Tugas Akhir 3x3wg

KEMENTRIAN PENDIDIKAN NASIONAL

POLITEKNIK NEGERI MEDAN JURUSAN TEKNIK MESIN Jln. Almamater No. 1 Kampus USU, Medan 20155, Indonesia Telp. : (061) 8213951, 8215951, 8210371, 8211235 Email: [email protected], Fax.: (061) 8215845 SPESIFIKASI TUGAS AKHIR Nama Mahasiswa

: Muhammad Naser

NIM

: 0705012169

Jurusan/Program Studi

: Teknik Mesin/Teknik Mesin

Judul Tugas Akhir

: Rancang Bangun Alat Pencetak Briket Arang Tempurung Kelapa Dengan Kapasitas 3 kg/jam

URAIAN TUGAS: 1. Pendahuluan 2. Landasan Teori 3. Pembahasan 4. Analisa biaya 5. Perawatan Alat 6. Kesimpulan dan saran Diberikan tanggal

: 06 Maret 2010

Selesai tanggal : 25 Juli 2010

Mengetahui,

Medan, 06 Maret 2010

Kepala Program Studi Teknik Mesin,

Pembimbing

Drs. Infarizal

Idham Kamil S.T, M.T

NIP: 19591020 198603 1 002

NIP: 19720506 200112 1 001

1

KEMENTRIAN PENDIDIKAN NASIONAL

POLITEKNIK NEGERI MEDAN JURUSAN TEKNIK MESIN Jln. Almamater No. 1 Kampus USU, Medan 20155, Indonesia Telp. : (061) 8213951, 8215951, 8210371, 8211235 Email: [email protected], Fax.: (061) 8215845

LAPORAN TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT PENCETAK BRIKET ARANG TEMPURUNG KELAPA DENGAN KAPASITAS 3 KG/JAM

Disusun oleh: Nama : Muhammad Naser NIM

: 0705012169

Telah diperiksa dan dinyatakan selesai serta dapat diajukan dalam sidang tugas akhir.

Mengetahui,

Medan, 20 Agustus 2010

Kepala Program Studi Teknik Mesin,

Pembimbing,

Drs. Infarizal

Idham Kamil S.T., M.T.

NIP: 19591020 198603 1 002

NIP: 19720506 200112 1 001

2

KEMENTRIAN PENDIDIKAN NASIONAL POLITEKNIK NEGERI MEDAN JURUSAN TEKNIK MESIN Jln. Almamater No. 1 Kampus USU, Medan 20155, Indonesia Telp. : (061) 8213951, 8215951, 8210371, 8211235 Email: [email protected], Fax.: (061) 8215845 LAPORAN TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT PENCETAK BRIKET ARANG TEMPURUNG KELAPA DENGAN KAPASITAS 3 KG/JAM Yang dipersiapkan dan disusun oleh: Nama : Muhammad Naser NIM

: 0705012169

Telah dipertahankan di depan Dewan Penguji Pada tanggal 1 September 2010 di Ruang A 106 Politeknik Negeri Medan Telah dinyatakan lulus dan memenuhi syarat Susunan Tim Penguji: Penguji 1,

Penguji 2,

Drs. Nursuar, M.I. Komp.

Drs. Infarizal

NIP: 19581014 198603 1 003

NIP : 19591020 198603 1 002

Ketua Penguji,

Ketua Jurusan Teknik Mesin,

Abdi Hanra Sebayang S.T., M.T.

Ir. Abdul Basir, M.T.

NIP: 19680417 199802 1 001

NIP: 19571021 198503 1 001

3

KATA PENGANTAR Puji syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala kasih karunia dan rahmat-Nya dalam kehidupan penulis yang senantiasa memberikan waktu, tenaga dan dana sehingga laporan Tugas Akhir ini diselesaikan dengan baik, tepat pada waktunya, dengan judul : “Rancang Bangun Alat Pencetak Briket Arang Tempurung dengan Kapasitas 3 kg/jam”. Penulisan Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat menyelesaikan pendidkan Diploma III Jurusan Teknik Mesin semester VI Politeknik Negeri Medan. Secara khusus mata kuliah ini mendapat perhatian yang lebih karena dituntut kemandirian mahasiswa dalam ilmu aplikasi teknik yang selama ini didapat di Politeknik Negeri Medan. Sebagai contoh ilmu statika, elemen mesin, autocad, dan mata kuliah pendukung lainnya, sehingga setelah mendapat ilmu tersebut pada semester sebelumnya dapat mengaplikasikannya dalam bentuk rancang bangun maupun perancangan. Laporan ini juga nantinya akan dipertanggung jawabkan dihadapan dosen penguji. Selama ini penulisan ini baik dari segi pemilihan judul Penulis banyak mengalami pengembangan ilmu yang sebelumnya tidak diketahui sekalipun sering menghadapi

masalah,

tetapi

karena

petunjuk

dari

Allah

SWT

serta

pertolongannya, maka semua kendala dan masalah dalam penulisan laporan ini dapat diselesaikan. Pada kesempatan ini Penulis banyak mendapat bantuan dari yang mendukung saya dalam penulisan laporan ini, oleh karena itu selayaknya Penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1.

Bapak Zulkifli Lubis selaku, Direktur Politeknik Negeri Medan;

2. Bapak Abdul Basir, Ketua Jurusan Teknik Mesin, Politeknik

Negeri

Medan; 3. Bapak Infarizal, Kepala Program Studi teknik Mesin, Politeknik negeri Medan; 4. Bapak Idham Kamil selaku Dosen Pembimbing dalam penulisan dan pengerjaan Tugas Akhir ini; 5. Bapak Lamuddin selaku dosen Wali ME-6C yang banyak memberikan motivasi untuk pengerjaan Tugas Akhir ini; 4

6. Seluruh Dosen Politeknik Negeri Medan yang telah memberikan ilmunya kepada penulis khususnya kepada dosen – dosen Jurusan Teknik Mesin; 7.

Staf istrasi Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri

Medan; 8. Teman-teman satu tim proyek Tugas Akhir : Noviyandi, Samuel, dan Aidil Lido; 9. Teristimewa buat Ayahanda dan Ibunda tercinta serta seluruh keluarga yang sangat banyak memberikan bantuan dan dukungan berupa moril maupun materi; 10.

Teman-teman angkatan 2007 khususnya Kelas ME-6C yang turut

memberikan dorongan, sehingga laporan in dapat diselesaikan; 11.

Seluruh Mahasiswa Politeknik Negeri Medan yang tidak mungkin

disebutkan satu persatu. Penulis menyadari kemungkinan terdapat kekurangan dan kekhilafan. Oleh sebab itu, penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun dari pembaca untuk kesempurnaan Laporan Tugas Akhir ini dan juga sebagai masukan bagi penulis. Semoga Laporan Tugas Akhir ini bermanfaat bagi semua orang yang membacanya dan yang akan membahas hal yang sama.

Medan, 22 Agustus 2010

Muhammad Naser NIM : 0705012169

5

DAFTAR ISI Halaman SPESIFIKASI TUGAS AKHIR .................................................................ii HALAMAN PERSETUJUAN ......................................................................iii HALAMAN PENGESAHAN .........................................................................iv KATA PENGANTAR ......................................................................................v DAFTAR ISI ..................................................................................................vii DAFTAR GAMBAR .......................................................................................x DAFTAR TABEL ........................................................................................... xi DAFTAR LAMPIRAN ..................................................................................xii INTISARI ......................................................................................................xiii ABSTRAK .....................................................................................................xiv BAB I PENDAHULUAN .................................................................................1 A. Latar Belakang ........................................................................................1 B. Batasan Masalah .....................................................................................3 C. Tujuan Tugas Akhir ................................................................................4 D. Manfaat Tugas akhir .........................................................................4 E. Teknik Pengumpulan data ......................................................................5 BAB II DASAR TEORI ...................................................................................6 A. Asal Usul Briket Arang ...........................................................................6 B. Karakteristik dan Sifat – Sifat Arang .......................................................6 1. Karakteristik .......................................................................................6 2. Sifat Briket Arang ...............................................................................8 C. Manfaat Briket Arang ............................................................................10 D. Hidrolik ..................................................................................................11 E. Kapasitas ...............................................................................................11 F. Tinjauan Terhadap Komponen Alat .......................................................12 1. Volume Cetakan ...............................................................................12 2. Tegangan Tekan Pada Penekan Atas.................................................12 6

3. Tegangan Bidang Pada Silinder Cetakan .........................................12 4. Beban Bengkok Pada Profil U Rangka Atas ....................................13 5. Tegangan Tarik Pada Rangka Profil I Samping ...............................13 BAB III PEMBAHASAN................................................................................14 A. Gambar Desain Alat Pencetak Briket Arang Tempurung Kelapa ..........................................................................................................................14 B. Prinsip Kerja Alat .................................................................................15 C. Komponen - komponen Alat

Pencetak

Briket

Arang

Tempurung Kelapa .......................... 15 1. Rangka Alat ......................................................................................16 2. Pemegang Cetakan ...........................................................................16 3. Tutup Bawah Cetakan ......................................................................16 4. Tutup Atas Cetakan .......................................................................17 5. Plat Landasan ....................................................................................17 6. Tuas Pengungkit ...............................................................................18 7. Dongkrak Hidrolik ............................................................................18 8. Silinder Cetakan ...............................................................................19 9. Pressure Gauge .................................................................................19 10. Penahan Atas ....................................................................................19 11. Engsel Pada Penekan Atas.................................................................20 D. Kapasitas ...............................................................................................20 E. Perhitungan Komponen Alat .................................................................21 1. Volume Silinder Cetakan ..................................................................21 2. Tegangan Tekan Pada Penahan Atas ................................................21 3. Beban Bengkok Pada Profil U Rangka Atas.....................................22 4. Tegangan Tarik Pada Rangka Profil U Rangka Samping ................25 5. Tegangan Tangensial Pada Silinder Cetakan ...................................25 F. Proses Pembuatan Alat Pencetak Briket ...............................................27 1. Rangka Alat ......................................................................................27 2. Penekan Atas ....................................................................................27 3. Cetakan .............................................................................................27 7

4. Preesure Gauge .................................................................................27 G. Proses Pembuatan Briket Arang dan Hasil Pengujian ..........................28 1. Proses Pengolahan Bahan Baku Awal ..............................................28 a. Proses pemilihan tempurung kelapa ..........................................28 b. Pemasukan ke dalam Tungku/ruang Pengarangan ....................28 2. Proses Pencetakan Briket Arang .......................................................29 a. Proses pembuatan lem kanji ......................................................29 b. Proses penumbukan dan pengayakan arang briket ....................29 c. Proses pencampuran arang briket dengan lem kanji ..................29 d. Proses pemasukan bahan baku briket kedalam cetakan ............29 e. Proses Pengepresan bahan baku briket arang.............................29 f. Proses pengeringan briket ..........................................................30 3. Proses Pengujian Briket Arang ........................................................30 BAB IV ANALISA BIAYA DAN PERAWATAN .......................................32 A. Analisa Biaya .....................................................................................32 1. Biaya material ................................................................................32 2. Biaya Pembuatan ............................................................................34 B. Perhitungan Titik Impas ( Break Event Point ) ................................. 41 C. Perawatan Alat Pencetak Briket..........................................................42 1. Komponen Penggerak ....................................................................43 a. Piston hidrolik .........................................................................43 2. Komponen Pendukung ...................................................................43 a . Cetakan ...................................................................................43 b. Engsel pada penekan atas ........................................................43 c. Pressure gauge .........................................................................43 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .........................................................44 A. Kesimpulan .......................................................................................44 B. Saran .................................................................................................44 ...................................................................................................................... DAFTAR PUSTAKA 8

LAMPIRAN DAFTAR GAMBAR

Halaman Gambar 3.1 Desain Alat pencetak Briket Arang Tempurng Kelapa Dengan Sistem Hidrolik ................................................................................14 Gambar 3.2 Rangka Alat ................................................................................16 Gambar 3.3 Pemegang Cetakan .....................................................................16 Gambar 3.4 Tutup Bawah cetakan .................................................................16 Gambar 3.5 Tutup Atas Cetakan ....................................................................17 Gambar 3.6 Plat Dudukan ..............................................................................17 Gambar 3.7 Tuas Pengungkit .........................................................................18 Gambar 3.8 Dongkrak Hidrolik .....................................................................18 Gambar 3.9 Silinder Cetakan .........................................................................19 Gambar 3.10 Pressure Gauge .........................................................................19 Gambar 3.11 Penahan Atas ............................................................................19 Gambar 3.12 Engsel Penekan Atas ................................................................20

9

DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 pengujian nilai kalor arang briket........................................................8 Tabel 2.2 sifat mekanik briket arang 6 jenis kayu ..............................................8 Tabel 2.3 pengujian 3 perlakuan formula arang briket ....................................10 Tabel 3.1 Pengepresan briket arang tempurung kelapa ....................................30 Tabel 3.2 Pengujian briket arang tempurung kelapa ........................................30 Tabel 4.1 biaya material ...................................................................................32 Tabel 4.2 Biaya bahan jadi ...............................................................................33 Tabel 4.3 Biaya pemakaian listrik ....................................................................40

10

DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1. Gambar Proses Pembuatan Briket Arang dan Pengujian Briket Arang Tempurung Kelapa Lampiran 2. Satuan-satuan Tekanan Lampiran 3. Tabel Nilai- nilai Profil Baja U Lampiran 4. Tabel Baja Lampiran 5. Rangkaian Dongkrak Hidrolik Lampiran 6. Ukuran Standar Ulir Kasar Metris Lampiran 7. Sambungan Las Lampiran 8. Design of Screw Thread, Bolts and Nuts According to SI Lampiran 9. Penampang dan Berat Batang-batang Persegi dan Bulat

11

INTISARI Ketersediaan sumber energy bumi semakin hari semakin berkurang dan terbatas sehingga diperlukan energi alternatif. Salah satu energy alternatif yang dapat digunakan adalah dengan mengolah bahan limbah tempurung kelapa menjadi arang briketdapat menjadi alternative untuk mengatasi masalah kelangkaan Bahan Bakar Minyak (BBM) di Indonesia. Pembuatan arang briket tempurung kelapa sangat mudah untuk diperoleh dan pemanfaatan ia tempurung serta ramah lingkungan. Proses kerja pembuatan briket arang menggunakan alat pencetak manual bertekanan, yaitu tempurung kelapa dibakar sehingga menjadi arang, kemudian arang tersebut ditumbuk dan diayak, setelah selesai diayak maka diberi campuran perekat yaitu lem kanji yang telah dicampur dengan air panas. Arang yang dicampur tersebut kemudian dimasukkan kedalam cetakan. Dengan adanya tekanan bervariasi (40,50,60,70 Kg/cm2 ) yang diberikan melalui dongkrak manual maka campuran arang briket tersebut akan terbentuk, briket arang berbentuk silinder berukuran Ø34cm tinggi ± 5cm. Rancang Bangun Alat Pencetak Briket Arang Menghasilkan Kapasitas 3Kg/jam, dengan ukuran briket Ø34cm tinggi ± 5cm. dan hasil pengujian tekanan manual hidrolik yang baik untuk menghasilkan briket yang efektif yaitu pada tekanan 50Kg/cm2. Kata kunci : bahan bakar minyak, energi, tempurung kelapa, arang briket, pengujian briket.

12

ABSTRACT

Availability of fuel like petroleum as source of energy progressively day on the wane as well as limited progressively so that needed alternative energy. It is target is to overcome to problem of the rate of Fuel Oil in Indonesia. As source of alternative charcoal briquette use oil ex-frying easy to be obtained as well as environmental friendliness. The process of briquette charcoal production is empty bunch of pulm will be burned until became charcoal, then it is rashed and given something, that is strack which has been mixed with hot water. After that given to jack so briquette charcoal mixture formed. Then briquette charcoal depressed up then taken and dehydrated it. After dehydrated charcoal briwuet and ready for tried. Then do the process of trying with fire it in the oven to cooking the water. The best pressure to make the briquette is 50 kg/mm 2. Then others pressure like 60 kg/cm2, 70 kg/cm2, 80 kg/cm2 cannot cook the water until boil because lack of oxcigen in fire. Keywords : fuel, energy, bunch empty oil palm, briquette charcoal, printing, and trying

13

BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Pemilihan Judul Pada akhir-akhir ini bahan bakar sudah menjadi isu hangat di media massa, hal ini disebabkan karena harganya yang semakin tinggi dan juga semakin langka di pasaran. Kondisi ini berhubungan dengan peningkatan kebutuhan bahan bakar sebagai sumber energi di beberapa Negara dan menurunnya cadangan minyak bumi. Pada saat ini Indonesia juga telah mengimpor cukup banyak bahan bakar dari beberapa Negara sehingga hal ini menyebabkan devisa Negara semakin berkurang. Disisi lain, bahan bakar minyak sendiri banyak menghasilkan gas buang yang dapat menyebabkan pencemaran lingkungan. Bagi masyarakat kaum menengah kebawah, hal ini merupakan suatu masalah yang cukup berat untuk dihadapi. Apabila kita melihat sekarang ini, untuk mendapatkan bahan bakar minyak tanah masyarakat harus rela antri berjamjam, itupun pembelian minyak tanah tersebut dijatah persetiap pembeli. Hal ini masyarakat banyak yang rugi waktu, tenaga, uang, dan lain sebagainya. Apabila hal ini terus terjadi, maka Negara kita akan susah untuk membangun perekonomian rakyat. Oleh sebab itu banyak usaha yang telah dilakukan para ahli untuk dapat menghadapi masalah krisis energi ini. Salah satu diantaranya dibuatlah sumber energi alternatif lain yang ramah lingkungan yaitu penggunaan arang sebagai penggantian bahan bakar minyak tanah untuk memasak. Dimana seperti yang kita ketahui arang sangat mudah untuk kita dapatkan. Arang merupakan salah satu sumber energi alternatif yang banyak dijumpai di Indonesia. Arang sendiri merupakan hasil pembakaran yang tidak sempurna dari bahan yang mengandung kayu dan mempunyai beberapa kelebihan dibandingkan kayu yaitu mempunyai nilai kalor yang lebih tinggi, lebih efisien penggunaannya, lebih sedikit mengeluarkan asap dan lain-lain. Menurut Sudradjat (1983), proses pengarangan adalah pembakaran kayu dengan udara terbatas dan dapat menghasilkan arang 37%, ter 9,2%, asam asetat 5,7%, alkohol 2,4% dan beberapa gas kayu. Pada pembuatan arang 14

traditional,keluarnya asap selama proses pembakaran berlangsung perlu diawasi agar kayu tidak menjadi abu, jika asapnya tebal dan berwarna putih maka proses pengarangan berlangsung baik sedangkan jika asap tipis menunjukkan pembakaran yang berlangsung di dalam besar dan proses pengarangan kurang baik. Kualitas arang sendiri lebih ditentukan oleh nilai kalor dari arang yang dihasilkan. Pada umumnya, arang dibuat dari jenis-jenis kayu, tempurung, dan bahkan pembakaran sampah, yang mempunyai berat jenis yang lebih tinggi akan menghasilkan arang dengan nilai kalor yang lebih baik. Untuk lebih meningkatkan nilai kalor dari arang, salah satunya adalah dengan mengolah arang menjadi arang briket. Arang briket mempunyai kelebihan di banding arang biasa yaitu mempunyai bentuk yang lebih baik sehingga lebih mudah disimpan dan disusun rapi, nilai kalor yang lebih tinggi. Seperti yang kita ketahui, tempurung (batok kelapa) merupakan bahan yang sangat mudah kita dapatkan. Di mana tempurung (batok kelapa) bahkan merupakan sampah yang dibuang oleh masyarakat setelah siap diparut. Sekarang tempurung tersebut tidak lagi menjadi sampah melainkan sebuah sumber energi yang kita olah kembali menjadi arang yang bisa digunakan masyarakat untuk memasak. Apabila tempurung (batok kelapa) kita bakar, maka arangnya berbentuk seperti kepingan-kepingan kecil. Hal ini sangat menyusahkan kita untuk pemanfaatan arangnya. Untuk itu perlu diciptakan suatu alat yang disebut “Alat Pencetak Briket Arang”. Disini arang tersebut dipadatkan kembali dengan campurang bahan perekat tepung kanji dan dibentuk menjadi satu bentuk seperti hexagonal, cylindrical, square/cube, diak/tablet, dan lain-lain, dimana bentukbentuk ini mempunyai penggunaan yang berbeda-beda. Dari beberapa uraian tersebut diatas dapat terlihat beberapa keuntungan yang diperoleh dari penggunaan arang briket sebagai sumber energi alternatif yang dibuat dengan menggunakan alat briket, antara lain sebagai berikut : 1. Arang briket merupakan sumber energi alternatif yang ramah lingkungan;

15

2. Dapat membantu masyarakat untuk keperluan rumah tangga misalnya memasak dan untuk penghematan listrik bisa juga digunakan untuk menyetrika kain; 3. Tempurung (batok kelapa) sebagai bahan baku dapat di peroleh dengan mudah karena tempurung sudah menjadi sampah; 4. Menghasilkan kalor yang baik dengan asap yang relatif sedikit; 5. Briket dapat dijadikan pilihan mengantisipasi semakin melonjaknya harga

bahan bakar minyak atau gas alam; 6. Briket tempurung kelapa sangat mendukung kelestarian alam, karena bahan baku yang dipergunakan sama sekali tidak merusak lingkungan hidup; B. Batasan Masalah Dalam tugas akhir ini, yang berjudul Rancang Bangun Alat Pembuatan Briket Arang berbahan baku batok kelapa (tempurung) Kapasitas 3 [kg/jam], penulis membatasi ruang lingkup pembatasan yaitu : 1. Bagaimanakah prinsip alat pencetak briket arang tempurung kelapa sawit kapasitas 3 kg/jam? 2. Apa sajakah komponen utama alat pencetak briket arang tempurung kelapa kapasitas 3 kg/jam? 3. Bagaimanakah gambar kerja atau rancangan alat pencetak briket arang tempurung kelapa kapasitas 3 kg/jam 4. Bagaimanakah perhitungan gaya-gaya yang bekerja pada komponenkomponen utama alat? 5. Bagaimanakah proses pembuatan alat pencetak briket arang tempurung kelapa kapasitas 3 kg/jam? 6. Bagaimanakah proses pembuatan briket arang dan pengujian briket arang? 7. Bagaimanakah analisis biaya pembuatan alat pencetak briket arang tempurung kelapa kapasitas 3 kg/jam? 8. Bagaimanakah perawatan alat pencetak briket tempurung kelapa kapasitas 3 kg/jam?

16

C. Tujuan Dalam tugas akhir ini, yang berjudul Rancang Bangun Alat Pembuatan Briket Arang berbahan baku batok kelapa (tempurung) Kapasitas 3 [kg/jam], mempunyai tujuan sebagai berikut : 1. Untuk mengetahui bagaimana prinsip kerja alat pencetak briket arang tempurung kelapa kapasitas 3 kg/jam 2. Untuk mengetahui apa sajakah komponen utama alat pencetak briket arang tempurung kelapa kapasitas 3 kg/jam 3. Untuk mengetahui bagaimana gambar kerja atau rancangan alat pencetak briket arang tempurung kelapa kapasitas 3 kg/jam 4. Untuk mengetahui bagaimana perhitungan gaya-gaya yang bekerja pada komponen-komponen utama alat 5. Untuk mengetahui bagaimana proses pembuatan pencetak briket arang tempurung kelapa kapasitas 3 kg/jam 6. Untuk mengetahui bagaimana proses pembuatan briket arang tempurung kelapa dan pengujian briket arang. 7. Untuk mengetahui bagaimana biaya pembuatan alat pencetak briket arang tempurung kelapa kapasitas 3 kg/jam 8. Untuk mengetahui bagaimana perawatan alat pencetak briket arang tempurung kelapa berkapasitas 3 kg/jam D. Manfaat Tugas akhir ini diharapkan bermanfaat bagi : 1. Penulis sendiri, dimana dalam tugas akhir ini penulis dapat menambah wawasan tentang Alat Briket Arang; 2. Pemerintah, sebagai salah satu sumber alternatif pengganti minyak tanah yang ramah lingkungan; 3. Bagi adik-adik mahasiswa yang ingin dan tertarik untuk pengembangan dari proses pembuatan arang briket; 4. Masyarakat dan pengusaha yang membutuhkan rangkaian pembuatan arang briket.

17

E. Teknik Pengumpulan Data Penulis melakukan teknik pengumpulan data yang dibutuhkan dalam penyusunan tugas akhir ini antara lain dengan cara : 1. Study literature, yaitu membaca buku referensi yang berhubungan dengan

tugas akhir yang penulis susun; 2. Mengumpulkan data-data dari internet; 3. Mengadakan konsultasi kepada Dosen; 4. Melakukan studi lapangan dengan mengamati mesin-mesin dan alat rancangan yang ada dan yang berkaitan; 5. Melakukan pengujian langsung.

18

BAB II DASAR TEORI A. Asal Usul Briket Arang Sebagai negara yang memiliki areal pertanian, perkebunan dan kehutanan yang sangat luas, limbah biomass hasil pengolahan pertanian, perkebunan, kehutanan yang ada di Indonesia terdapat dalam jumlah besar ( seperti kulit kacang, sekam padi, serbuk gergaji kayu, batok kelapa, dll.) banyak yang tidak dimanfaatkan (dibakar, dibuang, dll.) sehingga dapat menyebabkan pencemaran lingkungan hidup dan merusak keseimbangan ekologis. Limbah biomass seperti batok kelapa dapat dimanfaatkan atau ditingkatkan nilai tambahnya dengan menciptakan mesin atau alat pencetak briket dan dikarbonisasikan menjadi arang. Secara tradisional arang merupakan bahan bakar rumah tangga yang banyak digunakan di pedesaan di Jepang ( disebut ogalite ), Eropa, Amerika dan Australia untuk memasak ( barbeque ), dll. Selain itu arang juga dimanfaatkan sebagai bahan bakar dan bahan baku untuk industry (pengecoran logam, farmasi, makanan, dll.) dan permintaan arang dari Jepang dan Korea Selatan saat ini terus meningkat. Rancang bangun prototip mesin pencetak arang batok kelapa merupakan bagian dari kegiatan rancang bangun yang dilakukan untuk mengurangi pencemaran lingkungan hidup, diversifikasi penggunaan energy serta membuka peluang ekspor briket. B. Karakteristik dan Sifat-sifat Arang 1. Karakteristik Batok kelapa di Indonesia sangat banyak kita temukan. Dan banyak yang menjadi sampah. Walaupun sebahagiaan masyarakat sudah mulai memanfaatkan arang batok kelapa untuk memasak. Sebelum batok kelapa dibuat jadi arang, terlebih dahulu dilakukan pembakaran. Pembakaran yang dimaksud adalah pembakaran yang tidak sempurna , dimana batok kelapa tersebut tidak sepenuhnya terbakar dan menjadi abu. Untuk mendapatkan hasil yang baik batok kelapa tersebut harus dalam keadaan kering. Setelah batok kelapa sudah menjadi arang kemudian dilakukan penggilingan. Kemudian dicampur dengan tepung 19

kanji sebagai perekatnya. Barulah dimasukkan ke dalam mesin pencetak briket untuk dipress atau dipadatkan. Ada beberapa karakteristik dari arang briket yang dibuat dari arang batok kelapa yaitu antara lain : a.Nilai Kalor Nilai kalor dari arang briket ini berkisar 6644,12 Kal/gr. Nilai kalor ini berbeda-beda, tergantung kepada bahan yang kita gunakan. Seperti misalnya apabila kita bandingkan dengan arang kayu karet, nilai kalornya adalah berkisar 4267,87 Kal/gr. Berarti dari sini dapat kita ambil kesimpulan bahwa nilai kalor yang lebih tinggi adalah nilai kalor arang tempurung (batok kelapa) yang mempunyai perbedaan mencapai 2376,25 Kal/gr. b.

Kadar zat menguap Yang dimaksud dengan zat menguap adalah zat yang dapat menguap sebagai hasil dari proses dekomposisi senyawa-senyawa di dalam arang. Semakin tinggi kadar zat menguap akan menyebabkan semakin banyaknya asap yang timbul pada saat arang briket dibakar. Kadar zat menguap ini dipengaruhi oleh jenis bahan persentase perkat.

c.Kadar abu Kadar abu menunjukkan besarnya kandungan mineral yang ada dalam arang briket di mana setelah dilakukan pembakaran, mineral ini akan berubah menjadi abu. Nilai kadar abu arang briket ini berkisar antara 0,87%-2,49%. d.

Kadar karbon terikat Karbon terikat merupakan fraksi karbon (C) yang terikat di dalam arang briket selain fraksi air, zat menguap dan abu. Kadar karbon terikat

ini

sangat

menentukan

nilai

kualitas

arang

briket

sebagaimananya dinyatakan oleh Djatmiko (1981) dalam sahwalita (2006) bahwa arang yang bermutu baik adalah arang yang mempunyai nilai kalor dan kadar karbon terikat yang tinggi tetapi mempunyai kadar abu yang rendah. (sumber : www.arangbriket.co.id ) 20

Tabel 2.1 Pengujian nilai kalor arang Jenis Kayu

Kadar

Kadar

Kadar mudah

Kadar Karbon

Nilai

Air

Abu

menguap

Terikat

Kalor

Bakau Api-api Tempurun

(%) 3,11 3,72 2,95

(%) 3,59 3,58 3,93

(%) 17,26 17,25 18,32

(%) 79,17 79,16 77,65

g Kelapa Sengon Lamtoro Karet

5,72 7,95 6,10

6,17 10,58 7,30

40,00 32,17 23,32

(Kal/gr) 7234,37 7109,32 6644,12

69,49 5224,90 60,57 5071,01 52,41 4267,87 (sumber : www.arangbriket.co.id )

Dari table 2.1 terlihat kadar air, kadar abu, kadar mudah menguap, kadar karbon terikat, dan nilai kalor keenam jenis kayu tersebut bervariasi. Nilai kalor tertinggi diperoleh pada jenis kayu Bakau (7234,37 Kal/gr) dan terendah terdapat pada jenis kayu karet (4267,87 Kal/gr). Semakin tinggi karbon terikat semakin tinggi nilai kalor kayu tersebut. Menurut Nurhayati (1976) yang dikutip oleh Sukarno (1977), tinggi rendahnya kadar karbon dipengaruhi oleh kadar zat menguap dan kadar abu tinggi maka akan diperoleh kadar karbon yang rendah dan sebaliknya bila kadar zat menguap rendah maka diperoleh kadar karbon tinggi. 2. Sifat Briket Arang Hasil pengujian sifat fisik mekanik arang dari 6 jenis kayu disajikan pada table di bawah ini. Tabel 2.2 Sifat mekanik arang briket 6 jenis kayu Jenis Kayu

Bakau

Kode

Kerapatan

Keteguhan

Keteguhan

Sampel

(gr/cm3)

rekat

tekan

1

0,96

(kg/cm3) 2,84

(kg/cm3) 3,80

2

0,96

2,87

3,82

3 1

0,96 0,91

2,88 2,71

3,95 3,62

2

0,91

2,74

3,65

3

0,91

2,77

3,79

21

Api-api

Tempurung

Sengon

Lamtoro

Karet

1

0,86

2,09

3,32

2

0,86

2,41

3,42

3 1

0,86 0,75

2,60 1,80

3,53 3,27

2

0,75

1,81

3,28

3 1

0,75 0,73

1,83 1,72

3,30 3,16

2

0,73

1,75

3,19

3 1

0,73 0,65

1,77 1,64

3,20 2,88

2

0,65

1,69

2,91

3 1

0,65 0,96

1,70 2,84

2,96 3,80

2

0,96

2,87

3,82

3

0,96

2,88 3,95 (sumber : www.arangbriket.co.id )

Dari table terlihat bahwa semakin tinggi kerapatan sebuk arang maka semakin tinggi keteguhan rekat dan keteguhan tekan. Semakin tinggi persentase kanji yang dicampur pada arang maka semakin tinggi keteguhan rekat dan keteguhan

tekan.

Sudiani

dkk.

(1999)

mengatakan

factor-faktor

yang

mempengaruhi briket arang adalah jenis sebuk arang, kehalusan serbuk, suhu pengarangan/karbonisasi dan tekanan. Kerapatan sebuk arangyang rendah menghasilkan kerapatan briket arang yang rendah pula. Tekanan berpengaruh terhadap kerapatan dan keteguhan tekan semakin tinggi tekanan semakin tinggi pula kerapatan dan keteguhan arang tersebut. Hasil pengujian 3 perlakuan formula briket arang yang meliputi kecepatan pembakaran, kemudahan terbakar selama penyimpanan dan uji percikan api disajikan pada tabel di bawah ini. Tabel 2.3 Pengujian 3 perlakuan formula arang briket Jenis Kayu

Kode

Kecepatan

Kemudahan

Percikan api

Bakau

Sampel 1

Pembakaran Sedang

Pembakaran Tidak terbakar

Tidak berbahaya

2

Sedang

Tidak terbakar

Tidak berbahaya

3

Sedang

Tidak terbakar

Tidak berbahaya

22

Api-api

Tempurung

Sengon

Lamtoro

Karet

1

Sedang

Tidak terbakar

Tidak berbahaya

2

Sedang

Tidak terbakar

Tidak berbahaya

3 1

Sedang Lambat

Tidak terbakar Tidak terbakar

Tidak berbahaya Tidak berbahaya

2

lambat

Tidak terbakar

Tidak berbahaya

3 1

Sukar Lambat

Tidak terbakar Tidak terbakar

Tidak berbahaya Tidak berbahaya

2

Sukar

Tidak terbakar

Tidak berbahaya

3 1

Sukar Lambat

Tidak terbakar Tidak terbakar

Tidak berbahaya Tidak berbahaya

2

Sukar

Tidak terbakar

Tidak berbahaya

3 1

Sukar Sukar

Tidak terbakar Tidak terbakar

Tidak berbahaya Tidak berbahaya

2

Sukar

Tidak terbakar

Tidak berbahaya

3

Sukar

Tidak terbakar Tidak berbahaya (sumber : www.arangbriket.co.id )

C. Manfaat Briket Arang Dengan penggunaan briket arang berbahan baku tempurung (batok kelapa) sebagai bahan bakar maka kita dapat menghemat penggunaan kayu sebagai hasil hutan. Selain itu, penggunaan briket arang dapat menghemat pengeluaran biaya untuk membeli minyak tanah atau elpiji. Dengan memanfaatkan serbuk gergaji, sampah, tempurung kelapa dan lain-lain sebagai bahan untuk membuat arang maka akan meningkatkan pemanfaatan limbah sekaligus mengurangi pencemaran lingkungan. Selama ini serbuk kayu, sampah, tempurung kelapa yang ada hanya dibakar begitu saja. Manfaat lainnya adalah dapat meningkatkan pendapatan masyarakat bila pembuatan arang ini dikelola dengan baik untuk selanjutnya arang tersebut dijual. D. Hidrolik Hidrolik berasal dari bahasa Yunani, yang terdiri dari 2 kata Hydra dan Aulos. Hydra berarti air, dan aulos untuk pipa, gambaran yang menunjukkan bahwa fluida adalah air walaupun minyak lebih sering digunakan. Dari keterangan

23

tersebut dapat disimpulkan bahwa sistem hidrolik merupakan sistem berbasis fluida yang menggunakan cairan sebagai media transmisi. Aliran fluida pada sistem hidrolik digerakkan dengan menggunakan pompa hidrolik, dimana sebuah pompa mengambil minyak dari sebuah tangki dan mengirimkannya kebagian bagian lain sirkuit hidrolik. Dengan melakukan itu, pompa menaikkan minyak ketingkat yang dibutuhkan. E. Kapasitas Kapasitas ditentukan dari banyaknya briket arang Tempurung Kelapa yang dihasilkan dalam waktu satu jam. Dimana dalam satu kali pencetakan (pengepresan) menghasilkan 1 buah briket arang. Untuk kapasitas ditentukan oleh: 1.

Waktu yang diperlukan selama satu kali proses pencetakan briket

arang adalah : ttotal = t1 + t2 + t3 t1 = waktu yang diperlukan untuk meuang campuran briket arang tempurung kelapa kedalam cetakan ( detik ) t2 = waktu yang diperlukan untuk proses pencetakan ( detik ) t3 = waktu pengambilan briket arang tempurung kelapa ( detik ) Dari data waktu diatas, maka jumlah briket arang tempurung kelapa yang dihasilkan dalam 1 jam adalah :

Dimana : N

= jumlah proses pencetakan briket arang tempurung kelapa / jam

ttotal = waktu yang diperlukan selama selama proses pembuatan briket arang tempurung kelapa Maka diperoleh jumlah briket arang tempurung kelapa yang akan dihasilkan dalam satu jam adalah : Q = N briket arang tempurung kelapa F. Tinjauan Terhadap Komponen Alat 24

1. Volume Cetakan Dari bentuknya cetakan arang briket berbentuk silinder. Sehingga : Volume cetakan

= Luas alas x tinggi =

π d2xh

Dimana : d = diameter penakar [mm2] h = tinggi [mm] π = 3,14 2. Tegangan Tekan Pada Penekan Atas

Dimana :

3. Tegangan Bidang Pada Silinder Cetakan

\

Dimana :

4. Beban Bengkok Pada Profil I Rangka Atas

Dimana :

25

Dimana momen tahanan bengkok yaitu :

Momen bengkok

5. Tegangan Tarik Pada Rangka Profil I samping

Dimana :

Regangan linier :

Dimana :

26

BAB III PEMBAHASAN A. Gambar Desain Alat Pencetak Briket Arang Tempurung Kelapa Bekapasitas 3 kg/jam

Gambar 3.1

27

B.

Prinsip Kerja Alat Prinsip kerja alat pencetak briket arang ini adalah suatu prinsip kerja di

mana tekanan di peroleh dari dongkrak hidrolik karena diberikan tekanan dan fluida mengalir dari silinder hidrolik ke silinder piston untuk mendorong piston keluar. Campuran briket arang yang telah diaduk dan ditimbang dimasukkan kedalam cetakan. Setelah itu, tutup dengan tutup atas cetakan dan arahkan penekan atas tepat di atas cetakan untuk menahan tekanan, dan briket arang siap untuk dicetak. Gunakan tuas pengungkit dongkrak untuk melakukan pengepresan, maka batang piston akan keluar menekan adukan briket di dalam cetakan dengan tekanan sesuai yang diinginkan. Setelah itu, geser penahan atas kesamping, kemudian lakukan pengepresan tanpa penahan atas untuk mengeluarkan hasil pengepresan sampai piston berada pada bibir atas cetakan. Hasil dari pengepresan disebut briket, kemudian briket dikeringkan dibawah sinar matahari dan briket arang siap untuk diuji C. Komponen-Komponen Alat Pencetak Briket Tempurung Kelapa Berkapasitas 3 kg/jam Komonponen-komponen utama alat Pencetak Briket Tempurung Kelapa Bekapasitas 3 kg/jam adalah : 1. Rangka alat 2. Pemegang Cetakan 3. Tutup Bawah Cetakan 4. Tutup Atas Cetakan 5. Plat Landasan 6. Tuas Pengungkit 7. Dongkrak Hidrolik 8. Silinder cetakan 9. Pressure Gauge 10. Penekan Atas 11. Engsel Pada Penekan Atas

28

1. Rangka Alat Rangka alat adalah susunan baja profil U dengan ukuran 700mm x 500mm

Rangka berfungsi sebagai tempat pemasangan komponen

penyusun alat dan untuk mengakomodasi mekanisme kerja dari alat pencetak. Bahan profil I terbuat dari besi cor dan tidak boleh melengkung pada beban yang diberikan syaratnya σ timbul ≤ σ ijin. Baja profil ini disambungkan dengan cara pengelasan.

Gambar 3.2 2. Pemegang Cetakan Pemegang cetakan berfungsi untuk memegang cetakan, alat ini disambungkan dengan pengelasan pada rangka alat dan cetakan.

Gambar 3.3

3. Tutup Bawah Cetakan Tutup bawah berfungsi sebagai penahan tekanan cetakan yang disambung dengan pengelasan pada piston dongkrak bahan ini terbuat dari st37. 29

Gambar 3.4

4. Tutup Atas Cetakan Tutup atas cetakan berfungsi sebagai penahan cetakan pada saat proses pencetakan briket.

Gambar 3.5

5. Plat Landasan (dudukan) Plat dudukan berfungsi sebagai tempat dudukkan dari dongkrak dan rangka serta untuk menahan getaran dari komponen yang bekerja, plat terbuat dari St 37. Plat dudukan ini mampu memikul beban (gaya luar) yang dikerjakan pada bahan tersebut syaratnya σ timbul ≤ σ ijin.

Gambar 3.6

30

6. Tuas Pengungkit Tuas pengungkit berfungsi sebagai untuk memompa minyak dari silinder oli masuk ke silinder piston untuk melakukan pengepresan pada cetakan, alat ini terbuat dari St 37 dengan ukuran Ø22mm x 33mm

Gambar 3.7 7. Dongkrak Hidrolik Dongkrak hidrolik berfungsi sebagai alat untuk mengepress campuran bahan baku briket yang terletak pada cetakan. Dongkrak hidrolik ini merupakan piston yang bekerja secara Single Acting Cylinder ( Silinder Kerja Tunggal). Fluida yang berasal dari power unit akan mengalir ke dalam silinder dongkrak sehingga batang dongkrak berfungsi sebagai batang piston akan keluar. Batang piston ini akan menekan (mengepress campuran bahan baku briket). Dongkrak ini berkapasitas 5 ton.

Gambar 3.8

31

8. Silinder Cetakan Cetakan berfungsi memberikan bentuk atau dimensi serta sifat permukaan briket yang terbuat dari pipe steam dengan ukuran Ø43mm x 100mm yang bertumpu pada penahan cetakan.

Gambar 3.9

9. Pressure Gauge Pressure Gauge berfungsi untuk mengukur tekanan pada waktu pengepresan dilakukan. Pressure Gauge ini didesain pada dongkrak hidrolik dengan cara disambungkan ke silinder piston.

Gambar 3.10

10. Penahan Atas Penahan Atas berfungsi sebagai penahan tekanan pada saat proses penekanan cetakan dilakukan bahan ini terbuat dari St 37.

Gambar 3.11

32

11. Engsel Pada Penekan Atas Engsel berfungssi untuk menggerakkan maju-mundur penahan atas. Bahan ini terbuat dari St 37 dengan ukuran Ø22mm x 110mm. Engsel disambungkan ke rangka dan lengan penekan atas dengan cara pengelasan.

Gambar 3.12

D.

Kapasitas Watu yang diperlukan untuk satu kali proses pencetakan briket arang

tempurung kelapa adalah : ttotal = t1 + t2 + t3 t1

= 60 ( detik )

waktu yang diperlukan untuk menuang campuran

briket arang tempurung kelapa ke dalam tiga cetakan silinder. t2

= 60 ( detik )

t3

= 24 ( detik )

waktu yang diperlukan untuk proses pencetakan. waktu pengambilan briket arang tempurung kelapa

ttotal = 60 ( detik ) + 60 ( detik ) + 24 ( detik ) = 144 ( detik ) = 2.24 ( menit ) Dari data waktu diatas, maka jumlah briket arang tempurung kelapa yang dihasilkan dalam waktu 1 jam adalah :

80 briket arang tempurung kelapa Alat yang dirancang mampu menghasilkan briket arang tempurung kelapa sebanyak 80 ( briket arang / jam) dan diperkirakan kerusakan briket arang yang

33

terjadi sekitar 10 %. Maka persentase jumlah yang berkualitas baik adalah : briket yang dihasilkan per jam :

=

= 90% E. Perhitungan Komponen Alat 1. Volume Silinder Cetakan h = hcetakan – hpenekan bawah – htutup bawah – htutup atas = 100 [mm] – 10 [mm] – 20 [mm] – 7 [mm] = 63 [mm] dsilinder cetakan = 34 mm2

] Vtotal = jumlah tabung x V = 3 x 1681,47 = 5044,41 [ 2. Tegangan Tekan Pada Penekan Atas

Dimana tekanan tersebut didapatkan dari tekanan yang menghasilkan arang briket yang bagus Sehingga :

34

3461,85 [N]

Sehingga tegangan tekan pada penekan atas :

3.

Beban bengkok pada rangka profil U rangka atas L = 420 [mm] A

A

C

Ray

B

C

B Rby

F = 3461,85 1729,02 [N]

RA

Skala : 7 mm = 1383,2 N

RB 1729,02 [N]

MC

363093, 15 [N/mm]

Skala : 5 mm = 90773,28N/mm

MA

MB

Gambar 3.13 Diagram Gaya-gaya Penekan pada Profil U Rangka Atas

35

Gaya yang membebani profil U rangka atas F = Fawal - σ = 3461,85 = Rax = 0 ΣFy = 0 Ray + Rby – F = 0 Ray + Rby =

Rax . 0 + Ray . 0 + F . 210

Rax . 0 + Rby . 0 + F . 210

Bidang momen MC = Ray . 1/2 L =

. 210 [mm]

= 363093,15 [N/mm] MA = 0 36

c

MB = 0

Momen bengkok,

Maka,

Berdasarkan tabel baja kosntruksi menurut DIN, bahwa tegangan maksimum pada St 37 yaitu sebesar 360-440 N/mm2. Sehingga penggunaan bahan tersebut pada pencetak alat briket arang aman untuk digunakan.

4.

Tegangan tarik pada rangka profil U rangka samping

A profil U = b x h - p x l

F = beban pada tumpuan profil U atas 37

Untuk bahan st 37,dengan tegangan maksimum 37 [kg/mm2] maka profil U aman untuk digunakan. 5. Tegangan Tangensial Pada Silinder Cetakan

D = 40 mm

t= 2 mm

Berdasarkan gambar di atas maka silinder tersebut termasuk silinder berdinding tipis dimana “silinder biasanya dianggap dinding yang ‘tipis’ bila tebalnya tidak lebih dari 1/20 dari diameternya.” (Mekanika Terapan Edisi kedua, Titherington & Rimmer).

Elemen gaya yang bekerja normal terhadap elemen silinder yang berkedudukan sebesar sudut θ dari garis tengah mendatar adalah:

Gaya pecah F adalah jumlah komponen tegak elemen gaya dimana : F = pDL Dapat dilihat bahwa total gaya pecah F, bekerja normal terhadap bidang potong A – A, ditahan oleh gaya P yang sama bekerja pada setiap permukaan potong dinding silinder. Dengan mempergunakan jumlah gaya tegak, kita peroleh 38

Tegangan yang terjadi pada silinder cetakan disebut tegangan tangensial karena bekerja menyinggung permukaan silinder. Tegangan yang dihitung adalah ratarata.

Tegangan tangensial yang terjadi pada cetakan Gaya pecah pada F silinder cetakan adalah jumlah komponen tegak elemen gaya : F = P.D.L = 7,84 (N/mm2) x 40 (mm) x 100 (mm) = 31360 N/mm2 Tegangan tangensial pada silinder cetakan yang menahan gaya pecah F

(Literature : mekanika teknik edisi kedua, Thiterington & Rimmer)

F. Proses Pembuatan Alat Pencetak Briket Arang Bagian ini yang dibahas adalah proses pembuatan komponenkomponen utama dari Alat Pencetak Briket Arang Tempurung Kelapa Kelapa Bekapasitas 3 kg/jam 1. Rangka Alat

39

Rangka Alat terbuat dari baja profil U. Profil ini dipotong sesuai dengan ukuran yang direncakan, kemudian disambungkan dengan las listrik. Pada plat landasan dibor terlebih dahulu untuk dibuat lubang yang nantinya akan dipasang baut sebagai tempat dudukan dongkrak. Setelah itu, hasil sambungan las dirapikan dengan menggunakan mesin gerinda tangan. 2. Penekan Atas Penekan Atas dipotong dan dibubut sesuai dengan ukuran yang ditentukan, kemudian lengan penekan juga dipotong sesuai dengan ukuran yang ditentukan. Setelah itu, Penekan Atas dilas dengan lengan Penekan dan dilas juga pada engsel lengan. Kemudian Penekan Atas yang telah selesai dilas pada rangka alat, hasil sambungan las dirapikan dengan menggunakan mesin gerinda tangan. 3. Cetakan Cetakan dipotong dan dibubut sesuai dengan ukuran yang ditentukan untuk pemegang cetakan dipotong dan dibubut juga sesuai ukuran yang diperoleh. Setelah itu, pemegang cetakan disambungkan pada Cetakan dengan pengelasan. Hasil pengelasan dihaluskan denga cara digerinda tangan. 4. Pressure Gauge Pressure Gauge ini didesain pada dongkrak hidrolik disambung dengan cara pengeboran terlebih dahulu ada dongkrak dan dipasang nipel dengan cara pengelasan kuningan. Setelah itu, disambungkan dengan selang dan katup buka dan tutup dari Pressure Gauge ke dongkrak

G.Proses Pembuatan Briket Arang dan Hasil Pengujiannya Proses pembuatannya dapat kita lihat pada bagan Proses Pembuatan Briket Arang Tempurung Kelapa Kelapa Bekapasitas 3 kg/jam :

40

Gambar 3.13

1. Proses Pengolahan Bahan Baku Awal a. Pemilahan Tempurung Kelapa Tempurung kelapa yang akan dibakar terlebih dahulu dipilih yang cukup tua dan bersih dari kotoran, disortir dijemur untuk mengurangi kadar airnya. b. Pemasukan ke dalam Tungku/Ruang Pengarangan Ruang pengarang digunakan untuk pirolisis atau pembakaran tempurung kelapa secara tidak sempurna sehingga pembakaran terhenti sampai pembentukan molekul karbon atau arang. Ruang pembakaran dapat berupa lobang di dalam tanah, dapur pengarangan, drum pengarangan, dan alat pengarangan. •

Lobang di dalam tanah. Di tanah yang air tanahnya tidak dangkal, dapat digali sebagai ruang pengarangan. Jika tanah berstruktur kuat, dinding dan lantai lobang tidak perlu diperkuat dengan semen dan batu bata. Jika struktur tanah tidak kuat, misalnya mudah longsor karena banyak berpasir, maka dinding dan lantai perlu diperkuat dengan semen dan batu bata.

•

Dapur pengarangan. Dapur pengarangan adalah ruangan yang bentuknya sama dengan lobang pengarangan. Dapur pengarangan dibuat diatas jika tidak memungkinkan menggali lobang karena air tanah terlalu dangkal.

•

Kiln. Kiln merupakan alat khusus untuk pirolisis. Klin sederhana tebuat dari drum bekas. Pirolisis berlangsung di dalam drum dengan membatasi pasokan udara terhadap bahan yang sedang dibakar. Pasokan udara diberikan melalui lobang udara pada badan drum. Pada awal pembakaran, lobang udara ditutup segera setelah seluruh bahan terbakar, lobang udara ditutup untuk mengurangi pasokan oksigen. Panas dari pembakaran sebelumnya pada kondisi kekurangan oksigen sudah cukup untuk pirolisis.

2. Proses Pencetakan Briket Arang 41

a. Proses pembuatan lem kanji Pembuatan lem kanji dengan cara memasaknya yang dicampur dengan air. Perbandingan kanji dan air 1 : 2, diaduk sampai benar-benar adukan lem merata, waktu pembuatannya berkisar 30 menit. b. Proses penggilingan dan pengayakan arang briket Arang briket yang telah diarangkan selanjutnya dihaluskan dengan cara digiling setelah itu diayak agar memisahkan arang yang halus dan kasar. waktu penggilingan dan pengayakan berkisar 20 menit. c. Proses pencampuran arang briket dengan lem kanji setelah proses di atas selesai selanjutnya arang briket dicampur dengan lem kanji dengan perbandingan 1 : 20, kemudian diaduk sampai merata. Lamanya proses pencampuran ini berkisar 15 menit. d. Proses pemasukan bahan baku briket arang ke dalam cetakan Masukkan campuran arang briket ± 40 gr kedalam masing-masing tabung cetakan. Waktu proses untuk memasukkan campuran briket arang ini ke dalam tiga tabung cetakan berkisar 1 menit. e. Proses pengepresan bahan baku briket arang Setelah proses pemasukan bahan arang briket arang ke dalam cetakan selanjutnya proses pengepresan briket dengan tekanan yang diambil berbeda-beda.

Tabel 3.1 Pengepresan Briket Arang Tempurung Kelapa Jenis Briket 1 2 3 4

Tekanan (kg/cm2) 40 50 60 70

f. Proses pengeringan briket arang 42

Waktu (detik) 35 40 45 50

Pada proses ini hasil briket arang yang telah dicetak dijemur di bawah sinar matahari selama ± 8 jam. 3. Proses Pengujian Briket Arang Pengujian briket arang dilakukan dengan cara membakar briket arang pada tungku untuk memasak 0,5 liter air.

Tabel 3.2 Pengujian Briket Arang Tempurung Kelapa Jenis

Tekanan

Jumlah Lama Waktu

Briket

(Kg/cm2)

Briket

Nyala Briket

Air (0C)

5 5 5 5

(menit) 45 35 50 53

93 93 80 85

1 2 3 4

40 50 60 70

Temperatur

Kondisi Air

Mendidih Mendidih Tidak Mendidih Tidak Mendidih

Dari pengujian pada table 3.2 di atas dapat disimpulkan bahwa dengan menggunakan 5 buah briket yang diberikan tekanan 50 kg/cm2 cukup efektif untuk mendidihkan air sampai dengan 930C dengan waktu 35 menit oleh karena itu tekanan pada proses pembuatan yang efektif adalah 50 kg/cm2.

43

BAB IV ANALISA BIAYA DAN PERAWATAN A. Analisa Biaya Tujuan analisa biaya adalah untuk mengetahui seberapa jauh kemugkinan penggunaan alat pencetak briket ini ditinjau dari segi ekonomisnya. Adapun rumus untuk menghitung/mendapatkan biaya keseluruhan adalah sebagai berikut: Biaya keseluruhan = biaya material + biaya pembuatan + biaya listrik + biaya operasional + biaya perkakas 1. Biaya Material Biaya material merupakan biaya bahan yang digunakan untuk digunakan untuk membuat alat briket arang, baik bahan baku maupun bahan jadi. Tabel 4.1. Biaya Material No

Nama

Ukuran

Jumlah

Harga/Satuan

Keterangan

1.

Bahan Plat Baja

500 x 250 x

1 Lembar

Rp. 115.000,-

Landasan alat

2.

Profil U

10 (mm) INP 80 x

2 Batang

Rp.80.000,-

Rangka alat

1 Batang

Rp.30.000,-

Rangka alat

1 Batang

Rp.18.000,-

Cetakan

1 Batang

Rp.50.000,-

Tuas

560 x 42 x 5 3.

Profil U

(mm) INP 80 x 340 x 40 x 5

4.

Pipa

(mm) Ø 40 x 120

5.

Steam Besi Pejal

(mm) Ø 22 x 300 (mm)

pengungkit

6.

Besi Padu

50mm x 480

1 Batang

Rp.45.000,-

dongkrak Pemegang

7.

Besi Pejal

(mm) Ø 33 x 120

1 Batang

Rp.38.000,-

cetakan Penekan atas

8.

Besi Pejal

(mm) Ø 40 x 100

1 Batang 44

Rp.4.000,-

Tutup atas

(mm)

dan bawah

9.

Besi Pejal

Ø 33 x 60

1 Batang

Rp.6000,-

cetakan Engsel

10.

Plat Besi

(mm) 190 x 35 x 5

1 Lembar

Rp.10.000,-

Plat

(mm)

penyambung engsel dan penekan atas

Total

Rp.396.000,Table 4.2 : Biaya Bahan Jadi

NO 1

Nama Bahan Dongkrak

Ukuran Kapasitas 5

Jumlah 1 Buah

Harga Satuan Rp.200.000,-

2

Pressure

Ton Tekanan

1 Buah

Rp.125.000,-

3 4

gauge Baut Per

100kg/cm2 M6 x 1 Ø 15 x 22

4 Buah 2 Buah

Rp.2000,Rp.120.000,-

5

Nipple

(mm) Ø 8,5 x 20

2 Buah

Rp.6000,-

6 7

Penghubung Elbow 900 Katup

1 Buah 1 Set

Rp.5000,Rp.7000,Rp.348.000,-

(mm) /4 inchi 1 /4 inchi Total 1

2. Biaya Pembuatan Untuk biaya pembuatan yan tepat, sulit bagi penulis untuk menentukan secara tepat, sebab penulis tidak mengadakan penelitian khusus untuk masalah ini. Untuk itu penulis mencoba menghitung biaya pembuatan ini menurut pengtahuan penulis. Biaya yang dimaksud adalah upah kerja untuk membuat alat pencetak briket arang ditambah biaya listrik yang dipakai selama proses alat ini.upah tenaga kerja diamsumsikan sesuai dengan upah minimum perhari dikalikan dengan hari kerja selama pembuatan alat, sedangkan biaya listrik didapat dari daya peralatan yang dikalikan lama pemakaian alat. Upah perhari minimum regional untuk Sumatera Utara tahun 2009 sebesar Rp.800.000,- perbulan dengan jumlah hari kerja maksimum 8 jam. 45

Jumlah hari kerja untuk biaya pembuatan alat pencetak briket dari awal sampai selesai yaitu selama 10 hari. Daya peralatan, lama pemakaian listrik diketahui dari masing – masing peralatan. Lama pemakaian mesin-mesin yang digunakan dalam proses pembuat alat pencetak : 1. Mesin bubut a. Perhitungan

waktu

pemakaian

mesin

bubut

pada

proses

pembubutan lengan penekan atas : LLengan penekan atas = 220 mm d = 70 mm

Sr = 0,5 mm

V = 20 m/menit Pembubutan melintang pada lengan penekan atas dari Ø 70 mm menjadi Ø 60 mm maka ;

Tm1.1 = 4,6 menit x 10 pemakanan = 46 menit •

Pembubutan muka lengan penekan atas (kanan) :

125 rpm

0,48 menit x 20 pemakanan = 9,6 menit 46

Pembubutan muka lengan penekan atas (kiri) sama dengan proses pembubutan muka lengan penekan atas sebelah kanan dengan lama waktu yang dibutuhkan yaitu : Tm1.2 + waktu pelepasan benda kerja dari cekaman + penyetingan pemasangan benda kerja = 9,6 menit + 2 menit + 5 menit = 16,6 menit Tm1 Total = 46 menit + 9,6 menit + 16,6 menit = 72 menit = 1 jam 12 menit b. Perhitungan

waktu

pemakaian

mesin

bubut

pada

proses

pembubutan tutup atas cetakan, tutup bawah cetakan, dan penyangga penekan atas : Ltutup atas cetakan = 80 mm d = 32 mm

Sr = 0,5 mm

V = 20 m/menit maka ;

Tm2

= 0,8 menit x 20 pemakanan = 16 menit

Hasil pembubutan ini kemudian di potong menggunakan gergaji dengan panjang 10 mm per masing-masing tutup cetakan sebanyak 6 unit. •

Pembubutan penyangga penahan cetakan :

Ltutup atas cetakan = 20 mm d = 85 mm

Sr = 0,5 mm 47

V = 20 m/menit maka ;

Tm2 .1 = 0,3 menit x 5 pemakanan = 1,5 menit Pembubutan muka penyangga penekan atas (kiri dan kanan) :

167,5 rpm

0,47 menit x 10 pemakanan = 4,7 menit 0,47menit x 10 pemakanan + 2 menit (lama menyeting benda kerja) = 4,9 menit Tm2 total = 16 menit + 1,5 menit + 4,7 menit + 4,9 menit = 27 menit c. Perhitungan

waktu

pemakaian

pembubutan tabung cetakan : Ltabung cetakan = 120 mm d = 50 mm

Sr = 0,5 mm

V = 20 m/menit maka ; 48

mesin

bubut

pada

proses

Tm3.1 = 1,4 menit x 10 pemakanan = 14 menit = 14 menit x 3 unit cetakan = 42 menit Pembubutan muka silinder cetakan :

238,9 rpm

0,2 menit x 20 pemakanan = 4 menit 0,2 menit x 20 pemakanan + 2 menit (lama menyeting benda kerja )= 6 menit •Lama

waktu proses pemboringan silinder cetakan :

Dik : L= 100 mm

d = 30 mm

Sr = 0,23 mm/rev

V = 20 m/menit

L = l + 0,3x d = 100 + 0,3(30) = 109 mm

49

Tm3.3 = 2,23 menit x 3 unit tutup atas cetakan = 6 menit

•

Lama proses pembubutan piston penekan dari Ø 50 menjadi Ø35

dengan panjang 100 mm Ltabung cetakan = 120 mm d = 50 mm

Sr = 0,5 mm

V = 20 m/menit maka ;

Tm4 = 1,4 menit x 15 pemakanan = 21 menit = 21 menit x 3 unit cetakan = 63 menit Pembubutan muka piston penekan (samping kiri dan kanan) :

273 rpm

0,12 menit x 20 pemakanan = 2,4 menit 50

0,12 menit x 20 pemakanan + 2 menit (lama menyeting benda kerja )= 4,4 menit

Tm total proses pembubutan = Tm1 + Tm2 + Tm3 +Tm4 = 72 menit + 27 menit + 58 menit + 69,8 menit = 227 menit = 3 jam 47 menit

Tabel 4.3. Biaya Pemakaian Listrik No.

Jenis Mesin

Daya

Lama

Daya

1

Mesin Bubut

2,4 ( kw )

Pemakaian 3 jam 47

Pemakaian 2,4 kw x 3,78 h

2

Mesin Gerinda

0,7 ( kw )

menit 1 ( jam )

= 9 ( kwh ) 0,7 kw x 1h =

21 ( jam )

0,7 ( kwh ) 7,5 kw x 21 h =

3

Mesin Las

7,5 ( kw )

157,5 ( kwh ) Total 167( kwh ) Dari tabel diatas dapat dilihat bahwa total penggunaan listrik = 258.925 (kwh). Sementara biaya penggunaan listrik dari PLN adalah : Rp. 495/ kwh x 167 = Rp. 82.665,-

51

Tenaga kerja yang dipakai sebanyak 4 orang maka jumlah upah tenaga kerja = upah tenaga kerja x jumlah pekerja ( orang ) = Rp.25.000 x 4 = Rp. 100.000,Maka upah totalnya adalah Rp. 100.000 x 10 hari kerja = Rp. 1.000.000,Jadi total pembuatan = upah total tenaga kerja + total biaya listrik = Rp. 1.000.000,- + Rp. 82.665,= Rp. 1.082.665,Dari biaya material dan biaya pembuatan dapat ditentukan biaya keseluruhan biaya pembuatan alat pencetak briket ini adalah : Biaya keseluruhan = biaya material + biaya pembuatan = Rp. 763.000 + Rp. 1.082.665,= Rp. 1.845.665,-

B. Perhitungan Titik Impas ( Break Event Point ) Analisa titik impas ( BEP ) adalah suatu teknik menganalisa biaya dalam perencanaan dan pembuatan suatu rancangan produksi guna mempelajari hubungan antara biaya tetap, biaya variable, keuntungan dan volume kegiatan. Masalah break event muncul apabila suatu perusahaan mempunyai biaya variable dan biaya tetap. Besarnya biaya – biaya totalitas akan berubah – ubah sesuai dengan volume perubahan biaya produksi. Sedangkan biaya tetap secara totalitas tidak mengalami perubahan meskipun ada perubahan pada volume produksi. Adapun yang termasuk biaya variable adalah bahan mentah, upah buruh langsung, dan komisi penjualan. Sedangkan yang termasuk biaya tetap pada umumnya adalah modal awal untuk pendirian pabrik, membeli mesin – mesin produksi, dan lain – lain. Berhubungan dengan itu sangatlah penting bagi para pembeli yang ingin membeli alat ini untuk mengetahui volume produksi atau volume kegiatan untuk menutupi modal awal pembelian alat ini. Dalam hal ini volume penjualan, penghasilannya tetap sama dengan biaya totalnya. Sehingga pengusaha tidak 52

mendapatkan kerugian atau dinamakan break event point ( BEP ). Untuk menganalisa titik impas berlaku rumus :

Dimana : P = Harga jual briket / buah. V = Biaya variabel / buah (biaya bahan baku, upah tenaga kerja) *Biaya bahan baku : Rp 1.500,*Upah tenaga kerja : Rp 500-, FC = Biaya tetap atau harga alat Q = Jumlah / kuantitas produk yang dihasilkan dan dijual.

Jadi, untuk mengembalikan biaya tetap (harga beli alat ) alat harus memproduksi briket arang sebanyak 3.691 buah. Angka ini dicapai dalam jangka waktu 7 hari produksi. C. Perawatan Alat Pencetak Briket Perawatan merupakan salah satu kegiatan untuk memelihara dan menjaga fasilitas dan komponen-komponen peralatan agar tahan lama, sehingga diharapkan dapat memberikan keuntungan yang optimal. Untuk memelihara alat briket arang yang baik dan benar, maka prinsip kerja alat harus dikuasai terlebih dahulu, dengan dikuasai terlebih dahulunya prinsip kerja alat tersebut, maka diagnosa terhadap kerusakan yang mungkin terjadi dapat diketahui dan diatasi dengan mudah dan tepat. Adapun tujuan utama diadakan pemeliharaan dan perawatan pada alat briket arang, antar lain: 1.

Menjaga kondisi seluruh kerusakan agar selalu dalam

keadaan yang baik dan siap dipakai; 2.

Menghindari

terjadinya

kerusakan

yang

berat

dan

memperpanjang daya tahan alat; 3.

Agar tahan alat dapar dioperasikan dengan baik sehingga

hasil yang diinginkan dapat tercapai; 53

Dalam prakteknya kegiatan perawatan suatu peralatan dapat dibagi dua kelompok, yaitu perawatan terencana dan perawatan (Emergency Maintenance). Perawatan terencana dapat dibagi dua, yaitu : 1.

Perawatan Pencegahan (Preventive Maintenance), yaitu jenis

perawatan yang dilakukan denga internal tertentu, maksudnya untuk memindahkan kemungkinan terjadinya gangguan kemacetan atau kerusakan mesin atau peralatan. Hal ini berupa inspeksi, penyetelan dan pelumasan. 2.

Perawatan

Korektif

(Corrective

Maintenance),

yaitu

perawatan yang bertujuan untuk mengembalikan mesin pada standard

yang

diperlukan.

Hal

ini

berupa

reparasi

dan

pembongkaran. Hal yang perlu ditekankan dalam perawatan adalah masalah kebersihan mesin atau peralatan setiap selesai beroperasi namun untuk yang lainnya sudah umum dilakukan oleh orang yang sebagaimana yang telah dilakukan untuk mesin atau peralatan yang umumnya dipakai. Adapun peralatan yang perlu diperhatikan pada alat Pencetak Briket Arang Tempurung Kelapa berkapasitas 3 kg/jam ini adalah : 1.

Komponen Penggerak

d. Piston Piston hidrolik merupakan komponen yang penitng dalam alat ini. Agar lancarnya keluar masuk piston, maka pada batang piston harus dijaga kebersihannya. Sebab piston ini yang akan bergesekan dengan seal, yang menjaga agar minyak tidak bocor melalui batang piston. 2.

Komponen Pendukung a. Cetakan Setelah cetakan digunakan, maka sebaiknya bersihkan dari sisa-sisa briket dengan cara dilap dengan kain agar tidak terjadi penumpukan sisa-sisa briket. b. Engsel pada penekan atas 54

Lumasi engsel agar mudah menggerakkannyamaju atau mundur dan juga untuk mencegah terjadinya karat dan aus. c.

Pressure Gauge Untuk merawat komponen ini, hal yang sangat perlu

diperhatikan adalah tutup dari pressure gauge kemungkinan sumbat disebabkan dari kotoran oli.

55

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN A. KESIMPULAN 1. Alat yang dirancang aman untuk mencetak briket sampai dengan

tekanan 80 kg/cm2. 2. Tekanan yan paling baik dari hasil pengujian untuk mencetak briket

arang tempurung kelapa adalah 50kg/cm2. 3. Dari pengujian yang dilakukan tekanan briket 50 kg/cm2 , mampu

untuk mendidihkan air dengan waktu 30 menit, sedangkan tekanan 40 kg/cm2 mampu mendidihkan air dalam waktu lebih lama, tekanan 60, 70 dan 80 kg/cm2 tidak mampu untuk mendidihkan air karena briketnya lama terbakar dan kurangnya oksigen pada waktu pembakaran. 4. Dari hasil pengujian yang dilakukan yang dilakukan briket arang menghasilkan bara yang besar yang cocok untuk pemanggangan makanan. B. SARAN 1. Agar proses pembakaran berjalan dengan lancar maka pada waktu pembakaran perlu tambahan oksigen, dengan cara menghembuskan udara atau menambah lubang ventilasi pada tungku 2. Agar panas yang dihasilkan oleh briket sempurna maka dibutuhkan tungku pembakaran yang tidak menyerap panas seperti tungku batu. 3. Agar mutu briket yang dihasilkan baik, perhatikan perbandingan volume lem kanji dan arang tempurung kelapa serta adukan harus merata. 4. Agar proses pencetakan lebih efektif dan efesien maka desain alat disempurnakan.

56

LAMPIRAN 1

PROSES PENGAYAKAN ARANG TEMPURUNG KELAPA

PROSES PEMBUATAN LEM KANJI

57

PROSES PENCAMPURAN ARANG TEMPURUNG KELAPA DENGAN LEM KANJI

PROSES PEMASUKAN CAMPURAN ARANG BRIKET TEMPURUNG KELAPA

58

PROSES PENGEPRESAN / PENCETAKAN ARANG BRIKET

PROSES PENGELUARAN / PENGAMBILAN HASIL CETAKAN ARANG BRIKET

59

PROSES PENGUJIAN ARANG BRIKET TEMPURUNG KELAPA

PENGAMBILAN DATA UNTUK MENGUKUR SUHU AIR

60

LAMPIRAN 4

61

62

63

64

65

66