MODIFIKAS PENGEMPA
DEP FAKU
IN
SI DESAIN DAN UJI UNJUK KERJA MESIN PA BRIKET MEKANIS TIPE KEMPA ULIR
(SCREW PRESSING)
SKRIPSI
Oleh :
IRWAN DARMAWAN F14103124
2008
PARTEMEN TEKNIK PERTANIAN KULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
MODIFIKASI DESAIN DAN UJI UNJUK KERJA MESIN PENGEMPA BRIKET MEKANIS TIPE KEMPA ULIR
(SCREW PRESSING)
SKRIPSI
Sebagai salah satu syarat untuk mendapatkan gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN
Pada Departemen Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian
Institut Pertanian Bogor
Oleh : Irwan Darmawan
F14103124
2008
DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
MODIFIKASI DESAIN DAN UJI UNJUK KERJA MESIN PENGEMPA BRIKET MEKANIS TIPE KEMPA ULIR
(SCREW HOUSING)
SKRIPSI
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN
pada Departemen Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian
Institut Pertanian Bogor
Oleh :
IRWAN DARMAWAN F14103124
Dilahirkan pada tanggal 23 Oktober 1984 di Tasikmalaya
Tanggal Lulus : 17 Januari 2008
Menyetujui,
Dosen Pembimbing Akademik
Ir. Sri Endah Agustina, MS NIP. 131 284 833
Mengetahui,
Irwan Darmawan. F14103124. Modifikasi Desain Dan Uji Unjuk Kerja Mesin Pengempa Briket Mekanis Tipe Kempa Ulir (Screw Pressing). Dibawah
bimbingan Ir. Sri Endah Agustina, MS
RINGKASAN
Pada saat ini harga bahan bakar minyak dunia meningkat pesat yang berdampak pada meningkatnya harga jual bahan bakar minyak termasuk minyak tanah (kerosene) di Indonesia. Minyak tanah di Indonesia yang selama ini disubsidi oleh pemerintah menjadi beban berat bagi pemerintah Indonesia karena nilai subsidinya meningkat pesat menjadi lebih dari 90 Triliun rupiah per tahun dengan penggunaan lebih kurang 10 juta kilo liter per tahun. Untuk mengurangi beban subsidi tersebut maka pemerintah berusaha mengurangi subsidi yang ada dialihkan menjadi subsidi langsung kepada masyarakat miskin. Namun untuk mengantisipasi kenaikan harga BBM dalam hal ini adalah Minyak Tanah diperlukan bahan bakar alternatif yang murah dan mudah didapat.
Biomassa merupakan sumber energi alternatif yang perlu mendapat prioritas dalam pengembangannya di Indonesia dibandingkan dengan sumber energi lain. Biomassa adalah bahan organik yang dihasilkan melalui proses fotosintesis, baik berupa produk maupun buangan. Contoh biomassa antara lain adalah tanaman, pepohonan, rumput, ubi, limbah pertanian dan limbah hutan, tinja, dan kotoran ternak (Abdullah, et al. 1991). Indonesia sebagai negara agraris banyak menghasilkan limbah pertanian yang selama ini kurang termanfaatkan. Oleh karena itu, limbah pertanian yang merupakan biomassa tersebut merupakan sumber energi alternatif yang melimpah. Limbah biomassa dapat langsung digunakan sebagai bahan bakar, dikonversi terlebih dahulu menjadi arang, atau dikempa terlebih dahulu menjadi briket. Tujuan pengempaan adalah memperoleh kualitas pembakaran yang lebih baik dan kemudahan dalam penggunaan serta penanganannya.
Penelitian dilaksanakan pada bulan Oktober 2007 sampai bulan Nopember 2007 bertempat di Bengkel Metatron, Leuwikopo, Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Tujuan dari penelitian ini adalah melakukan modifikasi terhadap mesin pengempa briket mekanis tipe kempa ulir. Menguji unjuk kerja mesin hasil modifikasi dengan menggunakan serbuk gergaji, arang sekam, dan campuran serbuk gegaji dan arang sekam sebagai bahan briket. Menguji mutu briket yang dihasilkan. Melakukan analisis ekonomi terhadap mesin pengempa briket dan briket yang dihasilkan.
Penelitian pendahuluan bertujuan untuk mengetahui secara langsung kinerja mesin pengempa briket mekanis tipe kempa ulir (screw pressing) yang telah dibuat. Pengujian pada penelitian pendahuluan dilakukan dengan menggunakan bahan arang sekam dan perekat sebesar 5%. Berdasarkan data yang dihasilkan pada penelitian pendahuluan tersebut, dilakukan analisis untuk menentukan modifikasi mesin yang perlu dilakukan. Analisis yang dilakukan mencakup analisis fungsional, analisis human engineering (aspek ergonomika), dan analisis kekuatan dan stabilitas mesin.
Bagian-bagian mesin yang dimodifikasi adalah poros utama, rangka mesin, ulir (screw), dan sistem transmisi, serta sumber tenaga motor listrik. Komponen mesin hasil modifikasi memiliki spesifikasi : poros utama mesin yang memiliki panjang 300 mm dan diameter 25 mm. Rangka mesin terbuat dari besi siku ukuran 40mm x 40mm x 3mm dan memiliki dimensi PxLxT sebesar 500mm x 160mm x 300mm. Ulir (screw) yang memiliki panjang 350 mm, jarak bagi antar sudu sebesar 50 mm, dimeter luar ulir sebesar 55 mm, diameter dalam ulir sebesar 21 mm, dan tebal ulir sebesar 2.2 mm serta kapasitas pengempaan sebesar 6202.71 cm3/ detik. Sumber tenaga motor listrik yang digunakan memiliki daya 750 Watt dan tegangan 220 Volt. Hopper memiliki dimensi sisi bagian atas berukuran 500x500 mm2, sisi bagian bawah 150mm x 150cm, tinggi hopper 500 mm, sudut kemiringan 470 dan penahan didepan bukaan pintu berdimensi 130mm x 60mm x 120mm, volume hopper sebesar 62349.8 cm3 dan menampung bahan kempa sebesar 28.806 kg.
Hasil pengujian menunjukan bahwa diperoleh kapasitas produksi sebesar 25.09kg/ jam untuk bahan campuran serbuk gergaji (30%) dan arang sekam (70%), dan 34.20 kg/jam untuk bahan arang sekam, dengan tingkat kerberhasilan mesin 97.95 % dan prosentase briket hancur sebesar 2.05 %, kebutuhan daya pengempaan sebesar 12.5806 Watt jam/ kg briket, tekanan pengempaan sebesar 3.87 kPa. Sedangkan untuk bahan dari serbuk gergaji tidak dihasilkan briket. Mesin pengempa ini memiliki kinerja yang lebih baik daripada sebelum dimodifikasi, dilihat dari segi kapasitas pengempaan dan tingkat keberhasilan mesin yang lebih tinggi dari mesin pengempa sebelumnya.
RIWAYAT HIDUP PENULIS
Penulis dilahirkan di Tasikmalaya pada tanggal 23 Oktober 1984 yang merupakan anak pertama dari bapak yang bernama Hindarto dan ibu bernama Dedeh Carliah. Penulis menyelesaikan pendidikan sekolah dasar di SD Negeri 2 Banjar, Kota Banjar pada tahun 1997. Penulis lalu melanjutkan pendidikan menengah di SLTP Negeri 1 Banjar dan tamat pada tahun 2000. Setelah itu, penulis melanjutkan pendidikan tingkat atas di SMU Negeri 1 Banjar dan tamat pada tahun 2003. Pada tahun 2003 itu juga, penulis melalui jalur Seleksi Penerimaan Mahasiswa Baru (SPMB) diterima di Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor dan memilih bagian Energi dan Elektrifikasi Pertanian.
Selama menjadi mahasiswa di Institut Pertanian Bogor, penulis aktif berorganisasi di Unit Kegiatan Mahasiswa (UKM) Lingkung Seni Sunda Gentra Kaheman pada tahun kepengurusan 2004-2006 dan Himpunan Mahasiswa Teknik Pertanian (HIMATETA) pada tahun kepengurusan 2005-2006.
i KATA PENGANTAR
Puji syukur Alhamdulillah penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT, karena berkat rahmat dan hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan Laporan Penelitian yang berjudul “Modifikasi Desain Dan Uji Unjuk Kerja Mesin Pengempa Briket Mekanis Tipe Kempa Ulir (Screw Pressing)” yang merupakan salah satu prasyarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian.
Selama melakukan penelitian dan penulisan skripsi ini telah banyak pihak yang membantu penulis sehingga dengan segala kerendahan hati penulis ucapkan terima kasih kepada:
1. Ibu Ir. Sri Endah Agustina, MS, sebagai Dosen Pembimbing Akademik yang telah memberikan arahan dan bimbingan selama penulisan skripsi ini.
2. Bapak Dr. Ir. Leopold O. Nelwan, MS dan Bapak Ir. Agus Sutejo, M.Si selaku dosen penguji yang telah memberikan masukan berharga kepada penulis demi perbaikan skripsi ini.
3. Bapak dan Ibu serta Adik saya atas dukungan dan do’anya.
4. Seorang tersayang yang setia mendukung dan membantu saat pertama masuk IPB hingga dalam penyususnan skripsi ini.
5. Pa Parma selaku teknisi perbengkelan yang telah membantu membuat mesin pengempa briket ini dari awal hingga selesai.
6. Teman-teman di Zozomba : Ale boys, Sto (Iwa), Raning, Yandra, Ozan, Feri, Dodo, Gawa.
7. Keluarga besar TEP’40 dan seluruh teman-teman beserta orang-orang yang telah ikut andil dalam penyusunan laporan ini.
Penulis menyadari masih terdapat kekurangan dalam penyusunan Laporan Penelitian ini. Oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi pembaca dan pihak yang memerlukan.
ii Irwan Darmawan DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ... i
DAFTAR ISI ... ii
DAFTAR TABEL ... v
DAFTAR GAMBAR ... vi
DAFTAR LAMPIRAN ... viii
I. PENDAHULUAN ... 1
A. LATAR BELAKANG... 1
B. TUJUAN PENELITIAN ... 4
II. TINJAUAN PUSTAKA ... 5
A. POTENSI LIMBAH BIOMASSA SEBAGAI SUMBER ENERGI 5 B. DENSIFIKASI ... 6
C. BRIKET BIOMASSA ... 7
a. Pengarangan (Karbonisasi)... 11
b. Sortasi ... 11
c. Pencampuran Bahan Briket Dengan Perekat ... 11
d. Pengempaan ... 11
e. Pengeringan ... 12
f. Pengujian Mutu Briket ... 12
D. ALAT/MESIN PENGEMPA BRIKET ... 13
1. Alat Kempa Tuas (Manual) ... 13
2. Alat Kempa Tipe Ulir... 14
3. Alat Kempa Hidrolik ... 16
E. MESIN PENGEMPA BRIKET SEMI MEKANIS TIPE KEMPA ULIR (SCREW PRESSING) RANCANGAN ADI SYAFRIAN (2005) ... 18
iii
III. METODE PENELITIAN ... 20
A. PENELITIAN PENDAHULUAN ... 20
1. Waktu dan Tempat ... 20
2. Alat dan Bahan ... 20
B. MODIFIKASI MESIN PENGEMPA BRIKET SEMI MEKANIS TIPE KEMPA ULIR (SCREW PRESSING) ... 21
C. PENGUJIAN UNJUK KERJA MESIN PENGEMPA BRIKET HASIL MODIFIKASI ... 22
1. Parameter Pengujian... 22
2. Metode Pengambilan Data/Pengukuran ... 22
3. Alat dan Bahan ... 24
4. Waktu dan Tempat ... 25
5. Analisis Data ... 25
IV. HASIL PENELITIAN PENDAHULUAN ... 29
1. Analisis Fungsional ... 29
2. Analisis Human Engineering (Aspek Ergonomika) ... 30
3. Analisis Kekuatan dan Stabilitas Mesin ... 30
V. RANCANGAN MESIN PENGEMPA BRIKET ... 35
A. RANCANGAN FUNGSIONAL ... 35
B. RANCANGAN STRUKTURAL ... 37
C. MODIFIKASI KONSTRUKSI DAN DIMENSI ... 44
VI. UNJUK KERJA MESIN PENGEMPA BRIKET ... 50
A. KINERJA KOMPONEN MESIN PENGEMPA BRIKET MEKANIS TIPE KEMPA ULIR (SCREW PRESSING) ... 51
1. Hopper ... 51
2. Poros Utama Mesin (mainshaft)... 52
3. Screw Housing ... 53
4. Ulir (Screw) ... 53
5. Die ... 54
6. Poros Transmisi Daya ... 55
7. Pillow Block ... 55
iv
9. Motor Listrik ... 57
10. Rangka Mesin Utama dan Rangka Motor Listrik ... 57
B. KEBUTUHAN TENAGA PENGEMPAAN ... 58
C. PENGUJIAN PENGOPERASIAN MESIN ... 59
1. Kapasitas Mesin ... 59
2. Tingkat Keberhasilan Mesin ... 60
3. Prosentase Briket Hancur ... 61
4. Teakanan Pengempaan ... 63
5. Kebutuhan Daya Pengempaan ... 64
D. MUTU PRODUK (BRIKET) YANG DIHASILKAN ... 66
E. ANALISIS EKONOMI ... 70
1. Analisis Biaya Operasional Mesin Pengempa Briket ... 71
a. Biaya Tetap (fixed cost) ... 71
b. Biaya Tidak Tetap (variable cost)... 72
VII. KESIMPULAN DAN SARAN ... 75
A. KESIMPULAN ... 75
B. SARAN ... 76
DAFTAR PUSTAKA ... 77
MODIFIKAS PENGEMPA
DEP FAKU
IN
SI DESAIN DAN UJI UNJUK KERJA MESIN PA BRIKET MEKANIS TIPE KEMPA ULIR
(SCREW PRESSING)
SKRIPSI
Oleh :
IRWAN DARMAWAN F14103124
2008
PARTEMEN TEKNIK PERTANIAN KULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
MODIFIKASI DESAIN DAN UJI UNJUK KERJA MESIN PENGEMPA BRIKET MEKANIS TIPE KEMPA ULIR
(SCREW PRESSING)
SKRIPSI
Sebagai salah satu syarat untuk mendapatkan gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN
Pada Departemen Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian
Institut Pertanian Bogor
Oleh : Irwan Darmawan
F14103124
2008
DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
MODIFIKASI DESAIN DAN UJI UNJUK KERJA MESIN PENGEMPA BRIKET MEKANIS TIPE KEMPA ULIR
(SCREW HOUSING)
SKRIPSI
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN
pada Departemen Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian
Institut Pertanian Bogor
Oleh :
IRWAN DARMAWAN F14103124
Dilahirkan pada tanggal 23 Oktober 1984 di Tasikmalaya
Tanggal Lulus : 17 Januari 2008
Menyetujui,
Dosen Pembimbing Akademik
Ir. Sri Endah Agustina, MS NIP. 131 284 833
Mengetahui,
Irwan Darmawan. F14103124. Modifikasi Desain Dan Uji Unjuk Kerja Mesin Pengempa Briket Mekanis Tipe Kempa Ulir (Screw Pressing). Dibawah
bimbingan Ir. Sri Endah Agustina, MS
RINGKASAN
Pada saat ini harga bahan bakar minyak dunia meningkat pesat yang berdampak pada meningkatnya harga jual bahan bakar minyak termasuk minyak tanah (kerosene) di Indonesia. Minyak tanah di Indonesia yang selama ini disubsidi oleh pemerintah menjadi beban berat bagi pemerintah Indonesia karena nilai subsidinya meningkat pesat menjadi lebih dari 90 Triliun rupiah per tahun dengan penggunaan lebih kurang 10 juta kilo liter per tahun. Untuk mengurangi beban subsidi tersebut maka pemerintah berusaha mengurangi subsidi yang ada dialihkan menjadi subsidi langsung kepada masyarakat miskin. Namun untuk mengantisipasi kenaikan harga BBM dalam hal ini adalah Minyak Tanah diperlukan bahan bakar alternatif yang murah dan mudah didapat.
Biomassa merupakan sumber energi alternatif yang perlu mendapat prioritas dalam pengembangannya di Indonesia dibandingkan dengan sumber energi lain. Biomassa adalah bahan organik yang dihasilkan melalui proses fotosintesis, baik berupa produk maupun buangan. Contoh biomassa antara lain adalah tanaman, pepohonan, rumput, ubi, limbah pertanian dan limbah hutan, tinja, dan kotoran ternak (Abdullah, et al. 1991). Indonesia sebagai negara agraris banyak menghasilkan limbah pertanian yang selama ini kurang termanfaatkan. Oleh karena itu, limbah pertanian yang merupakan biomassa tersebut merupakan sumber energi alternatif yang melimpah. Limbah biomassa dapat langsung digunakan sebagai bahan bakar, dikonversi terlebih dahulu menjadi arang, atau dikempa terlebih dahulu menjadi briket. Tujuan pengempaan adalah memperoleh kualitas pembakaran yang lebih baik dan kemudahan dalam penggunaan serta penanganannya.
Penelitian dilaksanakan pada bulan Oktober 2007 sampai bulan Nopember 2007 bertempat di Bengkel Metatron, Leuwikopo, Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Tujuan dari penelitian ini adalah melakukan modifikasi terhadap mesin pengempa briket mekanis tipe kempa ulir. Menguji unjuk kerja mesin hasil modifikasi dengan menggunakan serbuk gergaji, arang sekam, dan campuran serbuk gegaji dan arang sekam sebagai bahan briket. Menguji mutu briket yang dihasilkan. Melakukan analisis ekonomi terhadap mesin pengempa briket dan briket yang dihasilkan.
Penelitian pendahuluan bertujuan untuk mengetahui secara langsung kinerja mesin pengempa briket mekanis tipe kempa ulir (screw pressing) yang telah dibuat. Pengujian pada penelitian pendahuluan dilakukan dengan menggunakan bahan arang sekam dan perekat sebesar 5%. Berdasarkan data yang dihasilkan pada penelitian pendahuluan tersebut, dilakukan analisis untuk menentukan modifikasi mesin yang perlu dilakukan. Analisis yang dilakukan mencakup analisis fungsional, analisis human engineering (aspek ergonomika), dan analisis kekuatan dan stabilitas mesin.
Bagian-bagian mesin yang dimodifikasi adalah poros utama, rangka mesin, ulir (screw), dan sistem transmisi, serta sumber tenaga motor listrik. Komponen mesin hasil modifikasi memiliki spesifikasi : poros utama mesin yang memiliki panjang 300 mm dan diameter 25 mm. Rangka mesin terbuat dari besi siku ukuran 40mm x 40mm x 3mm dan memiliki dimensi PxLxT sebesar 500mm x 160mm x 300mm. Ulir (screw) yang memiliki panjang 350 mm, jarak bagi antar sudu sebesar 50 mm, dimeter luar ulir sebesar 55 mm, diameter dalam ulir sebesar 21 mm, dan tebal ulir sebesar 2.2 mm serta kapasitas pengempaan sebesar 6202.71 cm3/ detik. Sumber tenaga motor listrik yang digunakan memiliki daya 750 Watt dan tegangan 220 Volt. Hopper memiliki dimensi sisi bagian atas berukuran 500x500 mm2, sisi bagian bawah 150mm x 150cm, tinggi hopper 500 mm, sudut kemiringan 470 dan penahan didepan bukaan pintu berdimensi 130mm x 60mm x 120mm, volume hopper sebesar 62349.8 cm3 dan menampung bahan kempa sebesar 28.806 kg.
Hasil pengujian menunjukan bahwa diperoleh kapasitas produksi sebesar 25.09kg/ jam untuk bahan campuran serbuk gergaji (30%) dan arang sekam (70%), dan 34.20 kg/jam untuk bahan arang sekam, dengan tingkat kerberhasilan mesin 97.95 % dan prosentase briket hancur sebesar 2.05 %, kebutuhan daya pengempaan sebesar 12.5806 Watt jam/ kg briket, tekanan pengempaan sebesar 3.87 kPa. Sedangkan untuk bahan dari serbuk gergaji tidak dihasilkan briket. Mesin pengempa ini memiliki kinerja yang lebih baik daripada sebelum dimodifikasi, dilihat dari segi kapasitas pengempaan dan tingkat keberhasilan mesin yang lebih tinggi dari mesin pengempa sebelumnya.
RIWAYAT HIDUP PENULIS
Penulis dilahirkan di Tasikmalaya pada tanggal 23 Oktober 1984 yang merupakan anak pertama dari bapak yang bernama Hindarto dan ibu bernama Dedeh Carliah. Penulis menyelesaikan pendidikan sekolah dasar di SD Negeri 2 Banjar, Kota Banjar pada tahun 1997. Penulis lalu melanjutkan pendidikan menengah di SLTP Negeri 1 Banjar dan tamat pada tahun 2000. Setelah itu, penulis melanjutkan pendidikan tingkat atas di SMU Negeri 1 Banjar dan tamat pada tahun 2003. Pada tahun 2003 itu juga, penulis melalui jalur Seleksi Penerimaan Mahasiswa Baru (SPMB) diterima di Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor dan memilih bagian Energi dan Elektrifikasi Pertanian.
Selama menjadi mahasiswa di Institut Pertanian Bogor, penulis aktif berorganisasi di Unit Kegiatan Mahasiswa (UKM) Lingkung Seni Sunda Gentra Kaheman pada tahun kepengurusan 2004-2006 dan Himpunan Mahasiswa Teknik Pertanian (HIMATETA) pada tahun kepengurusan 2005-2006.
i KATA PENGANTAR
Puji syukur Alhamdulillah penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT, karena berkat rahmat dan hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan Laporan Penelitian yang berjudul “Modifikasi Desain Dan Uji Unjuk Kerja Mesin Pengempa Briket Mekanis Tipe Kempa Ulir (Screw Pressing)” yang merupakan salah satu prasyarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian.
Selama melakukan penelitian dan penulisan skripsi ini telah banyak pihak yang membantu penulis sehingga dengan segala kerendahan hati penulis ucapkan terima kasih kepada:
1. Ibu Ir. Sri Endah Agustina, MS, sebagai Dosen Pembimbing Akademik yang telah memberikan arahan dan bimbingan selama penulisan skripsi ini.
2. Bapak Dr. Ir. Leopold O. Nelwan, MS dan Bapak Ir. Agus Sutejo, M.Si selaku dosen penguji yang telah memberikan masukan berharga kepada penulis demi perbaikan skripsi ini.
3. Bapak dan Ibu serta Adik saya atas dukungan dan do’anya.
4. Seorang tersayang yang setia mendukung dan membantu saat pertama masuk IPB hingga dalam penyususnan skripsi ini.
5. Pa Parma selaku teknisi perbengkelan yang telah membantu membuat mesin pengempa briket ini dari awal hingga selesai.
6. Teman-teman di Zozomba : Ale boys, Sto (Iwa), Raning, Yandra, Ozan, Feri, Dodo, Gawa.
7. Keluarga besar TEP’40 dan seluruh teman-teman beserta orang-orang yang telah ikut andil dalam penyusunan laporan ini.
Penulis menyadari masih terdapat kekurangan dalam penyusunan Laporan Penelitian ini. Oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi pembaca dan pihak yang memerlukan.
ii Irwan Darmawan DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ... i
DAFTAR ISI ... ii
DAFTAR TABEL ... v
DAFTAR GAMBAR ... vi
DAFTAR LAMPIRAN ... viii
I. PENDAHULUAN ... 1
A. LATAR BELAKANG... 1
B. TUJUAN PENELITIAN ... 4
II. TINJAUAN PUSTAKA ... 5
A. POTENSI LIMBAH BIOMASSA SEBAGAI SUMBER ENERGI 5 B. DENSIFIKASI ... 6
C. BRIKET BIOMASSA ... 7
a. Pengarangan (Karbonisasi)... 11
b. Sortasi ... 11
c. Pencampuran Bahan Briket Dengan Perekat ... 11
d. Pengempaan ... 11
e. Pengeringan ... 12
f. Pengujian Mutu Briket ... 12
D. ALAT/MESIN PENGEMPA BRIKET ... 13
1. Alat Kempa Tuas (Manual) ... 13
2. Alat Kempa Tipe Ulir... 14
3. Alat Kempa Hidrolik ... 16
E. MESIN PENGEMPA BRIKET SEMI MEKANIS TIPE KEMPA ULIR (SCREW PRESSING) RANCANGAN ADI SYAFRIAN (2005) ... 18
iii
III. METODE PENELITIAN ... 20
A. PENELITIAN PENDAHULUAN ... 20
1. Waktu dan Tempat ... 20
2. Alat dan Bahan ... 20
B. MODIFIKASI MESIN PENGEMPA BRIKET SEMI MEKANIS TIPE KEMPA ULIR (SCREW PRESSING) ... 21
C. PENGUJIAN UNJUK KERJA MESIN PENGEMPA BRIKET HASIL MODIFIKASI ... 22
1. Parameter Pengujian... 22
2. Metode Pengambilan Data/Pengukuran ... 22
3. Alat dan Bahan ... 24
4. Waktu dan Tempat ... 25
5. Analisis Data ... 25
IV. HASIL PENELITIAN PENDAHULUAN ... 29
1. Analisis Fungsional ... 29
2. Analisis Human Engineering (Aspek Ergonomika) ... 30
3. Analisis Kekuatan dan Stabilitas Mesin ... 30
V. RANCANGAN MESIN PENGEMPA BRIKET ... 35
A. RANCANGAN FUNGSIONAL ... 35
B. RANCANGAN STRUKTURAL ... 37
C. MODIFIKASI KONSTRUKSI DAN DIMENSI ... 44
VI. UNJUK KERJA MESIN PENGEMPA BRIKET ... 50
A. KINERJA KOMPONEN MESIN PENGEMPA BRIKET MEKANIS TIPE KEMPA ULIR (SCREW PRESSING) ... 51
1. Hopper ... 51
2. Poros Utama Mesin (mainshaft)... 52
3. Screw Housing ... 53
4. Ulir (Screw) ... 53
5. Die ... 54
6. Poros Transmisi Daya ... 55
7. Pillow Block ... 55
iv
9. Motor Listrik ... 57
10. Rangka Mesin Utama dan Rangka Motor Listrik ... 57
B. KEBUTUHAN TENAGA PENGEMPAAN ... 58
C. PENGUJIAN PENGOPERASIAN MESIN ... 59
1. Kapasitas Mesin ... 59
2. Tingkat Keberhasilan Mesin ... 60
3. Prosentase Briket Hancur ... 61
4. Teakanan Pengempaan ... 63
5. Kebutuhan Daya Pengempaan ... 64
D. MUTU PRODUK (BRIKET) YANG DIHASILKAN ... 66
E. ANALISIS EKONOMI ... 70
1. Analisis Biaya Operasional Mesin Pengempa Briket ... 71
a. Biaya Tetap (fixed cost) ... 71
b. Biaya Tidak Tetap (variable cost)... 72
VII. KESIMPULAN DAN SARAN ... 75
A. KESIMPULAN ... 75
B. SARAN ... 76
DAFTAR PUSTAKA ... 77
v DAFTAR TABEL
Tabel 1. Produksi kayu gergajian dan perkiraan jumlah limbah ... 5
Tabel 2. Potensi beberapa jenis limbah di Indonesia ... 6
Tabel 3. Nilai kalor limbah kayu dan kulit kayu dengan berbagai kadar air 8 Tabel 4. Perbandingan nilai kalor dari berbagai jenis bahan bakar ... 9
Tabel 5. Data hasil pengujian pendahuluan dan rancangan. ... 31
Tabel 6. Faktor koreksi daya yang akan ditransmisikan ... 39
Tabel 7. Jenis pulli dan sabuk yang digunakan dalam modifikasi mesin ... 57
Tabel 8. Hasil uji kinerja mesin pengempa briket... 59
Tabel 9. Perbandingan hasil uji kinerja mesin pengempa briket ... 66
Tabel 10. Hasil uji mutu briket campuran serbuk gergaji (30%) dan arang sekam (70%)... 67
Tabel 11. Perbandingan hasil uji kinerja mesin pengempa briket ... 68
Tabel 15. Spesifikasi motor listrik yang digunakan pada mesin pengempa briket mekanis tipe kempa ulir ... 87
Tabel 16. Arus listrik terukur pada motor listrik sebelum bahan diisikan .... 87
Tabel 17. Arus listrik terukur pada motor listrik ketika bahan diisikan... 87
vi DAFTAR GAMBAR
vii briket tipe kempa ulir ... 48 Gambar 24. Mesin pengempa briket mekanis tipe kempa ulir... 50 Gambar 25. Hopper ... 52 Gambar 26. Poros utama (mainshaft)... 52 Gambar 27. Screw housing ... 53 Gambar 28. Ulir (screw) ... 54 Gambar 29. Die (barrel) ... 55 Gambar 30. Poros transmisi ... 55 Gambar 31. Pillow block... 56 Gambar 32. Pulli dan sabuk ... 56 Gambar 33. Motor listrik... 57 Gambar 34. Rangka mesin dan rangka motor listrik... 58 Gambar 35. Briket campuran serbuk gergaji (30%) dan arang
viii DAFTAR LAMPIRAN
1 I. PENDAHULUAN
A. LATAR BELAKANG
Akhir-akhir ini harga bahan bakar minyak dunia mencapai US$ 100 per barrel yang berdampak pada meningkatnya harga jual bahan bakar minyak di Indonesia termasuk minyak tanah. Harga minyak tanah (kerosene) yang selama ini disubsidi menjadi beban berat bagi pemerintah Indonesia karena nilai subsidinya meningkat pesat menjadi lebih dari 90 Triliun rupiah per tahun dengan penggunaan lebih kurang 10 juta kilo liter per tahun. Untuk mengurangi beban subsidi tersebut diperlukan bahan bakar alternatif yang relatif lebih murah dan mudah diperoleh.
Pada awal perkembangannya kayu dan produk turunannya (arang) adalah sumber bahan bakar yang banyak digunakan di sektor rumah tangga dan industri kecil karena mudah diperoleh dan sederhana penggunannya. Namun seiring berkembangnya teknologi, peranan kayu sebagai bahan bakar mulai menurun terutama di kota-kota besar. Saat ini sebagian besar penduduk di perkotaan menggunakan minyak dan gas bumi sebagai bahan bakar untuk memasak, sedangkan penduduk di pedesaan sebagian besar masih menggunakan kayu dan limbah biomassa sebagai bahan bakar. Bila ditinjau dari keberadaannya, bahan bakar biomassa (kayu, limbah pertanian, dll) memiliki keunggulan yang sangat menonjol dibandingkan dengan bahan bakar minyak dan gas bumi yaitu sifatnya yang dapat diperbaharui dalam waktu yang lebih cepat (renewable) dan berkesinambungan (sustainable).
2 sekitar industri penggergajian. Limbah industri penggergajian dan kayu lapis pada tahun 1982 bila dikonversi menjadi briket arang akan menghasilkan energi tambahan sebesar 63401 TCA (Ton Coal Equivalent). Hal ini menunjukan bahwa limbah industri penggergajian (serbuk gergaji) cukup potensial digunakan sebagai sumber energi yakni sebagai bahan baku pembuatan briket arang (Syachri, 1983)
Indonesia adalah negara agraris dengan makanan pokok beras. Sekam padi sebagai salah satu limbah produksi beras dapat diperoleh dalam jumlah sangat banyak (berlimpah) di daerah-daerah penghasil beras. Sekam padi sudah dikenal dapat digunakan sebagai salah satu bahan bakar yang cukup potensial, tetapi mempunyai kelemahan kandungan nilai kalor rendah (dibandingkan kayu) dan menimbulkan asap pada saat dibakar.
Arang sekam adalah sekam padi yang telah mengalami proses pengarangan. Tujuan dari pengarangan sekam padi adalah untuk meningkatkan nilai kalor, mempermudah penanganan menjadi bahan bakar, mengurangi asap pembakaran, serta mempermudah penyimpanan. Sekam yang diarangkan memilki kadar air yang lebih rendah dan memilki berat yang lebih ringan dibandingkan dengan sekam sebelum diarangkan.
Limbah biomassa dapat langsung digunakan sebagai bahan bakar, dikonversi terlebih dahulu menjadi arang, atau dikempa terlebih dahulu menjadi briket. Tujuan pengempaan adalah memperoleh kualitas pembakaran yang lebih baik dan kemudahan dalam penggunaan serta penanganannya.
4 B. TUJUAN
Tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Melakukan modifikasi terhadap mesin pengempa briket mekanis tipe kempa ulir hasil modifikasi Endah Mawarti (2006) sehingga memiliki kinerja yang lebih baik.
2. Menguji unjuk kerja mesin hasil modifikasi dengan menggunakan serbuk gergaji, arang sekam, dan campuran serbuk gegaji dan arang sekam sebagai bahan briket.
3. Menguji mutu briket serbuk gergaji, arang sekam, dan campuran antara sebuk gergaji dan arang sekam yang dihasilkan.
5 II. TINJAUAN PUSTAKA
A. POTENSI LIMBAH BIOMASSA SEBAGAI SUMBER ENERGI
Biomassa adalah bahan organik yang dihasilkan melalui proses fotosintesis, baik berupa produk maupun buangan. Contoh biomassa antara lain adalah tanaman, pepohonan, rumput, ubi, limbah pertanian dan limbah hutan, tinja, dan kotoran ternak (Abdullah, et al. 1991).
Energi biomassa merupakan sumber energi alternatif yang perlu mendapat prioritas dalam pengembangannya di Indonesia dibandingkan dengan sumber energi lain. Hal tersebut karena Indonesia sebagai negara agraris banyak menghasilkan limbah pertanian yang sampai dengan saat ini belum dimanfaatkan dengan optimal. Dengan demikian limbah pertanian yang merupakan biomassa tersebut merupakan sumber energi alternatif yang sangat potensial di Indonesia.
Biomassa sebagai sumber energi di Indonesia umumnya diperoleh dari areal hutan (limbah, tebangan, patahan cabang dan ranting, serta tumbuhan bawah tanaman pokok pada hutan produksi tetap), pertanian (limbah pertanian), perkebunan (pohon/tanaman yang diremajakan, limbah pasca panen dan limbah pengolahan), areal pemukiman (pohon, tanaman kayu, tinja, dan sampah), peternakan (kotoran ternak) dan limbah dari beberapa janis industri (Riseanggara, 2007). Tabel 1 menyajikan produksi kayu gergajian dan perkiraan jumlah limbah dan Tabel 2 menyajikan potensi beberapa jenis limbah di Indonesia.
Tabel 1. Produksi kayu gergajian dan perkiraan jumlah limbah
Tahun Produksi kayu
gergajian (m3)
Produksi
limbah
50% (m3)
Serbuk
gergaji
15% (m3)
Sebetan
25% (m3)
Potongan
ujung
10% (m3)
2001 674.868 337.434,0 50.615,1 84.358,5 33.743,4
2002 623.495 311.747,5 46.762,1 77.936,8 31.174,7
2003 762.604 381.302,0 57.195,3 95.325,5 38.130,2
2004 432.967 216.483,5 32.472,5 54.120,8 21.648,3
2005 1.471.614 735.807,0 110.371,0 183.951,7 73.580,7
6 Tabel 2. Potensi beberapa jenis limbah di Indonesia
No Komoditi/produk Tipe limbah biomassa Potensi limbah 1 Padi (gabah) Batang padi 5000 kg/ton gabah
2 Beras Sekam padi 280 kg/ton gabah
3 CPO Pelepah daun 24.84 ton/Ha
4 CPO Tandan kosong (FEB) 200 kg/ton FFB 5 CPO Serat dan cangkang 420 kg/ton CPO 6 CPO Kayu (replanting) 74.5 ton/Ha replanting
7 CPO Lumpur sawit NA
8 Jagung Bonggol jagung NA
9 Ubi kayu Batang pohon 800 kg/ton ubi kayu
10 Gula tebu Bagas 280 kg/ton gula
11 Kayu Serbuk gergaji NA
12 Kelapa Serat 280 kg/ton kelapa
13 Kelapa Batok kelapa 150 kg/ton kelapa 14 Karet Kayu (peremajaan) 1500 m3/ Ha peremajaan
15 Kakao Kulit buah kakao NA
16 Kopi Daging buah & kulit kopi NA 17 Minyak jarak Kulit/daging buah NA 18 Minyak jarak Cangkang buah NA
19 Minyak jarak Getah NA
20 Minyak jarak Ampas jarak 700 kg/ton biji jarak Sumber : Agustina, 2006 dalam Riseanggara, 2007
B. DENSIFIKASI
7 (Sumber : Agustina, 2006 dalam Riseanggara, 2007)
Gambar 1. Pilihan alur konversi limbah biomassa
Berdasarkan pada Gambar 1, dijelaskan bahwa biomassa/limbah biomassa dapat dikonversi menjadi energi listrik, energi mekanik, dan energi panas dengan berbagai alur konversi. Pada bagian alur yang berwarna merupakan alur konversi untuk memperoleh energi dengan memanfaatkan limbah biomassa yang telah didensifikasikan (briket) terlebih dahulu.
Menurut Abdullah, dkk (1991) densifikasi atau pengempaan dimaksudkan sebagai salah satu cara untuk memperbaiki sifat suatu bahan agar mudah dalam penanganan maupun penggunaannya.dalam proses ini bahan baku yang digunakan adalah bahan yang ukuran partikelnya kecil, berbentuk serbuk atau yang berbentuk lainnya yang dalam penggunaan sebagai bahan bakar kurang disukai atau sulit dalam penanganannya. Sebagai contoh adalah serbuk gergaji, sekam, rumput dan daun-daunan, bagase, dan lain sebagainya. Dalam proses ini, bahan biomassa atau limbah biomassa dikempa dengan tekanan tertentu sehingga menghasilkan bentuk dengan tekanan yang dikehendaki.
C. BRIKET BIOMASSA
Pada Tabel 1 disebutkan bahwa potensi limbah di Indonesia begitu melimpah, sehingga diperlukan teknologi untuk mengubah limbah tersebut menjadi energi yang bisa dimanfaatkan. Salah satunya adalah dengan pembuatan
8 briket dengan memanfaatkan serbuk gergaji dan arang sekam sebagai bahan pembuatan briket.
[image:32.612.146.497.332.533.2]Serbuk gergaji adalah limbah padat yang dihasilkan oleh industri penggergajian kayu. Volume limbah sekitar 50% dari jumlah produksi kayu gergajian dengan komposisi 15% berupa serbuk gergaji, 25% sebetan, dan 10% potongan ujung (Departemen Kehutanan, 1984). Serbuk gergajian kayu dapat digunakan untuk berbagai keperluan, diantaranya adalah sebagai media tanam tanaman jamur, digunakan sebagai campuran pupuk organik dan untuk keperluan bahan bakar dibuatlah briket untuk lebih memudahkan dalam penanganan maupun penggunaannya. Untuk mengetahui nilai kalor dari limbah kayu dan kulit kayu, dapat dilihat pada Tabel 3.
Tabel 3. Nilai kalor limbah kayu dan kulit kayu dengan berbagai kadar air Produk Kadar Air (%) Nilai kalori (MJ/kg)
Bubuk kayu (papan) 8 17.9
Bubuk kayu (kayu padat) 12 16.6
Serbuk gergaji (papan) 10 17.6
Serbuk gergaji (kayu padat) 15 15.9
Serutan kayu (shaving) 15 15.9
Kepingan kayu (wood chip) 15 15.9
Balak kering-udara 20 15.3
Balak basah 60 10.7
Kulit kayu 60 10.5
Sumber : Phillip, 1980 dalam Nuryadin Budiman,1990
9 kkal/kg (Djeni Hendra dan Saptadi Darmawan, 2000). Sebagai perbandingan, Tabel 4 menyajikan perbandingan nilai kalor dari berbagai jenis bahan bakar.
Tabel 4. Perbandingan Nilai Kalor dari berbagai jenis bahan bakar Jenis Bahan Nilai Kalor (kKal / kg)
Kayu 4530 – 5000
Arang 6900 – 7160
Arang Briket 7000
Batubara 6680 – 7880
Ampas Arang 6680 – 7160
Fuel Oil 10030 – 10510
Kerosine 10990
Sumber : Hemprey dan Ironside (1974) dalam Ani Suryani 1986
Menurut Abdullah, dkk (1991) pengarangan dilakukan didalam tungku, tanur, atau retort dengan mengunakan panas langsung ataupun panas tidak langsung untuk merombak zat yang ada di dalam biomassa atau limbah biomassa sehingga didapatkan arang.
Ada beberapa tahapan utama dalam proses pembuatan briket serbuk gergaji. Tahapan-tahapan tersebut adalah sortasi, pencampuran serbuk gergaji dengan perekat, pengempaan, dan pengeringan. Bagan alir mengenai proses pembuatan briket serbuk gergaji disajikan pada Gambar 2.
[image:33.612.185.436.545.687.2]Proses pembuatan briket dengan bahan arang sekam dan canpuran serbuk gergaji dan arang sekam tidak jauh berbeda dengan proses pembuatan briket dari bahan serbuk gergaji. Bagan alir mengenai proses pembuatan briket arang sekam disajikan pada Gambar 3 sedangkan proses pembuatan briket dengan bahan campuran serbuk gergaji dan arang sekam disajikan pada Gambar 4.
Gambar 2. Bagan alir proses pembuatan briket serbuk gergaji
Briket Serbuk Gergaji
Sortasi
Sebuk Gergaji murni
Pencampuran
Pengempaan
Pengeringan Serbuk
Gergaji
10 Gambar 3. Bagan alir proses pembuatan briket arang sekam
Gambar 4. Bagan alir proses pembuatan briket campuran serbuk gergaji dan arang sekam
Keterangan :
= Masukan = Proses
= Hasil
Arang sekam
Pengeringan Pengempaan Pencampuran Sebuk Arang
murni
Briket Arang sekam
Sortasi
Sortasi
Pencampuran
Pengempaan
Pengeringan Serbuk
Gergaji
Briket Serbuk Gergaji Dan
Arang Sekam Sortasi
Pencampuran Bahan briket Arang
sekam
Bahan Perekat Bahan
11 a. Pengarangan (karbonisasi)
Pengarangan (karbonisasi) adalah proses perombakan biomassa atau limbah biomassa dengan menggunakan panas langsung atau tidak langsung sehingga didapatkan arang
b. Sortasi
Sortasi dilakukan untuk memisahkan benda asing yang ada didalam bahan pembuat briket untuk memperoleh keseragaman briket yang dihasilkan
c. Pencampuran Bahan Briket dengan Perekat
Perekat adalah suatu bahan yang mampu menggabungkan bahan dengan cara perpautan antara permukaan yang dapat diterangkan dengan prinsip kohesi dan adhesi. Tujuan pemberian perekat (bahan pengikat) adalah untuk memberikan lapisan tipis dari perekat pada permukaan briket arang serbuk gergaji sebagai upaya memperbaiki konsistensi atau kerapatan dari briket yang dihasilkan. Menurut Abdullah dkk (1991), terdapat dua macam perekat yang biasa digunakan dalam pembuatan briket yaitu perekat yang berasap (tar, molase, dan pitch) dan perekat yang tidak berasap (pati dan dekstrin tepung beras).
Faktor-faktor yang mempengaruhi perekatan antara lain adalah sifat bahan baku dan besarnya tekanan yang diberikan pada saat proses pengempaan (Brown et al. dalam Yulistina, 2001). Dengan pemakaian perekat maka tekanan pengempaan yang diperlukan akan jauh lebih kecil jika dibandingkan dengan briket tanpa pemakain bahan perekat (Boedjang dalam Yulistina, 2001).
d. Pengempaan
12 Perbedaan tekanan berpengaruh terhadap keteguhan tekan dan kerapatan arang briket. Hartoyo et al. (1978) menyatakan bahwa pada umumnya semakin tinggi tekanan yang diberikan akan memberikan kecenderungan menghasilkan arang briket dengan kerapatan dan keteguhan tekan yang semakin tinggi pula. Tekanan pengempaan akan menentukan porositas briket yang dihasilkan. Briket yang terlalu padat akan sulit terbakar, akan tetapi briket yang kurang padat akan cepat terbakar habis, mudah hancur, dan banyak menghasilkan percikan bara yang kurang disukai (Abdullah dkk., 1991)
e. Pengeringan
Tujuan dari pengeringan adalah agar briket yang dihasilkan menjadi kering atau kadar airnya dapat disesuaikan dengan ketentuan kadar air arang briket yang berlaku. Pengeringan dapat dilakukan dengan cara pengeringan dengan menggunakan oven atau penjemuran langsung dibawah sinar matahari. Suhu dan waktu pengeringan yang digunakan dalam pembuatan briket tergantung dari jumlah kadar air campuran dan macam pengering. Pada umumnya pengeringan dilakukan pada suhu 60 0C selama 24 jam.
f. Pengujian Mutu Briket
Menurut Wardi (1969) dalam Ani Suryani (1986) menyatakan bahwa arang yang bermutu baik harus mempunyai persyaratan sebagai berikut :
1. Warna hitam dengan nyala kebiruan 2. Mengkilat pada pecahannya
3. Tidak mengotori tangan
4. Terbakar tanpa asap, tidak memercik dan tidak berbau 5. Dapat menyala terus dengan tidak dikipasi
6. Tidak terlalu cepat terbakar 7. Berdenting seperti logam
Sedangkan menurut Millstein dan Morkved dalam Ani Suryani (1986) menyatakan persyaratan arang briket yang baik adalah sebagai berikut :
1. Bersih, tidak berdebu dan berbau 2. Mempunyai kekerasan yang merata 3. kadar abu serendah mungkin
13 5. Menyala dengan baik dan memberikan panas secara merata
6. Harganya dapat bersaing dengan bahan bakar lain
Pengujian mutu briket serbuk gergaji, arang sekam dan campuran antara serbuk gergaji dan arang sekam pada prinsipnya sama dengan pengujian mutu briket arang sekam pada mata kuliah Energi dan Listrik Pertanaian di Deparetemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, IPB, yang mencakup :
- Nilai kalor briket hasil pengempaan. - Kadar air
- Berat jenis - Ketahanan beban - Laju pembakaran
D. ALAT/MESIN PENGEMPA BRIKET
Beberapa alat dan mesin mesin pengempa briket telah dipergunakan, baik yang manual maupun yang telah mempergunakan mesin sebagai sumber tenaga. diantaranya adalah alat kempa tuas (manual), alat kempa tipe ulir dan alat kempa hidrolik.
1. Alat Kempa Tuas (manual)
14 Gambar 5. Alat kempa tuas (manual) di Labolatorium EEP, IPB
[image:38.612.167.473.79.285.2]
(a) (b)
Gambar 6. Briket serbuk gergaji (a) dan briket arang (b) hasil pengempaan secara manual.
2. Alat Kempa Tipe Ulir
15 Sumber : Kartika, 1994
Keterangan : 1. Sumbu utama g1. Roda bergigi
2. Kamar kempa g2, g3, g4. Roda-roda bergigi 3. sekrup Pembawa g4. Roda gila
4. Voor-cind g5. Roda payung 5. Potongan sekrup
6. Konis 7. Ring
Gambar 7. Skema alat kempa ulir
Prinsip kerja alat ini menyerupai prinsip kerja ekstruder, dimana bahan dimasukan kedalam bagian pengisi. Pada tahap ini udara didorong keluar dan bahan dimampatkan hingga masif dan mengisi seluruh ruangan antara screw dan barrel. Kemudian bahan tersebut didorong kedalam bagian kompresi. Di tempat ini bahan mendapat tekanan cukup tinggi. Tekanan timbul karena terjadi penyempitan ruangan, akibat dari penyempitan ruangan tersebut terjadi energi mekanis dan gaya geser terhadap bahan semakin meningkat. Keadaan tesebut mengakibatkan suhu bahan meningkat dan di bagian dalam alat pemanasan terjadi kecepatan geser (shear rate) sangat tinggi yang akan disertai dengan kenaikan suhu secara cepat. Suhu mencapai maksimal sebelum bahan disemprotkan melalui lubang-lubang kecil atau lubang pelepas di ujung selubung (die).
16 (a). Menggunakan motor listrik
(b). Menggunakan motor diesel
Gambar 8. Mesin pengempa briket yang dikembangkan oleh Asian Institute of Technology (AIT, 1984).
3. Alat Kempa Hidrolik
17 (a) Pengempa briket yang dikembangkan oleh Kementrian Riset dan Teknologi
Indonesia
[image:41.612.218.419.77.296.2](b) Pengempa briket yang dikembangkan Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia
Gambar 9. Alat pengempa briket secara hidrolik
18 Mesin pengempa briket semi mekanis tipe kempa ulir yang dirancang oleh syafrian tahun 2005 merupakan pengembangan dari mesin pengempa briket buatan Asian Institute of Technology, Thailand. Mesin ini mempunyai kapasitas produksi sebesar 9.525 kg/jam dengan tingkat keberhasilan mesin sebesar 80%, prosentase briket hancur yang dihasilkan sebesar 19.97% dan membutuhkan daya pengempaan sebesar 4.7 kkal/menit (0.33 kWatt). Gambar 10 menyajikan mesin pengempa briket semi mekanis tipe kempa ulir hasil rancangan Adi Syafrian tahun 2005.
Gambar 10. Desain mesin pengempa briket semi mekanis tipe kempa ulir (screw pressing) hasil rancangan Syafrian (2005).
F. MODIFIKASI MESIN PENGEMPA BRIKET SEMI MEKANIS TIPE KEMPA ULIR (SCREW PRESSING) OLEH ENDAH MAWARTI (2006)
19 sebesar 2.475%, kebutuhan daya pengempaan 10.6734 Watt jam/kg briket, dan tekanan pengempaan yang dihasilkan sebesar 3.39 kPa. Gambar 11 menyajikan mesin pengempa briket mekanis tipe kempa ulir hasil modifikasi Endah Mawarti, 2006.
Gambar 11. Mesin pengempa briket mekanis tipe kempa ulir (screw pressing) hasil modifikasi Endah Mawarti (2006)
20 III. METODE PENELITIAN
Penelitian modifikasi mesin pengempa briket mekanis ini terbagi dalam tiga bagian yaitu penelitian pendahuluan, modifikasi mesin, dan uji unjuk kerja mesin pengempa briket hasil modifikasi. Penelitian pendahuluan bertujuan untuk mengamati secara langsung unjuk kerja mesin pengempa briket mekanis tipe kempa ulir yang telah dirancang oleh Mawarti. Data yang ingin diperoleh dari penelitian pendahuluan adalah data dimensi mesin, berat masing-masing komponen dan berat mesin secara keseluruhan, serta produktivitas mesin. Data yang diperoleh kemudian digunakan sebagai bahan pertimbangan modifikasi mesin pengempa briket tersebut.
A. PENELITIAN PENDAHULUAN 1. Waktu dan Tempat
Penelitian pendahuluan dilaksanakan pada bulan September 2007 bertempat di Bengkel Metatron, Leuwikopo, Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor.
2. Alat dan Bahan a. Alat
Alat yang digunakan dalam penelitian pendahuluan adalah :
- Mesin pengempa briket mekanis tipe kempa ulir (screw pressing) - Tachometer digital untuk mengukur kecepatan putaran puli - Alat ukur panjang (meteran)
- Timbangan digital
- peralatan bengkel : kunci pas, kunci ring, tang - Alat tulis
- stopwatch
- Pisau pemotong briket, wadah, dan baki b. Bahan
21 B. MODIFIKASI MESIN PENGEMPA BRIKET MEKANIS TIPE KEMPA
ULIR (SCREW PRESSING)
Proses modifikasi mesin pengempa briket mekanis tipe kempa ulir ini dilakukan dalam beberapa tahap, yaitu perancangan modifikasi mesin berdasarkan pada penelitian pendahuluan yaitu rangka mesin, screw housing, poros utama mesin, ulir (screw), dan die (barrel); modifikasi bagian-bagian mesin; dan perakitan komponen-komponen mesin menjadi satu bagian.
Dari data hasil penelitian pendahuluan dilakukan analisis fungsional, analisis human engineering (aspek ergonomika) dan analisis kekuatan dan stabilitas mesin. Hasil analisis merupakan data awal untuk melakukan modifikasi pada bagian komponen mesin. Gambar 12 menyajikan dasar rancangan mesin pengempa briket mekanis tipe kempa ulir.
[image:45.612.136.480.323.647.2]Keterangan : 1. Motor 6. Puli 3 11. Ulir (screw) 2. Bearing 7. Pulli 4 12. Die (barrel) 3. Pulli 1 8. Poros 13. Rangka mesin 4. Belt 9. Bearing housing 14. Screw housing 5. Pulli 2 10. Hopper
22 C. PENGUJIAN UNJUK KERJA MESIN PENGEMPA BRIKET HASIL MODIFIKASI
1. Parameter Pengujian
Pengujian mesin pengempa briket mekanis hasil modifikasi dilakukan dalam dua bagian, yaitu uji unjuk kerja mesin pengempa briket hasil modifikasi dan uji mutu briket yang dihasilkan.
1.1 Uji Unjuk Kerja Mesin Pengempa Briket:
Parameter yang didapatkan dalam uji kinerja mesin pengempa briket yang telah dimodifikasi adalah :
a). kapasitas pengempaan mesin, yaitu banyaknya briket yang dihasilkan dalam satuan waktu dalam hal ini yaitu kg/jam.
b). besarnya tekanan pengempaan, yaitu dihitung berdasarkan kebutuhan tenaga pengempaan.
c). kebutuhan daya pengempaan, yaitu besarnya gaya gesekan untuk mengempa bahan dikalikan dengan kecepatan translasi bahan yang dikempa.
d). Tingkat keberhasilan mesin, dihitung dengan cara mengurangkan persentase briket hancur terhadap jumlah total briket yang dihasilkan. Briket dikatakan berhasil apabila bentuknya silinder dan padat, sedangkan briket dianggap hancur apabila tidak memiliki sifat seperti briket dengan bentuk silinder dan padat. 1.2. Uji Mutu Briket Yang Dihasilkan
Parameter uji mutu briket yang dihasilkan meliputi kerapatan briket, ketahanan briket terhadap pembebanan, penampakan permukaan briket dan laju pembakaran briket yang dihasilkan. Pengujian kadar air dan nilai kalor bertujuan untuk mengetahui keadaan bahan yang digunakan, tetapi tidak terkait dengan kinerja mesin.
2. Metode Pengambilan Data/Pengukuran
23 dengan mencampur bahan briket dengan bahan perekat yang terbuat dari tepung tapioka. Setelah bahan briket dan bahan perekat tercampur, kemudian dilakukan pengempaan dengan menggunakan mesin pengempa briket mekanis hasil modifikasi. Pengujian dilakukan selama bahan briket didalam hopper masih ada, setelah seluruh bahan habis terkempa, dilakukan pencatatan pada briket yang dihasilkan untuk menentukan kapasitas pengempaan mesin. Prosedur pengujian mesin pengempa hasil modifikasi disajikan dalam Gambar 13.
[image:47.612.126.514.339.664.2]Uji mutu briket yang dihasilkan dilakukan setelah pengeringan briket selama 3 x 24 jam berturut-turut. Pengeringan briket dilakukan dalam oven pengering dengan suhu rata-rata 51 0C dan terletak di laboratorium Energi dan Elektrifikasi Pertanian, Fateta, IPB. Prosedur pengujian mutu briket yang dihasilkan disajikan dalam Gambar 14.
Gambar 13. Prosedur Pengujian Mesin Pengempa Hasil Modifikasi MULAI Penimbangan bahan
dan perekat
Pengempaan bahan briket dengan menggunakan mesin pengempa briket hasil modifikasi. Pengujian meliputi berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk menghasilkan briket, stabilitas dan ketahanan mesin Data primer yang didapat: -Putaran masing-masing puli
-Waktu/lama pengempaan - Arus dan tegangan
Pencatatan data setelah proses pengempaan selesai : -Berat briket yang dihasilkan
-Berat briket hancur
-Penampakan permukaan briket yang dihasilkan Selesai
Pencampuran bahan dan perekat
Masukan bahan briket kedalam
hopper Nyalakan mesin
pengempa briket
24 Gambar 14. Prosedur Pengujian Mutu Briket Yang Dihasilkan
3.Alat dan Bahan a. Alat
Alat yang digunakan dalam penelitian yaitu :
- Mesin pengempa briket mekanis tipe kempa ulir (screw pressing) hasil modifikasi
- Tachometer digital untuk mengukur kecepatan putaran puli - Alat ukur panjang (meteran)
- Timbangan digital
- peralatan bengkel : kunci pas, kunci ring, tang, dll - Alat tulis
- Kamera digital - stopwatch
- Pisau pemotong briket, wadah, dan baki
- Adiabatic Bomb Calorimeter tipe OSK NENKEN untuk mengukur besarnya nilai kalor yang terkandung dalam briket - Drying oven untuk mengukur besarnya kadar air yang terkandung dalam briket.
Mulai Penimbangan
Briket kering
Pengukuran kerapatan (densitas) briket
Pengukuran ketahanan Briket terhadap
pembebanan Uji pembakaran briket yang dihasilkan.
Pengamatan dan pencatatan data saat uji pembakaran :
- Berat briket yang akan di bakar - Waktu pembakaran briket - Asap yang ditimbulkan dari
proses pembakaran
25 b. Bahan
Bahan yang digunakan yaitu serbuk gergaji dan arang sekam dengan kadar perekat 5%.
4. Waktu dan Tempat
Penelitian dilaksanakan pada bulan Oktober 2007 sampai bulan Nopember 2007 bertempat di Bengkel Metraton, Leuwikopo, Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor.
5. Analisis Data
Analisis data dilakukan dengan pengukuran dimensi mesin dan perhitungan terhadap briket yang dihasilkan. Kapasitas pengempaan mesin, besarnya tekanan pengempaan, kebutuhan daya pengempaan, prosentase briket padat dan briket hancur yang dihasilkan dan lama penggunaan mesin/hari serta tingkat keberhasilan mesin merupakan data primer yang diambil. Hasil tersebut akan dibandingkan dengan penelitian sebelumnya dengan menggunakan data sekunder yang telah ada.
a. Kapasitas pengempaan mesin
Kapasitas pengempaan mesin adalah lamanya waktu pengempaan untuk menghasilkan briket sebanyak 1 kg. Dapat dihitung dengan persamaan berikut:
K = ✁ ...1)
dimana : M = Jumlah briket yang dihasilkan (kg) K = Kapasitas mesin (kg/jam)
t = waktu pengempaan (detik)
b. Besarnya tekanan pengempaan
26 Tp =
✂
✄ ...2)
Dimana : Tp = Tenanan Pengempaan (Pa) F = Gaya untuk mengempa (N) A = Luas penampang die (m2)
c. Kebutuhan daya pengempaan
Kebutuhan daya pengempaan dapat dihitung dengan persamaan berikut :
D = Fg x V...3)
Dimana : D = besarnya daya pengempaan (Nm/detik) Fg = Gaya gesek untuk mengempa bahan (N)
V = Kecepatan translasi bahan yang dikempa (m/detik)
d. Tingkat keberhasilan mesin
Tingkat keberhasilan mesin dihitung dengan cara mengurangkan perbandingan briket hancur dan briket total yang dihasilkan dengan 100%. Dapat dihitung dengan persamaan berikut :
Bh =
☎✝✆ ✞✠✟ ✡
☛✌☞✍☞✌✎
...4)
Mb = ✏✒✑✍✑✔✓ - Bh ...5)
Dimana : Mb = Tingkat keberhasilan mesin (%)
Wh = Berat briket hancur (kg)
Wt = Berat briket total (kg)
27 e. Kadar air
Kadar air bais basah, yaitu besarnya air yang dikandung oleh suatu bahan dibandingkan dengan massa total partikel dari bahan tersebut. Prinsip dari pengukuran kadar air ini adalah menguapkan bagian air bebas yang terdapat dalam briket arang sampai terjadi keseimbangan kadar air dengan udara di sekitarnya dengan memakai energi panas. Perhitungan kadar air basis basah menggunakan rumus sebagai berikut :
Kadar air (bb) = Χ100%...6) Μ Μ − Μ Α Β Α
dimana : MA = massa contoh sebelum dikeringkan dalam oven (gram)
MB = massa contoh setelah dikeringkan dalam oven (gram)
f. Kerapatan (densitas)
Berat jenis suatu bahan pada prinsipnya adalah perbandingan antara massa suatu bahan dengan volumenya, yang didefinisikan sebagai berikut :
) 7 .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... V Μ =
ρ
dimana : ρ =Kerapatan (gram/cm3) M = Massa briket (gram) V = Volume briket (cm3)
g. Laju pembakaran
28 ) 8 ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
t t V = Μ
dimana : V = Laju pembakaran briket (gram/menit) Mt = Massa briket yang terbakar (gram) t = Waktu pembakaran (menit)
h. Nilai kalor
Nilai kalor suatu bahan bakar biomassa yang umumnya digunakan sebagai patokan adalah nilai kalor bahan pada tingkat rendah (Low Heating Value = LHV) yang biasa diperoleh antara lain dengan cara pengukuran menggunakan alat Bomb Calorimeter (Abdullah dkk., 1991). Besarnya nilai kalor suatu bahan dapat dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut :
NK =
(
)
x4.186...9)m m N t
bb a a + ∆
dimana : NK = Nilai kalor bahan (J/gram)
t
∆ = Perbedaan suhu rata-rata didalam bejana sebelum dan sesudah pembakaran (0C)
Na = Nilai ekivalen air (kal/gram)
ma = Massa air dalam bejana (gram)
29 BAB IV. HASIL PENELITIAN PENDAHULUAN
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.
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
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
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
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
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
35 BAB V. RANCANGAN MESIN PENGEMPA BRIKET
A. RANCANGAN FUNGSIONAL
36 Gambar 15. Penjabaran fungsional mesin pengempa briket tipe kempa ulir
menjadi sub-sub fungsi Mesin pengempa briket
tipe kempa ulir hasil modifikasi dengan kapasitas yang lebih besar dan bervariasi serta briket yang dihasilkan bermutu
baik.
Memberi bentuk, menopang, dan tempat terpasangnya komponen
mesin yang lain
Menopang dan sebagai dudukan motor listrik
Menyalurkan daya pengempaan dan menurunkan kecepatan
putar motor listrik Menyalurkan daya pengempaan dan tempat
terpasangnya ulir
Menampung bahan briket sementara Ruang bagi ulir untuk
mengempa bahan kedalam die Mendorong dan mengempa bahan hingga
padat
Tempat keluarnya briket, menentukan dimensi briket yang dihasilkan
Rangka mesin
Rangka motor listrik Pulli dan sabuk Poros utama mesin
Hopper Screw housing
37 B. RANCANGAN STRUKTURAL
1. Hopper
Hopper terbuat dari pelat stainless steel dengan ketebalan 1.5 m. konstruksi hopper berbentuk limas segi empat yang dipotong mendatar dibagian ujungnya. Dimensi hopper bagian atas berukuran 500mm x 500mm, sisi bagian bawah 150mm x 150mm, tinggi hopper 500 mm dan sudut kemiringan dinding bawah sebesar 470. Volume hopper dapat dihitung dengan menggunakan rumus matematika sederhana yang disajikan dalam Lampiran 3. Sedangkan perhitungan yang seharusnya (untuk menentukan sudut jatuh bahan) tidak dilakukan karena tidak tersedianya data. Gambar 16. menyajikan sketsa dimensi hopper.
Gambar 16. Sketsa dimensi hopper
Berdasarkan hasil perhitungan, hopper memiliki volume sebesar 62349.8 cm3, apabila kerapatan bahan briket sebesar 0.462 gram/cm3, maka hopper dapat menampung bahan briket seberat 28.806 kg.
2. Screw Housing
38 dengan diameter lubang 8 mm sebanyak 6 buah untuk tempat memasang dan menyambung screw housing dengan rangka utama.
3. ulir (screw)
komponen terpenting dalam pengoperasian mesin pengempa briket ini adalah ulir yang berperan dalam memampatkan dan memberi bentuk bahan briket, bahan briket tersebut terlebih dahulu mengalir kedalam screw housing dan kemudian dialirkan kedalam die untuk dikempa.
Dimensi ulir secara keseluruhan yaitu panjang 350 mm, jarak bagi antar sudu sebesar 50 mm, diameter luar ulir 55 mm, diameter dalam ulir 21 mm dan tebal ulir sebesar 2.2 mm. perhitungan kapasitas ulir (screw) dimaksudkan untuk mengetahui banyaknya bahan yang dapat dikempa per detik. Perhitungan kapasitas ulir adalah sebagai berikut :
- Diameter luar (d2) = 55 mm
- Diameter dalam (d1) = 21 mm
- Panjang ulir (p) = 350 mm - Putaran maksimum (n) = 150 RPM - Jarak antar sudu (pitch) = 50 mm ( 1 feet3 = 28316.8 cm3; 1 jam = 3600 detik)
Penyelesaian
= arc tan ✕✗✖✘✖
✙✛✚ ✜
55 = 47.70
50
Jadi, sudut kemiringan ( ) = 47.70 Kapasitas ulir = ✢✤✣✛✥✧✦✤★
✩✘✩✘✪✫✭✬✘✬✭✫ x ✮✠✯✱✰ ✲✴✳✭✵✷✶
= ✸✺✹✛✻✼✘✽✧✾✭✿❀✴❁ ❂✭❂✭❃❄✘❅✭❅✭❄ x
❆❈❇❊❉●❋✭❍✛■ ❏✴❑✭▲◆▼P❖✘◗❘ = 788.57 feet3/ jam = 788.57 x ❙✘❚❈❯❈❱✛❲✘❳❨
❩✭❬✘❭✭❭ = 6202.71 cm
3
39 4. Poros Mesin Utama
Poros mesin utama terbuat dari besi pejal yang berfungs
