ANALISIS KEKUATAN MATERIAL DRUM BIODIGESTER SKALA RUMAH TANGGA DENGAN SISTEM KENDALI TEKANAN

Oleh :
Ahmad Revin Fajri - I0422011 - Fak. Teknik

Tugas akhir ini membahas perancangan biodigester skala rumah tangga dengan sistem kendali tekanan untuk meningkatkan keamanan operasional dan kemudahan penggunaan pada lingkungan rumah tangga. Biodigester dirancang menggunakan drum HDPE sebagai reaktor utama yang dilengkapi sistem kendali tekanan berbasis sensor tekanan dan solenoid valve. Permasalahan utama yang diangkat adalah potensi terjadinya deformasi, kebocoran, dan kegagalan struktur akibat akumulasi tekanan gas selama proses fermentasi anaerob. Oleh karena itu, diperlukan desain yang mampu menjaga tekanan kerja biodigester tetap berada pada kondisi aman.Proses perancangan dilakukan menggunakan pendekatan engineering design process yang meliputi identifikasi kebutuhan pengguna, benchmarking produk sejenis, penyusunan House of Quality (HOQ), pengembangan dan pemilihan konsep, analisis teknik, hingga penyusunan desain rinci. Hasil identifikasi kebutuhan pengguna menunjukkan bahwa aspek keamanan tekanan, kekuatan struktur, kemudahan penggunaan, dan kemudahan perawatan menjadi prioritas utama dalam pengembangan desain. Berdasarkan hasil evaluasi konsep, dipilih konfigurasi biodigester vertikal yang dilengkapi sistem kendali tekanan otomatis. Sistem ini bekerja dengan memantau tekanan gas di dalam drum dan mengalirkan gas ke penampung gas sekunder ketika tekanan mencapai batas operasi yang telah ditentukan.Analisis kekuatan struktur dilakukan secara analitik menggunakan teori bejana tekan berdinding tipis serta secara numerik menggunakan perangkat lunak ANSYS pada tekanan operasi sebesar 8 kPa. Hasil simulasi menunjukkan nilai deformasi maksimum sebesar 2,3377 mm, tegangan ekuivalen maksimum sebesar 6,421 MPa, dan faktor keamanan minimum sebesar 4,4214. Nilai tersebut menunjukkan bahwa tegangan yang terjadi masih berada di bawah kekuatan luluh material HDPE sehingga struktur drum masih aman digunakan pada kondisi operasi yang direncanakan. Selain itu, sistem kendali tekanan yang diterapkan mampu menjaga tekanan biodigester tetap berada pada rentang aman sehingga dapat mengurangi risiko kerusakan struktur dan meningkatkan keselamatan pengguna.Hasil akhir perancangan berupa desain biodigester lengkap yang terdiri atas subsistem reaktor, rangka penopang, sistem distribusi gas, sistem kendali tekanan, serta saluran inlet dan outlet. Tugas akhir ini juga menghasilkan gambar teknik, Bill of Materials (BOM), dokumentasi manufaktur, dan purwarupa sebagai bukti implementasi desain. Secara keseluruhan, hasil perancangan menunjukkan bahwa biodigester skala rumah tangga dengan sistem kendali tekanan yang dikembangkan telah memenuhi tujuan perancangan dari aspek keamanan, kekuatan struktur, kemudahan manufaktur, dan kesiapan implementasi.