Pengembangan Konsep Desain Pengempa Briket Semi Mekanis Tipe Kempa Ulir untuk Arang Tandan Sawit Kosong

PENGEMBANGAN KONSEP DESAIN PENGEMPA
BRIKET SEMI MEKANIS TIPE KEMPA ULIR UNTUK
ARANG TANDAN SAWIT KOSONG

ANDI PRIO PAMUNGKAS

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI SERTA 
PELIMPAHAN HAK CIPTA* 
  
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Pengembangan Konsep 
Desain  Mesin  Pengempa  Briket  Semi  Mekanis  Tipe  Kempa  Ulir  untuk  Arang 
Tandan  Kosong  Sawit  (TKS)  adalah  benar  karya  saya  dengan  arahan  dari  komisi 
pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi 
mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan 
maupun  tidak  diterbitkan  dari  penulis  lain  telah  disebutkan  dalam  teks  dan 

dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.  
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut 
Pertanian Bogor.  
 
Bogor, Oktober 2013  
Andi Prio Pamungkas  
NIM F14070073 

ABSTRAK
ANDI PRIO PAMUNGKAS. The Design Concept Development of Briquette
Pressing Machine Semi Mechanic Type of Screw Pressing for Empty Palm Coal
Bunches. Supervised by TINNEKE MANDANG.
. Empty bunches from palm were waste with high benefit but less used
optimum. One of the way to increase the benefit from this waste was to use it as
the raw material of bunches briquette. Making of briquette pressing machine was
used to increase the better quality of briquette. Types of briquette machine were
regular pressing tool, mechanic pressing tool and hydraulic pressing tool. The
objective of this research was to develop the previous design of briquette pressing
machine into machine which can work in optimum. On this research has modified
from previous machines owned by Endah Marwati (2006) and Irwan Darmawan

(2008). Design modification has create a design of briquette pressing machine
semi mechanic type of screw pressing with power needed for 7.453 Watt hour/kg
less than if compared with Irwan darmawan’s power needed as 17.1486 Watt
hour/kg while Endah Marwati power needed for 10.6734 Watt hour/kg. This was
caused by the certain modification especially on briquette pressing part both
material and dimension. Besides that, the characteristic of briquette raw material
affected the pressing process. This was also indirectly affected level power needed
by that machine, the harder material and the more material needed to be pressed
there will increase the needed of power
Keywords: briquette, design, briquette pressing

PENGEMBANGAN KONSEP DESAIN PENGEMPA
BRIKET SEMI MEKANIS TIPE KEMPA ULIR UNTUK
ARANG TANDAN SAWIT KOSONG

ANDI PRIO PAMUNGKAS

Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknologi Pertanian pada

Departemen Teknik Mesin dan Biosistem

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013

Judul Skripsi : Pengembangan Konsep Desain Pengempa Briket Semi Mekanis
Tipe Kempa Ulir untuk Arang Tandan Sawit Kosong
Nama
: Andi Prio Pamungkas
NIM
: F14070073
Program Studi : Teknik Mesin dan Biosistem

Disetujui oleh

Prof.Dr. Ir. Tineke Mandang, M.S.
Pembimbing

Diketahui oleh

Dr. Ir. Desrial, M eng.
Ketua Departemen

Tanggal Lulus:

PRAKATA

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala karuniaNya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Penelitian ini dilaksanakan
pada bulan Maret 2012 hingga Mei 2012 dengan judul Pengembangan Konsep
Desain Pengempa Briket Semi Mekanis Tipe Kempa Ulir untuk Arang Tandan
Sawit Kosong.
Terima kasih penulis ucapkan kepada:
1. Allah swt yang telah memberikan rahmat dan hidayah sehingga penulis dapat
menyelasaikan penulisan skripsi ini
2. Ibu Prof. Dr. Ir. Tineke Mandang, M.S, yang sangat membantu dan sabar
dalam membimbing penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
3. Ibu, kakak serta ayah saya yang telah memberikan dukungan dan doa

4. Zhalindri Noor Adjani yang telah memberikan dukungan selama ini
5. Teman-teman Wisma Galih, Banditos, teman-teman satu bimbingan, Panji
Laksamana, Tri yulni, Topan Argandhi, Ricky Harianja dan teman-teman serta
pihak yang tidak bisa disebutkan satu-persatu.
6. Keluarga besar TEP 44, terimakasih atas semuanya
Penulis menyadari masih terdapat banyak sekali kekurangan dalam
penulisan skripsi ini, oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang
membangun agar skripsi ini dapat bermanfaat bagi pembaca dan pihak yang
memerlukan
Bogor, Juli 2013
Andi Prio Pamungkas

DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL

viii

DAFTAR GAMBAR

viii

DAFTAR LAMPIRAN

viii

PENDAHULUAN

1

Latar Belakang

1

Perumusan Masalah

2

Tujuan Penelitian

2

Manfaat Penelitian

2

Ruang Lingkup Penelitian

2

METODE

2

Bahan

2

Alat

3

Prosedur Analisis Penelitian

3

HASIL DAN PEMBAHASAN

5

Rancangan dan Modifikasi Desain Mesin Pengempa Briket Semi Mekanis Tipe
Kempa Ulir
5
Rancangan Fungsional

5

Rancangan Struktural

6

Modifikasi Desain Mesin Pengempa Briket Semi Mekanis Tipe Kempa Ulir 10
KESIMPULAN DAN SARAN

17

Kesimpulan

17

Saran

18

DAFTAR PUSTAKA

18

LAMPIRAN

20

RIWAYAT HIDUP

39

DAFTAR TABEL
1 Faktor koreksi daya yang akan ditransmisikan
2 Puli dan sabuk yang digunakan

8
15

DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5
6
7

8
9
10
11

Bahan baku briket
Briket berbahan tandan sawit
Sketsa analisis pada beban rangka
Desain modifikasi mesin
Ulir
Screw housing
Die
Hopper
Poros utama
Poros transmisi
Transmisi daya

3
4
7
11
11
12
12
13
13
14
15

DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14

Kadar air, abu dan desnsitas bahan
Uji kualitas briket
Penjabaran fungsional mesin pengempa briket menjadi subfungsi
Komponen yang telah dimodifikasi
Perhitungan poros utama
Perhitungan poros transmisis
Perhitunganan volume Hopper
Perhitungan kebutuhan daya pengempaan
Perhitungan konversi kecepatan putar motor listrik
Perhitungan Pillow block
Puli dan sabuk
Dimensi mesin hasil modifikasi
Mesin pengempa briket semi mekanis rancangan Irwan Darmawan
Desain modifikasi mesin pengempa briket semi mekanis

20
22
23
24
27
28
29
30
32
33
34
35
36
37

1

PENDAHULUAN
Latar Belakang
Energi merupakan hal yang sangat krusial di masa ini, kelangkaan energi
memaksa kita untuk berupaya menemukan energi alternatif lain sebagai pengganti
untuk ketersediaan energi yang telah menipis. Berbagai sumber energi
konvensional yang ada sudah terancam habis keberadaanya karena eksplorasi
yang sangat berlebihan guna memenuhi kebutuhan energi yang kita konsumsi.
Permasalahan tersebut telah membuat pemerintah untuk menghasilkan kebijakankebijakan dalam mengatasinya untuk menjamin ketersediaan energi di Indonesia.
Salah satu kebijakan yang telah dibuat pemerrintah guna menanggulangi masalah
kelangkaan energi adalah dengan membatasi explorasi minyak bumi secara besarbesaran dan memperkenalkan sumber energi alternatif lain sebagai penggantinya.
Kelapa sawit (Elaeis guineensis, Jaaq) adalah salah satu tanaman yang sangat
potensial untuk digunakan sebagai salah satu bahan untuk pembuatan minyak
nabati, karena potensi kelapa sawit di Indonesia cukup besar dengan luas
perkebunan mencapai 7.363.847 Ha yang memproduksi minyak dari kelapa sawit
hingga mencapai 19.844.901 Ton dan terus berkembang pada luas areal
perkebunan dan produksi kelapa sawit yang terus meningkat tiap tahunnya (Dirjen
Perkebunan 2008). Seiring produksi dari minyak sawit yang terus meningkat
maka secara tidak langsung menyebabkan peningkatan produksi limbah yang
lebih tinggi pula. Baik itu berupa limbah dari cangkang, pelepah, serat maupun
tandan yang kosong. Limbah kelapa sawit ini dapat dimanfaatkan sebagai bahan
bakar alternatif dengan cara mengubahnya menjadi briket melalui densifikasi atau
pengempaan. Pengempaan dilakukan untuk mengecilkan ukuran dari biomass itu
sendiri sehingga lebih efisien dalam penanganan dan pengangkutannya. Briket
berbeda dengan pelet, dimana briket merupakan produk densifikasi berbentuk
padatan dengan ukuran yang lebih besar dan digunakan sebagai bahan bakar,
sedangkan pelet merupakan bentuk padatan dari proses densifikasi akan tetapi
bentuknya lebih kecil dari briket dan tidak selalu digunakan sebagai bahan bakar
saja. Salah satu parameter penentu kualitas bahan bakar biomassa yaitu nilai kalor
yang dihasilkan selama proses pembakaran dimana semakin besar nilai kalor yang
dihasilkan akan semakin bagus kualitas dari briket tersebut. Salah satu cara
peningkatan nilai kalor tersebut dapat dilakukan melalui proses pengarangan.
Negara- negara maju seperti jerman dan Canada mengembangkan briket
sebagai bahan bakar alternatif yang berasal dari kepingan kecil kayu. Pada saat ini
pembuatan briket sudah berkembang dengan menggunakan alat pengempa briket,
jenis dari mesin pengempa itu sendiri adalah pengempa biasa dengan tuas,
pengempa hidrolik dan alat kempa mekanis. Ketiga jenis mesin tersebut memiliki
keunggulan dan cara kerja yang berbeda. Mesin pembuat briket memang bukan
merupakan hal yang baru saat ini, mesin ini banyak dijual di pasaran dengan
berbagai variasi dan kelebihan yang berbeda. Seiring dengan perkembangan
jaman kebutuhan akan iniovasi mesin ini harus terus ditingkatkan agar kualitasnya
menjadi lebih baik.

2

Perumusan Masalah
Pemanfaatan limbah tandan sawit menjadi briket adalah solusi yang baik
untuk menanggulangi limbah, akan tetapi pengujian kualitas kelayakan bahan
sebagai bahan baku briket perlu dilakukan agar dapat dihasilkan briket dengan
kualitas yang baik. Pengembangan konsep desain pengempa briket dilakukan
dengan memperhatikan data awal dari pengujian kelayakan bahan dan kelayakan
briket sehingga diharapkan menghasilkan desain alat yang dapat bekerja dengan
optimal dengan hasil briket yang berkualitas.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk menguji laju pembakaran briket berbahan
arang tandan sawit kosong setelah itu dilakukan pengembangan desain mesin
pembuat briket berbahan arang dari tandan sawit kosong berdasarkan data yang
telah diperoleh selama proses penelitian pendahuluan.
Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi mengenai keunggulan
dan kekurangan dari briket berbahan arang tandan sawit kosong. Selain itu,
diharapkan agar pengembangan rancangan mesin ini dapat dijadikan acuan dalam
rancang bangunnya.
Ruang Lingkup Penelitian
Ruang lingkup penelitian ini adalah penelitian pendahuluan, pengambilan
data mengenai kualitas briket, pembuatan desain pengempa briket, serta penulisan
laporan.

METODE
Penelitian ini dibagi menjadi 2 tahap, tahap 1 adalah penelitian pendahuluan
dengan melakukan pembuatan dan pengujian kualitas briket menggunakan
Furnace yang dilaksanakan pada Maret 2012 sampai April 2012 di laboratorium
Leuwikopo dan laboratorium Departemen Fisika Fakultas MIPA IPB. Penelitian
tahap 2 dilaksanakan pada Mei 2012 hingga Februari 2013 berupa pembuatan
rancangan pengempa briket semi mekanis tipe kempa ulir.
Bahan
Bahan yang digunakan dalam penelitian pendahuluan ini adalah tandan sawit
kosong baik yang telah dihancurkan dan tandan kosong yang telah dijadikan
arang terlebih dahulu kemudian tepung kanji yang akan digunakan sebagai
perekat. Untuk briket yang digunakan dirumah tangga digunakan dengan perekat
dengan kadar tidak lebih dari 5% karena akan mengakibatkan penurunan mutu
briket (Abdullah dkk. 1991).

3

Alat
Peralatan yang digunakan dalam penelitian pendahuluan ini adalah :Pengempa
briket manual, cetakan briket, pipa besi, stopwatch, kamera furnace, peralatan
archimedes, alat tulis, tungku pembakaran dan solid works.
Prosedur Analisis Penelitian
Penelitian ini terbagi dalam 2 tahap, tahap pertama merupakan penelitian
pendahuluan yang meliputi, pengumpulan bahan baku, pengarangan bahan baku,
analisa sifat fisik bahan baku, kemudian pembuatan briket dengan bahan jarak
kemudian pengujian mutu briket. Setelah penelitian tahap pertama selesai
dilakukan penelitian lanjutan (penelitian utama) yang merupakan inti dari
penelitian ini, pada tahap kedua dilakukan pengembangan rancangan dari desain
yang telah dibuat sebelumnya oleh saudara Irwan Darmawan dan Endah Mawarti
dengan menggunakan data densitas arang tandan kosong sawit dimana data ini
akan digunakan untuk menentukan rancangan pada bagian pengempa ( screw,
screw housing dan die).
Pengumpulan Bahan Baku
Bahan yang digunakan untuk pembuatan briket adalah: arang dari tandan
kosong sawit dan tepung kanji yang digunakan sebagai bahan perekat briket.

Gambar 1 Tandan kosong sawit.
Proses Pengarangan bahan baku
Bahan baku yang diarangkan adalah tandan kosong sawit. Proses
pengarangan dilakukan dengan metode pyrolysis dimana proses bahan baku
berubah menjadi arang dikarenakan panas yang membuat bahan terurai, bukan
karena terbakar langsung oleh api.
Sifat Fisis Bahan Baku Briket
Pengukuran sifat fisik dilakukan untuk bahan arang tandan sawit kosong dan
arang dari tandan sawit kosong, pengukuran dilakukan untuk mencari kadar air,
kadar abu dan densitas sedangkan pengukuran untuk menentukan nilai kalor
bahan tidak dilakukan. Pengukuran kadar air dan abu digunakan alat furnace
dimana bahan di masukan kedalam oven dengan suhu dan waktu tahan tertentu,
sedangkan densitas diukur menggunakan alat dengan prinsip Archimedes. Data

4

mengenai nilai dari kadar air, abu serta densitas bahan dapat dilihat dalam
lampiran 2.
Pembuatan dan Pembakaran Briket
Pembuatan briket dilakukan sesuai dengan panduan modul praktikum mata
kuliah Energi Listrik Pertanian dimana perekat yang digunakan untuk briket
adalah 5% dari bahan yang digunakan, tapi semua itu tergantung dari jenis bahan
baku itu sendiri. Pembakaran briket dilakukan dengan membakar briket
menggunakan tungku gerabah (anglo) yang sudah umum digunakan masyarakat
desa dengan bahan bakar berupa kayu bakar, nilai-nilai yang didapatkan dalam
pembakaran briket ini adalah lama waktu untuk menyalakan, tingkat kesulitan
pembakaran, proses pembakaran, lamanya terbakar, dan laju pembakaran. hasil
dari pembakaran briket dapat dilihat pada lampiran 3.

(a)

(b)

(c)
Gambar 2 (a) Briket arang dari tandan kosong sawit kasar, (b) arang dari tandan
kosong sawit halus, dan (c) arang dari cangkang sawit.
Analisis Fungsional
Mesin pengempa briket tipe kempa ulir ini berfungsi untuk memadatkan
bahan briket dan membentuknya kedalam bentuk tertentu sehingga briket yang
dihasilkan akan lebih efisien baik dalam penggunaan maupun penyimpanannya.
Pembuatan mesin pengempa briket ini tidak hanya ditujukan untuk satu komoditas
saja, melainkan berbagai komoditas yang dapat digunakan sebagai bahan pembuat
briket. Pernyataan tersebut adalah dorongan untuk mengembangkan kemampuan
mesin agar menjadi lebih baik, oleh karena itu dilakukan modifikasi pada desain
mesin pengepa briket tipe kempa ulir ini agar dapat dimaksimalkan kinerja mesin
tersebut. Modifikasi telah dilakukan oleh Darmawan Iwan (2008) didapatkan
tekanan pengempaan pada alat tersebut sebesar 3.87 kPa. Besarnya tekanan
pengempaan ini memengaruhi tingkat kerapatan briket yang dihasilkan. Semakin
besar tekanan pengempaan, maka kerapatan briket yang dihasilkan akan semakin

5

besar Abdullah dalam Darmawan (2008). Kerja mesin ini mengacu pada prinsip
Extruder dimana bahan yang terus dimasukan kedalam hopper yang kemudian
dimampatkan oleh ulir yang mendesak bahan masuk kedalam die dan bahan yang
masuk kedalam die tersebut akan mendapatkan tekanan terus menerus dari bahan
yang disalurkan oleh extruder tersebut. Sumber tenaga dari mesin ini adalah
sebuah motor listrik 1 phase dengan daya sebesar 0.75 KW dengan system
transmisi sabuk puli. Modifikasi yang telah dilakukan oleh Darmawan Iwan
(2008) terdirir dari beberapa komponen, yaitu : hopper, mainshaft, screw housing,
screw, die, pillow block, rangka motor dan utama, puli dan sabuk dan poros
transmisi daya.
Analisis Kekuatan Mesin
Untuk kekuatan dan stabilitas , mesin pengempa briket semi mekanis tipe
kempa ulir hasil modifikasi darmawan irwan ( 2008 ) memiliki karakteristik yaitu
kerangka mesin yang digunakan adalah besi siku yang berukuran 40 mm x 40 mm
x 3 mm dengan panjang total rangka adalah 500 mm disertai penyangga pada
bagian kaki rangka yang dibuat guna mengurangi goncangan mesin. Kekuatan
lentur yang dimiliki adalah 1.749 kg/mm².

HASIL DAN PEMBAHASAN
Rancangan dan Modifikasi Desain Mesin Pengempa Briket Semi Mekanis
Tipe Kempa Ulir
Penelitian pendahuluan mengenai pembuatan briket berbahan dasar arang
tandan sawit kosong, sekam dan bungkil jarak yang telah dilakukan merupakan
tahap awal untuk langkah selanjutnya, yaitu modifikasi mesin pengempa briket
mekanis tipe ulir. Data yang didapatkan dalam penelitian pendahuluan ini
selanjutnya akan dijadikan referensi dalam memodifikasi desain mesin yang telah
dibuat oleh saudara Irwan Darmawan (2008) dan Endah Mawarti(2006).
Pengembangan atau modifikasi desain mesin pengempa briket ini dilakukan untuk
memperbaiki kekurangan dari desain sebelumnya. Rancangan modifikasi desain
dari mesin tersebut didasarkan pendekatan pada analisis yang dilakukan,
mencakup analisis fungsional dan analisis kekuatan juga stabilitas mesin yang
diuraikan seperti berikut ini.
Rancangan Fungsional
Modifikasi dalam mesin pengempa briket semi mekanis tipe kepa ulir ini
bertujuan meningkatkan kinerja mesin dan menghasilkan briket berkualitas tinggi
sesuai dengan yang diharapkan oleh penulis. Briket yang diharapkan sebagai
keluaran dari pengembangan rancangan desain mesin pengempa ini adalah briket
berbahan baku arag tandan sawit halus dengan densitas 0.840 gram/cm³. Agar
mesin dapat beroperasi dengan baik dan sesuai fungsinya diperlukan subfungsi
dari rancangan struktural yang berupa komponen – komponen yang berfungsi
menunjang kinerja mesin secara keseluruhan. Penjabaran fungsional dari mesin

6

pengempa briket tipe kempa ulir menjadi sub-sub fungsi dapat dilihat pada
lampiran 4.
Rancangan Struktural
Ulir
Ulir merupakan komponen terpenting dalam pengoperasian mesin
pengempa briket semi mekanis tipe kempa ulir ini, karena prinsip kerja alat yang
menitik beratkan pada penggunaan ulir sebagai sarana pengempa bahan briket
yang ada dalam screw housing ke dalam die untuk melakukan pencetakan. Ulir
yang dibuat sengaja dirancang agar pergerakannya berputar searah jarum dan
memiliki sistem alur tunggal untuk dapat memadatkan bahan briket. Dibawah ini
adalah rumus untuk mengetahui sudut kemiringan dan kapasitas ulir.
Ulir yang dimodifikasi memiliki dimensi keseluruhan sebagai berikut:
Diameter luar (d2)
= 55 mm
Diameter dalam (d1)
= 25 mm
Panjang ulir keseluruhan (p) = 350 mm
Putaran maksimum (n)
= 130 RPM
Jarak antar sudu (pitch)
= 60 mm
(1 feet³ = 28316.8 cm³, 1 jam = 3600 detik
x

α

y
α = arc tan (x/y)
α = arc tan (55/60)
= 42.5 º
Maka, sudut kemiringan (α) = 42.5º
Kapasitas ulir =

-

x

-

=
= 471.82 feet³/jam
= 3711.231 cm³/detik
= 471.82 x
Screw Housing
Bagian ini terbuat dari bahan stainless steel dengan ketebalan 1.5 mm,
dengan luas permukaan bagian atasa adalah 130 mm x 100 mm dan bentuk bagian
bawah yang dibuat menjadi bentuk setengah lingkaran. Bagian bawah memiliki
diameter sebesar 65 mm. Untuk lubang pemasukan screw dibuat dengan diameter
sebesar 30 mm sedangkan untuk pemasukan bahan ke die dibuat lubang dengan
diameter 65 mm Pegangan pada screw housing dibuat dengan melakukan
pengeboran pada bagian samping screw housing sebanyak 6 buah yang
digunakan untuk memasangkan screw housing dengan rangka mesin.

7

Hopper
Hopper merupakan wadah sementara yang digunakan untuk menampung
bahan briket yang akan dicetak, Hopper memiliki bentuk limas segi 4 yang
terpotong bagian ujungnya sehingga berbentuk persegi 4. Hopper memiliki
dimensi keseluruhan sebagai berikut : dimensi bagian atas berukuran 400 mm x
400 mm, sisi bagian bawah sebesar 120 mmx 120 mm , tinggi hopper sebesar 400
mm. Volume hopper dapat dihitung dengan menggunakan rumus matematika
yang dapat dilihat dalam lampiran 8
Rangka Mesin
Bahan utama yang digunakan untuk membuat rangka mesin adalah besi siku
dengan dimensi 40 mm x 40 mm x 3 mm dengan panjang besi siku sebesar
500mm. Beban yang akan diterima oleh rangka mesin dapat dilihat dalam gambar
dibawah ini :
W
h

b
H

P

B

Gambar 3 Sketsa analisis beban pada rangka.
Dimana :

W = Beban yang diterima rangka
H = Lebar besi siku bagian luar
P = Panjang rangka
b = Lebar besi siku bagian dalam
B = Lebar besi siku bagian luar
h = Tinggi besi siku bagian dalam

Beban mesin keselurahn diperkirakan 20 kg dengan panjang 500
mm , maka ukuran besi siku yang dibutuhkan dapat dianalisis dengan
persamaan berikut :
=

…………………………………………………………………….. 1)

M=

…………………………………………………………………….. 2)

I =

……………………………………………………………………....3)

Dimana :
a = Kekuatan lentur bahan (Kg/mm²)
M = Momen lentur (Kg.mm)
W = Berat mesin (Kg)

8

c = Titik pusat kelenturan (mm)
I = Inersia bahan (mm^4)
P = Panjang rangka mesin (mm)
Dipilih bahan FC30 , maka perhitungannya adalah :
M rangka = 20 x 250 = 5000 Kg. mm
I rangka =

(BH³ - bh³) =

((40)(40)³ - (37)(37)³) =

57153.25 mm^4
rangka =

=

= 1.749 Kg/mm² < a

dari hasil di atas diperoleh besarnya beban lentur yang terjadi pada rangka
lebih kecil dari kekuatan lentur bahan yang diizinkan sehingga besi siku dengan
dimensi ini memenuhi syarat.
Poros Utama
Poros mesin utama merupakan tempat untuk meneruskan daya dari sistem
transmisi puli dan sabuk menuju ulir. Beban yang diterima oleh poros utama ini
adalah beban puntir dan beban tarik dari system transmisi termasuk lendutan
karena panjangnya poros tersebut. Menurut Sularso dan suga (1987) dalam Endah
Marwati (2006), jika P adalah daya nominal output yang berasal dari motor
penggerak, maka berbagai maca faktor keamanan dapat diambil untuk
menghitung besarnya poros yang dibutuhkan sesuai dengan persamaaan berikut:
Pd = fc x P …………………………………………………… 4)
dimana : Pd = Tenaga rencana (Kw)
P = Tenaga nominal penggerak (Kw)
fc = Faktor koreksi daya
Tabel 1. Faktor koreksi daya yang akan ditransmisikan
Daya yang akan ditransmisikan
Daya rata-rata yang diperlukan
Daya maksimum yang diperlukan
Daya normal

Fc
1.2 – 2.0
0.8 – 1.2
1.0 – 1.5

Sumber : Sularso dan Suga (1987)

Besarnya tegangan geser pada poros yang diizinkan didapatkan dengan
persamaan berikut :
a=

dimana :

…………………………………………………………5)

a = Tegangan geser yang diizinkan ( kg/mm²)
= Kekuatan tarik (kg/mm²)
Sf1= Faktor keamanan pengaruh massa dengan nilai :
5.6 untuk bahan S-F
6.0 untuk bahan S-C
Sf2 = Faktor keamanan kekasaran permukaan,
dengan nilai 1.3 – 3.0

9

Besarnya momen torsi yang terjadi pada poros dapat dihitung dengan
persamaan berikut :
T = 9.74 x 10^5 x …………………………………………………6)
dimana :
T = Momen torsi yang terjadi (kg.mm)
Pd = Tenaga rencana yang ditransmisikan (kW)
n = Putaran poros (RPM)
Diameter poros dapatdihitung dengan persamaan :
Ds=( Kt Cb T )⅓…………………………………………………7)
dimana : Ds = Diamater poros (mm)
a = Tegangan geser yang diizinkan ( kg/mm)
Kt = Faktor koreksi untuk momen punter
1.0 jika beban dikenakan secara halus
1.0 - 1.5 jika terjadi tumbukan atau kejutan
1.5 - 3.0 jika beban dikejutkan dengan tumbukan besar
Cb = Faktor kelenturan
1.2 - 2.3 jika diperkirakan tidak terjadi beban lentur
1.0 jika tidak terjadi pebebanan lentur
T = Momen punter rencana (kg.mm)
Dengan menggunakan nilai – nilai : P = 0.750 Kw, n = 130 RPM, Fc =
1.0, T = 5619. 2 kg.mm, Cb = 2. 0, Kt = 1.5, bahan poros adalah S 45 C-D dengan
b = 60 kg/mm², diperoleh diameter poros sebesar 24.98 mm, sedangkan ukuran
yang telah ada dipasaran adalah 25. 4 mm dan panjang 300 mm. Untuk lebih jelas
mengenai perhitungan poros dapat dilihat dalam lampiran 6.
Poros Transmisi
Perhitungan pada poros transmisi dilakukan dengan menggunakan
persamaan - persamaan dalam menghitung poros utama. Perbedaan dengan poros
utama terletak pada beban puntir murni yang terjadi pada poros transmisi
dikarenakan adanya tarikan gaya pada penyaluran daya. Dimensi poros transmisi
adalah 16 mm untuk diameter dengan panjang 350 mm.
Sistem Transmisi Daya
Sistem transmisi daya yang diterapkan pada mesin pengempa briket semi
mekanis tipe kempa ulir adalah system transmisi puli dan sabuk, dimana dimensi
puli dan sabuk ditentukan oleh besarnya daya yang akan di transmisikan. Jarak
antara sumber daya dan bidang daya, beserta besarnya putaran yang diinginkan
(Sularso dan Suga dalam Endah Marwati (2006)). Sabuk – V dipakai untuk
mereduksi putaran. Perbandingan umum yang dipakai adalah perbandingan
reduksi I, dimana :
i=

=

dimana :

= u …………………………………………………..8)
n1 = Putaran puli 1 (RPM)

10

n2 = Putaran puli 2 (RPM)
D1 = Diameter puli 1 (mm)
D2 = Diameter puli 2 (mm)
u = perbandingan putaran
Kecepatan linear sabuk (v) (m/s) dihitung dengan rumus :
v=

………………………………………………….9)

dimana :

n1 = Putaran puli 1 (RPM)
= 3.14
D1= Diameter puli 1 (mm)
Dipasaran terdapat bermacam-macam ukuran sabuk maupun puli. Ukuran
sabuk didasarkan pada jarak sumbu poros ( C ) serta diameter puli yang
digunakan. Jarak sumbu poros dapat dinyatakan dengan :
C =

-

dimana : b = 2L – 3.14 (D1 +D2)
L = Panjang poros (cm)
Modifikasi Desain Mesin Pengempa Briket Semi Mekanis Tipe Kempa Ulir
Modifikasi pada desain mesin dilakukan terhadap beberapa komponen yang
berkaitan dengan pengempaan yang dilakukan mesin untuk menghasilkan briket
dengan mutu yang lebih baik. Modifikasi mesin dilakukan setelah mengetahui
hasil dari analisis fungsional dan analisis kekuatan mesin. Modifikasi telah telah
dilakukan sebelumnya oleh saudara Irwan Darmawan (2008) dapat dilihat dalam
lampiran 14 . Penjabaran mengenai modifikasi desain mesin dapat dilihat dalam
lampiran 5. Desain mesin pengempa briket yang telah dimodifikasi disajikan pada
gambar di bawah ini

11

Gambar 4 Desain modifikasi mesin pengempa briket tipe kempa ulir
Ulir
Ulir berfungsi membawa bahan briket dan memampatkannya ke dalam die
sehingga menghasilkan briket dalam bentuk yang padat. Modifikasi yang
dilakukan terhadap ulir meliputi : bahan ulir, jarak antar sudu, jumlah sudu dan
tebal sudu ulir. Pada modifikasi yang telah dilakukan sebelumnya (Irwan
Darmawan 2008) bahan pembuat ulir adalah besi cor yang kemudian diganti
dengan menggunakan poros pejal berbahan stainless steel dengan harapan agar
ulir menjadi tahan beban punter, mengurangi keemungkinan terjadinya slip karena
pemadatan bahan dalam screw housing dan tahan terhadap karat. Bahan pembuat
ulir memiliki panjang keseluruhan 350 mm dengan 50 mm adalah bagian yang
sengaja dibuat menjadi runcing menyerupai bentuk kerucut yang berfungsi untuk
menekan bahan ke dalam die, pros pejal ini memiliki diameter 25 mm .
Sudu ulir dibuat menjadi 60 mm yang berarti dengan panjang total 350 mm
menghasilkan 5 sudu ulir dengan jarak yang cukup renggang diharapkan agar
tidak terjadi pemadatan di dalam rumah ulir. Sudu Ulir terbuat dari plat stainless
steel yang dibentuk menyerupai bentuk ring dengan diameter luar 55 mm dan
diameter dalam 25 mm dengan tebal ring 2 mm.

Gambar 5 Ulir

12

Screw Housing
Screw housing berfungsi sebagai ruang bagi screw untuk memampatkan
bahan kedalam die sehingga dihasilkan briket dengan bentuk padatan. Modifikasi
yang dilakukan meliputi : diameter bagian bawah, dan luas permukaan bagian
atas screw housing. Screw housing terbuat dari bahan stainless steel, pada
diameter bagian bawah screw housing dilakukan perubahan diameter menjadi 70
mm. Luas permukaan bagian atas screw housing dimodifikasi menjadi 130 x 100
mm ini dilakukan agar tidak ada bahan yang terbuang saat ulir mendorong bahan
menuju die. Lubang pemasukan poros ulir sebesar 30 mm dan lubang pemasukan
bahan menuju die sebesar 65 mm. Pembentukan lengkungan pada screw housing
ini dilakukan dengan cara menekuk plat stainless steel menjadi bentuk setengah
lingkaran.

Gambar 6. Screw housing
Die
Die berfungsi sebagai tempat untuk memadatkan briket. Modifikasi yang
dilakukan pada briket adalah penambahan pada panjang briket menjadi 250 mm.
Diameter bagian luar 65 mm dan 59 mm untuk diameter bagian dalam. Pada
bagian ujung terdapat alur ulir sepanjang 50mm sebagai penyambung die dengan
rangka utama. Die dibuat dengan bahan stainless steel dengan asumsi koefisien
gesekannya 0.6 (Endah marwati (2006)) dengan koefisien gesek sekecil ini
diharapkan tidak ada kendala dalam pengempaan bahan kedalam die dan cukup
tahan terhadap karat karena terbuat dari stainless steel.

Gambar 7. Die
Hopper
Hopper berfungsi untuk menampung bahan briket sementara sebelum
disalurkan menuju screw housing. Bahan yang digunakan untuk membuat hopper
adalah stainless steel, ini karena stainless steel merupakan bahan yang tepat
karena memiliki koefisien gesek yang rendah dan hopper harus dapat mengalirkan

13

bahan dengan mudah. Modifikasi dilakukan dengan mengubah dimensi hopper.
Panjang, lebar dan tinggi hopper secara keseluruhan adalah 400 mm x 400 mm x
400mm hal ini dilakukan untuk mencegah penumpukan bahan dalam hopper yang
dapat memicu terjadinya slip pada screw housing selama proses pengumpanan.
Hopper tersebut diberikan dinding penghalang dengan kemiringan sudut
mencapai 47º (Endah marwati 2006) agar bahan lebih mudah diumpankan
kedalam screw housing, hopper memiliki pintu pada bagian bawah yang berfungsi
untuk pintu pemasukan bahan ke dalam die. Pada bagian ini tidak dilakukan
modifikasi, pintu dibuat pada salah satu sisi dari hopper dengan dimensi bukaan
memiliki panjang x lebar 125 mm x114 mm . Pintu hopper dibuat dari stainless
steel dengan lubang memanjang 80 mm serta dipasang mur berdiameter 10 mm
untuk membuka dan menutup pintu hopper.

Gambar 8. Hopper
Poros Utama
Poros utama mesin berfungsi untuk menyalurkan daya dari puli dan sabuk
menuju ulir untuk mengempa bahan menjadi briket. Modifikasi yang dilakukan
pada bagian poros utama adalah penggantian bahan utama pembuat poros.
Sebelum modifikasi bahan pembuat poros adalah besi cor FC30 dengan kekuatan
tarik sebesar 30 kg/mm² setelah dimodifikasi bahan diganti menjadi baja karbon
definis dingin S45C-D dengan kekuatan tarik yang lebih besar yaitu 60 kg/mm² ,
Pada dimensi panjang poros tidak dilakukan perubahan, panjang poros tetap 300
mm karena beban lendutan, puntir dan bending sudah diantisipasi dengan
penggantian bahan pembuat poros.
Dimensi pada bagian poros hanya berubah pada bagian diameter. Sebelum
dimodifikasi diameter poros adalah 31 mm setelah di modifikasi didapatkan
diameter sebesar 24.98 mm, ukuran ini merupakan ukuran yang sangat mendekati
dengan ukuran yang disediakan di pasaran yaitu 25 mm dibandingkan ukuran
yang sebelumnya yang mencapai 31 mm..

Gambar 9. poros utama

14

Poros Transmisi
Poros transmisi berfungsi menyalurkan daya dari transmisi sabuk puli I
yang mempunyai kecepatan putar sebesar 1440 RPM menuju sistem transmisi
sabuk puli II yang mempunyai kecepatan 130 RPM. Modifikasi yang dilakukan
pada bagian ini adalah mengganti bahan pembuat poros FC30 dengan bahan baja
karbon definis dingin S45C-D untuk menguatkan poros degan berbagai beban
yang akan diterima poros tersebut. Diameter poros sebesar 15.08 dibulatkan
menjadi 16 mm. Setelah pembulatan pun ukuran ini sulit untuk didapatkan di
pasaran, akhirnya digunakan diameter 18 sesuai yang telah ada dipasaran (Irwan
Darmawan 2008). Panjang poros pun dirubah menjadi 380 mm hal ini
dikarenakan untuk mengurangi kemungkinan terjadinya puli terlepas dari poros.

Gambar 10. poros transmisi
Sistem Transmisi Daya
Pada bagian ini tidak terjadi perubahan keseluruhan, hanya saja putaran
poros direduksi sehingga perlu penggantian ukuran puli. Putaran pada poros
pertama yang dikehendaki adalah 130 RPM hasil reduksi dari putaran poros
sebelum dimodifikasi sebesar 150 RPM. Penurunan putaran dilakukan dengan
alasan agar putaran screw yang disambungkan ke poros tidak terlalu kencang.
Putaran RPM yang terlalu tinggi pada poros dikhawatirkan akan membuat ulir
berhenti bekerja karena gesekan antara bahan dan die relatif besar sedangkan
putaran poros cukup tinggi, selain itu dikahawatirkan pengempaan bahan tidak
cukup baik di dalam screw housing
Untuk mendapatkan putaran sebesar 130 RPM pada poros utama
dilakukan penggantian puli pada poros transmisi menjadi 6 inchi. Puli ini
dihubungkan langsung dengan motor listrik, sementara itu puli pada motor listrik
memiliki diameter 2.5 inch , puli dengan diameter 6 inch diletakan diatas puli
pertama pada poros transmisi daya . Puli dengan diametr 2.5 inch lainnya
diletakan di ujung lain poros transmisi daya dan puli dengan diameter 12 inch
diletakan tepat pada poros utama mesin. Sumber tenaga dari mesin pengempa
briket tipe kempa ulir ini tetap menggunakan motor listrik dengan daya sebesar
0.75 kW atau setara dengan 1 hp, motor dengan jumlah daya 0.75 kW dipilih
dengan alasan mengantisipasi adanya kehilangan daya yang disebabkan putaran
dari poros utama dan poros transmisi.

15

Gambar 11. Sistem transmisi daya
Tabel 2 Puli dan sabuk yang digunakan

Kebutuhan Tenaga Pengempaan
Pengempaan bahan briket dilakukan dengan menggunakan daya yang
bersumber dari motor listrik. Hal ini dikarenakan daya yang bervariasi, bersih
selain itu tidak memerlukan transmisisi yang rumit, menghasilkan putaran motor
yang relatif stabil dan memiliki kecepatan putar yang cukup tinggi. Berikut ini
diberikan perhitungan mengenai kebutuhan daya pengempaan dan tekanan
pengempaan yang terjadi pada alat pengempa.
Tekanan Pengempaan
Tekanan pengempaan dihitung berdasarkan kebutuhan tenaga pengempaan
mesin, selain itu tekanan pengempaan dipengaruhi juga oleh luas penampang die
sebagai tempat untuk proses pengempaan briket. Perhitungan tekanan
pengempaan dari mesin pengempa briket hasil modifikasi ini yaitu :
Kebutuhan daya pengempaan = 245.452 watt
Kecepatan putar ulir
= 130 RPM

16

Konversi RPM

=

Gaya untuk mengempa

=

Tekanan pengempaan
Luas penampang die

= N/m² = Pascal (Pa)
= x r² = 3.14 x (0.0295)²
= 2.73 x 10‾³ m²
= 2641 N/m²
=

Maka tekanan pengempaan

=

=34.02 m/s
= 7.21 N

= 2.641 kN/m²
= 2.64 kPa
Kebutuhan daya pengempaan dapat dilihat dalam lampiran 9, menurut
perhitungan yang telah disajikan di atas besarnya tekanan pengempaan yang
terjadi dalam mesin pengempa adalah 2.64 KPa, nilai yang lebih rendah jika
dibandingkan dengan nilai tekanan pengempaan yang terjadi dalam mesin
pengempa milik Iwan Darmawan (2008) sebesar 3.87 KPa dan Endah Marwati
(2006) sebesar 3.39 Kpa. Hal ini dikarenakan perbedaan luas dari ukuran die
selain itu perbedaan kecepatan putar pada ulir juga akan mempengaruhi besar
tenaga pengempaan yang dibutuhkan. Besar tekanan pengempaan mesin ini akan
mempengaruhi kerapatan briket yang akan dihasilkan mesin, semakin besar
tekanan yang diberikan maka semakin tinggi kerapatan briket tersebut Dalam
penelitian ini kerapatan briket yang diharapkan sebesar 0.840 gram/cm³. sehingga
diasumsikan dengan tekanan pengempaan sebesar 2.64 KPa dapat menghasilkan
briket dengan kerapatan .840 gram/cm³.
Kebutuhan Daya Pengempaan
Daya yang dibutuhkan untuk mengempa briket merupakan fungsi dari
beberapa faktor yang berpengaruh terhadap besarnya kecepatan translasi yang
bekerja pada ulir. Hal ini memiliki pengaruh yang sangat besar terhadap
ketahanan tekan dan kerapatan briket yang dihasilkan.
Fungsi tersebut sebagai berikut :
D = F (f, Pa, J, n,Ra)
Dimana :
D
= Tenaga pengempaan (Kw/kg briket)
f
= Koefisien gesekan antara bahan kempa dengan
permukaan die (0.6)
Pa
= Beban / gaya aksial yang bekerja pada ulir (N)
J
= Jumlah bahan kempa dalam die (kg)
n
= Kecepatan putar ulir (RPM)
Ra
= Jari-jari die (m)
Besar tenaga yang diperlukan dihitung dengan menggunakan persamaan
berikut :
D =FxV
F = f x Pa x J

17

V =
Pa = Pt x Lp
Lp = [
]²
Dimana :
F
= Gaya gesekan untuk mengempa bahan (N)
V
= Kecepatan translasi bahan yang dikempa (m/s)
Pt
= Tekanan aksial pengempaan (N/m²)
Lp
= Luas daerah pengempaan
do
= Diameter luar ulir (m)
di
= Diameter dalam ulir (m)
Persamaan tersebut dapat dihitung dengan mengasumsikan bahwa nilai
nilai dari variabel yang digunakan adalah sama dengan yang digunakan oleh
saudara Endah Marwati. Variabel tersebut antara lain: Pt = 1000 kN/m², J = 0.69
kg, n = 130 RPM, Ra = 19 mm, f = 0.6, do = 55 cm, di = 21 cm. Dengan nilai
yang didapatkan tersebut serta asumsi bahwa berat briket yang akan dihasilkan
sebesar 32,93 kg, maka didapatkan daya pengempaan sebesar 7.453 Watt jam/kg
perhitungan secara lengkap akan di sajikan dalam lampiran 9. Nilai kebutuhan
daya pada mesin ini terhitung cukup rendah bila dibandingkan dengan rancangan
Darmawan Iwan yang membutuhkan daya sebesar Watt jam/kg, Endah Marwati
10.6734 Watt.jam/kg dan mesin pengempa yang dibuat oleh AIT membutuhkan
daya sebesar 207.083 Watt jam/kg briket. Perbedaan kebutuhan tenaga antara
desain yang dibuat penulis dengan desain terdahulu disebabkan modifikasi pada
bagian pengempaan briket, baik bahan maupun dimensinya. Selain itu, sifat dan
karaktersitik bahan baku briket yang mempengaruhi proses pengempaan. Hal ini
secara tidak langsung mempengaruhi Tingkat kebutuhan tenaga yang diperlukan
mesin tersebut, semakin sulit dan banyak bahan dimampatkan semakin tinggi
kebutuhan daya.

KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
Pembakaran briket berbahan arang tandan sawit kosong telah dihaluskan
memiliki kriteria mudah untuk dibakar dan laju pembakaran yang baik yaitu
0.0083 gram/detik dengan kerapatan 0.840 gram/cm³. Nilai ini dikatakan lebih
baik bila dibandingkan dengan briket berbahan arang tandan kosong sawit kasar
dan cangkang sawit. Pengembangan konsep desain dari mesin pengempa briket
tipe kempa ulir milik saudara Irwan Darmawan yang telah dilakukan diantaranya
Hopper yang diperkecil ukurannya dengan dimensi 400 x 400 x 400 mm, ulir
yang dirubah jumlah menjadi 5 sudu dan jarak antar sudu sebesar 60 mm guna
mengoptimalkan kerja, Screw housing yang dimodifikasi untuk menghindari
tercecernya bahan saat pengempaan dengan luas permukaan atasnya 130 x 100
mm, die yang dibuat dengan panjang 250 mm dan diameter 59 mm agar bahan
dapat termampatkan dengan baik, kemudian penggantian bahan dan pengubahan
dimensi dari poros utama sebesar 25 mm dan poros transmisi sebesar 16 mm agar

18

dapat menyalurkan daya dari mesin dengan baik dan terakhir adalah modifikasi
pada bagian transmisi dimana ukuran puli dan sabuk sedikit dirubah untuk
membantu penyaluran daya dengan baik.
Pengambangan konsep desain ini
menghasilkan desain mesin pengempa briket tipe kempa ulir dengan kebutuhan
daya pengempaan sebesar 7.6113 Watt jam/kg .
Saran
Mekanisme pemotongan briket pada desain mesin ini belum dibuat. Penulis
mengharapkan agar dalam pengembangan desain selanjutnya dalam upaya
meningkatkan kinerjadari desain mesin yang telah ada, dilakukan perhitungan dan
perancangan untuk mekanisme pemotongan briket.

DAFTAR PUSTAKA
Darmawan I. 2008. Modifikasi Desain dan Uji Kerja Mesin Pengempa Briket
Mekanis Tipe Kempa Ulir. Fakultas Teknologi Pertanian. Institut Pertanian
Bogor.
Dwi Eriyatno, Bagus. 2007. Rancang Bangun Alat Tanam Buru Hotong Tipe
Dorong. Skripsi. Fakultas Teknologi Pertanian. Institut Pertanian Bogor.
Fantozzi S, and Buratti C. 2009. Life cycle assessment of biomass chain : Wood
pelet from short rotation coppice using data measured on real plant. Biomass
Energy 34 (20110) :1796-1804.
Juyamto. 2007. Rancangan Dan Uji Performansi Alat Pencacah Tandan Buah
Kosong Dalam Proses Pembuatan Pupuk Kompos. Fakultas Teknologi
Pertanian, Institut Pertanian Bogor.
Marwati, Endah. 2006. Modifikasi desain dan uji unjuk kerja mesin pengempa
briket semi mekanis tipe kempa ulir. Skripsi. Fakultas Teknologi Pertanian,
IPB, Bogor
Mulia A. 2007. Pemanfaatan tandan kosong sawit dan cangkang kelapa sawit
sebagaibriketarang.http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/4424/1/08
E00057.pdf. [23 Mei 2012]
Prihatini AI. 2008. Kualitas likuida tandan kosong sawit (Elaeis guineensis jacq)
dengan perlakuan
perenadaman bahan baku dalam air panas
(skripsi).Bogor:Fakultas Kehutanan. Institut Pertanian Bogor.
Rahman. 2011.Uji Keragaan Biopelet Dari Biomassa Limbah Sekam Padi
Sebagai Bahan Bakar Alternatif Terbarukan. Fakultas Teknologi Pertanian.
Institut Pertanian Bogor.
Siregar. 1981. Budidaya tanaman padi di Indonesia. P. T. Sastra hudaya. Jakarta.
Silalahi M, Brury. 2011. Pengelolaan Limbah Kelapa Sawit Di Angsana Estate PT
Ladangrumpun Suburabadi, Minamas Plantation Group, Kalimantan Selatan.
Fakultas Pertanian,Institut Pertanian Bogor.

19

Sularso dan Suga. 1987. Dasar perencanaan dan pemilihan elemen mesin. PT.
Pradnya Paramitha, Jakarta.
Suryani, A. 1986. Pengaruh Tekanan Pengempaan dan Jenis Perekat dalam
Pembuatan Briket Arang Briket dari Tempurung Kelapa Sawit. Penelitian.
Departemen Teknologi Industri Pertanian, IPB, Bogor.
Suswan r. 1980. Pemanfaatan limbah sekam sebagai energi untuk pengeringan
gaplek. Fakultas teknologi dan mekanisasi pertanian. Institut pertanian bogor.

20

LAMPIRAN
Lampiran 1 Kadar air, abu dan densitas dari bahan (penelitian pendahuluan).
Densitas tandan kosong sawit
Massa
Massa di
Massa
(gram)
Air (gram)
Pemberat
(gram)
1.6
12.2
-0.15
1.1
12.1
-0.25
1.48
12.5
-0.15
1.85
12.3
-0.05
3.4
11.2
-1.15
1.6
12.2
-0.15
1.1
12.1
-0.25
1.85
12.3
-0.05
3.4
11.2
-1.15

Ulangan

1
2
3
4
5
6
7
8
9

Densitas
(gram/cm³)
0.9142
0.8148
1.1127
0.9736
0.7472
0.9142
0.8148
0.9736
0.7472

Kadar air dari arang tandan kosong sawit
Kadar
Kode
Berat
Berat
ahir
air (%)
cawan
awal
(gram)
(gram)
22.6
A
1.7125 1.3253
14
B
1.2008 1.0326
15.14
C
0.8975 0.7616
20.9
D
1.1067 0.8744
Kadar abu tandan kosong sawit arang
Kode
cawan
A
B
C
D

Berat awal (gram)
0.7068
0.4693
0.9511
0.4429

Briket

Tandan kosong
sawit kasar
Tandan kosong
sawit halus
Cangkang
sawit

Berat akhir
(gram)
0.3793
0.1966
0.4966
0.1365

Kadar abu
(%)
83.1
84.2
85.7
90.6

Kadar air briket
Berat sebelum
Berat setelah
dikeringkan
dikeringkan
(gram)
(gram)
0.03
0.028

Kadar
air
(%)
6.7

0.06

0.05

16.6

0.05

0.047

6

21

Kerapatan briket
Bahan
Briket dari arang tandan sawit (kasar)
Briket arang tandan sawit (halus)
Briket arang dari cangkang sawit

Massa
(gram)
20
40
44

Volume
(cm³)
23.8
47.6
55.6

Kerapatan
(gram/cm³)
0.840
0.840
0.791

Contoh Perhitungan
1. Arang dari tandan kosong sawit (Kasar).
Berat arang sebelum dilakukan pengeringan (Berat awal) : 0.03 kg
Berat arang setelah dilakukan pengeringan (Berat akhir) : 0.028 kg
Kadar air (Basis basah) = ((Ma-Mb)/Ma)x100%
Dimana
Ma : massa bahan sebelum dikeringkan (kg)
Mb : massa bahan setelah di keringkan (kg)
Kadar air = (( 0.03-0.028)/0.03)x100%
= 6.7%
2. Arang dari tandan kosong sawit (Halus).
Berat arang sebelum dilakukan pengeringan (Berat awal) : 0.06 kg
Berat arang setelah dilakukan pengeringan (Berat akhir) : 0.05 kg
Kadar air (Basis basah) = ((Ma-Mb)/Ma)x100%
Dimana
Ma : massa bahan sebelum dikeringkan (kg)
Mb : massa bahan setelah di keringkan (kg)
Kadar air = ((0.06-0.05)/0.06)x100%
= 16.6 %
3. Arang dari cangkang sawit.
Berat arang sebelum dilakukan pengeringan (Berat awal) : 0.05 kg
Berat arang setelah dilakukan pengeringan (Berat akhir) : 0.047 kg
Kadar air (Basis basah) = ((Ma-Mb)/Ma)x100%
Dimana
Ma : massa bahan sebelum dikeringkan (kg)
Mb : massa bahan setelah di keringkan (kg)
Kadar air = ((0.05-0.047)/0.05)x100%
= 6%

22

Lampiran 2 Uji pembakaran briket (Penelitian pendahuluan).

23

Lampiran 3 Penjabaran fungsional mesin pengempa briket tipe kempa ulir
menjadi sub-sub fungsi.

24

Lampiran 4 Bagian yang dimodifikasi.
No

Komponen
mesin
1 Hopper

2 Screw housing

Spesifikasi
komponen Spesifikasi komponen
mesin (Endah Marwati)
mesin
(Irwan
Darmawan)
Bahan = stainless steel
Bahan = stainless
P = 500 mm
steel
L = 500 mm
P = 500 mm
T = 500 mm
L = 500 mm
Sudut kemiringan dinding T = 500 mm
bawah = 71º
Sudut
kemiringan
Bukaan pintu = 120 mm x dinding bawah = 71º
120 mm
Bukaan pintu = 120
Luasan bagian bawah = 150 mm x 120 mm
mm x 150 mm
Luasan bagian bawah
= 150 mm x 150 mm
Penahan = 130 mm x
60 mm x 120 mm
Bahan = stainless steel
Bahan = stainless
Diameter bagian bawah = steel
65 mm
Diameter
bagian
Panjang = 150 mm
bawah = 65 mm
Lebar = 80 mm
Panjang = 150 mm
Lubang pemasukan ulir = Lebar = 80 mm
25 mm
Lubang
pemasukan
Lubang pemasukan bahan = ulir = 30 mm
60 mm
Lubang
pemasukan
bahan = 65 mm

Spesifikasi
komponen
setelah dimodifikasi

Kinerja yang
diharapkkan

Bahan = stainless steel
P = 400 mm
L = 400 mm
T = 400 mm
Sudut
kemiringan
dinding bawah = 71º
Bukaan pintu = 110 mm
x 110 mm
Luasan bagian bawah =
120 mm x 120 mm
Penahan = 110 mm x
110 mm

Hopper dapat
menyalurkan bahan
kedalam screw housing
dengan baik, dengan
adanya bukaan yang
disertai pintu
diharapkan proses
pengumpanaan bahan
dapat diatur

Bahan = stainless steel
Diameter bagian bawah
= 70 mm
Panjang = 150 mm
Lebar = 100 mm
Lubang pemasukan ulir
= 30 mm
Lubang
pemasukan
bahan = 65 mm

Dengan penambahan
dimensi lebar screw
housing diharap kan
mengurangi bahan
briket yang tercecer
saat bahan dikempa
oleh ulir menuju die

25

3 Ulir

4 Die

5 Bearing

6 Poros
mesin

Bahan = silinder besi Bahan = stainless steel
pejal
Diameter = 25 mm
Diameter = 25 mm
Panjang = 300 mm
Panjang = 350 mm
Ring
Panjang keseluruhan =
Diameter dalam = 350 mm
21mm
Ring
Diameter luar 55mm
Diameter dalam = 21
Jarak antar sudu = mm
50mm
Diameter luar 55 mm
Tebal ring = 2.1 mm
Jarak antar sudu = 60mm
Tebal ring = 2 mm
Bahan = pipa srainless steel Bahan
=
pipa Bahan = pipa srainless
Panjang = 230 mm
srainless steel
steel
Diameter dalam = 58 mm Panjang = 230 mm
Panjang = 250 mm
diameter luar = 60 mm
Diameter dalam = 58 Diameter dalam = 59
mm diameter luar = mm diameter luar = 65
60 mm
mm
Bahan = besi cetak
Bahan = besi cetak
Bahan = besi cetak
Diameter dalam = 25 mm
Diameter bearing 1 = Diameter bearing 1 = 25
Diameter luar = 50 mm
25 mm
mm
Diameter bearing 2 = Diameter bearing 2 = 16
19 mm
mm
Bahan = silinder besi pejal
Diameter = 25 mm
Panjang = 350 mm
Ring
Diameter dalam = 20mm
Diameter luar 55mm
Jarak antar sudu = 60mm
Tebal ring = 2 mm

utama Bahan = silinder besi
Diameter = 25 mm
Panjang 880 mm

Bahan = silinder besi
Diameter = 25 mm
Panjang 300 mm

Bahan = batang baja
definis dingin
Diameter = 25 mm

Mampu mengempa
bahan dengan baik
kedalam die

Die diharapkan dapat
membentuk briket
degan mutu yang lebih
baik mutunya

Bearing dapat
membantu menahan
poros agar dapat
berputar dengan baik
dan mereduksi
guncangan dari putaran
poros
Dapat menyalurkan
tenaga dari system
transmisi puli dan

26

Panjang 300 mm
7 Poros transmisi

Bahan = batang baja
definis dingin
Diameter = 16 mm
Panjang 380 mm
8 Rangka mesin Bahan = besi siku ukuran Bahan = besi siku Tidak
dilakukan
total
40 mm x 40 mm x 3 mm
ukuran 40 mm x 40 modifikasi
Panjang = 850 mm
mm x 3 mm
Lebar 150 mm
Panjang = 500 mm
Tinggi = 418 mm
Lebar 150 mm
Tinggi = 300 mm

9 Rangka motor

10

Bahan = silinder besi
Panjang =375
Diameter 19

Bahan = besi siku ukuran
40 mm x 40 mm x 3 mm
Panjang = 265 mm
Lebar = 290 mm
Tinggi = 300 mm

System
Diameter puli 1 = 2.5 inch
transmisi puli Diameter puli 2 = 6 inch
dan sabuk
Diameter puli 3 = 2.5 inch
Diameter puli 4 = 10 inch

Bahan = silinder besi
Panjang =375
Diameter 19

Bahan = besi siku
ukuran 40 mm x 40
mm x 3 mm
Panjang = 360 mm
Lebar = 180 mm
Tinggi = 300 mm
Diameter puli 1 = 2.5
inch
Diameter puli 2 = 6
inch
Diameter puli 3 = 2.5
inch
Diameter puli 4 = 10
inch

Tidak
modifikasi

dilakukan

mengurangi beban pada
poros
Dapat menyalurkan
daya dengan baik dari
motor listrik
Rangka telah kuat
menopang beban alat
keseluruhan

Rangka telah kuat
menopang beban motor
keseluruhan

Diameter puli 1 = 2.5
Diharapkan agar
inch
putaran dapat direduksi
Diameter puli 2 = 6 inch
menjadi 130 sesuai
Diameter puli 3 = 2.5 dengan yang diinginkan
inch
Diameter puli 4 = 12
inch

27

Lampiran 5 Perhitungan dimensi poros utama.
Ditentukan bahwa daya yang akan ditransmisikan sebesar 0.750 kWatt,
putaran poros adalah 130 rpm, fc = 1.0, bahan poros adalah batang baja definis
dingin S45C-D ( в = 60 kg/mm²), Cb = 2.0, Kt = 1.5, maka perhitungan dimensi
poros adalah :
P = 0.750 kWatt, n = 130 rpm
Fc = 1.0
Pd = 1.0 x 750 watt = 750 watt = 0.750 kWatt
T = 9.74 x 10^5 x (0.750/130) = 5619.2 kg mm
S45C-D = 60 kg/mm² , sf1 = 6.0, sf2 = 2.0
Τa = в /(sf1 x sf2)
= 60 / (6.0 x 2.0) = 5 kg/mm²
Cb = 2.0, Kt = 1.5
Ds =
^1/3 = 24.98 mm = 25 mm

28

Lampiran 6 Perhitungan dimensi poros transmisi.
Ditentukan bahwa daya yang akan ditransmisikan sebesar 0.750 kWatt,
putaran poros adalah 600 rpm, fc = 1.0, bahan poros adalah batang baja defines
dingin S45C-D ( в = 60 kg/mm²), Cb = 2.0, Kt = 1.5, maka perhitungan dimensi
poros adalah :
P = 0.750 kWatt, n = 600 rpm
Fc = 1.0
Pd = 1.0 x 750 watt = 750 watt = 0.750 kWatt
T = 9.74 x 10^5 x (0.750/600) = 1217.5 kg mm
S45C-D = 60 kg/mm² , sf1 = 6.0, sf2 = 2.0
Τa = в /(sf1 x sf2)
= 60 / (6.0 x 2.0) = 5 kg/mm²
Cb = 2.0, Kt = 1.5
^1/3 = 15.08 mm
Ds =
dibulatkan menjadi 16 mm

29

Lampiran 7 Perhitungan volume dan kapasitas hopper.

Volume limas ABCDI = 1/3 x luas alas x tinggi
= 1/3 x (AB x BC) x JI
Sin 71º = KG/CG
CG = 40/sin 71º = 42.3 cm
Cos 71º = LG/GI
Cos 71º = 6/GI ,maka GI = 6/COS 71º = 18.43 cm
Jadi panjang CI = CG +GI = 42.3 + 18.43 = 60.73 cm
Sin 71º = JI/CI
JI = sin 71º x 60.73 = 57.42 cm
Sehingga volume limas segi 4 ABCDI adalah :
1/3 x (40 x 40) x 57.42 = 30624 cm³
Dan volume limas segi 4 EFGHI :
1/3 x (EF x FG) x LI
Sin 71º = LI/GI
LI = sin 71º x 18.43 = 17.43 cm
Sehingga volume limas EFGHI adalah:
1/3 x (12 x12) x 17.43 = 836.64 cm³.
Jadi volume hopper mesin pengempa briket semi mekanis ini adalah :
Volume hopper = Volume limas ABCDI – Volume limas EFGHI
= 30624 cm³ - 836.64 cm³
= 29787.36 cm³

30

Lampiran 8 Perhitungan kebutuhan daya pengempaan.
1. Kebutuhan daya sebelum bahan briket dimasukan
Kebutuhan daya tanpa pembebanan ditentukan oleh besarnya daya untuk
memutar ulir saja
Diketahui :
Diameter luar ulir