Berdasarkan hasil pengujian pada penelitian pendahuluan dilakukan dengan menggunakan bahan arang sekam dan perekat sebesar 5%. Diperoleh kesimpulan bahwa diperlukan beberapa perubahan desain struktur pada mesin pengempa mekanis tipe kempa ulir hasil modifikasi Endah Mawarti tersebut guna mengoptimalkan kinerjanya. Data hasil pengujian mesin pengempa briket mekanis tipe kempa ulir (screw pressing) dan rancangan modifikasi pada mesin pengempa tersebut disajikan pada Tabel 5.
Tenaga (daya) yang dibutuhkan untuk pengempaan sebesar 351.4766 Watt (Mawarti, 2006). Namun secara pengukuran langsung arus (I) dan tegangan (V) dilakukan, daya yang dibutuhkan sebesar 414.92 Watt. Tenaga ini tidak dapat diperoleh dari motor listrik dengan daya 0.5 HP ( 373 Watt) meskipun pengempaan masih dapat dilakukan. Hal ini akan menyebabkan motor listrik menjadi cepat rusak.
Rancangan perubahan desain (modifikasi desain) pada Tabel 5 tersebut didasarkan pendekatan pada analisis yang telah dilakukan yaitu mencakup analisis fungsional, analisis human engineering (aspek ergonomika), dan analisis kekuatan dan stabilitas mesin sebagaimana diuraikan secara rinci sebagai berikut :
A. ANALISIS FUNGSIONAL
Mesin pengempa briket mekanis tipe kempa ulir setelah dimodifikasi oleh Mawarti (2006) hanya mampu digunakan untuk mengempa bahan briket arang sekam. Karena mesin membutuhkan tenaga pengempaan yang cukup tinggi sedangkan pengempaan yang terjadi didalam die sebesar 3.39 kPa (Mawarti, 2006). Oleh karena itu, mesin pengempa briket mekanis tipe kempa ulir hasil modifikasi harus mampu berfungsi untuk mengempa bahan briket selain dari arang sekam sampai dihasilkan briket dengan spesifikasi sesuai briket arang sekam yang telah ada dipasaran (komersial) serta mampu untuk mengempa briket dengan komoditas biomassa yang lain.
Mesin pengempa briket mekanis hasil modifikasi oleh Mawarti (2006) terdiri dari 11 komponen utama yaitu : hopper, screw housing, ulir (screw), poros
30 utama mesin, poros transmisi, die, bearing, bearing housing, pulli dan sabuk, rangka mesin, rangka motor. Mesin ini bekerja berdasarkan prinsip kerja ekstruder, dimana bahan dimasukan kedalam bagian pengisi (die) dan hal ini terjadi terus menerus sehingga bahan briket yang keluar dari die menjadi padat. Mekanisme penggerak yang digunakan untuk memutar ulir adalah sistem transmisi pulli dan sabuk dengan menggunakan motor listrik sebagai tenaga penggerak.
B. ANALISIS HUMAN ENGINEERING (ASPEK ERGONOMIKA)
Dari hasil pengukuran dan uji performa mesin pengempa briket mekanis tipe kempa ulir (screw pressing), terdapat beberapa bagian yang perlu dilakukan perbaikan terkait dengan keamanan dan kenyamanan selama pengoperasian mesin. Suara berdenting dan goncangan yang dihasilkan oleh mesin pengempa briket hasil modifikasi Mawarti (2006) mungkin tidak begitu berpengaruh pada briket yang dihasilkan. Akan tetapi, hal itu cukup berpengaruh pada operator yang merasa tidak nyaman dengan suara tersebut.
C. ANALISIS KEKUATAN DAN STABILITAS MESIN
Dari segi kekuatan dan stabilitas, mesin pengempa briket mekanis tipe kempa ulir hasil modifikasi Mawarti (2006) ini memiliki beberapa karakteristik, yaitu rangka mesin yang dipakai terbuat dari besi siku 40mm x 40mm x 3 mm dan memiliki kekuatan lentur sebesar 6.865 kg/mm2. Saat penelitian pendahuluan dilaksanakan, rangka mesin masih mengalami goncangan karena sambungan antar bagian rangka mesin kurang kuat.
31 Tabel 5. Data hasil penelitian pendahuluan (sebelum modifikasi) dan rancangan modifikasi mesin pengempa briket
No Komponen Mesin Spesifikasi komponen mesin sebelum dimodifikasi (mm) Berat (kg)
Kinerja Spesifikasi komponen mesin setelah dimodifikasi (mm)
Kinerja yang diharapkan 1 Hopper Bahan = stainless steel
Panjang = 500 Lebar = 500 Tinggi = 500 Sudut kemiringan dinding bawah = 710 Bukaan pintu = 120 x 120
Luasan bagian bawah = 150 x 150
9 Hopper belum bisa mengumpankan bahan briket arang sekam secara optimal kedalam screw housing, sehingga pengumpanan masih perlu bantuan operator dan bahan yang akan masuk kedalam screw housing tidak semua masuk kedalam screw housing karena ada bahan briket yang tercecer keluar.
Bahan = stainless steel Panjang = 500 Lebar = 500 Tinggi = 500 Sudut kemiringan dinding bawah = 710 Bukaan pintu = 120 x 120
Luasan bagian bawah = 150 x 150 *Penahan = 130 x 60 x 120 Penahan yang terdapat didepan bukaan pintu diharapkan dapat memaksimalkan pemasukan bahan briket kedalam screw housing
2 Screw housing Bahan = stainless steel Diameter bagian bawah = 65 Panjang = 150 Lebar = 80 Lubang pemasukan bahan ke die = 60 Lubang pemasukan poros ulir = 25
1 Secara umum, bahan yang masuk kedalam screw housing sudah terdorong oleh ulir. Namun masih ada bahan yang belum terdorong oleh ulir. Hal ini dikarenakan jarak antara ulir dan bagian bawah dari screw housing masih relatif renggang.
Bahan = stainless steel Diameter bagian bawah = 65 Panjang = 150 Lebar = 80 *Lubang pemasukan bahan ke die = 65 *Lubang pemasukan poros ulir = 30 Dengan semakin berkurangnya jarak antara ulir dan bagian bawah dari screw housing, bahan briket akan terdorong oleh ulir seluruhnya kedalam die
32 3 Ulir (screw) Bahan = silinder besi
pejal diameter 25 dan besi ring tebal 2 Panjang = 350 Diameter dalam = 20 Diameter luar = 55 Jarak antar sudu = 60
3 Ulir telah bekerja dengan baik untuk mengempa bahan briket arang sekam. Namun ada suara berdenting ketika dilakukan pengujian.
Bahan = silinder besi pejal diameter 25 mm dan besi ring tebal 2.1 mm Panjang = 350 *Diameter dalam = 21 Diameter luar = 55 Jarak antar sudu = 50
Mampu mengempa bahan briket dari bahan serbuk gergaji dan campuran antara serbuk gergaji dan arang sekam serta menghasilkan briket dengan mutu yang sama dengan standar briket yang ada dipasaran
4 Die Bahan = pipa stainless steel Panjang = 230 Diameter dalam = 58 Diameter luar = 60
2 Selama pengoperasian, die bekerja dengan baik.
Tidak mengalami perubahan
Die dapat bekerja sebagaimana
mestinya
5 Bearing (bantalan)
Bahan = besi cetak Diameter dalam = 25 Diameter luar = 50
1 Bearing (bantalan) bekerja secara optimal selama proses pengempaan
Tidak mengalami perubahan
Bearing dapat bekerja sebagaimana
mestinya 6 Bearing housing Bahan = Stainless steel
Panjang = 610 Lebar = 150
Jari-jari kelengkungan = 70
2 Bearing housing berfungsi untuk melindungi poros dan bearing dari kotoran. Tidak memiliki peranan nyata bagi kinerja mesin
Tidak dipakai lagi Kinerja poros utama dan bearing tidak terlalu terpengaruhi oleh kotoran/debu sekitar mesin
33 7 Poros utama
mesin
Bahan = Silinder besi pejal
Panjang = 880 Diameter = 25
4.5 Poros dapat berfungsi dengan baik. Akan tetapi poros terlalu panjang dan memungkinkan terjadinya
lendutan yang
menyebabkan poros menjadi bengkok dan tidak bekerja secara optimal
Bahan = Silinder besi pejal
*Panjang = 300 Diameter = 25
Tidak terjadi lendutan dan poros dapat bekerja secara optimal
8 Poros transmisi Bahan = Silinder besi pejal
Panjang = 375 Diameter = 19
2 Selama pengoperasian, poros transmisi bekerja dengan baik.
Tidak mengalami perubahan
Poros transmisi telah bekerja sebagaimana mestinya
9 Rangka mesin total
Bahan = Besi siku 40x40x3
Panjang = 850 Lebar = 150 Tinggi = 418
15 Konstruksi rangka mesin kurang berfungsi dengan baik karena penempatan hopper pada sisi bagian kanan mesin hanya ditumpu oleh besi siku ukuran 20x20x1.5 mm
Bahan = Besi siku 40x40x3 *Panjang = 500 *Lebar = 150 *Tinggi = 300 Rangka mesin dimodifikasi mengikuti bagian-bagian mesin yang dimodifikasi agar rangka mesin dapat berfungsi
sebagaimana mestinya 10 Rangka motor Bahan = Besi siku
40x40x3 Panjang = 265 Lebar = 290 Tinggi = 300
1 Rangka motor listrik mampu menopang berat motor listrik
Bahan = Besi siku 40x40x3
*Panjang = 360 *Lebar = 180 *Tinggi = 300
Rangka motor listrik dimodifikasi
mengikuti dimensi motor listrik yang digunakan
11 Sistem transmisi puli dan sabuk
Diameter puli 1 = 63.5 Diameter puli 2 = 203
- Sistem transmisi dapat berfungsi dengan baik
Diameter puli 1 = 63.5 *Diameter puli 2 = 152
Putaran poros yang dihasilkan 150 RPM
34 Diameter puli 3 = 63.5
Diameter puli 4 = 254 Panjang sabuk 1 = 320 Panjang sabuk 2 = 370
putaran poros yang dihasilkan 140 RPM Diameter puli 3 = 63.5 Diameter puli 4 = 254 Panjang sabuk 1 = 320 Panjang sabuk 2 = 370 dan menghasilkan kapasitas pengempaan yang lebih tinggi Keterangan : *Perubahan yang dilakukan
35