Hasil modifikasi mesin pengempa briket mekanis tipe kempa ulir (screw pressing) dapat dilihat pada Gambar 24. Kapasitas pengempaan briket dengan mesin pengempa briket ini sebesar 25.08 kg/jam untuk bahan briket campuran serbuk gergaji (30%) dan arang sekam (70%) dengan tingkat keberhasilan mesin sebesar 98.25%. Sedangkan kapasitas pengempaan untuk bahan briket dari arang sekam sebesar 34.20 kg/jam dengan tingkat keberhasilan mesin sebesar 97.95%. Tenaga yang dibutuhkan untuk pengempaan sebesar 3.87 kPa. Kebutuhan daya pengempaan sebesar 17.1486 Watt.jam/kg untuk bahan briket campuran serbuk gergaji dan arang sekam sedangkan kebutuhan daya pengempaan untuk bahan briket dari arang sekam sebesar 12.5806 Watt.jam/kg. Lama (waktu) yang diperlukan untuk menghasilkan briket pada saat pertama kali bahan briket akan dikempa adalah 102 detik untuk bahan campuran serbuk gergaji dan arang sekam sedangkan untuk briket dari arang sekam adalah 75 detik. Komponen mesin pengempa briket hasil modifikasi ini terdiri dari hopper, ulir (screw), screw housing, die, poros utama mesin (mainshaft), poros transmisi, rangka mesin, rangka motor listrik, bearing, serta transmisi puli dan sabuk.
(a) (b)
Gambar 24. Mesin pengempa briket mekanis tipe kempa ulir sebelum dimodifikasi (a) dan setelah dimodifikasi (b)
51 A. KINERJA KOMPONEN MESIN PENGEMPA BRIKET MEKANIS TIPE
KEMPA ULIR (SCREW PRESSING)
Komponen mesin pengempa briket mekanis tipe kempa ulir berasal dari komponen mesin pengempa briket mekanis hasil modifikasi Mawarti (2006). Komponen yang ditambahkan dalam bentuk bahan baku dan bahan jadi. Komponen hasil modifikasi mesin pengempa briket mekanis tipe kempa ulir adalah rangka mesin utama, hopper, dan poros utama mesin. Komponen yang berasal dari bahan baku ditambahkan menjadi komponen penunjang adalah screw housing, rangka motor listrik, poros transmisi daya, dan ulir. Sedangkan komponen mesin yang ditambahkan dalam bentuk bahan jadi yaitu pillow block, dan transmisi daya pulli sabuk.
1. Hopper
Hopper rancangan Mawarti mempunyai kapasitas sebesar 23.258 kg dengan kerapatan briket yang diisikan sebesar 0.401 gram/cm3. Hopper memiliki kemiringan dinding bawah sebesar 470 dan terdapat bukaan pintu tempat pengumpanan bahan briket ke screw housing. Hopper tidak mengalami modifikas karena secara umum bahan briket dapat terumpan dengan baik kedalam screw housing meskipun masih perlu bantuan operator. Akan tetapi karena bukaan pintu hopper terlalu besar, maka perlu dibuat penahan didepannya agar bahan briket yang diumpankan kedalam screw housing tidak tercecer keluar dari screw housing. Penahan tersebut terbuat dari seng yang dibuat menyerupai persegi panjang dengan kuping dibagian bawahnya untuk mengencangkan penahan tersebut baik dengan mesin maupun dengan hopper. Ketika dilakukan pengujian, hopper ini memiliki kinerja yang lebih baik daripada hopper sebelumnya (mampu mengoptimalkan pengumpanan bahan briket ke dalam screw housing dengan baik, meskipun masih membutuhkan bantuan operator). Dengan bahan briket campuran serbuk gergaji (30%) dan arang sekam (70%) dan kerapatan briket sebesar 0.541, maka hopper memiliki kapasitas sebesar 31.378 kg (Lampiran 3).
Pada saat semua bahan dimasukan ke dalam hopper, bahan briket mengalami penekanan dari bahan briket yang ada diatasnya sehingga bahan briket terpadatkan di dalam hopper di samping juga karena bahan briket yang terlalu ringan. Untuk menghindari hal itu, maka bahan yang dimasukan kedalam hopper
52 harus sesegera mungkin diumpankan kedalam screw housing karena juga pada bahan briket tersebut terdapat bahan perekat. Bantuan operator dibutuhkan apabila terjadi pemadatan didalam hopper yaitu dengan cara mendorong bahan briket masuk kedalam screw housing dengan menggunakan koas atau kayu. Hopper hasil modifikasi pada mesin pengempa briket ini disajikan dalam Gambar 25.
Gambar 25. Hopper 2. Poros utama mesin (mainshaft)
Poros utama mesin ini berfungsi untuk menyalurkan daya pengempaan dari transmisi daya pulli dan sabuk menuju ke ulir (screw). Modifikasi pada poros yaitu panjang poros yang sebelumnya sebesar 880 mm menjadi 300 mm. hal ini untuk mengurangi lendutan yang terjadi pada poros, sehingga poros dapat bekerja dengan maksimal. Poros mesin pengempa ini dapat dilihat pada Gambar 26.
53 3. Screw housing
Screw housing memiliki ruang bagi screw untuk mendorong bahan briket masuk kedalam die untuk kemudian dikempa oleh ulir dan kemudian dihasilkan keluaran berupa briket. Screw housing dimodifikasi dengan mengurangi jarak antara ulir dengan sisi bagian bawah screw housing. Selama pengujian, screw housing ini berfungsi sebagaimana mestinya. Seluruh bahan briket dapat terkempa ke dalam die dengan baik walaupun masih ada bahan briket yang tidak terdorong secara maksimal pada bagian pinggir screw housing. Akan tetapi saat pengujian, pemasukan bahan briket kedalam screw housing ini masih perlu dibantu dengan cara manual karena terjadi pemadatan bahan briket didalam hopper.
Gambar 27. Screw housing 4. Ulir (screw)
Ulir memiliki peran besar dalam membawa bahan briket dari screw housing menuju die dan kemudian memampatkan bahan briket tersebut di dalam die dan akhirnya mengeluarkannya dalam bentuk briket padat. Ulir pada mesin pengempa ini mengalami modifikasi yaitu dengan menambah jumlah sudu pada ulir dan menambah diameter dalam ulir. Ulir hasil modifikasi ini memiliki sudut ulir 47.70, tebal sudu ulir 2.2 mm, jarak antar sudu ulir sebesar 50 mm, dimeter dalam ulir sebesar 21 mm dan diameter luar ulir sebesar 55 mm.
54 Pada proses pengujian, ulir dapat bekerja dengan baik. Namun, pada saat mengempa bahan briket dari serbuk gergaji, ulir bekerja terlalu berat karena gesekan antara bahan kempa dengan die relatif besar. Bahkan ulir sempat tidak berputar karena terjadi slip pada pulli ke tiga. Ulir pada mesin pengempa ini dapat dilihat pada Gambar 28.
Gambar 28. Ulir (screw) 5. Die
Die berfungsi sebagai tempat keluarnya briket yang dihasilkan memegang peranan penting terhadap dimensi briket yang dihasilkan. Die yang dipakai berbahan stainless steel yang memiliki ukuran panjang sebesar 210 mm dan koefisien gesekan dapat didekati sebesar 0.9. Kapasitas pengempaan untuk bahan arang sekam dengan kadar perekat 5% sebesar 34.20 kg briket/ jam dan kapasitas pengempaan untuk bahan campuran antara serbuk gergaji (30%) dan arang sekam (70%) dengan kadar perekat 5% sebesar 25.09 kg briket/ jam.
Sedangkan untuk bahan serbuk gergaji, tidak dihasilkan briket karena serbuk gergaji mempunyai sifat higroskopis sehingga perekat yang dicampurkan terserap oleh serbuk gergaji tersebut. Fungsi perekat seharusnya untuk memberi lapisan tipis pada permukaan bahan sehingga ketika bahan dikempa bahan tersebut merekat satu sama lain. Kemudian percobaan dilakukan dengan menggunakan elemen pemanas yang dililitkan pada die yang berfungsi untuk membuat serbuk gergaji bersifat seperti arang. Akan tetapi, tetap saja tidak berhasil membuat serbuk gergaji menjadi briket karena panas yang dihasilkan masih kurang untuk proses pengarangan serbuk gergaji. Panas yang terukur sebesar 400 0C sedangkan untuk proses pengarangan serbuk gergaji dibutuhkan panas sampai 1000 0C. Die berbahan stainless steel dapat dilihat pada Gambar 29.
55 Gambar 29. Die (barrel)
6. Poros transmisi daya
Poros transmisi daya digunakan unutk menyalurkan daya dari system transmisi pulli sabuk I yang memiliki kecepatan putar 1440 RPM menuju system transmisi pulli sabuk II yang memiliki kecepatan putar sebesar 150 RPM. Selama pengujian, poros transmisi daya ini dapat berfungsi dengan baik. Poros transmisi dapat dilihat pada Gambar 30.
Gambar 30. Poros transmisi 7. Pillow block
Pillow block yang digunakan dalam mesin pengempa briket ini ada dua jenis, yaitu pillow block NKN tipe 205-16 berdiameter 25 mm dan pillow block VCP tipe 204-12 berdiameter 19 mm. kedua jenis pillow block ini memiliki fungsi yang sama yaitu menahan poros (baik poros utama mesin maupun poros transmisi daya ) agar dapat berputar dengan baik. Selama pengujian, kedua jenis pillow block ini dapat berfungsi dengan baik, akan tetapi perlu diberi pelumasan secara kontinyu agar kerja pillow block semakin baik. Pillow block disajikan pada Gambar 31.
56 Gambar 31. Pillow Block
8. Pulli dan sabuk
Pulli dan sabuk dipakai untuk mentransmisikan daya dan untuk menurunkan kecepatan putar poros motor listrik. Penurunan kecepatan putar poros motor listrik dilakukan dalam dua tahap, yaitu dari 1440 RPM menjadi 150 RPM. Pada saat pengujian, sistem transmisi pulli dan sabuk ini berfungsi dengan baik. Jenis pulli dan sabuk yang digunakan serta penempatannya disajikan dalam tabel 7, sedangkan pulli dan sabuk serta sistem transmisinya disajikan pada Gambar 32.
a) Pulli b) Sabuk pada sistem transmsi Gambar 32. Pulli dan sabuk
57 Tabel 7. Jenis pulli dan sabuk yang digunakan dalam modifikasi mesin
No Jenis dan diameter pulli Tempat pemasangan Putaran (RPM)
Jenis dan panjang sabuk penghubung 1 Pulli I tipe A2.5 inch Poros motor listrik 1440 V-Belt A 32 inchi 2 Pulli II tipe A 6 inch Poros konversi daya 600 3 Pulli III tipe A
2.5 inchi Poros konversi daya 600 V-Belt 38 inchi 4 Pulli IV tipe A 10 inchi Poros utama mesin (berhubungan langsung dengan ulir) 150 9. Motor listrik
Daya yang dibutuhkan untuk mengempa bahan briket sebesar 500.1755 Watt (Lampiran 4), namun ketika dilakukan pengukuran tegangan dan arus listrik secara langsung didapatkan besarnya daya pengempaan rata-rata sebesar 533.2 Watt, daya ini dapat dipenuhi oleh motor listrik sebesar 750 Watt. Selama pengujian dilakukan, motor listrik mampu memberikan daya secara maksimal. Spesifikasi motor listrik yang digunakan pada penelitian ini disajikan dalam Lampiran 6. Motor listrik disajikan pada Gambar 33.
58 10. Rangka mesin utama dan rangka motor listrik
Rangka mesin digunakan untuk menopang seluruh berat mesin utama, sedangkan rangka motor listrik digunakan untuk menopang berat motor listrik. Rangka mesin utama merupakan hasil modifikasi dari rangka mesin pengempa briket mekanis tipe kempa ulir hasil rancangan Mawarti (2006). Rangka mesin dibuat dari bahan besi siku dan memiliki kekuatan lentur sebesar 6.865 kg/mm2, hasil ini lebih kecil dari kekuatan lentur yang diijinkan sehingga konstruksi rangka mesin ini secara umum dapat diterima.
Rangka motor listrik dibuat dalam kondisi terpisah dengan rangka mesin utama dan dimaksudkan untuk memanfaatkan ruang kosong disamping mesin sehingga mesin secara keseluruhan memiliki dimensi yang lebih kompak. Pada saat pengujian, rangka motor ini mampu menopang berat motor listrik dan getaran yang ditimbulkan oleh motor listrik. Secara lebih jelas, rangka mesin utama dan rangka motor listrik disajikan dalam Gambar 34.
a) b)
Gambar 34. Rangka mesin (a) dan rangka motor listrik (b) B. KEBUTUHAN TENAGA PENGEMPAAN
Pengempaan bahan briket dilakukan dengan menggunakan daya yang berasal dari motor listrik. Beberapa pertimbangan yang mendasari pemakaian motor listrik sebagai sumber daya pengempaan adalah karena daya yang diberikan oleh motor listrik bisa bervariasi, bersih, tidak memerlukan transmisi yang rumit
59 dan menghasilkan putaran motor yang relative stabil serta mudah dalam pengoperasiannya.
Dari penelitian yang dilakukan, Mawarti (2006) menyebutkan bahwa mesin pengempa briket mekanis tipe kempa ulir hasil modifikasinya membutuhkan daya pengempaan 414.92 Watt. Daya sebesar ini tidak dapat dipenuhi oleh motor listrik dengan daya 373 Watt. Oleh karena itu, motor listrik diganti dengan daya 750 Watt agar mesin pengempa dapat bekerja secara maksimal.
Dari hasil perhitungan, besarnya daya yang dibutuhkan adalah sebesar 500.541 Watt (Lampiran 4), sedangkan setelah dilakukan pengukuran secara langsung pada arus dan tegangan saat pengempaan, didapatkan daya yang sebenarnya bekerja pada motor listrik adalah sebesar 533.2 Watt. Berdasarkan data tersebut dapat disimpulkan bahwa motor listrik bekerja dibawah daya maksimalnya, sehingga motor listrik tersebut dapat digunakan pada mesin pengempa briket mekanis hasil modifikasi.
C. PENGUJIAN PENGOPERASIAN MESIN 1. Kapasitas Mesin
Kapasitas mesin diukur berdasarkan lama pengempaan (detik) untuk mengempa bahan briket sebanyak 1 kg. Pengujian dilakukan sebanyak 3 kali ulangan dengan terlebih dahulu menentukan waktu (detik) awal yang diperlukan bahan untuk menghasilkan briket.
60 Tabel 8. Hasil uji kinerja mesin pengempa briket mekanis hasil modifikasi
Parameter Ulangan* Ulangan**
I II III I II III
Kadar perekat (%) 5 5 5 5 5 5
Lama/waktu pengempaan (detik)
144 137 150 105 109 102
Jumlah briket hancur (gram)
17 18 20 22 19 21
Berat briket setelah dikeringkan selama 3x24 jam (gram) 504.47 557.88 516.54 502.69 527.77 510.44 Kapasitas mesin (kg briket basah/jam) 25.00 26.28 24.00 34.28 33.03 35.29 Kapasitas mesin (kg briket kering/jam) 12.17 11.35 11.35 16.66 15.26 16.89 Waktu awal bahan
menjadi briket (detik)
102 75
Keterangan: * Pengujian dengan menggunakan bahan campuran antara serbuk gergaji (30%) dan arang sekam (70%).
** Pengujian dengan menggunakan bahan arang sekam
Dari data pada Tabel 8 didapatkan kapasitas mesin rata-rata untuk bahan campuran serbuk gergaji (30%) dan arang sekam (70%) sebesar 25.09 kg briket basah/jam dan 11.62 kg briket kering/jam. Sedangkan besarnya kapasitas untuk bahan arang sekam sebesar 34.20 kg briket basah/ jam dan 16.27 kg briket kering/jam. Besarnya kapasitas mesin ini lebih tinggi dibandingkan kapasitas mesin pengempa briket hasil modifikasi Mawarti (2006) sebesar 32.93 kg briket basah/ jam, sehingga dapat dikatakan bahwa mesin ini memiliki kemampuan produksi briket arang sekam yang lebih baik. Sedangkan untuk bahan serbuk gergaji tidak dihasilkan briket, karena bahan tersebut harus dikempa dengan daya yang lebih tinggi dan menggunakan perlakuan panas yang sesuai dengan karakteristik bahan serbuk gergaji.
2. Tingkat Keberhasilan Mesin
Tingkat keberhasilan mesin pengempa briket ini dihitung berdasarkan banyaknya briket hancur yang dihasilkan selama pengempaan. Nilai ini dihitung dengan cara mengurangkan perbandingan briket hancur dan briket total yang dihasilkan dengan 100%. Briket dikatakan berhasil apabila bentuknya silinder dan
61 padat, sedangkan briket dianggap hancur apabila tidak memiliki sifat seperti briket dengan bentuk silinder dan padat.
Tingkat keberhasilan mesin (%) = 1 – û✝ü
ý✱þ ÿ✁✄✂☎✂✝✆ dimana : Wh = berat briket hancur (gram)
Wt = berat briket total (gram)
- Bahan briket campuran antara serbuk gergaji (30%) dan arang sekam (70%). Ulangan I :
Tingkat keberhasilan mesin (%) = (1 – ✞✠✟
✡☞☛✌☛✠☛ ✍✏✎✒✑✄✓✝✓✝✔ = 98.30 %
Ulangan II :
Tingkat keberhasilan mesin (%) = (1 - ✕☞✖
✗☞✘✌✘✠✘ ) x 100% = 98.20 %
Sehingga diperoleh tingkat keberhasilan mesin rata-rata sebesar 98.25 % - Bahan briket arang sekam
Ulangan I :
Tingkat keberhasilan mesin (%) = (1 – ✙✌✙
✚☞✛✌✛✠✛ ✜✏✢✒✣✄✤✝✤✝✥ = 97.80 %
Ulangan II :
Tingkat keberhasilan mesin (%) = (1 - ✦☞✧
★☞✩✌✩✠✩ ) x 100% = 98.10 %
Sehingga diperoleh tingkat keberhasilan mesin rata-rata sebesar 97.95 % Dari hasil perhitungan diatas didapatkan bahwa tingkat keberhasilan mesin rata-rata untuk bahan campuran serbuk gergaji (30%) dan aran sekam (70%) adalah sebesar 98.25 %. Sedangkan tingkat keberhasilan mesin rata-rata untuk bahan arang sekam adalah sebesar 97.95 %. Besarnya nilai keberhasilan mesin pengempa briket hasil modifikasi ini lebih tinggi daripada hasil modifikasi Mawarti (2006) yang memiliki tingkat keberhasilan mesin sebesar 97.58%, sehingga dapat disimpulkan bahwa mesin ini memiliki kinerja yang cukup baik.
62 3. Prosentase Briket Hancur
Prosentase briket hancur merupakan perbandingan dari briket yang hancur (belum padat dan berbentuk silinder) dengan briket padatan yang dihasilkan dalam persentase.
Prosentase briket hancur = ✪✬✫
✭✯✮ ✰✲✱✄✳☎✳✄✴
dimana : Wh = Berat briket hancur (gram) Wp = Berat briket padata (gram)
- Bahan briket campuran serbuk gergaji (30%) dan arang sekam (70%) Ulangan I :
Prosentase briket hancur = ✷✠✸✠✸✌✸✵☞✶ ✹✲✺✄✻✝✻✝✼ = 1.70 %
Dari hasil pengujian mesin ulangan II didapatkan : Prosentase briket hancur = ✽✿✾
❀✠❁✠❁✌❁ ❂✲❃✄❄✝❄✝❅ = 1.80 %
Sehingga diperoleh prosentase briket hancur rata-rata sebesar 1.75 % - Bahan briket arang sekam
Ulangan I :
Prosentase briket hancur = ❆✠❆
❇✠❈✠❈✌❈ ❉✲❊✄❋✝❋✝● = 2.20 %
Dari hasil pengujian mesin ulangan II didapatkan : Prosentase briket hancur = ❏✠❑✠❑✌❑❍✿■ ▲✲▼✄◆✝◆✝❖
= 1.90 %
Sehingga diperoleh prosentase briket hancur rata-rata sebesar 2.05 %
4. Tekanan Pengempaan
Tekanan pengempaan dihitung berdasarkan kebutuhan tenaga pengempaan, hal ini dipengaruhi oleh besarnya luas penampang die sebagai
63 tempat utama dilakukannya pengempaan bahan briket. Perhitungan tekanan pengempaan mesin pengempa briket hasil modifikasi yaitu :
Kebutuhan tenaga (daya) pengempaan (Lampiran 4) : 430.2585 Watt
Kecepatan putar ulir : 150 RPM
Konversi (RPM) = P✿◗❙❘❯❚
❱✌❲ = ❳✝❨❬❩☞❭❪✿❫✝❴✏❵✌❛❜❞❝❢❡✌❣☞❤
✐✠❥ = 39.25 m/s Gaya untuk mengempa = ❦♠❧✌♥✠♦♣♠q☞r♠qts✄✉✇✈②①
③✠④✿⑤⑥⑧⑦❞⑨✯⑩②❶ = 10.962 N Tekanan pengempaan = N/ m2 = Pascal (Pa) Luas penampang die = x r2 = 3.14 x (0.03)2
= 2.826 x 10-3 m2 Jadi, tekanan pengempaan = ❷☞❸✠❹❺✠❻☞❼☎❽
❾☞❿➀✌➀✠➁✠➂✌➁✌➃✄➄✬➅ = 3878.98 N/ m2
= 3.87 kN/ m2 = 3.87 kPa
Menurut hasil perhitungan, besarnya tekanan pengempaan yang terjadi pada mesin pengempa briket mekanis hasil modifikasi adalah sebesar 3.87 kPa. Nilai ini lebih tinggi jika dibandingkan dengan besarnya tekanan pengempaan yang terjadi pada mesin pengempa briket mekanis tipe kempa ulir sebelum modifikasi berdasarkan perhitungan yang dilakukan oleh Syafrian (2005) sebesar 3.68 kPa dan Mawarti (2006) sebesar 3.39 kPa. Besarnya tekanan pengempaan ini mempengaruhi tingkat kerapatan briket yang dihasilkan. Semakin besar tekanan pengempaan yang diberikan, maka kerapatan briket yang dihasilkan akan semakin besar (Abdullah dkk, 1991).
5. Kebutuhan Daya Pengempaan
Daya pengempaan yang diperlukan merupakan fungsi dari beberapa faktor yang berpengaruh terhadap gaya dan kecepatan translasi yang bekerja pada ulir (screw). Hal ini berpengaruh pada ketahanan tekan dan kerapatan briket yang dihasilkan.
Fungsi tersebut dapat dituliskan sebagai berikut : D = F (f, Pa, J, n, Ra)
64 D = Tenaga pengempaan (kW/ kg briket)
f = Koefisien gesekan antara bahan kempa dengan permukaan die dapat didekati sebesar 0.9
Pa = Beban (gaya aksial yang bekerja pada ulir (N) J = Jumlah bahan kempa di dalam die (kg) N = Kecepatan putar ulir (screw) (RPM) Ra = Jari-jari die (barrel) (m)
Besar tenaga yang diperlukan dihitung dengan menggunkan persamaan berikut : D = F x V F = f x Pa x J V = ➆✄➇✏➈➊➉❙➋❞➌➎➍ ➏✠➐ Pa = Pt x Lp Lp = x ➑✿➒➔➓➣→✠↔❬↕➣➙ ➛ ➜⑧➝ Dimana :
F = Gaya gesekan untuk mengempa bahan (N)
V = Kecepatan translasi bahan yang dikempa (m/detik) Pt = Tekanan aksial pengempaan (N/m2)
Lp = Luas daerah pengempaan (m2) d0 = Diameter luar ulir (m)
d1 = Diameter dalam ulir (m)
Dengan menggunakan nilai-nilai : Pt = 1000 kN/m2, J = 0.80 kg, n = 150 RPM, Ra = 18.75 mm (18.75 x 10-3 m), f = 0.9. d0 = 55 mm, d1 = 21 mm, maka diperoleh nilai kebutuhan daya pengempaan untuk bahan briket campuran antara serbuk gergaji dan arang sekam sebesar 17.1486 Watt jam/ kg briket. Sedangkan untuk bahan arang sekam kebutuhan daya pengempaan sebesar 12.5806 Watt.jam / kg . Perhitungan secara lengkap dapat dilihat dalam Lampiran 4. Nilai kebutuhan daya ini lebih tinggi jika dibandingkan dengan mesin pengempa briket mekanis hasil modifikasi Mawarti (2006) sebesar 10.6734 Watt jam/ kg briket (Lampiran 4). Namun lebih rendah jika dibandingkan dengan mesin pengempa briket rancangan Syafrian (2005) sebesar 33.4 Watt jam/ kg briket ataupun dengan mesin pengempa briket di Asian Institute of Technology (AIT), Thailand yang
65 membutuhkan daya untuk mengempa briketnya sebesar 207.083 Watt jam/ kg briket. Perbandingan hasil uji kinerja mesin pengempa briket mekanis tipe kempa ulir sebelum modifikasi dan setelah modifikasi disajikan dalam Tabel 9.
Tabel 9. Perbandingan hasil uji kinerja mesin pengempa briket No Parameter pengujian Mesin
pengempa briket (2005) * Mesin pengempa briket (2006)** Mesin hasil modifikasi 1 Kapasitas mesin (kg briket/ jam) 9.525 32.93 34.20 2 Tingkat keberhasilan mesin (%) 80 97.58 97.95 3 Porsentase briket hancur (%) 19.97 2.1 2.05 4 Kebutuhan daya pengempaan
(Watt jam/ kg briket)
33.4 10.67234 12.5806
5 Tekanan
pengempaan (kPa)
3.68 3.39 3.87
Ketrangan : * berdasarkan pengujian pada penelitian Syafrian (2005) ** berdasarkan pengujian pada penelitian Mawarti (2006) D. MUTU PRODUK (BRIKET) YANG DIHASILKAN
Uji mutu briket dilakukan untuk mengetahui mutu briket yang dihasilkan oleh mesin pengempa briket hasil modifikasi. Uji mutu briket meliputi : kerapatan (densitas) briket campuran serbuk gergaji dan arang sekam, laju pembakaran briket, ketahanan briket terhadap pembebanan, serta penampakan permukaan briket yang dihasilkan. Kadar air dan nilai kalor tidak dimasukan sebagai parameter pengujian, akan tetapi tetap dilakukan sebagai data pelengkap. Hal ini karena kadar air dan nilai kalor tidak terkait langsung dengan kinerja mesin, tetapi ditentukan oleh bahan baku briket dan perekat. Data-data yang didapatkan tersebut merupakan parameter mutu briket yang terkait dengan unjuk kerja mesin pengempa.
Data hasil pengujian briket yang dihasilkan oleh mesin pengempa briket hasil modifikasi dapat dilihat dalam Tabel 10 dan sebagai perbandingan dengan
66 mutu briket yang dihasilkan oleh mesin pengempa briket sebelum dimodifikasi dan mutu briket komersial, Tabel 11 menyajikan perbandingan hasil uji mutu briket arang sekam. Sedangkan ganbar briket campuran antara serbuk gergaji dan arang sekam yang dihasilkan oleh mesin pengempa briket hasil modifikasi ini disajikan dalam Gambar 35.
Gambar 35. Briket campuran serbuk gergaji (30%) dan arang sekam (70%)
Tabel 10. Hasil uji mutu briket campuran serbuk gergaji (30%) dan arang sekam (70%).
Jenis Pengujian Nilai
Kadar air (%) 4.23
Berat jenis (gram/cm3) 0.541 Ketahanan beban (kg/ cm2) - Laju pembakaran (gram/detik) 0.035 Nilai kalor (cal/gram) 2985.125 Uji penampakan permukaan Baik
67 Tabel 11. Perbandingan hasil uji kinerja mesin pengempa briket
Jenis pengujian Briket arang sekam yang dihasilkan mesin pengempa briket hasil modifikasi (bahan briket berperekat 5%) Briket arang sekam hasil penelitian Mawarti (2006) Briket arang komersial (Indonesia)* Kerapatan (gram/cm3) 0.462 0.401 0.4407 Ketahanan beban (kg/cm2)
Tidak ada data 0.48 0.46
Laju pembakaran (gram/detik)
0.042 0.021 Tidak ada data Kekerasan
(mm/detik/gram)
Tidak ada data 0.867/150/5 Tidak ada data Uji penampakan
permukaan
Baik Baik Baik
Kadar air rata-rata (%) 7.42 6.42 7.57
Nilai kalor (Kal/gram) 3137.79 3170.496 6814.11 Keterangan : * berdasarkan Pari et al dalam Irina (1994)
Nilai kadar air briket arang sekam lebih besar daripada briket arang sekam hasil mesin pengempa rancangan Mawarti (2006), namun lebih rendah daripada briket arang sekam komersial dan hasil mesin pengempa modifikasi Mawarti (2006). Kadar air ini berpengaruh terhadap kemudahan proses pembakaran, semakin kecil nilai kadar air yang terkandung dalam briket, maka proses pembakarannya semakin mudah. Briket dikeringkan dalam oven selama 3x24 jam dengan suhu rata-rata sebesar 51 0C.
Pengukuran kerapatan briket yang dihasilkan bertujuan untuk mengetahui besarnya jumlah zat yang terkandung didalam briket dalam satuan volume. Perbedaan nilai kerapatan briket yang dihasilkan dipengengaruhi oleh besarnya tekanan pengempaan yang terjadi didalam die. Briket arang sekam yang dihasilkan dari hasil pengempaan mesin pengempa briket hasil modifikasi memiliki kerapatan sebesar 0.462 gram/ cm3dan tekanan pengempaan yang terjadi didalam die sebesar 3.87 kPa. Nilai kerapatan ini lebih rendah daripada nilai kerapatan briket arang sekam yang dihasilkan oleh mesin pengempa briket hasil modifikasi Mawarti (2006) sebesar 0.401 dan tekanan pengempaan yang terjadi
68 sebesar 3.39 kPa. Hal ini dikarenakan putaran poros utama memiliki putaran yang lebih tinggi yaitu sebesar 150 RPM dan banyaknya bahan kempa didalam die sebesar 800 gram, sehingga tenaga yang diperlukan untuk mengempa bahan menjadi lebih tinggi. Selain tekanan pengempaan, hal lain yang mempengaruhi kerapatan briket adalah kadar perekat. Briket yang dihasilkan oleh mesin pengempa hasil modifikasi memiliki kadar perekat sebesar 5% (sesuai dengan kadar perekat pada briket arang komersial dan hasil penelitian Mawarti (2006)).
Laju pembakaran briket Arang sekam yang dihasilkan oleh mesin pengempa briket hasil modifikasi sebesar 0.042 gram/detik, hasil ini lebih tinggi jika dibandingkan dengan laju pembakaran briket arang sekam yang dihasilkan oleh mesin pengempa briket modifikasi Mawarti (2006) sebesar 0.021 gram/detik. Semakin besar kerapatan (densitas) briket, maka semakin lambat laju pembakaran yang dihasilkan oleh briket tersebut (Abdullah dkk., 1991). Hal lain yang