RANCANG BANGUN MESIN PENCETAK BRIKET ARANG TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT DENGAN SISTEM RODA BAJA KAPASITAS 30 KG/JAM
LAPORAN TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Dalam Menyelesaikan Program Pendidikan Diploma III
Spesialisasi Produksi dan Maintenance Program Studi Teknik Mekanik
Oleh :
1. Agripa Pranata Barus NIM:1205012117 2. Mohd. Febri Ramadhan NIM:1205012189 3. Sunggul Sitanggang NIM:1205012214 4. Toba Halasan Manalu NIM:1205012218
5. Yogi Pramudiyah NIM:1205012221
JURUSAN TEKNIK MESIN POLITEKNIK NEGERI MEDAN
MEDAN 2015
KATA PENGANTAR
Puji dan Syukur penulis ucapkan kehadirat Tuhan yang Maha Esa atas segala Rahmat dan Perlindungan-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini dengan baik dan tepat pada waktunya. Laporan tugas akhir yang berjudul “RANCANG BANGUN MESIN BRIKET ARANG TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT DENGAN SISTEM RODA BAJA KAPASITAS 30 KG/JAM” ini disusun untuk menyelesaikan Program Pendidikan Diploma III, Program Studi Teknik Mekanik Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan.
Sesuai dengan judulnya, maka penulis akan membahas mengenai komponen-komponen utama mesin yang digunakan, cara merancang dan menganalisa perhitungan kapasitas roda baja, daya mesin, kopling dan pasak, prinsip kerja mesin pencetak briket mulai dari awal hingga akhir, proses perancanagan dan pembuatan komponen-komponen mesin dan analisis biaya yang dibutuhkan dalam pembuatan mesin, dan perawatan dan perbaikan mesin agar tetap dalam keadaan baik dan tidak sering mengalami gangguan dan kerusakan pada saat operasional.
Dalam penulisan laporan ini, penulis mendapatkan bimbingan, bantuan dan dorongan dari berbagai pihak baik secara moril, material, spiritual, informasi maupun segi administrasi. Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan rasa hormat dan terima kasih dengan segala ketulusan hati kepada :
1. Bapak M. Syahruddin, S.T., M.T., Selaku direktur Politeknik Negeri Medan; 2. Bapak Idham Kamil, S.T., M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin
Politeknik Negeri Medan;
3. Bapak Joni Indra, S.T., M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Mekanik Politeknik Negeri Medan;
4. Bapak Sarjianto, S.T., M.T., selaku dosen pimbimbing yang telah banyak memberikan bimbingan kepada penulis sehingga Laporan Tugas Akhir ini dapat terselesaikan dengan baik;
6. Teristimewa kepada kedua Orangtua yang telah memberikan dorongan dan bantuan baik secara moral maupun material kepada penulis sejak awal perkuliahan hingga Laporan Tugas Akhir ini terselesaikan;
7. Rekan-rekan Mahasiswa satu Tim kerja Tugas Akhir yang telah banyak bekerja sama untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini; 8. Serta semua pihak yang tidak dapat kami tuliskan satu per satu yang telah
ikut andil dalam membantu terselesaikannya Laporan Tugas Akhir ini.
Penulis juga mengucapkan Terimakasih kepada lembaga pendidikan, yaitu Politeknik Negeri Medan, yang telah memberi bantuan dalam pembuatan Laporan Tugas Akhir ini.
Meskipun penulis sudah berusaha semaksimal mungkin dalam mengerjakan Laporan Tugas Akhir ini, penulis menyadari bahwa laporan Tugas Akhir ini belum sempurna, baik dalam penyajian maupun isinya. Oleh sebab itu penulis mohon maaf apabila ada kekurangan atau kesalahan dalam laporan ini. Penulis sangat mengharapkan saran, kritik dan masukan yang positif serta membangun dari pembaca demi kesempurnaan laporan ini sebagaimana yang kita harapkan bersama.
Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi semua pihak khususnya pada orang yang membutuhkan laporan ini.
Medan, 08 Agustus 2015 Hormat kami,
1. Agripa Pranata Barus ( )
2. Mohd.Febri Ramadhan ( )
3. Sunggul Sitanggang ( )
4. Toba Halasan Manalu ( )
DAFTAR ISI
SPESIFIKASI TUGAS AKHIR...ii
LEMBAR PERSETUJUAN...iii
LEMBAR PENGESAHAN...iv
LEMBAR KEASLIAN TUGAS AKHIR ...v
KATA PENGANTAR...vi DAFTAR ISI...viii DAFTAR TABEL...xii DAFTAR GAMBAR...xiii DAFTAR LAMPIRAN...xiv DAFTAR NOTASI...xv INTISARI...xvi ABSTRACT...xvii BAB I PENDAHULUAN ... 1
A. Latar Belakang Masalah ... 1
B. Perumusan Masalah ... 2
C. Tujuan ... 3
D. Manfaat ... 3
E. Teknik Pengumpulan Data... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 5
A. PengenalanTerhadap Arang ... 5
1. Arang Aktif ... 5
2. Briket Arang ... 6
3. Proses Pembuatan Arang ... 6
4. Kelebihan Briket Arang Dibandingkan dengan Arang Konvensional . 8 B. Komposisi Bahan Baku ... 8
1. Tandan Kosong Kelapa Sawit ... 8
C. Pengenalan Terhadap Mesin Pencetak Briket...11
D. Dasar-Dasar Perencanaan Mesin...11
1. Kerangka Mesin...12
2. Engine (Mesin Bensin)...12
3. V Belt...13 4. Pully...15 5. Gearbox ... 16 6. Corong Masuk ... 16 7. Coupling Flexible ... 16 8. Poros ... 18 9. Bantalan ... 20 10. Cetakan ... 22
11. Rumah Roda Baja ... 23
12. Roda Baja ... 23
13. Penampung ... 23
BAB III PERANCANGAN ... 24
A. Informasi/Data Awal Perancangan ... 24
B. Perancangan Masing-Masing Bagian dan Elemen Mesin ... 24
1. Roda Baja ... 24
2. Engine...26
3. Poros ... 28
4. Poros Roda Baja...33
5. Pully Type A Engine dan Pully Type A Reducer...34
6. V Belt...35
7. Gearbox ... 38
8. Coupling Flexible ... 39
9. Bantalan Poros Utama ... 42
10. Bantalan Roda Baja...43
11. Rumah Roda Baja...43
13. Corong Masuk...45
14. Penampung...46
15. Kerangka...47
BAB IV PEMBUATAN ... 48
A. Daftar Bagian yang Dibuat dan Dibeli Sudah Jadi ... 48
1. Daftar Bagian yang Dibuat...48
2. Daftar Bagian yang Dibeli Sudah jadi...49
3. Proses Pembuatan dari Masing-Masing Komponen ... 50
a. Poros...50
b. Roda Baja...50
c. Corong Masuk...50
d. Poros Roda Baja...51
e. Penampung...51
f. Kerangka...51
g. Cetakan...52
4. Proses Perakitan...52
B. Perhitungan Biaya dan Harga Jual Mesin Rancang Bangun...55
1. Biaya Material...55
2. Biaya Pembuatan...57
3. Total Biaya Pembuatan Mesin Briket Arang...58
4. BEP (Break Event Point)...59
5. Harga Jual Mesin...61
BAB V OPERASI DAN PERAWATAN ...62
A. Cara Kerja Mesin dan Proses Pengoperasiannya...62
B. Perawatan dan Perbaikan...63
1. Perawatan...63
2. Perbaikan (Reparasi)...64
3. Perawatan dan Perbaikan pada Komponen Mesin...64
BAB VI PENUTUP...69 A. Simpulan...69 B. Saran...70
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Perbandingan biaya mendidihkan 6 (enam) liter air dengan berbagai
bahan bakar...2
Tabel 2.1 Sifat Fisika dan Kimia Arang...6
Tabel 2.2 Komposisi Kimia Tandan Kosong Kelapa Sawit...10
Table 2.3 Sifat Fisik Tandan Kosong Kelapa Sawit...10
Tabel 2.4 Faktor – Faktor Koreksi Daya yang akan Ditransmisikan fc...14
Tabel 4.1 Daftar Bagian yang Dibuat...50
Tabel 4.2 Daftar Bagian yang Dibeli Sudah Jadi...51
Tabel 4.3 Nama dan Harga Bahan Baku...55
Tabel 4.4 Nama dan Harga Bahan Jadi…...56
Tabel 4.5 Pemakaian Daya Listrik...58
Tabel 5.1 Hasil Percobaan Mesin Pencetak Briket dengan Menggunakan Diameter Cetakan [mm]...67
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Tandan Kosong Kelapa Sawit...9
Gambar 2.2 Kerangka...12
Gambar 2.3 Engine...13
Gambar 2.4 V Belt...14
Gambar 2.5 Pully...17
Gambar 2.6 Gearbox...17
Gambar 2.7 Corong Masuk...18
Gambar 2.8 Kopling...19
Gambar 2.9 Poros...20
Gambar 2.10 Bearing...25
Gambar 2.11 Cetakan...27
Gambar 2.12 Rumah Cetakan...27
Gambar 2.13 Roda Baja...28
Gambar 2.14 Corong Keluaran...28
Gambar 3.1 Mesin Pencetak Briket Arang Tandan Kosong Kelapa Sawit dengan Sistem Roda Baja...,...48
Gambar 4.1 Mesin hasil Rancang Bangun...54
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Sifat Mekanis Baja...72
Lampiran 2. Bantalan...73
Lampiran 3. Bantalan Luncur...74
Lampiran 4. Ulir dan Pegas...75
Lampiran 5. Poros dan Pasak...76
Lampiran 6. Faktor Koreksi Daya...77
Lampiran 7. Panjang Sabuk V Standar...78
Lampiran 8. Cara Pemilihan Sabuk...79
Lampiran 9. Diameter Minimum Puli yang Diizinjakn dan Dianjurkan...80
DAFTAR NOTASI
St 60 : Baja dengan kekuatan tarik maksimum 60 [Kgf/mm2] St 37 : Baja dengan kekuatan tarik maksimum 37 [Kgf/mm2] P : Power (Daya) [Watt]
Q : Kapasitas [ Kg/jam]
T : Torsi ( Momen akibat puntiran [N m] V : Volume Silinder [m3]
n : Jumlah Putaran [rpm] 𝜔 : Kecepatan Sudut [rad/s] 𝛼 : Percepatan sudut [rad/s2] v : Kecepatan linear [m/s] 𝜌 : Massa jenis [Kg/mm3
]
Ma : Momen pada bagian A [N mm] Ra : Reaksi pada bidang A [N] 𝜋 : Phi (tetapan = 3,14)
Sfb : Faktor keamanan (tetapan = 6) kb : Faktor koreksi (tetapan = 3) fh : Faktor umur bantalan Fn : Faktor kecepatan bantalan Ft : Gaya tangensial [N] FH : Gaya Horizontal [N] FV : Gaya Vertikal [N]
Imassa : Momen inersia [Kg mm2]
𝜏 : Tegangan Geser [N/mm2] 𝜍t : Tegangan Tarik [N/mm2] 𝑏 : Nilai efektif baut (tetapan = 0,5)
c : Beban nominal dinamis spesifik bantalan [Kg] 𝜏b : Tegangan lentur izin bahan [N/m2]
INTISARI
RANCANG BANGUN MESIN PENCETAK BRIKET ARANG TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT DENGAN SISTEM RODA BAJA
KAPASITAS 30 KG/JAM
Mesin yang dirancang dalam Laporan Tugas Akhir ini adalah Mesin Pencetak Briket Arang Tandan Kosong Kelapa Sawit dengan Sistem Roda Baja Kapasitas 30 Kg/Jam. Mesin pencetak ini akan digunakan masyarakat untuk mencetak briket tandan kosong kelapa sawit untuk bahan bakar, dan membantu para pengusaha kecil untuk menghasilkan produk yang besar dan hemat waktu.
Jenis adonan yang digunakan adalah hasil Pengarangan Tandan Kosong Kelapa Sawit (Arang TKKS) dengan campuran bahan perekat seperti biji durian. Adonan tersebut dimasukkan kedalam corong masukan kemudian diaduk dan digilas oleh roda baja yang berputar, adonan tersebut dipress/ditekan ke disc cetakan berlubang, sehingga arang yang keluar akan berbentuk briket sesuai dengan diameter cetakan.
Pengoperasian dan perawatan harus diperhatikan agar alat pencetak briket dapat beroperasi dengan optimal, awet, dan sesuai dengan fungsinya. Keselamatan kerja juga harus diperhatikan untuk menghindari kecelakaan kerja yang tidak diharapkan.
ABSTRACT
THE DESIGN AND MANUFACTURE OF BRIQUET CHARCOAL MOULD OIL PALM EMPTY FRUIT BUNCHES WITH SYSTEM WHEEL STELL
CAPACITY 30 KG/HOURS
Machine designed in this reportis the charcoal briquette making machine oil palm empty fruit bunches wheel steel system with a capacity of 30 kg/h. This printing machine will beused by the community for printing oil palm empty fruit bunches briquettes for fuel, and help small entre preneurs to produce a great product and time saving.
The type of dough used was the result auth oring oil palm empty fruit bunches (EFB charcoal) with a mixturead hesive durian seeds. The dough is inserted into input funnel then stirred and crushed by steel wheels are spinning, the dough ispressed/pressed into disc sperforated mold, so shaped briquette charcoal out in accordance with the diameter of the mold.
Operation and care must be taken to ensure that the tool briquettes printer can operate optimally, durable and in accordance with its function. Safety must be taken to avoid accidents that are not expected.
Keywords: Empty bunches of oil palm, crushed / pressed, into a charcoal briquette, wheel steel
1
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah
Penggunaan kayu bakar dan arang yang berasal dari kayu bakau menyebabkan lingkungan menjadi rusak. Seperti yang kita ketahui bahwa hutan bakau dipantai merupakan habitat dari beberapa spesies laut dan merupakan daerah penyangga pantai dari ancaman abrasi. Jika hutan bakau dirusak karena penggunaan kayu sebagai arang maka sudah dapat dipastikan ancaman kerusakan ekosistem pantai dan ancaman abrasi bahkan yang lebih dahsyat adalah bencana tsunami dapat dengan mudah menghancurkan desa-desa pantai karena tidak adanya penyangga antara pantai dengan lautan. Hal-hal yang diuraikan diatas memicu penulis untuk mendapatkan sumber energi alternatif dari bahan- bahan limbah organik disekitar kita.Salah satu sumber energi alternatif itu adalah briket arang dimana bahan-bahan penyusunnya berasal dari tandan kosong kelapa sawit. Bahan-bahan penyusun yang disebutkan tadi adalah limbah yang berasal dari pabrik pengolahan kelapa sawit.
Bahan-bahan tersebut tidak mempunyai nilai ekonomis yang tinggi namun jika diabaikan dan dibiarkan berserakan akan membuat lingkungan menjadi rusak dan jika dibakar didalam incenerator akan menyebabkan pencemaran udara.
Pabrik pengolah kelapa sawit yang memiliki kapasitas terpasang 30 ton/jam menghasilkan Tandan kelapa sawit (TKS) 120 ton/hari. (Darnoko dan Guritno,2003).
Sumatera Utara sebagai salah satu provinsi yang memiliki lahan perkebunan kelapa sawit yang cukup luas sekitar 739.990,31 Ha pada tahun 2012 tentu memiliki sumber yang disebutkan diatas secara melimpah (Anonim,2012). Jumlah area dan produksi diperkirakan akan terus meningkat, mengingat saat ini gencar dilakukan pembukaan lahan-lahan sawit baru,terutama di pulau Kalimantan dan Papua.
Dilihat dari perbandingan biaya mendidihkan air dengan berbagai bahan bakar (tabel 1.1), nilai kalor yang dimiliki Tandan Kosong Kelapa Sawit
2
(TKKS) cukup prospektif sebagai pengganti bahan bakar tak terbarukan pada skala rumah tangga atau industri di Indonesia.
Tabel 1.1 Perbandingan biaya mendidihkan 6 (enam) liter air dengan berbagai bahan bakar.
Bahan Bakar Waktu (menit) Bahan Biaya (Rp)
Gas Elpiji 11 0,1 kg 500
Minyak Tanah 25 140 ml 350
Sekam 35 1 kg 2
Harga gas Rp.5.000,- / kg, minyak tanah Rp.2.500,- / kg, sekam Rp.400,- / 20 kg (balai besar penelitian dan pengembangan pertanian 2006)
Untuk memperbaiki bentuk fisik TKKS agar lebih mudah ditangani dan dimanfaatkan lebih lanjut, Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) dijadikan arang dan dibentuk menjadi briket.Briket tersebut harus memiliki bentuk dan kepadatan tertentu, agar briket tersebut memiliki ketahanan bakar tinggi dan pembakarannya juga mudah.
B. Perumusan Masalah
Dalam penyusunan Laporan Tugas Akhir ini akan dipaparkan hal yang mendukung teori-teori yang dijadikan landasan didalam melaksanakan atau mewujudkan teori tersebut dalam praktek. Untuk memfokuskan pembahasan tersebut maka ditetapkanlah beberapa masalah yang ada pada perencanaan mesin tersebut.
Batasan-batasan masalah yang dibahas antara lain sebagai berikut:
1. Cara merancang dan menganalisis perhitungan kapasitas roda baja, cetakan briket, daya mesin, kopling, dan pasak;
2. Prinsip kerja mesin pencetak briket arang tandan kosong kelapa sawit dengan sistem roda baja mulai dari awal hingga akhir;
3
3. Proses pembuatan komponen-komponen mesin dan beberapa analisis biaya yang dibutuhkan dalam pembuatan mesin;
4. Cara perawatan dan perbaikan mesin agar mesin tetap dalam keadaan baik dan tidak sering mengalami gangguan atau kerusakan pada saat operasional.
C. Tujuan
Adapun tujuan dari penulisan Laporan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut :
1. Memberikan kemudahan dalam melakukan pencetakan briket sehingga diperoleh kerja yang cepat dan mudah;
2. Memperbaiki sistem mesin pencetak briket yang telah ada, agar didapatkan hasil yang lebih baik dan maksimal;
3. Mengetahui perencanaan dan pemeliharaan mesin pencetak briket;
4. Untuk mengaplikasikan ilmu pengetahuan yang telah diperoleh selama perkuliahan, terutama mata kuliah perancangan mesin dan elemen mesin, dan mengetahui cara perancangan dan pembuatan mesin yang standar.
D. Manfaat
1. Secara Akademik
Sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan mata kuliah Tugas Akhir pada semester VI dan juga sebagai syarat untuk menyelesaikan program pendidikan Diploma III di Politeknik Negeri Medan.
2. Secara Teknis
Adapun manfaat secara teknis yang dapat diambil dari penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut:
a. Penulis memperoleh pengetahuan dan wawasan serta penerapan ilmu b. Masyarakat yang bergerak dalam bidang usaha, untuk dikembangkan
4
c. Sebagai sumber pengetahuan, referensi, dan masukan kepada para pembaca yang ingin membuat produk yang sama.
E. Teknik Pengumpulan Data
Dalam menyelesaikan tugas akhir ini, penulis melakukan berbagai macam kegiatan studi dan peninjauan serta bimbingan yang mendukung dalam proses pengerjaan tugas akhir ini. Metode pengumpulan data yang dilakukan penulis adalah sebagai berikut :
1. Melakukan observasi secara langsung ke pabrik kelapa sawit dan lingkungan masyarakat sekitar industri pabrik kelapa sawit.
2. Melakukan studi ke perpustakaan;
3. Mengutip dan mengambil data yang ada dalam beberapa buku dan sumber referensi yang ada;
4. Melakukan diskusi dan bimbingan kepada dosen pembimbing;
5. Konsultasi dengan orang yang mamahami dalam bidang konstruksi dan elemen permesinan.
