secara  konduksi dan  secara konveksi. Perpindahan panas secara konduksi terjadi melalui batuan,  sedangkan perpindahan panas secara konveksi terjadi karena adanya kontak antara air dengan suatu sumber panas. Perpindahan panas secara konveksi pada dasarnya terjadi karena gaya apung (bouyancy). Air karena gaya gravitasi selalu mempunyai kecenderungan untuk  bergerak  kebawah,  akan  tetapi  apabila  air  tersebut  kontak  dengan  suatu sumber panas maka akan terjadi perpindahan panas sehingga temperatur air menjadi lebih tinggi dan air menjadi lebih ringan. Keadaan ini menyebabkan air yang lebih panas bergerak ke atas dan air yang lebih dingin bergerak turun ke bawah, sehingga terjadi sirkulasi air atau arus konveksi.
Terjadinya sumber energi panasbumi di Indonesia serta karakteristiknya dijelaskan oleh Budihardi  (1998) sebagai berikut. Ada tiga lempengan yang berinteraksi di Indonesia, yaitu lempeng Pasifik,  lempeng India-Australia dan lempeng Eurasia. Tumbukan yang terjadi antara ketiga lempeng tektonik tersebut telah memberikan peranan
yang sangat penting bagi terbentuknya sumber energi panas bumi di Indonesia. Tumbukan antara lempeng India-Australia di sebelah selatan dan lempeng  Eurasia  di  sebelah  utara  mengasilkan  zona  penunjaman (subduksi)  di kedalaman 160 – 210 km di bawah Pulau Jawa-Nusatenggara   dan di kedalaman sekitar 100 km (Rocks et. al, 1982) di bawah Pulau Sumatera. Hal ini menyebabkan proses magmatisasi di bawah Pulau Sumatera lebih dangkal dibandingkan dengan di bawah Pulau Jawa atau Nusatenggara. Karena perbedaan kedalaman jenis magma yang dihasilkannya berbeda. Pada kedalaman yang lebih besar jenis magma yang dihasilkan akan lebih bersifat basa dan lebih cair dengan kandungan gas magmatik yang lebih tinggi sehingga menghasilkan erupsi gunung api yang lebih kuat yang pada akhirnya akan menghasilkan endapan vulkanik yang lebih tebal dan terhampar luas. Oleh karena itu, reservoir panas bumi di Pulau Jawa umumnya lebih dalam dan menempati batuan volkanik, sedangkan reservoir panas bumi di Sumatera terdapat di dalam batuan sedimen dan ditemukan pada kedalaman yang lebih dangkal.

Rotary Valve

Rotary Valve disini berfungsi untuk mengatur jatuhnya material (gabah/bijih jagung/kedelai) kedalam pipa yang selanjutnya ditekan  oleh udara. adapun desain dari rotari valve adalah :

Kegunaan Cyclone Filter Pada Pengolahan Air Kotor

Cyclone filter berfungsi sebagai separator partikulat (fisik) atau prefilter untuk air baku (air banjir) dengan tingkat kontaminan padatan mikro (suspended solid) yang terkandung dalam air keruh.
Cyclone filter dirancang menggunakan bahan stainless steel AISI tipe 304 pada material bodi dan pipapipa kecil (mesh wire) dengan tingkat kehalusan filtrasi granual.
Cyclone filter didesain berbentuk tube atau pipa dengan lubang inlet membentuk sudut tangensial dan lubang outlet berada pada posisi vertikal.
Proses Pengolahan Alat pengolahan air banjir atau kotor menjadi air bersih, terdiri dari komponen cyclone filter, sand filter, sediment filter, ultra filtration, riverse osmosis, dan ultra violet. Tak lupa pompa-pompa dan tangki air bersih.
Efisiensi separator bergantung pada kecepatan aliran (debit) dan densitas partikulat larutan. Prinsip operasi pada filtrasi di dalam air alat cyclone separator berawal dari feed water yang masuk melalui inlet air kotor secara tangensial (berputar).
Teknik itu bertujuan mempercepat aliran air kotor masuk melalui separator. Partikel-partikel yang lebih berat dalam cyclone filter cenderung lebih cepat sampai ke bagian dasar chamber (outlet air kotor) secara gravisional karena adanya gaya sentrifugal.
Partikulat di dalam aliran air kotor yang dapat disaring dalam rancangan alat ini berukuruan sekitar 22-70 mikrometer.
Sistem cyclone pada alat ini dirancang untuk bisa melewatkan air kotor (air banjir) yang masuk, yang sekitar 40 persennya diteruskan untuk diproses menjadi air bersih dan air minum. Sedangkan sisanya—yang tingkat kekeruhannya jauh lebih tinggi— akan dibuang.
Selanjutnya, air dengan konsentrasi suspended solid lebih ringan akan diputar balik ke atas dan dialirkan menuju sand filter.
Filtrasi dalam tahap ini menggunakan media kasar seperti pasir silika, serbuk karbon, dan cation exchange resin. Setelah itu, air disaring kembali menggunakan media halus (sediment filter) sampai ukuran submikron seperti media membran.
Proses pemurnian tersebut kemudian dilanjutkan dengan menggunakan ultrafi ltrasi (UF) berukuran pori 0,001 mikron. Dengan demikian, mampu menghilangkan padatan suspended solid.
“Sampai tahap ultrafikasi ini mampu menghasilkan air bersih, namun belum layak minum, untuk menjamin tingkat kemurnian air yang lebih baik, dilanjutkan dengan proses filtrasi reverse osmosis (RO), yaitu penyaringan hingga 0,0001 mikron.
Sistem RO ini, selain bisa menghilangkan kontaminan padatan mikro, bakteri, dan virus, mampu melakukan filtrasi ion-ion dalam air hingga 99 persen.
Agar lebih higienis, perlu menggunakan sinar ultraviolet sebagai desinfektan untuk menghilangkan kemungkinan masih adanya bakteri dan virus.
“Dari seluruh rangkaian proses filtrasi tersebut, alat ini mampu memproduksi hingga 10 liter per menit atau 600 liter per jam.
Namun, kapasitas tersebut masih bisa ditingkatkan sesuai kebutuhan. Adapun komponen utama untuk meningkatkannya ditentukan variabel tekanan dan desain filter cyclone, sedangkan filter yang lain akan mengikutinya.
Sementara itu, alat tersebut juga membutuhkan perawatan khusus lantaran prinsip dari filtrasi tersebut adalah menahan partikel-partikel tertentu dalam air kotor.
Oleh sebab itu, pada periode tertentu, dilakukan backwash untuk mencegah flogging pada media filtrasi. Dengan kata lain, ketika media filtrasi menahan kotoran, akan menyebabkan aliran air tersumbat. Karenanya, diperlukan pencucian media filtrasi dengan air bersih.
Caranya mudah saja. Cukup mengalirkan air dari arah ber lawanan dengan proses normal. Mulai dari filtrasi ultraviolet, RO, sediment filter, ultra filtration, sediment filter, sand filter, hingga cyclone filter. (sumber LIPI)

Sistem Pendinginan Mesin

Sistem pendinginan dalam mesin kendaraan adalah suatu sistem yang berfungsi untuk menjaga supaya temperatur mesin dalam kondisi yang ideal. Mesin pembakaran dalam (maupun luar) melakukan proses pembakaran untuk menghasilkan energi dan dengan mekanisme mesin dirubah menjadi tenaga gerak. Mesin bukan instrumen dengan efisiensi sempurna, panas hasil pembakaran tidak semuanya terkonversi menjadi energi, sebagian terbuang melalui saluran pembuangan dan sebagian terserap oleh material disekitar ruang bakar. Mesin dengan efisiensi tinggi memiliki kemampuan untuk konversi panas hasil pembakaran menjadi energi yang dirubah menjadi gerakan mekanis, dengan hanya sebagian kecil panas yang terbuang. Mesin selalu dikembangkan untuk mencapai efisiensi tertinggi, tetapi juga mempertimbangkan faktor ekonomis, daya tahan, keselamatan serta ramah lingkungan.
Proses pembakaran yang berlangsung terus menerus dalam mesin mengakibatkan mesin dalam kondisi temperatur yang sangat tinggi. Temperatur sangat tinggi akan mengakibatkan desain mesin menjadi tidak ekonomis, sebagian besar mesin juga berada di lingkungan yang tidak terlalu jauh dengan manusia sehingga menurunkan faktor keamanan. Temperatur yang sangat rendah juga tidak terlalu menguntungkan dalam proses kerja mesin. Sistem pendinginan digunakan agar temperatur mesin terjaga pada batas temperatur kerja yang ideal.
Prinsip pendinginan adalah melepaskan panas mesin ke udara, tipe langsung dilepaskan ke udara disebut pendinginan udara (air cooling), tipe menggunakan fluida sebagai perantara disebut pendinginan air.
1. Pendinginan udara

Silinder mesin dengan sirip pendingin.
Dalam sistem ini, panas mesin langsung dilepaskan ke udara. Mesin dengan sistem pendinginan udara mempunyai desain pada silinder mesin terdapat sirip pendingin. Sirip pendingin ini untuk memperluas bidang singgung antara mesin dengan udara sehingga pelepasan panas bisa berlangsung lebih cepat. Sebagian dilengkapi dengan kipas (kipas eletkris atau mekanis) untuk mengalirkan udara melalui sirip pendingin, sebagian yang lain tanpa menggunakan kipas.
Kelebihan
Tipe ini memiliki kelebihan :

• Desain mesin lebih ringkas.
• Berat mesin secara keseluruhan lebih ringan dibandingkan tipe pendinginan air.
• Mudah perawatannya.
• Tipe ini memiliki kekurangan, harus ada penyesuaian untuk digunakan di daerah dingin atau panas terutama mesin berkapasitas besar.

Tipe ini banyak diaplikasikan pada mesin pesawat, sebagian besar sepeda motor, mobil tipe lama dan sebagian kecil mobil tipe terbaru. Hampir semua mesin dengan kapasitas kecil menggunakan tipe ini, seperti mesin pemotong rumput, mesin genset dibawah 10 Kva, mesin pemotong kayu (chain saw) dan sebagainya.
2. Pendinginan air

Sistem ini menggunakan media air sebagai perantara untuk melepaskan panas ke udara.
Komponen utama
Komponen utama dalam sistem ini adalah :

• Radiator, berfungsi untuk melepaskan panas.
• Saluran berupa pipa (tube) atau selang karet (hose).
• Pompa, berfungsi untuk sirkulasi air dalam sistem.
• Thermostat, berfungsi untuk menutup atau membuka jalur sirkulasi.
• Kipas, berfungsi untuk membantu pelepasan panas pada radiator.

Sistem ini sangat umum dipakai pada mobil, sedangkan sepeda motor jarang menggunakan tipe ini.
Pendingin lain
Oli mesin dalam bak poros engkol, selain berfungsi untuk pelumas bagian dalam mesin juga turut serta dalam proses pendinginan mesin.(wikipedia)