Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian inidilaksanakan di Laboratorium Keteknikan Pertanian Fakultas PertanianUniversitas Sumatera Utara pada Maret– Agustus 2015.
Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah ampas teh sebagai bahan baku, tepung kanji sebagai perekat,air sebagai campuran bahan perekat. Adapun alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah kuali sebagai tempat untuk sangrai,lumpang dan alu sebagai alat untuk menghaluskan ampas teh yang telah disangrai, baskom sebagai tempatuntuk mengaduk adonan briket arang, gelas ukur sebagai untuk mengukur banyaknya air yang dibutuhkan untuk membuat larutan kanji,kayu pengaduk sebagai alat untuk adonan briket arang campuran merata, timbangan sebagai alat untuk mengukur berat briket arang yang akan dicetak, oven sebagai alat untuk mengeringkan briket arang yang telah di cetak,bombcalorimeter sebagai alat untuk mengukur nilai kalori dari briket yang dihasilkan,label nama sebagai penanda untuk setiap sampel pada setiap perlakuan, alat tulis sebagai alat untuk mencatat hasil yang diperoleh dalam penelitian,sieve shakersebagai alat untuk mengayak teh yang telah dihaluskan
Metode Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan dengan caramelakukan eksperimen dan melakukan pengamatan tentang alat pencetak briket arang bahan baku limbah teh yang sudah ada,kemudian dilakukan perancangan ulang (modifikasi) bentuk dan
pembuatan/perangkaian ulang komponen-komponen alat pencetak briket arang. Setelah itu,dilakukan pengujian alat dan pengamatan parameter.
Komponen Alat
Alat pencetak briket arang dengan bahan baku limbah teh terdiri dari beberapa komponen penting yaitu :
1. Rangka alat
Rangka alat ini berfungsi sebagai penyokong komponen-komponen alat lainnya,yang berbuat dari besi siku. Alat ini mempunyai panjang 60 cm, tinggi 60 cm dan lebar 40 cm.
2. Dongkrak hidrolik
Dongkrak hidrolik adalah sebagai sumber tenaga yang akan menekan / memadatkan bahan yang akan di cetak. Pada alatini digunakan dongkrak hidrolik dengan kapasitas 3 ton.
3. Plat cetakan
Berguna sebagai media meletakkan briket yang akan dicetakdengan alat ini. Bentuk cetakan dibuat bulat, dengan diameter 5cm.
4. Plat besi pengepress
Plat besi penekan ini berguna untuk menekan besi penopang silinder pengepressan agar menekan bahan yang terdapat dalam cetakan, selain itu plat penekan ini juga berfungsi sebagai penahan dudukan dongkrak. Panjang plat ini 40 cm dan lebarnya 10 cm.
5. Plat penahan press
Plat besi penahan press ini berguna untuk menahan pengepressan / pemadatan bahan didalam silinder cetakan. Panjang plat ini 60 cm dan lebarnya 10 cm.
23
6. Pengait plat penahan
Pengait plat penahan ini berguna untuk mengaitkan plat penahan press dengan rangka alat agar tetap kokoh untuk menahan tekanan selama proses pengepressan / pemadatan bahan berlangsung.Adapun gambar dapat dilihat pada lampiran gambar teknik alat di lampiran 14.
7. Rel Penyangga
Rel penyangga ini berfungsi untuk menjaga agar plat pengepressan tetap dalam posisi stabil dan berada dalam jalur pencetakan briket yang tepat. Rel ini terbuat dari batang besi dengan diameter 0,8 cm dan panjang 50 cm.
8. Silinder pengepressan
Silinder pengepressan berfungsi untuk menekan / memadatkan bahan briket yang ada didalam silinder cetakan. Ketika pada posisi idle, silinder pengepressan berada sekitar 1,5 cm sampai 3 cm dibawah posisi silinder cetakan. Hal ini bertujuan agar silinder cetakan capat dibersihkan. Besi silinder adalah besi padat, dengan diameter 4 cm dan tinggi 8 cm.
9. Silinder cetakan
Silinder cetakan adalah tempat pengisian bahan dan pencetakan bahan pembuatan briket.Silinder ini bersatu dengan rangka bagian atas alat demi efisiensi kerja. Ketika sedang berlangsung proses pemadatan / pencetakan, plat penahan pressakan menutup bagian atas silinder cetakan agar dapat menahan beban tekanan dari bawah. Silinder cetakan terbuat dari plat dengan tebal 3 mm yang dibentuk membulat. Diameter nya sebesar 5,6 cm dan tinggi silinder 8 cm.
23
Persiapan Penelitian
Sebelum penelitian ini dilaksanakan,terlebih dahulu dilakukan persiapan untuk penelitian yaitu merancang ulang bentuk dan ukuran alat pencetak briket,mempersiapkan bahan-bahan dan peralatan pendukung lainnya yang akan digunakan dalam penelitian serta menyediakan dongkrak sebagai sumber tenaga yang akan digunakan pada alat pencetak briket ini.
Perancangan ulang
Adapun langkah-langkah dalam memodifikasi alat pencetak briket dengan berbahan baku limbah tehyaitu :
1. Dirancang ulang alat pencetak briket arang dengan bahan baku limbah teh. 2. Digambar serta di tentukan kembali ukuran alat pencetak briket arang dengan
bahan baku limbah teh yang telah diperbaharui.
3. Dipilih dan ditentukan bahan yang akan digunakan untuk memodifikasi alat pencetak briket.
4. Dilakukan pengukuran terhadap bahan-bahan yang akan digunakan sesuai dengan ukuran yang telah di tentukan pada gambar alat.
5. Dipotong bahan sesuai dengan ukuran yang telah ditentukan.
6. Dibubut dan diperhalus plat cetakan sesuai dengan bentuk yang diinginkan. 7. Disatukan silinder cetakan dengan rangka alat bagian atas agar menyatu
dengan rangka utama alat.
8. Dipasang besi penyokong dibawah silinder pengepressan agar membantu kinerja dongkrak untuk menekan / memadatkan bahan.
9. Dipasangkan silinder pengepressan diatas besi penyokong,kemudian disatukan dengan plat besi penekan.
23
10. Dilakukanpemotongan plat besi penekan, dari panjang semula 60 cm menjadi 20 cm.
11. Dilakukan pengelasan untuk menyambung setiap bahan yang telah di rangkai ulang.
12. Digerinda permukaan bekas pengelasan agar tampak lebih halus.
13. Dilakukan pengecatan guna memperpanjang umur pemakaian alat dan menambah daya tarik alat pencetak briket berbahan baku limbah teh.
14. Dipasangkan kembali dongkrak pada plat besi penekan sebagai sumber tenaga untuk menekan bahan.
Persiapan bahan
1. Disiapkan bahan limbah teh sebanyak 340 gram,campurantepung kanjidan air yang telah dimasak sebanyak 60 gram (untuk sekali pencetakan).
2. Dijemur limbah teh dibawah cahaya matahari hingga limbah teh tersebut menjadi kering.
3. Disangrai limbah teh didalam kuali hingga berwarna hitam dan rapuh. 4. Dimasukkan limbah teh yang telah selesai disangrai kedalam lumpang dan
alu.
5. Dihaluskan limbah teh yang ada di dalam lumpang dengan alu hingga halus.
6. Diayak limbah teh yang selesai di tumbuk dengan menggunakan ayakan 7. Dicampurkan limbah teh selesai ayakan kedalam ember dengan tepung
yang sudah dilarutkan dengan air.
8. Diaduk adonan briket yang dihaluskan dengan tepung dan kanji hingga merata.
23
Prosedur Penelitian
1. Ditimbang adonan briket dengan ukuran 100 gram untuk setiap silinder pencetakan.
2. Dimasukkan adonan briket ke dalam cetakan yang tersedia pada alat pencetak briket.
3. Dioperasikan dongkrak dengan menekan tuas dongkrak naik sehingga dongkrak mulai menekan plat cetakan ke atas.
4. Dicatat waktu yang dibutuhkan untuk mencetak briket arang dengan alat pencetak briket.
5. Dihitung kapasitas cetakan yang dihasilkan alat ini per jam, dihitung persentase hasil yang rusak,dilakukan analisis ekonomi dan analisa kelayakan usaha.
6. Diambil hasil briket yang setelah dicetak.
7. Dilakukan pengujian terhadap briket arang yang dihasilkan sebanyak 3 kali.
Parameter yang Diamati Kualitas nilai kalor
Pengukuran nilai kalor dilakukan pada satu perwakilan sampel dari setiap ulangan.Kualitas nilai kalor dapat di ukur dengan menggunakan alat
bombcalorimeter (kal/gr).Cara pengujian nilai kalor pada briket arang adalah
sebagai berikut :
1. Dibersihkan tabung bom kalorimeter.
2. Ditimbang bahan bakar sebanyak 0.20 gram dan diletakan dalam cawan platina.
23
3. Dipasang kawat penyala pada tangkai penyala.
4. Ditempatkan cawan platina pada ujung tangkai penyala. 5. Ditutup tabung dengan kuat.
6. Dimasukkan oksigen dengan takanan 30 bar. 7. Ditempatkan tabung bom dalam kalorimeter. 8. Ditutup kalorimeter dengan penutupnya.
9. Dihidupkan pengaduk air pendingin selama 5 menit. 10. Dicatat temperatur yang tertera pada termometer. 11. Dilakukan penyalaandan dibiarkan selama 5 menit. 12. Dicatat kenaikan suhu pada termometer.
13. Dihitung nilai kalor dengan rumus :
HHV = (T2 – T1 – 0.05 ) x Cv x 0. 239 ... (4) Keterangan :
T1 = Temperatur sebelum pengeboman (0C ) T2 = Temperatur setelah pengeboman (0C ) 1 Joule = 0.239 kal
HHV = Kualitas nilai kalor (kal/g)
Panas jenis bom calorimeter (Cv) = 73529. 6 (joule /gr 0C Kenaikan temperatur kawat penyala = 0.050C
(Atkins, 1999).
Kapasitas efektif alat
Penentuan kapasitas efektif alat dilakukan dengancara menghitung banyaknya jumlah briket arang yang dihasilkandalam tiap satuan waktu (jam).
23
Nilai Keteguhan Tekan
Penentuan nilai keteguhan tekan pada briket ini dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui kekuatan dari briket ini untuk menahan beban yang diberikan (kg/cm2).Prinsip pengujian keteguhan tekan adalah mengukur kekuatan tekan briket dengan memberikan penekanan sampai briket pecah. Penentuan keteguhan tekan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan:
Kt = �
� ... (9)
Keterangan :
Kt = Beban keteguhan tekan (kg/cm2) P = Beban penekanan (kg)
L = Luas Permukaan (cm2) (Wijayanti, 2009).
Analisis Ekonomi Biaya pencetakanbriket
Perhitungan biaya mencetak briket arang dilakukan dengan cara menjumlahkan biaya yang dikeluarkan, yaitu biaya tetap dan biaya tidak tetap, atau lebih dikenal dengan biaya pokok. Hal ini dapat dihitung berdasarkan persamaan (2) pada tinjauan pustaka.
a. Biaya tetap
Biaya tetap adalah beberapa biaya tergabung yang terdiri dari :
1. Biaya penyusutan (metode SingkingFund). Hal ini dapat dihitung berdasarkan persamaan (3) pada tinjauan pustaka.
2. Biaya bunga modal dan asuransi. Hal ini dapat dihitung berdasarkan persamaan (4) pada tinjauan pustaka.
23
3. Biaya pajak
Diperkirakan bahwa biaya pajak adalah 1% pertahun dari nilai awal alat. 4. Biaya gudang/gedung
Biaya gudang atau gedung diperkirakan berkisar antara 0,5 – 1 %, rata-rata diperhitungkan 1 % dari nilai awal (P) pertahun.
(Hidayat dkk, 1999). b. Biaya tidak tetap
Biaya tidak tetap terdiri dari: 1. Biaya listrik (Rp/Kwh)
Menurut Peraturan Menteri Energi Dan Sumber Daya Mineral Republik Indonesia Nomor 31 Tahun 2014 Tentang Tarif Tenaga Listrik Yang Disediakan Oleh Perusahaan Perseroan (Persero) PT. Perusahaan Listrik Negara, dengan batas daya sebesar 450 VA biayanya adalah sebesar Rp. 415/ kWh, sedangkan untuk batas daya sebesar 900 VA adalah sebesar Rp. 605/ kWh.
2. Biaya perbaikan alat. Biaya perbaikan ini dapat dihitung dengan persamaan (5) pada tinjauan pustaka.
3. Biaya Operator
Biaya operator tergantung pada kondisi lokal, dapat diperkirakan dari gaji bulanan atau gaji pertahun dibagi dengan total jam kerjanya.
Break even point
Manfaat perhitungan Break Even Point(BEP) adalah untuk mengetahui batas produksi minimal yang harus dicapai dan dipasarkan agar usaha yang dikelola masih layak untuk dijalankan. Pada kondisi ini incomeyang
23
diperolehhanya cukup untuk menutupi biaya operasional tanpa adanya keuntungan. Untuk menentukan BEP maka dapat dihitung berdasarkan persamaan (6) pada tinjauan pustaka.
Net present value
Identifikasi masalah kelayakan financial dianalisis dengan metode analisis
financial dengan kriteria investasi.Net Present Value (NPV) adalah kriteria yang
digunakan untuk mengukur suatu alat layak atau tidak untuk diusahakan.Hal ini dapat dihitung berdasarkan persamaan (7) pada tinjauan pustaka.
Dengan kriteria :
- NPV > 0, berarti usaha menguntungkan, layak untuk dilaksanakan dan dikembangkan.
- NPV < 0, berarti sampai dengan n tahun investasi proyek tidakmenguntungkan dan tidak layak untuk dilaksanakan serta dikembangkan. - NPV = 0, berarti tambahan manfaat sama dengan tambahan biaya yang
dikeluarkan. Internal rate of return
Untuk mengetahui kemampuan untuk dapat memperoleh kembali investasi yang sudah dikeluarkan dapat dihitung dengan menggunakanInternal rate of
return(IRR).Hal ini dapat dihitung berdasarkan persamaan (8) pada tinjauan
36