PROSES DESAIN DAN PENGUJIAN MESIN PRESS HIDROLIK
BRIKET LIMBAH BAMBU
Iis Siti Aisyah*1, Ali Saifullah2, Taufik Satya3
1,2,3Universitas Muhammadiyah Malang
Kontak person: Iis Siti Aisyah E-mail: siti@umm.ac.id1
Abstrak
Briket merupakan salah satu solusi altenatif yang cukup efektif dan efisien dalam menghadapi krisis sumber energi fosil untuk bahan bakar. Melihat pola manajemen limbah bambu di industri tusuk sate yang masih belum secara optimal memanfaatkan limbah, maka melalui penelitian ini dicoba untuk merancang dan membuat mesin press briket limbah bambu agar dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi alternatif. Mesin press yang dirancang mempunyai kapasitas 6 kg/jam dan mempunyai kemampuan untuk mengukur tekanan sehingga sekaligus berfungsi sebagai alat ukur. Dalam perancangan, ditentukan dimensi dan kapasitas dari komponen utama yang terdiri dari rangka, cetakan briket dan penekan briket, serta silinder hidrolik yag digunakan agar aman dalam operasinya. Selanjutnya, setelah proses manufaktur, mesin press tersebut diuji untuk mengetahui kemampuan mesin untuk membuat briket dalam beberapa variasi besaran tekanan dan komposisi briket. Guna mengetahui variasi tekanandan komposisi briket mana yang optimal maka selanjutnya briket diuji terhadap variabel lama pembakaran dan porositas. Dari penelitian dapat disimpulkan bahwa proses perancangan menghasilkan mesin press yang memenuhi tujuan perancangan. Sedangkan karakteristik briket yang dihasilkan untuk lama pembakaran tertinggi didapatkan pada dengan tekanan pengepresan 500 kg/cm2 dengan lama pembakaran 40 menit 21 detik. Sedangkan yang terpendek adalah untuk tekanan pengepresan 100 kg/cm2dengan lama pembakaran 28 menit 38 detik. Nilai porositas tertinggi didapatkan dengan tekanan pengepresan 100 kg/cm2 dengan nilai 77,32%. Sedangkan nilai porositas terendah, yaitu sebesar 43,56%, didapatkan dari tekanan pengepresan 500 kg/cm2. Untuk komposisi briket, komposisi 25% memberikan nyala terlama yaitu 70 menit 12 detik sedangkan porositas tertitnggi didapatkan untuk komposisi 5% dengan nilai 67,12%.
Kata kunci: mesin press, hidrolik, briket, lama pembakaran, porositas
1. Pendahuluan
Material limbah ditemukan melimpah di Kecamatan Tumpang daerah Kabupaten Malang. Beberapa industri skala kecil dan menengah khususnya untuk pengrajin tusuk sate di Daerah Tumpang banyak yang membuang hasil dari limbah kerjainan tusuk sate berupa serbuk begitu saja tanpa dimanfaatkan kembali. Masyarakat di Kecamatan Tumpang khususnya di Desa tempat penelitian ini berlangsung tidak mengetahui bahwa dengan memanfaatkan hasil limbah tusuk sate yang berupa serbuk sebagai bahan baku untuk dijadikan briket.
Briket merupakan salah satu solusi altenatif yang cukup efektif dan efisien dalam menghadapi krisis sumber energi atas energi fosil untuk bahan bakar seperti yang telah diperkirakan oleh para ahli dan ilmuwan. Briket juga mempunyai beberapa keuntungan antara lain kering sehingga nilai panasnya seragam dan tinggi, kerapatan tinggi sehingga ruang penyimpanannya minimum, dan dapat dilakukan pembakaran dalam sistem yang dirancang untuk batubara.
Sehubungan dengan briket biomassa, dua variabel penting yang perlu diperhatikan adalah pengaruh variasi tekanan pengepresan terhadap kualitas briket karena semakin besar tekanan pengepresan yang diberikan maka porositasnya akan semakin kecil [3]. Juga sebagai akibat dari kenaikan tekanan pengepresan, maka akan menaikkan nilai kekuatan mekanik dan memperlambat waktu pembakaran [4]. Disamping itu, untuk membuat briket diperlukan perekat meskipun kadar perekat dalam briket tidak boleh terlalu tinggi karena dapat mengakibatkan penurunan mutu briket yang sering menimbulkan banyak asap. Kadar perekat yang digunakan umumnya tidak lebih dari 5 % [5].
Dari latar belakang diatas maka penelitian ini ditujukan untuk memperkenalkan mesin press briket untuk limbah bambu dengan kemampuan pressing, yang merupakan kebaharuan dalam rancangan mesin press, yang memadai serta mampu menunjukkan berapa besar tekanan tersebut sehingga masyarakat sekitar berkeinginan untuk memanfaatkan limbah bambu untuk bahan bakar alternatif yang berbentuk briket. Juga dalam pengujian, ditentukan variabelnya ujinya adalah tekanan pengepresan dan komposisi briket terhadap waktu pembakaran dan pororsitas briket.
1. Metode Penelitian
2.1 Metode perancangan mesin press
Dalam perancangan mesin press untuk briket bambu ini, maka langkah-langkah yang ditempuh adalah:
>Studi Lapangan, dengan survei langsung ke sumber bahan briket pada pabrik tusuk sate di Kecamatan Tumpang.
>Studi literatur untuk mencari dan mempelajari bahan pustaka yang berkaitan dengan segala permasalahan mengenai perencanaan mesin hidrolik
>Perencanaan dan perhitungan yang bertujuan untuk mendapatkan desain dan mekanisme dengan memperhatikan data yang telah didapat dari studi literatur dan studi lapangan langsung. Rancangan mesin yang akan di rancang ini adalah mesin press hidrolik manual.
>Penyiapan komponen peralatan yang meliputi beberapa alat antara lain: Besi Kanal, Hydraulic Jack, Plat Baja, Mesin Las dan lain-lain
>Pembuatan mesin setelah diketahui spesifikasi dari bahan maupun dimensi dari komponen yang akan diperlukan untuk pembuatan alat. Dari komponen yang diperoleh kemudian dilakukan perakitan untuk membuat alat yang sesuai dengan desain yang telah dibuat.
Setalah melakukan langkah-langkah tersebut maka data utama dari alat press briket bambu dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1Data utama mesin press hidrolik briket limbah bambu
No. Nama Komponen Bahan
1. Cetakan, d = 40 mm, t = 68 mm. ST60-2
2. Penekan, d = 40 mm, t =68 mm. ST60-2
3. Silinder hidrolik, double acting, bore size = 40 mm,rod size= 22.4 mm,long stroke= 200 mm.
4. Pompa, daya = 161,5 W
5. Frame (standard JIS-G3101) besi channel UNP
100 profile U-beam
(a) (b) (c)
(d)
Gambar 1.a. Cetakan, b. penekan, c.hydraulic jack, d.assemblymesin press.
Gambar 2.Briket bambu
2.2 Metode pengujian mesin press
Dalam pengujian mesin press ini maka rancangan penelitian yang digunakan adalah metode eksperimental dengan mengambil rancangan penelitian seperti pada Tabel 2 dan Tabel 3.
Tabel 2Rancangan penelitian tekanan pengepresan
Tabel 3Rancangan penelitian komposisi briket
n Komposisi (%)
5 10 15 20 25
1 A11 M11 A21 M21 A31 M31 A41 M41 A51 M51
2 A12 M12 A22 M22 A33 M33 A42 M42 A52 M52
3 A13 M13 A23 M23 A33 M33 A43 M43 A53 M53
n Tekanan Pengepresan (kg/cm2)
100 200 300 400 500
1 B11 P11 B21 P21 B31 P31 B41 P41 B51 P51
2 B12 P12 B22 P22 B33 P33 B42 P42 B52 P52
Langkah-langkah penelitian yang dilakukan adalah penyiapan bahan baku berupa pengayakan dengan 24 mesh dan pengarangan. Langkah kedua adalah pembuatan briket dengan mencampurnya dengan 5% perekat yang ditekan dengan 5 variasi tekanan. Selanjutnya briket diuji waktu pembakarannya dengan cara dihitung waktu pembakaran dari awal nyala sampai briket habis terbakar [3]. Sedangkan uji porositas dilakukan dengan penimbangan sample kering yang dilanjutkan dengan perendaman selama 3 jam dan selanjutnya ditimbang kembali [3].
3. Hasil dan Pembahasan
Setelah langkah-langkah percobaan dilakukan, maka data-data yang didapat dari pengujian variasi penekanan terhadap lama pembakaran dan porositas briket diberikan dalam Tabel 4. Berdasarkan Tabel 4 dapat dilihat bahwa besarnya ukuran tekanan pengepresan sangat mempengaruhi lamanya pembakaran pada briket tersebut. Lama pembakaran tertinggi terdapat pada tekanan pengepresan 500 kg/cm² sebesar 40 menit 31 detik. Lama pembakaran terendah terdapat pada ukuran tekanan pengepresan sebesar 100 kg/cm² yaitu sebesar 28 menit 38 detik.
Tabel 4Data hasil pengujian lama pembakaran briket
Semakin besar tekanan pengepresannya maka lama pembakaran briket akan semakin lama, begitu juga sebaliknya semakin kecil tekanan pengepresannya maka lama pembakaran briket semakin cepat. Itu dikarenakan pada sampel briket yang memiliki tekanan yang besar maka briket tersebut akan menjadi semakin rapat, sehingga pori-pori briket akan semakin kecil yang akan memperlambat proses pembakaran briket tersebut. Sedangkan apabila pori-pori briket besar, maka briket itu akan sangat cepat proses pembakarannya. Hal itu disebabkan karena banyak oksigen yang masuk melalui pori-pori briket yang besar.
Sedangkan hasil pengujian untuk variasi komposisi briket dan lama pembakaran serta porositas briket diberikan pada Gambar 3 dan Gambar 4. Dari Gambar 3 dapat dilihat bahwa besarnya ukuran tekanan pengepresan dan banyaknya komposisi sangat mempengaruhi lamanya pembakaran pada briket tersebut. Lama pembakaran tertinggi terdapat pada tekanan pengepresan 500 kg/cm² dengan komposisi 25% dengan waktu 70 menit 12 detik. Lama pembakaran terendah terdapat pada komposisi 5% yaitu dengan waktu 55 menit. Semakin besar tekanan dan komposisi briket maka lama pembakaran briket akan semakin lama, begitu juga sebaliknya semakin kecil komposisi pada briket maka lama pembakaran briket semakin cepat.
Tabel 5Data hasil pengujian porositas briket
Gambar 3.Pengaruh komposis terhadap lama pembakaran
Berdasarkan Gambar 4 menunjukkan bahwa nilai porositas mengalami penurunan seiring dengan bertambahnya komposisi yang diberikan pada saat pembuatan briket. Nilai porositas tertinggi yaitu berada pada tekanan pengepresan 500 kg/cm² dengan komposisi 5% yaitu sebesar 67.12 %, sedangkan nilai porositas terendah yaitu berada pada tekanan pengepresan sebesar 500 kg/cm² dengan komposisi 25% yaitu sebesar 48,26%.
Gambar 4.Grafik pengaruh komposisi terhadap porositas
4. Kesimpulan
Hasil yang didapatkan dari pengaruh variasi tekanan pengepresan pada briket terhadap lamanya pembakaran menunjukkan bahwa semakin tinggi tekanan yang diberikan pada saat pembuatan briket, maka briket tersebut akan semakin lama pembakarannya, sedangkan untuk hasil yang didapatkan dari pengaruh variasi tekanan pengepresan pada briket menunjukkan bahwa nilai porositas mengalami penurunan seiring dengan bertambahnya tekanan pengepresan yang diberikan pada saat pembuatan briket.
Sedangkan dari hasil yang didapatkan dari pengaruh variasi komposisi dan pengepresan terhadap lamanya pembakaran menunjukkan bahwa semakin tinggi tekanan dan banyaknya komposisi yang diberikan pada saat pembuatan briket, maka pembakaran briket tersebut akan semakin lama. Dari hasil yang didapatkan dari pengaruh variasi komposisi terhadap porositas briket menunjukkan bahwa nilai porositas mengalami penurunan seiring dengan bertambahnya tekanan pengepresan dan pemberian komposisi yang bertambah pada saat pembuatan briket.
Referensi
[1] ari G, dan Hartoyo, "Beberapa Sifat Fisis dan Kimia Briket Arang dari Limbah Arang Aktif", Puslitbang Hasil Hutan, Bogor, 1983
[2] Zul Hilmi, F, "Analisis Char Hasil Pirolisis Limbah Platik Polyvinyl Chloride (PVC) berdasarkan Variasi Temperatur dan Pemanfaatannya Sebagai Bahan Bakar Briket", Tugas, Akhir, Jurusan Teknik Mesin dan Industri, Universitas Gajah Mada, 2014
[3 ]Afriane, CD, "Pengaruh Variasi Tekanan Pengepresan dan Ukuran Butir terhadap Kualitas Briket Bioarang Tempurung Kemiri dan Kulit Asam Jawa", Tugas Akhir, Universitas Syiah Kuala Darussalam, Banda Aceh, 2016.
[4] Subroto, Himawanto DA, Sartono, "Pengaruh variasi tekanan pengepresan terhadap karakteristik mekanik dan karakteristik pembakaran briket kokas lokal", Jurnal Teknik Gelagar, vol. 18, no. 1, pp. 73-79, 2007.
[5] Triono, A, "Karakteristik Briket Arang dari Campuran Serbuk Gergajian Kayu Afrika (Aesopsis eminii
